Calculul de dimensionare al decantorului (utilajul principal) - bazele proiectarii decantoarelor

Bazele proiectarii decantoarelor

Proiectarea decantoarelor depinde de numerosi factori, dintre acestia cei mai importanti fiind: natura particulelor ce trebuie indepartate si scopul bazinului (decantor pentru epurarea mecanica a apelor, decantor secundar dupa filtre biologice si bazine cu namol activ, etc.). Daca la deznisipatoare parametrul principal de dimensionare este incarcarea superficiala, la decantoare este important timpul de varsare. Timpul de decantare t_d de ramanere a apei uzate in decantoare trebuie sa fie de 1,5[h] pentru apele uzate ce contin o cantitate de suspensii mai mare de 200[mg/dm³], si de 1[h] pentru cantitati mai mici. Literatura germana recomanda timpii de decantare din tabelul 7:

Tabelul 4.5. Timpi de decantare t_d[h]

Calculul de dimensionare al gratarelor

Dimensionarea gratarelor pentru statia de epurare se face tinand cont de urmatoarele date:

Orasul pentru care este proiectata aceasta statie de epurare are o populatie de 40.000 locuitori, sistemul de canalizare este unitar, clima temperat continentala.

Debitele care sosesc in statia de epurare, prin reteaua de canalizare sunt urmatoarele:

Debitul zilnic maxim Q_{zi max} = 290[l/s] ;

Debitul zilnic mediu Q_{zi med} = 250[l/s ];

Debitul orar maxim Q_{u o max} = 350[l/s] ;

Debitul orar minim Q_{u o min} = m Q_{zi max} = 0,02 290 24 = 140[l/s], unde m este procentul minim orar din debitul zilnic maxim .

Proiectarea gratarelor implica stabilirea unor conditii corespunzatoare de curgere a apei in camera gratarului, precum si determinarea dimensiunilor constructive ale camerei. Debitele de dimensionare si de verificare Q_c, respectiv Q_v sunt redate in tabelul 4.

Tabelul.4.1  Debite hidraulice de dimensionare si verificare

ale obiectelor din statia de epurare.

a)      Initialele s si u arata ca apele uzate provin dintr-o retea dimensionata in sistem separativ respectiv unitar.

b)      Q_u este debitul de calcul pentru sistemul unitar, in care sunt incluse diferite categorii de ape uzate, de suprafata si subterane, Q_s este debitul de calcul pentru sistemul separativ, in care sunt incluse toate categoriile de ape.

Gratarele se dimensioneaza la 2Q_{u o max} deci, [dm³/s]. Se proiecteaza doua gratare dese cu curatire mecanica, cu inclinarea fata de orizontala de 75[°]; latimea interspatiilor dintre bare se ia b = 20 [mm], iar latimea barelor de sectiune dreptunghiulara cu colturile amonte rotunjite s=10 [mm] (β = 1,83). Fiecare gratar va prelucra un debit Q_{u o max} = 350 [dm³/s], respectiv Q _{u o min} = 70 [dm³/s].

Viteza amonte gratarului V_a, respectiv viteza in partea amonte camerei gratarului, trebuie mentinuta intre anumite limite pentru a obtine o buna exploatare a acestora. Viteaza trebuie sa fie suficient de mare pentru a impiedica depunerea materiilor in suspensie mari si a corpurilor din apa uzata, iar pe de alta parte nu prea mare pentru a produce dislocarea depunerilor de pe gratar. In acest sens, Fair – Geyer recomanda ca viteza in amonte V_a = 0,40 . 0,75[m/s]; pentru debite maxime si cele din timp de ploaie, viteza amonte poate creste la V_a = 0,90[m/s], pentru a antrena nisipul adus de apa uzata care are tendinta de a se depune in amonte de gratar.

Viteza printre interspatiile gratarului V_g trebuie sa fie maxim 0,70[m/s] la debitul zilnic mediu si maxim 1,00[m/s] la debitul maxim.

Pierderile de sarcina prin gratar trebuie sa ramana intotdeauna intre anumite limite, acestea variind cu cantitatea si natura depunerilor acumulate pe gratar.

Pierderea de sarcina se calculeaza cu relatia lui Kirschmer:

h   = pierderea de sarcina prin gratar [m];

β = coeficientul de forma al barelor, se alege intre 2,42 pentru sectiune dreptunghiulara, si 1,79 pentru sectiune sferica;

s   = latimea barelor [m]

b   = latimea interspatiilor dintre bare [m];

V_a = viteaza apei in amonte de gratar [m/s];

= unghiul pe care-l face gratarul cu suprafata.

Chiar in perioadele cand gratarul este puternic colmatat, pierderea de sarcina nu trebuie sa depaseasca 0,75[m], printr-o curatire regulata, ea trebuie tinuta sub aceasta valoare. Pentru gratarele cu curatire manuala trebuie sa se tina seama in calcule de o pierdere de sarcina minima de 15[cm], ceea ce necesita o atenta supraveghere din partea personalului de exploatare. Pentru gratarele cu curatire mecanica pierderea de sarcina poate fi tinuta aproape constanta prin automatizarea dispozitivului de curatire. Pentru o buna functionare a gratarului, radierul camerei gratarului are o panta de cel putin 0,001.

Latimea camerei gratarului se stabileste astfel :

;

B_c                  = latimea camerei gratarului [m];

= suma latimilor interspatiilor dintre bare [m];

C          = latimea pieselor de prindere a gratarului in peretii camerei [m]; se ia intre 0,25 si 0,3 [m];

Q_c                 = debitul de calcul [l/s]

V_{g max}        = viteza maxima a apei prin gratar [m/s];

h_max            = adancimea maxima a apei in fata gratarului, corespunzatoare vitezei si debitului maxim [m].

Latimile uzuale ale camerei gratarului dupa normele germane sunt: 50; 60; 80; 100; 125; 160; 180; 225; 250, primele valori fiind folosite numai pentru gratare cu curatire manuala.

Sectiunea amonte a camerei gratarului. Conditia de baza este:

V_a = 0,4 . 0,9[m/s].

Se ia o inaltime maxima de apa, un h _max, si cu acesta se determina latimea camerei B_c si se verifica conditia de viteza.

h_max = 0,35[mm], si B_c= 2[m], viteza fiind de 0,9[m/s] .

Pentru gratarul ales, latimea camerei este :

.

Pe aceasta latime vor exista un numar de 55 bare0,01[m]+56 interspatii0,22 [m]+2 spatii pentru piesele de prindere0,165 = 2[m].

Raza hidraulica a camerei este:

Luand o panta pentru camera gratarului dupa calculele anterioare, viteza apei in amonte de gratar este:

unde .

In concluzie, viteza stabilita indeplineste conditia de baza.

La debitul minim, _{u o min} si la viteza minima V_a

se obtine o inaltime de apa minima h _min, pentru stabilirea careia se determina in prealabil valoarea razei hidraulice ; ; se determina apoi valoarea h_min din ecuatia si .

Viteza apei prin interspatiile gratarului V_g

Conditia de baza este .

Pentru debitul orar maxim de 350 [dm ³/s] rezulta:

_{g max}

Pentru debitul minim (_{u o min} ),

;

V_{g min} .

Vitezele obtinute se incadreaza in limitele admise.

Pierderea de sarcina prin gratar:

.

Pentru calculele necesare profilului tehnologic al apei, se va considera o pierdere de sarcina de 15[cm].

Cantitatea de retineri pe gratar depinde de latimea interspatiilor, sistemul de canalizare, provenienta apelor uzate industriale, etc. In tabelul 4 sunt prezentate cantitatile medii de retineri pe gratare, ele putand ajunge la valori de 5 ori mai mari.

Tabelul.4.2. Cantitati de retineri pe gratare.

Analizele facute asupra retinerilor au aratat ca umiditatea acestora este de 80[%], restul reprezentand substante solide. Substantele minerale reprezinta cca. 13[%], iar cele organice 87[%]. Greutatea specifica a depunerilor este de 750[kg/m³].

Conform tabelului 4, cantitatea de retineri este:

Greutatea depunerilor este:

Fig. 4.14.Dimensionarea gratarelor din statia de epurare