UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICA

PROIECT LA DISCIPLINA CANALIZARI

PIESE SCRISE:

Dimensionare gratare rare

Dimensionare gratare dese

Dimensionare deznisipator-separator de grasimi cu insuflare de aer

Dimensionare decantor primar orizontal longitudinal

Bilantul de substante pe linia apei

Dimensionarea bazinului cu namol activat

Dimensionare decantor secundar orizontal radial

Bilantul de substante pe linia namolului

Dimensionare rezervor de fermentare a namolului

PIESE DESENATE:

Dispozitie in plan a statiei de epurare

Obiect tehnologic din statia de epurare (decantor primar orizontal longitudinal). Sectiuni caracteristice.

Dimensionarea gratarelor rare

Alegem tipul de gratar rar manual fix din bare de otel 60x8 mm, lumina dintre bare fiind b=100mm, inclinarea fata de orizontala a gratarului considerandu-se de 60 de grade.

Latimea canalului de beton pe care se amplaseaza gratarul este B1=60 cm.

B1=60 cm

b =10cm

s=0,8 cm

Numarul de interspatii:

n1=n2+1=5+1=6 interspatii

Dimensionarea gratarelor dese

Se alege tipul de tratar GIM 600, care reprezinta un gratar plan curatit mecanic, amplasat pe un canal din beton cu sectiunea transversala dreptunghiulara de latime B1=60cm.

Gratarul este alcatuit din bare de otel 8x60 mm cu distanta dintre bare b=16cm, inclinarea fata de orizontala fiind de 60 de grade.

Pentru bare cu S=8mm, b=16cm si canal cu latimea B1=60 cm, rezulta numarul de bare:

Deoarece i<1, panta care se accepta in general ca minima din punct de vedere constructiv, se considera i=1 si se construieste cheia limnimetrica pentru canalul dreptunghiular din beton cu B1=0,6 m.

Se reprezinta variatia Q(h) si V(h). Din diagramele obtinute se citesc h si v pentru debitele Qv/2 si Qc/2.

Pentru:

Dimensionare deznisipatorului-separator de grasimi cu insuflare de aer

Este un obiect tehnologic care reuneste doua obiecte tehnologice distincte (deznisipatorul si separatorul de grasimi) intr-unul singur. Avantajele rezultate sunt multiple: economie de investitie, spatiu ocupat, cheltuieli de exploatare, volum de beton, cantitate de armatura, etc.

Consta dintr-un deznisipator aerat la care insuflarea aerului se face pe max. 80% din lungimea totala, ultima portiune servind pentru separarea din apa a grasimilor, colectarea si evacuarea lor.

Parametrii de proiectare sunt in marea lor majoritate aceeasi ca cei de la deznisipatorul aerat, diferenta constand in urmatoarele elemente:

lungimea de insuflare a aerului va fi:

L_ins ≤ 0,80 L

unde L este lungimea totala a bazinului

incarcarea superficiala recomandata:

u_s ≤ 6.7 mm/s pentru debitul de calcul

u_s ≤4.5 mm/s pentru debitul Q_{u zi max}

- timpul mediu de stationare in bazin:

t=2.5 min la debitul de calcul;

t≤10.15 min la debitul Q_{u zi max}

debitul specific de aer:

q_aer= 0,5.2 m³ aer/h,m³ vol. util, la Q_{u zi max};

q_aer= 1,0.2 m³ aer/h,m³ vol. util, la debitul de calcul

raportul debitelor de aer si apa:

ecranul longitudinal din ultima treime are muchia superioara deasupra nivelului maxim al apei in deznisipator cu 20-30 cm. El este perforat, cu orificii a caror sectiune este variabila, crescand spre peretele opus insuflarii cu aer

Grasimile separate din apa se colecteaza in treimea finala de unde sunt evacuate cu dispozitive adecvate.

Debitul de calcul

Debitul de verificare

incarcarea superficiala pentru Q_c : u_s = 6 mm/s

suprafata orizontala a luciului de apa:

Incarcarea superficiala la debitul Q_{u zi max} :

Se admite un raport :

Suprafata de unde rezulta latimea necesara a unui compartiment:

Se aleg deci n=2 compartimente cu B₁=1,35 m (pereti din beton cu grosimea a=15 cm) si curatitor deznisipator tip N 2 A + 1,60.

Adancimea utila a apei din bazin:

Viteza teoretica orizontala:

Lungimea deznisipatorului-separator de grasimi:

Volumul util al bazinului:

Timpul mediu de trecere al apei prin bazin:

la debitul de calcul:

la debitul Q_{u zi max} + Q_ind = 186 l/s

la debitul de verificare

debitul specific de aer:

debitul de aer necesar:

raportul dintre debitele de aer si apa:

Lungimea pe care se va insufla aerul comprimat prin difuzoare echipate cu discuri poroase este:

Pe restul de 4 m nu se va insufla aer, zona respectiva servind pentru separarea din apa a grasimilor.

Pentru distanta dintre difuzoare : d=0,50 m, rezulta numarul de difuzoare:

Debitul specific de aer pentru un difuzor:

Pentru furnizarea debitului de aer Q_aer = 581,4 m³/h = 9,69 m³/min la presiunea relativa de 4,5-5 m.H₂O, se vor prevedea :

Alegerea suflantelor

Se aleg suflante GM L/DN 1000 AERZEN

nG = 2915 (rpm)

nM = 2915 (rpm)

PK = 6,99 kW

P_mot = 11 kW

p = H - 0,3 + 1 = 1,9 - 0,3+ 1= 2,6 bar

H_r = H_ins + h_r h_r = 0,8 - 1,2

Separatoare de grasimi. Separatorul de grasimi cu placi ondulate

Acest tip de separator de grasimi utilizeaza principiul fizic al flotatiei naturale si artificiale de separare a grasimilor din apele uzate orasenesti sau industriale cu caracteristici similare. Ele retin grasimile aflate sub forma libera ori sub forma de particule independente in emulsii mecanice de tip mediu sau grosier.

In schema tehnologica a statiei de epurare separatoarele de grasimi se amplaseaza intre deznisipatoare si decantoarele primare.

Pentru dimensionarea separatoarelor de grasimi cu placi ondulate se considera urmatoarele:

debitul de calcul

debitul de verificare

temperatura medie anuala a apelor uzate θ = 15s C

densitatea grasimii: ρ_G = 0,9 g/cm³ .

Deoarece concentratia in suspensii a apelor uzate depaseste 40-50 mg/dm³ , se alege unghiul de inclinare al pachetului de placi ondulate fata de orizontala α = 45˚.

Pachetul va fi alcatuit din placi ondulate din PVC, cu distanta dintre placi d = 3 cm, grosimea placii s = 1,7 cm si inaltimea onduleului h₀ =18 mm. El va avea o forma paralelipipedica cu latimea b = 1,00 m, inaltimea totala si lungimea totala L_T = 1,75 m.

se calculeaza numarul de placi    necesare: placi

numarul de interspatii:

interspatii

inaltimea maxima a pachetului:

cm

inaltimea totala efectiva a pachetului:

cm

aria bruta a sectiunii transversale de curgere a pachetului:

m² = 10,024 cm²

latimea reala a placii ondulate:

m

aria neta a sectiunii transversale de curgere

cm²

raza hidraulica a sectiunii de curgere:

cm

lungimea zonei de tranzitie L_zt = 50 cm

valoarea maxima a numarului Reynolds al miscarii fluidului:

viteza longitudinala necesara realizarii unei miscari longitudinale cu Re = 167.

cm/s

in care υ = 114,5 · 10^-4 cm/s pentru θ = 15˚C (vezi graficul de variatie a coeficientului cinematic si dinamic de viscozitate a apei, in functie de temperatura)

Din acelasi grafic rezulta si η = 114,5 10^-4 g/cms.

Lungimea efectiva de separare se determina cu relatia:

m

Viteza de ridicare a particulelor de grasime de densitate ρ_G:

cm/s = 0,434 mm/s

Diametrul celei mai mici particule de grasime ce se poate separa:

cm

Timpul de ridicare:

m

Timpul de parcurgere a lungimii efective:

s

Se constata ca.

Debitul capabil al unui pachet:

l/s.pachet

Suprafata orizontala de separare:

cm² =36,5338m²

unde c_o = 1,05 = coeficient de siguranta.

Incarcarea superficiala efectiva.

m/s = 0,0338 cm/s

cum v_r = 0,0434 cm/s , rezulta ca u_s<v_r.

Numarul de pachete necesar:

pachete

Pachete se amplaseaza simetric pe doua parti, deci, in aceste conditii, se aleg 16 pachete adica 8 pachete pe o parte.

Latimea bazinului de beton armat in care se amplaseaza pachetele este:

m

m

unde b_c = latimea cadrului de protectie a unui pachet

S₀ = 0,03 m = distanta dintre doua cadre de protectie sau dintre cadre si peretii bazinului

S₀'=0,05 m

Debitul real al unui pachet in cazul n_p = 32

l/s.pachet

Daca pachetele se amplaseaza pe o singura parte, atunci se alege n_p = 17 pachete si se recalculeaza latimea bazinului de beton armat in care se aseaza pachetele:

m

Se va urmari ca deversarea peste pragul de admisie sa se faca uniform si cu nivel. In acest sens se vor prevedea placute deversoare cu dinti triunghiulari sau trapezoidali, respectiv se va realiza la debitul de verificare o diferenta de nivel de 5-10 cm intre cota crestei deversorului si nivelul maxim al apei in aval de acesta.

Decantorul primar orizontal longitudinal

Decantoarele au drept obiect retinerea suspensiilor din apele uzate. In decantoarele primare orizontal radiale accesul apei se face prin centrul decantorului, printr-o conducta cu capat evazat. Distributia uniforma a apei se face printr-un perete plin sau semiscufundat de forma cilindrica; afundarea acestuia in apa se face pana al nivelul inferior al peretelui exterior al decantorului. Alteori distributia uniforma a apei se face prin orificii cu deflectoare.

Evacuarea apei decantate se realizeaza printr-un jgheab periferic, care face corp comun cu peretele decantorului sau asezat la o distanta mica de acesta, numai pe o singura parte si prin intermediul unui deversor reglabil cu crestaturi in forma de triunghi.

Evacuarea namolului depus pe radierul decantorului se face cu ajutorul unui pod raclor, care se misca cu o viteza constanta astfel incat sa se realizeze un numar de rotatii pe ora. Podul raclor are la partea inferioara o serie de palete reglabile care conduc namolul in palnia centrala de colectare.

Evacuarea namolului se face prin conducte gravitationale, pompare sau conducte sub presiune si se poate face continuu sau la intervale cuprinse intre 0,5 si 6 h.

De podul raclor este prins, de asemenea, un brat metalic prevazut cu o lama racloare de suprafata care impinge grasimile si spuma de la suprafata apei la periferie, catre un camin sau alt dispozitiv de colectare a acestora.

Decantoarele primare pot lipsi din schema statiei de epurare in urmatoarele cazuri:

cand epurarea se face biologic, prin aerare in instalatii mici, compacte;

cand apele uzate provin din de la localitati cu o populatie de cel mult 70000 locuitori si au un continut de suspensii si CBO₅ sub 200 mg/l, iar epurarea se face biologic cu namol activat;

cand eficienta decantarii, prin sedimentare gravimetrica este sub 40%.

Dimensionarea decantoarelor orizontal radiale se face cunoscand debitele de calcul si cel de verificare:

Viteza de sedimentare este de u = 1,4 m/h stiindu-se ca c_uz = 230 mg/l iar e_s = 55%

Volumul de decantare:

Timpul de decantare:

Sectiunea orizontala a decantorului admitand ca u_s = u = 1,4 m/h este:

Se considera ca viteza medie pe sectiune este v₀ = 5mm/s deci lungimea de decantare necesara este:

L = v₀ t_d = 0,005 1,5 3600= 27 m

n= 4 compartimente: =>

Adancimea utila:

Sectiunea transversala utila:

Viteza orizontala medie pe sectiunea efectiva:

Debitul specific aferent deversorului de evacuare a apei decantate

Pentru aceste debite cu valori sub cele maxime admise, se determina grosimea lamei deversante din diagrama a II-a anexata pentru deversoare cu dinti triunghiulari:

h_c = 6,9 cm

h_v = 38 cm

Cantitatea zilnica de materii solide exprimata in substanta uscata, in greutate, din namolul primar este:

Volumul de namol primar cu umiditatea w = 95% este:

Daca durata dintre doua evacuari este t_ev = 6h, atunci numarul de evacuari este:

4 evacuari/zi

Volumul de namol dintre doua evacuari aferent unui compartiment de decantare:

Dimensiunile palniei de namol se aleg astfel incat volumul geometric al palniei :

H_p = 1,05 m

A₁ = a₃ = 0,6 => a₂ = h_p = 1,05 m

si volumul geometric al palniei:

Inaltimea totala a decantorului se determina cu relatia:

Rigola de colectare a apei limpezite aferenta unui compartiment de decantare se dimensioneaza la debitul:

astfel incat sa se asigure viteza de cel putin 0,7 m/s.

Suprafata sectiunii transversale necesare:

pentru o latime b = 0,80 m rezulta adancimea apei in rigola:

Admitand o garda de neinecare a deversorului de colectare a apei decantate de cca. 13cm, rezulta inaltimea peretelui de beton a rigolei:

Bilantul de substante pe linia apei

Bilantul de substante consta in evidentierea si determinarea concentratiilor (cu exceptia valorilor de intrare si iesire din statia de epurare) si a cantitatilor de substante poluante in diferite sectiuni de calcul ale schemei de epurare adoptate de proiectant.

Cantitatile de materii in suspensie si CBO₅ in sectiunea de intrare a apelor uzate in statia de epurare

Cantitatile de materii in suspensie si CBO₅ evacuate zilnic cu apele decantate primar, calculate in sectiunea de intrare a apelor uzate in treapta de epurare biologica

Cantitatile de materii in suspensie si CBO₅ evacuate zilnic cu efluentul epurat, determinate in sectiunea de iesire din statia de epurare

a.       Pentru materii in suspensie

b.      Pentru CBO₅

Cantitatile de materii in suspensie si CBO₅ reduse (eliminate sau retinute) zilnic din treapta de epurare biologica

a.       Pentru materii in suspensie

b.      Pentru CBO₅

Gradul de epurare necesar treptei de epurare biologica

a.       Pentru materii in suspensie

b.      Pentru CBO₅

Bazinul cu namol activat

BNA-urile sunt primele instalatii din treapta de epurare biologica. Ele au rolul de a mineraliza substantele organice coloidale si dizolvate transformandu-le in material celular viu care este retinut ulterior in decantorul secundar.

Un anumit grad de epurare dorit necesita o anumita concentratie a biomasei in BNA. Deoarece concentratia ar scadea pe masura ce in bazin intra apa uzata de o concentratie mult mai mica este nevoie sa se recircule biomasa din decantorul secundar in BNA. Acest lucru se face, in general, prin pompare.

BNA-urile sunt bazine descoperite, metalice sau din beton armat concepute astfel incat sa respecte urmatoarele trei conditii:

• _{sa permita un bun amestec intre apa uzata, namolul de recirculare si aerul atmosferic}
• _{forma bazinului si circuitul apei in BNA sa fie astfel incat sa nu permita depuneri in nici un punct din bazin}
• _{sa se asigure cantitatea de oxigen necesara desfasurarii in conditii optime a conditiilor biochimice de epurare}

_{Parametri de proiectare}

_{Conform tabelului anexat se poate spune ca este vorba de epurare conventionala, deci toti parametri se vor lua functie de acest lucru.}

_{Incarcarea organica a bazinului}

_{Incarcarea organica a namolului}

_{Incarcarea hidraulica a bazinului}

_{Concentratia de namol activat din BNA}

_{Indicele volumetric al namolului}

_{Concentratia namolului de recirculare}

_{Coeficientul de recirculare a namolului}

   

Namolul in exces specific

Oxigen necesar specific

Capacitatea specifica de oxigenare

Durata de aerare la Q_c

Durata de aerare la Q_v

Varsta namolului

Concentratia in CBO₅ a efluentului epurat

Eficientele capabile ale treptei biologice

Dimensionarea BNA

n_b = 2

aleg H=2m

Aleg H=2m

Aerare cu difuzoare Sanitaire

q_d = 2,5.4 Nmc aer/difuzor,h = debitul specific de aer pe difuzor

n_d = numarul de difuzoare

Tip GM 80L/DN 250

Aleg difuzoare Sanitaire cu urmatoarele caracteristici

P_mot = 75kW

Turatia = 1480 rotatii/min

P_k = 64,3 kW

Parametri efectivi

_{Incarcarea organica a bazinului}

_{Concentratia de namol activat din BNA}

Oxigen necesar specific

Durata de aerare la Q_c

Durata de aerare la Q_v

Varsta namolului

_{Decantorul secundar orizontal radial}

_{Rolul decantoarelor secundare este de a retine biomasa realizata in BNA limpezind apa evacuata spre emisar si de a asigura cantitatea necesara de namol de recirculare. Ele sunt amplasate in aval de obiectele care realizeaza epurarea biologica propriu-zisa.}

_{Decantoarele secundare seamana ca si constructie cu decantoarele primare, dar au alti parametri de proiectare si alte sisteme de evacuare a namolului depus pe radier.}

_{Dimensionarea decantoarelor secundare se va face pe baza unor dimensiuni tip in fuctie de valorile necesare rezultate din calculele de mai jos.}

Volumul necesar de decantare:

_{Incarcarea superficiala:}

_{n=2 decantoare}

_{A = 616mp}

_{D = 30 m}

_{D2 = 28,1 m}

_{d3 = 5,0 m}

_{hu = 2,0 m}

_{Conditie geometrica :}

_{conditia este indeplinita}

_{Adancimea totala:}

_{Verificare tehnologica:}

_Daca

_{Bilantul pe linia namolului}

_{cantitatea de namol in exces}

2. _{volumul de namol in exces}

3. _{cantitatea de namol primar}

_{volumul de namol primar}

cantitatea de namol primar in exces

umiditatea namolului primar in exces

volumul de namol primar in exces

umiditatea care iese din concentratorul CN1

_{volumul de namol concentrat in concentratorul CN1}

cantitatea de namol fermentat

cantitatea de substanta organica din namol

cantitatea de substanta minerala din namol

_{umiditatea namolului fermentat}

_{volumul de namol fermentat}

umiditatea care iese din concentratorul CN2

_{volumul de namol concentrat in concentratorul CN2}

Volumul de namol deshidratat

umiditatea namolului care iese din deshidratare:

volumul de supernatant

_{Rezervor de fermentare a namolului}

_{In interiorul RFN-ului se produce fermentare anaeroba. In timpul fermentarii umiditatea namolului fermentat creste cu 12%. Ca urmare a fermentarii rezulta gaze, namol fermentat si supernatant (apa de namol).}

_{Gazele produse sunt preluate de un rezervor de gaz si apoi trimise la o centrala termica. Namolul fermentat este cel mai important produ al RFN-ului din punct de vedere al epurarii, el constituie un indice al fermentarii prin reducerea substantelor organice fata de namolul initial. Evacuarea supernatantului se face cu grija astfel incat locul acestuia sa nu fie ocupat de aerul din atmosfera. Lichidul astfel separat este transportat si reintrodus in procesul de epurare inainte de DSGA.}

_{timpul de fermentare}

_Aleg =610mc

_{incarcarea organica a bazinului}

_{volumul de namol fermentat}