Determinarea parametrilor principali ai deznisipatoarelor

Determinarea parametrilor principali ai deznisipatoarelor

Determinarea debitelor caracteristice de apa si nisip ale deznisipatoarelor

Debitul de calcul (dimensionare) de apa uzata prelucrat de deznisipatoare - se stabileste in functie de procedeul de canalizare utilizat pentru aducerea apei uzate in statia de epurare, astfel pentru procedeul de canalizare unitar sau mixt:

in care : debitul orar maxim al localitatii deservite de statia de epurare ;

coeficient care tine seama de neuniformitatea debitului apelor de canalizare introduse in statie, cu valori intre 2 - 4 (vezi STAS 1846-90), in conditii normale avand valoarea .

Debitul de verificare de apa prelucrat de deznisipatoare - indiferent de procedeul de canalizare utilizat pentru aducerea apei uzate in statia de epurare, se stabileste cu relatia:

unde: debitul orar minim de apa uzata al localitatii deservite de statia de epurare.

Mentiune: Deznisipatoarele sunt obiecte tehnologice care sunt prevazute in componenta statiilor de epurare numai in cazul in care valorile debitului orar maxim de apa uzata Q_{u orar max} [m³/h] al localitatii deservite de acestea sunt mai mari sau egale cu 36 m³/h (10 l/s) in cazul in care pentru aducerea apei uzate la statia de epurare se utilizeaza canalizari in procedeul unitar sau mixt, respectiv mai mari sau egale cu 126 m³/h (35 l/s) in cazul in care pentru aducerea apei uzate la statia de epurare se utilizeaza canalizari in procedeul separativ.

Cantitatea specifica de nisip care se colecteaza si evacueaza - se apreciaza in functie de procedeul de canalizare folosit pentru aducerea apei uzate la statia de epurare, astfel :

Cantitatea zilnica de nisip evacuata se determina cu relatia :

in care : debitul zilnic maxim de apa uzata al localitatii.

Masa zilnica de nisip evacuata - se determina cu relatia:

unde: densitatea nisipului evacuat din deznisipator,

Determinarea parametrilor principali ai deznisipatorului longitudinal cu sectiune parabolica si colectare mecanica/hidraulica a nisipului

Constructia si functionarea deznisipatorului longitudinal cu sectiune parabolica

Deznisipatorul longitudinal cu sectiune parabolica si colectare mecanica/hidraulica a nisipului este compus din urmatoarele componente principale (vezi figura 1): compartimentele de deznisipare (pozitia I), canalele Parshall (pozitia II), podul rulant de colectare a nisipului (pozitia III), sistemul de evacuare si spalare a nisipului (pozitia IV) si jgheaburile drenante longitudinale pentru deshidratarea nisipului (pozitia V).

Compartimentele de deznisipare sunt construite din beton avand peretii 1 de forma parabolica (sau o forma cat mai apropiata de aceasta) in zona de curgere a apei (vezi figura 1, sectiunea transversala A - A) si verticali deasupra zonei de curgere a apei. De-a lungul partii inferioare a compartimentelor sunt prevazute rigolele centrale 2 de colectare a nisipului. In cazul in care deznisipatorul are sistem de colectare mecanica a nisipului, in partea dinspre amonte a fiecarui compartiment sunt prevazute basele In cazul in care deznisipatorul are sistem de colectare hidraulica a nisipului, basele nu sunt necesare.

In avalul fiecarui compartiment de deznisipare cu sectiune parabolica este recomandabil sa fie prevazut cate un canal Parshall care are urmatoarele roluri foarte importante: sa mentina constanta viteza de curgere a curentului de apa uzata care strabate deznisipatorul in cazul in care debitul curentului de apa uzata variaza (variatia debitului este limitata superior de o valoare maxima, si anume valoarea debitului Q_c de calcul, situatie in care nivelul apei in deznisipator se gaseste la limita superioara a zonei parabolice a peretilor); sa permita o determinare usoara si precisa a valorii debitului de apa uzata care strabate deznisipatorul.

Canalele Parshall care lucreaza in agregat cu compartimentele de deznisipare, sunt canale cu sectiune dreptunghiulara prevazute cu o ingustare (fanta) dreptunghiulara avand radierul orizontal sau coborat (cu treapta). Atata timp cat curgerea apei prin canalul Parshall se face cu salt hidraulic neinecat, debitul de intrare in canal (acelasi cu debitul din deznisipator) poate fi determinat prin masurarea unui singur parametru, si anume nivelul apei din amontele ingustarii, scop in care in aceasta zona este prevazut caminul 4 in care se fac masuratorile.

Podul rulant de colectare a nisipului este compus din platforma 5, sistemul de rulare 6, sistemul de antrenare 7 care asigura deplasarea podului rulant si dupa caz, cu lopetile racloare 8 dotate cu mecanismele de pozitionare 9, la sistemele de colectare mecanica a nisipului sau cu agregate de pompare sau cu instalatii cu sifoane, la sistemele de colectare hidraulica a nisipului (in acest din urma caz, amestecul de nisip si apa este preluat din rigola de colectare a deznisipatorului prin intermediul unor conducte de absorbtie prevazute cu sorburi si apoi evacuat in lungul jgheabului drenant longitudinal adiacent deznisipatorului prin conductele de evacuare fixate pe podul rulant). Un pod rulant poate deservi simultan unul sau mai multe compartimente de deznisipare. Daca podul rulant deserveste concomitent mai multe compartimente de deznisipare, atunci acesta este prevazut cu organe de colectare/colectare - evacuare a nisipului pentru fiecare compartiment in parte, pozitionate corespunzator si care pot fi comandate independent.

Sistemul de evacuare si spalare a nisipului, care echipeaza deznisipatoarele cu colectare mecanica a nisipului, preiau hidraulic nisipul colectat in basele din amontele compartimentelor de deznisipare prin intermediul unor agregate de pompare 10 si il introduc in instalatia de spalare 11, unde acesta este curatat de particulele si impuritatile fine de natura organica, dupa care este evacuat prin intermediul unui sistem de conducte 12 in jgheabul drenant longitudinal amplasat paralel cu compartimentele de deznisipare, in vederea deshidratarii.

Fig. 1. Deznisipator longitudinal cu sectiune parabolica, cu colectare mecanica si evacuare hidraulica a nisipului

2.2 Determinarea parametrilor dimensionali si functionali ai compartimentelor deznisipatorului longitudinal cu sectiune parabolica

Viteza orizontala a apei in deznisipator (medie pe sectiune) - se impune de catre proiectant din intervalul de valori 0.1 - 0.3 m/s .

Am ales ca valoare .

Timpul mediu de trecere a apei prin deznisipator - se impune de catre proiectant din intervalul de valori 30 -65 s.

Am ales valoarea .

Lungimea a deznisipatorului - se determina cu relatia :

Incarcarea superficiala a deznisipatorului - se exprima cu relatia :

Aceasta trebuie sa indeplineasca conditia :

in care : viteza de sedimentare in curent, determinata experimental pentru particule de diferite dimensiuni de nisip cu densitatea de 2650 kg/m³ si la o viteza de curgere orizontala a apei de 0,3 m/s, are valorile din tabelul 1 (in tabel sunt indicate in plus si valorile marimii hidraulice u_o [m/h] corespunzatoare diferitelor dimensiuni ale particulelor de nisip).

Tabelul 1

Latimea B [m] a deznisipatorului se poate determina pe baza relatiilor de mai sus, rezultand:

Se recomanda ca latimea B a deznisipatorului sa aiba valori intre 0,6-4m. Daca prin calcul, cu relatia valoarea latimii B este mai mare de 4 m atunci deznisipatorul va avea cel mai mic numar intreg i_dez de compartimente active cu o latime B_comp [m] mai mica de 4 m. Latimea B_comp se determina tot cu relatia , inlocuind debitul Q_c de calcul al deznisipatorului cu debitul de calcul Q_{c comp} = Q_c / i_dez pentru un compartiment activ al deznisipatorului. Daca, prin calcul rezulta o valoare a lui B mai mica de 0,6 m, atunci i se va da lui B valoarea de 0,6 m.

Mentiuni : La deznisipatoarele din statiile de epurare trebuie sa fie obligatoriu prevazute atat compartimente active cat si de rezerva. Deci, numarul total minim de compartimente ale unui deznisipator este de 2 compartimente (unul activ si unul de rezerva).

Se recomanda ca la intrarea si la iesirea compartimentelor de deznisipare sa se prevada stavile sau batardouri in scopul izolarii fiecarui compartiment in caz de avarii, revizii sau reparatii.

Daca deznisipatorul are mai multe compartimente de deznisipare, amplasarea acestora se face tinandu-se seama de numarul total de compartimente si pe baza dimensiunilor caracteristice recomandate ale podurilor rulante (vezi tabelele 2 si 3), analizandu-se daca podurile rulante vor deservi concomitent unul sau mai multe compartimente.

Suprafata A_o [m²] a luciului de apa din deznisipator corespunzatoare debitului de calcul se exprima cu relatia:

Debitul de calcul pentru un compartiment activ al deznisipatorului :

unde : numarul de compartimente active, valoarea sa este 1.

Latimea a unui compartiment activ :

Inaltimea h_c [m] a apei in compartimentele de deznisipare, la debitul de calcul Q_{c comp} se determina cu relatia:

Se recomanda ca inaltimea h_c a apei in compartimentele de deznisipare, la debitul de calcul, sa ia valori intre 0,4 - 1,5 m. Daca valoarea lui h_c nu se incadreaza in gama de valori recomandata, atunci se vor reconsidera valorile impuse pentru v_o si t_{m dez} si se vor relua calculele pana vor fi respectate toate conditiile impuse.

Inaltimea H [m] a compartimentelor de deznisipare se impune sa fie cu 0,5-0,7 m mai mare ca inaltimea h_c a apei in compartimentele de deznisipare, la debitul de calcul.

Ecuatia parabolei dupa care sunt profilati peretii compartimentelor deznisipatorului in zona de curgere a apei uzate este de forma (vezi figura 3):

in care: b [m] - distanta curenta dintre peretii parabolici ai deznisipatorului la oglinda apei;

h [m] - adancimea curenta a apei din deznisipator;

p - parametrul parabolei.

Parametrul parabolei se determina punand conditiile la limita: b=B_comp si h=h_c, in acest caz rezultand pentru parametrul p valoarea B²_comp/8h_c.

Deci, relatia explicita a ecuatiei dupa care sunt profilati peretii compartimentelor deznisipatorului in zona de curgere a apei uzate este:

Calculul ecuatiei pentru determinarea profilului:

Fig. 3 Profilul peretilor compartimentului de curgere al deznisipatorului

Dimensiunile latimii b_rig [m] si inaltimii h_rig [m] ale rigolei longitudinale de colectare a nisipului se vor impune de catre proiectant si vor avea valori de minimum 0,4 m, respectiv minimum 0,25 m.

Am ales si

Inaltimea stratului de nisip depus , se calculeaza cu relatia:

unde: cantitatea zilnica de nisip evacuata [m³/zi];

numarul de evacuari a nisipului depus (

latimea rigolei [m];

lungimea deznisipatorului [m].

2.3 Determinarea parametrilor dimensionali si functionali ai canalului Parshall, amplasat in avalul deznisipatorului

Canalele Parshall sunt dispozitive de masurare a debitului de apa uzata care pot fi plasate in orice punct al statiei de epurare. Totusi, se recomanda ca acestea sa fie plasate in avalul deznisipatoarelor cu sectiune parabolica in scopul mentinerii constante a vitezei de curgere a apei in acestea.

Canalele Parshall se obtin prin ingustarea sectiunii in plan transversal de la valoarea initiala B_P la b_P < B_P si apoi largirea printr-un divergent la valoarea initiala B_P (vezi figura 4), suprafetele verticale de racordare fiind plane. Ingustarea sectiunii canalului produce o accelerare a curentului de apa rezultand o coborare a nivelului acestuia.

Fig. 4. Principiul de functionare a unui canal Parshall

Forma sectiunii ingustarii (denumita si fanta) poate fi (vezi figura 5): dreptunghiulara, trapezoidala sau in U (dreptunghiulara cu fund rotunjit). Dintre acestea, canalele cu fanta rectangulara sau sub forma de U sunt mai sensibile la variatiile de debit, iar cele cu fanta trapezoidala sunt recomandate in cazul unei game foarte largi de debite care trebuie masurata. In practica, pentru ape uzate, canalele cu fanta dreptunghiulara, care sunt totodata si cele mai simplu de executat, sunt cel mai des utilizate.

Fig. 5. Forme ale sectiunii transversale a canalelor Parshall

Determinarea parametrilor dimensionali si functionali ai canalelor Parshall cu ingustare cu sectiune dreptunghiulara utilizate in statiile de epurare a apelor uzate s-a facut prin studii experimentale, prin folosirea unor modele la scara redusa si, apoi, prin aplicarea principiilor de similitudine.

S-au studiat doua variante de canale Parshall, si anume:

- canal Parshall cu radierul coborat (cu treapta);

- canal Parshall cu radierul drept.

Parametrii dimensionali ai unui canal real de tip Parshall cu radierul drept (vezi figura 6) se determina cu urmatoarele relatii:

Pentru ca un canal Parshall care lucreaza in agregat cu un compartiment de deznisipare longitudinal cu sectiune parabolica, sa asigure mentinerea constanta a vitezei orizontale de curgere a apei in deznisipator, se impune egalitatea dintre adancimea a curentului de apa din canalul Parshall (in amonte de ingustarea sectiunii) si adancimea h_c a curentului de apa in compartimentul de deznisipare (), aceasta conducand, pe baza conditiei de egalitate a sectiunilor parcurse de curentul de apa, atat in compartimentul de deznisipare cat si in canalul amonte a canalului Parshall, la o valoare a latimii B_p a canalului Parshall:

in care: B [m] - latimea compartimentului de deznisipare longitudinal cu sectiune parabolica cu care canalul Parshall lucreaza in agregat.

Fig. 6. Canal Parshall cu radier orizontal

La dimensionarea canalelor Parshall cu strangulare dreptunghiulara se mai tine seama si de urmatoarele recomandari:

- adancimea apei in canalul Parshall in amonte de strangulare trebuie sa fie astfel incat h_am > 0,05m sau h_am > 0,05C_D, dar in orice caz mai mica de 2 m;

- latimea b_P va fi astfel incat:

si

unde : coeficientul de strangulare

- canalul Parshall trebuie amplasat pe un aliniament care sa asigure distantele (vezi figura 8):

- in amonte (de la deznisipator pana la orificiul de masurare):

- in aval:

Fig. 7 Aliniamentul canalelor Parshall

aliniamentul L₃ poate fi eliminat daca exista probabilitatea realizarii imediat dupa canalul Parshall a unei caderi sau trepte (vezi figura 8). In acest caz, canalul Parshall va functiona neinecat atata vreme cat nivelul apei din aval de treapta h_{av c} va fi sub nivelul critic h_crc aferent treptei;

Fig. 8. Canal Parshall cu treapta aval

- pierderile de sarcina sunt cu atat mai mici cu cat coeficientul y de strangulare are valori mai mari;

Amplasarea canalelor Parshall in fluxul tehnologic al statiei de epurare va urmarii ca nici un obiect sau obstacol aval sa nu produca remuu care ar putea conduce la inecarea acestora si, de asemenea, ca nivelurile din amonte generate de canalele Parshall sa nu influenteze defavorabil curgerea in obiectele din amonte.

3 Determinarea parametrilor dimensionali, cinematici dinamici si energetici ai podului rulant de colectare a nisipului

Tipuri de poduri rulante folosite in statiile de epurare a apelor uzate

Podurile rulante care echipeaza deznisipatoarele si decantoarele longitudinale din statiile de epurare a apelor uzate sunt constructii monogrinda sau cu doua grinzi, cu deschideri pana la cca. 10 m, propulsate cu sisteme de actionare proprii, pe care sunt montate organele de colectare/colectare - evacuare a nisipului/namolului.

In general un pod rulant este compus din urmatoarele parti principale (vezi figura 9): cadrul podului rulant (pozitia I), trenul de rulare (pozitia II), sistemul de propulsie a podului (pozitia III), sistemul de colectare/ colectare - evacuare a nisipului/namolului (pozitia IV), instalatia electrica a podului rulant (pozitia V).

Fig. 9. Schema de principiu a unui pod rulant pentru bazine longitudinale (aici dotat cu lame de raclare a nisipului din deznisipatoare)

Cadrul podului rulant este format din: grinzile de rezistenta 1 confectionate din profiluri de otel sau din chesoane din tabla de otel, platforma 2 si balustradele de protectie

Trenul de rulare al podurilor este de regula format din doua punti cu cate doua roti 4 (in unele cazuri exceptionale, la poduri de mari dimensiuni pot utilizate mai multe punti), dintre care una motoare (respectiv cea anterioara in directia de miscare a podului la cursa activa); rotile podurilor rulante ale deznisipatoarelor sau decantoarelor longitudinale pot fi: metalice prevazute cu buze de ghidare unilaterale sau bilaterale (vezi figura 10), caz in care caile de rulare sunt metalice (sine), metalice cu invelis din poliuretan sau cauciuc, caz in care caile de rulare sunt chiar coamele peretilor din beton ale bazinelor (in acest caz pentru ghidarea deplasarii podurilor rulante astfel incat sa fie impiedicata inaintarea oblica care se poate dovedi foarte periculoasa, acestea sunt prevazute cu roti de ghidare, cu axa verticala, care ruleaza pe peretii laterali ai bazinelor.

Sistemul de propulsie al podului rulant este format din motorul electric 5 si transmisia 6, care este de regula mecanica putand avea in componenta transmisii cu curea, reductoare sau transmisii cu lant si care actioneaza rotile motoare; sistemul de propulsie trebuie sa asigure deplasarea podului rulant in ambele sensuri.

Sistemul de colectare/colectare - evacuare a nisipului/namolului realizeaza raclarea nisipului/namolului din rigola centrala longitudinala sau de pe radierul deznisipatoarelor/decantoarelor antrenandu-l catre basa din amontele acestora in cazul sistemelor mecanice de colectare, sau absorbtia nisipului/namolului din rigola centrala longitudinala sau de pe radierul deznisipatoarelor/decantoarelor in cazul sistemelor hidraulice de colectare-evacuare.

Fig. 10. Roti metalice cu buze de ghidare de la podurile rulante

Sistemul mecanic de colectare a nisipului/namolului este format (vezi figura 9) din: lamele de raclare 7, sistemul 8 de sustinere a lamelor de raclare si mecanismul 9 de pozitionare a lamelor de raclare.

In cazul utilizarii sistemelor mecanice de colectare a nisipului/namolului deplasarea podurilor rulante prezinta particularitati in functie de sensul de deplasare si anume: la deplasarea dinspre avalul catre amontele bazinelor longitudinale se realizeaza cursa activa pe parcursul careia podul rulant are organele sistemului de colectare a nisipului/namolului in pozitie de lucru si are loc procesul de raclare, in timp ce la deplasarea dinspre amontele catre avalul bazinelor longitudinale se realizeaza cursa pasiva pe parcursul careia podul rulant are organele sistemului de colectare a nisipului/namolului in pozitie retrasa sau rabatuta podul rulant indreptandu-se spre punctul de pornire intr-o noua cursa activa.

Sistemul hidraulic de colectare - evacuare a nisipului/namolului este format (vezi figura 11) din conductele de suctiune 1 prevazute cu sorburile 2 astfel profilate incat la deplasarea podului rulant sa baleieze complet zonele de depunere a nisipului/namolului, rezervorul tampon 3 si instalatia de evacuare a nisipului/namolului (prin pompare sau prin sifonare) compusa din pompa de lucru/amorsare 4 si conductele de transport 5 care preia nisipul/namolului din rezervorul tampon si il evacueaza in jgheabul drenant longitudinal 6.

In cazul utilizarii sistemelor hidraulice de colectare - evacuare a nisipului/namolului nu apar particularitati in functie de sensul de deplasare a podurilor rulante, sistemul hidraulic de colectare-evacuare a nisipului/namolului fiind in functionare permanenta indiferent de sensul de deplasare.

Instalatia electrica a podului rulant (vezi figura 9, pozitia V) este compusa din racordul electric aerian 10, tabloul electric si de automatizare 11 precum si sistemul de cabluri. Prin intermediul tabloului electric si de automatizare poate fi stabilit programul de deplasare al podului si comanda sistemelor de pozitionare a organelor de colectare sau, dupa caz, actionarea electropompelor de la sistemele de colectare - evacuare hidraulica a nisipului/namolului.

Fig. 11. Schema de principiu a unui sistem hidraulic de colectare - evacuare a nisipului

Parametrii dimensionali, cinematici, dinamici si energetici ai podului rulant care deserveste deznisipatorul

Podurile rulante folosite in statiile de epurare din tara noastra sunt realizate in serie tipodimensionala avand parametrii dimensionali in corelatie cu profilele bazinelor decantoarelor longitudinale, care au dimensiuni standardizate (STAS 4162/1-89, STAS 4162/2-89).

In cazul deznisipatoarelor cu colectare mecanica a nisipului, podurile racloare pot fi alese de preferinta din seria tipodimensionala prezentata in tabelul 2, in functie de numarul, dispunerea si dimensiunile bazinelor deservite concomitent, avand lame racloare cu dimensiuni in corelatie cu dimensiunile rigolelor longitudinale de colectare a nisipului sau a radierelor bazinelor.

Tabelul 2

In continuare vor fi prezentati anumiti parametri dimensionali caracteristici ai podurilor rulante.

Lungimea [mm] a platformei podului rulant se poate stabili cu relatia:

Latimea [mm] a platformei podului rulant se impune astfel incat sa fie asigurat loc suficient pentru accesul la mecanismul de propulsie, la mecanismul de comanda si respectiv la instalatiile de pompare sau sifonare. Se poate aprecia ca latimea podului rulant poate lua valori intre 900 - 1500 mm.

Am ales valoarea

Diametrul [mm] al rotilor podului rulant se impune tinand seama de existenta unor conditii de amplasare a platformei podului rulant fata de calea de rulare (vezi cota H₃), in acest caz diametrul rotilor podului rulant putand lua valori intre 200 - 300 mm. Daca nu sunt impuse conditii restrictive de amplasare a platformei, diametrul rotilor podului poate ajunge pana la valori de 560 mm.

Am ales valoarea

Ampatamentul [mm] intre axele rotilor motoare si rotilor conduse ale podului rulant se poate stabili din conditia ca acestea sa se gaseasca in interiorul ariei platformei podului rulant pe baza relatiei:

Viteza [m/s] de deplasare a podului rulant este stabilita tinandu-se seama de:

- la podurile rulante prevazute cu organe de colectare mecanica a nisipului/namolului trebuie ca in timpul procesului de colectare, materialul sedimentat sa fie antrenat fara sa fie pus in suspensie; vitezele recomandate de deplasare ale organelor de raclare, deci implicit ale podului rulant, sunt intre 0,01-0,05 m/s; respectiv de 0,01 - 0,02 m/s la deznisipatoare, valoarea vitezei trebuind astfel aleasa incat un ciclu de functionare tur - retur sa nu depaseasca 45 minute.

Valoarea aleasa

Greutatea [N] a podului rulant echipat cu sistemul de colectare sau colectare - evacuare a nisipului/namolului se poate estima in faza de proiectare prin aprecierea unei anumite configuratii constructive si apoi prin calcularea masei/greutatii acesteia pe baza volumului elementelor sale componente. In tabelul 3 sunt indicate greutatile unor serii tipodimensionale de poduri rulante pentru statii de epurare a apelor uzate fabricate in tara noastra.

Tabelul 3

Valoarea aleasa este

Forta F_pr [N] de rezistenta la inaintarea podului rulant se determina cu relatia:

in care: - forta de rezistenta la raclarea materialului sedimentat;

- forta de rezistenta la rulare a podului;

- forta de rezistenta determinata de mersul oblic;

- forta de rezistenta determinata de actiunea vantului;

- forta de rezistenta la deplasarea prin curentul de apa uzata a organelor de colectare/colectare - evacuare;

- forta de rezistenta datorata inertiei la demaraj.

Forta de rezistenta la raclarea materialului sedimentat se calculeaza cu relatia:

in care: - forta de rezistenta pe directie orizontala care apare la raclarea materialului sedimentat;

- forta de rezistenta data de frecarea organelor sistemului de colectare a materialului sedimentat cu radierul bazinului.

Forta de rezistenta pe directie orizontala care apare la raclarea materialului sedimentat se determina cu relatia:

in care: - latimea unei lamei de colectare a materialului sedimentat (masurata pe verticala);

- numarul lamelor de colectare a materialului sedimentat care lucreaza concomitent, montate pe acelasi pod rulant;

- lungimea unei lamei de colectare a materialului sedimentat;

- greutatea specifica a materialului sedimentat avand valorile de 25997 N/m³ pentru nisip; 9850 - 9950 N/m³ pentru namol primar cu umiditatea de 95 - 97% si cca. 9820 N/m³ pentru namolul activ in exces (namol secundar) cu umiditatea de 98-99% .

Se mentioneaza ca volumul V_c [m³] transportat de organele de colectare mecanica se poate determina cu relatia:

in care: - panta naturala a materialului sedimentat sub apa care are valorile: 1/15 pentru nisip, 1/20 pentru namol primar si 1/24 pentru namol secundar.

Forta F_oc [N] de rezistenta data de frecarea organelor sistemului de colectare a materialului sedimentat cu radierul bazinului poate fi determinata cu relatia:

in care:

coeficientul de frecare dintre organul de colectare si radier, care se considera ca are valoarea 0,3 ;

apasarea pe radier a lamelor organului de colectare a materialului sedimentat (figura 12).

c) Organe de colectare verticale, fixe: la acest tip de organe de colectare, lamele de raclare nu se sprijina pe radier, deci

Fig. 12. Diferite tipuri de organe de colectare a materialului sedimentat

Forta F_r [N] de rezistenta la rulare a podului rulant se poate determina cu relatia:

in care: coeficientul de rezistenta la rulare a podului rulant;

In cazul nostru podul rulant are trenul de rulare format din roti metalice care ruleaza pe sine metalice, coeficientul se calculeaza cu relatia:

in care: coeficientul de frecare de rostogolire pentru roti din otel care ruleaza pe sina din otel si care are valorile: 0,03 / 0,04 pentru roti cu diametrul D_r = 200 - 320 mm care ruleaza pe sina plata, respectiv bombata; Am ales

coeficientul de frecare de alunecare in lagarele rotilor care are urmatoarele valori medii: 0,08 pentru lagare de alunecare; 0,015 pentru lagare cu rulmenti cu bile sau role; 0,02 pentru lagare cu rulmenti cu role conice; Am ales valoarea

diametrul mediu al cailor de rulare din lagarele rotilor podului rulant.

Forta de rezistenta determinata de mersul oblic al podului rulant apare din numeroase cauze dintre care enumeram: actiunea excentrica a fortelor orizontale, rezistente la rulare diferite determinate de repartitia neuniforma a incarcarilor pe roti, abateri de executie sau montaj, etc. In calculele de proiectare se tine seama de rezistenta suplimentara determinata de mersul oblic printr-un coeficient c_g, supraunitar care amplifica relatia de calcul a fortei F_r de rezistenta la rulare. Valorea lui este . Acest coeficient ia in considerare si rezistentele introduse de sistemul de alimentare cu energie electrica.

Forta de rezistenta determinata de actiunea vantului se poate determina cu relatia:

in care: numarul de elemente ale podului rulant expuse la actiunea vantului;

aria suprafetei frontale ale elementelor podului rulant expuse la actiunea vantului;

presiunea dinamica de baza data de vant a carei valoare de calcul se poate aprecia la 80 N/m² in conformitate cu STAS 284

Conform figurei 9 elementele semnificative care pot intra in calculul suprafetei expuse la actiunea vantului sunt: cadrul podului rulant (pozitia I), sistemul de propulsie a podului (pozitia III), instalatia electrica a podului rulant (pozitia V). Aria suprafetei frontale ale elementelor podului rulant poate fi considerata ca fiind

Forta F_h [N] de rezistenta la deplasarea prin curentul de apa uzata a organelor de colectare/colectare - evacuare - Nu se ia in calcul.

Forta F_i [N] de rezistenta datorata inertiei la demaraj. Nu se ia in calcul

Forta F_pr [N] de rezistenta la inaintarea podului rulant este:

Puterea P_pr [W] necesara actionarii podului rulant, la arborele rotilor motoare ale acestuia, se determina cu relatia:

3 Determinarea parametrilor principali ai jgheaburilor drenante pentru deshidratarea nisipului

Jgheaburile drenante pentru deshidratarea nisipului sunt situate de regula alaturi de deznisipatoare, paralel cu acestea. Daca nu se impun din punct de vedere constructiv anumite restrictii legate de spatiu, cotele de pozitionare ale jgheaburilor pot fi apreciate pe baza indicatiilor din figura 13 (in care sunt indicate cotele de pozitionare atat pentru cazul evacuarii hidraulice a nisipului prin sifonare, caz care poate fi aplicabil si la deznisipatoarele longitudinale cu colectare mecanica a nisipului, cat si pentru cazul evacuarii hidraulice a nisipului prin pompare). In figura 14 este prezentata o sectiune transversala a unui jgheab pentru deshidratarea nisipului.

Fig. 14Jgheab drenant pentru .............................. deshidratarea nisipului

Fig. 1 Parametrii dimensionali ai bazinelor decantoarelor secundare longitudinale

Parametrii principali care stau la baza proiectarii unui jgheab drenant pentru deshidratarea nisipului sunt:

Volumul V_dep [m³/zi] de nisip depus in deznisipator intre doua evacuari succesive care se determina cu relatia:

in care: i_{ev nis zi} - numarul zilnic de evacuari ale nisipului sedimentat in deznisipator, uzual 4 - 8 evacuari/zi. Am ales i_{ev nis zi} =6.

Numarul i_cjdn de compartimente ale jgheabului de deshidratare a nisipului, realizate in lungul acestuia, se impune constructiv avand valori uzuale i_cjdn = 3.6. Am ales i_cjdn =

Lungimea L_cjdn [m] unui compartiment ale jgheabului de deshidratare a nisipului se determina cu relatia:

in care:

L [m] - lungimea deznisipatorului;

c [m] - grosimea peretilor dintre compartimente avand uzual valori intre 0,08 - 0,12 m. Aleg c=0.1 m.

Latimea l_cjdn [m] compartimentelor jgheabului de deshidratare a nisipului se impune de asemenea din motive constructive. Valoarea sa este

Suprafata A_tjdn [m²] totala, orizontala a compartimentelor jgheabului de deshidratare a nisipului se determina cu relatia:

Inaltimea [m] a stratului de nisip depus in compartimentele jgheabului de deshidratare a nisipului se determina cu relatia:

Inaltimea H_cdn [m] utila pentru depunerea nisipului din compartimentele jgheabului de deshidratare se determina cu relatia:

in care: c_sig - coeficient de siguranta care are valori intre 1,5 - 2. Am ales

De-a lungul jgheabului de deshidratare a nisipului sunt prevazute ferestre de preaplin pentru evacuarea amestecului de nisip si apa in exces in cazul defectarii podului rulant cu pompa de evacuare a nisipului din deznisipator in functiune.

Ferestrele de preaplin au profil dreptunghiular cu latura inferioara in rol de deversor, cu muchia ascutita plasata la 0,65 m peste cota H_cdn [m] si cu latura superioara la 0,1 m de marginea superioara a jgheaburilor de deshidratare.

Inaltimea h_pp [m] a profilului ferestrelor de preaplin se poate determina pa baza relatiei:

in care:

Q_pe [m³/s] - debitul pompei de evacuare a nisipului din deznisipator; Adopt

m - coeficient de debit avand valoarea 0,42;

l_pp [m] - lungimea profilului ferestrelor de preaplin, cu valori uzuale de 0,6 - 1 m; Adopt

g [m/s²] - acceleratia gravitationala cu valoarea de 9,81 m/s².

Din motive constructive inaltimea ferestrelor de preaplin se adopta de minimum 0,1 m.

Ferestrele de preaplin sunt prevazute pe toata lungimea jgheabului de deshidratare a nisipului cu interspatii de 0,3 - 0,5 m.

Inaltimea a jgheabului de deshidratare :

Distanta dintre compartimentele jgheabului si peretii desnisipatorului

Cap 4. Proiectarea preliminara a sistemului de actionare conform transmisiei

Alegerea motorului electric

Determinarea turatiei rotilor motoare

Pentru determinarea turatiei rotilor motoare avem nevoie de viteza podului rulant pentru a determina viteza rotii motoare ( vezi figura ).

V_p=0.03 m/s

0.015 m/s

in care: viteza rotilor motoare sau viteza podului,

viteza unghiulara a rotii motoare,

raza rotilor motoare,

Estimarea puterii necesare motorului electric se face cu relatia:

unde: coeficient ce tine seama de necesarul de putere, necesar la pornire sau la suprasarcini accidentale, care poate lua valori intre 1,3 - 2; Inpun

puterea necesara pentru actionarea organelor de lucru.

randamentul total al transmisiei sistemului de actionare. Inpun

Alegerea preliminara a motorului electric

La echipamentele si instalatiile din statiile de epurare a apelor uzate, cea mai avantajoasa sursa de actionare o constituie motoarele electrice, din urmatoarele considerente: statiile de epurare sunt racordate la reteaua nationala de electricitate sau au grupuri electrogene proprii; modul de transport al energiei de alimentare a motoarelor este convenabil; actionarea electrica favorizeaza utilizarea unor sisteme de control sau automatizare care asigurara o functionare corespunzatoare / optima a echipamentelor si instalatiilor, cu consum minim de forta de munca umana.

Dintre motoarele electrice, cele mai des utilizate sunt motoarele asincrone trifazate. Din tabelul 5.4 [1] aleg motorul ASA 63-8, cu urmatoarele caracteristici :

Stabilirea raportului total de transmitere

Stabilirea structurii transmisiei

Transmisiile utilizate la actionarea podului rulant are in componenta sa urmatoarele:

Angrenaje (reductor);

Transmisie prin curea (de la motor la reductor );

Transmisie prin lant (de la reductor la rotile motoare ).

Cunoastem:

Raportul de transmisie prin curea si randamentul (ales din tabelul 5.10 si tabelul 5.11 [1] );

Raportul de transmisie prin lant si randamentul ales din tabelul 5.10 si tabelul 5.11 [1] );

Calculam raportul de transmisie a reductorului :

Reductorul il aleg cu doua trepte:

Daca

raportul de transmisie a unei trepte.

Inpun randamentul

Din calculele de mai sus rezulta ca motorul ales este corespunzator.

Bibliografie

V.V. Safta, Magdalena-Laura Toma - Elemente de proiectare a echipamentelor si instalatiilor din treapta mecanica a statiilor de epurare a apelor uzate - Printech, 2003 (Medeea Company)

Pislarasu I., Rotaru N., Tigoianu V. - Canalizari, Editura Tehnica, Bucuresti, 1965

. *** Normativ pentru proiectarea constructiilor si instalatiilor de epurare a apelor uzate orasenesti - Partea I: Treapta mecanica - Anteproiect - Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Facultatea de Hidrotehnica, Bucuresti, Ianuarie 1998

Filipoiu I.D., Tudor A. - Transmisii mecanice. Indrumar pentru proiectare, Institutul Politehnic Bucuresti, Catedra de Organe de masini, Bucuresti, 1990

*** Motoare asincrone antiexpolzive si antideflagrante - Catalog de produse - Uzina de Motoare Electrice Bucuresti, 2003

Rojanschi V., Ognean Th. - Cartea operatorului din statiile de epurare a apelor uzate, Editura Tehnica, Bucuresti, 1997

www. wikipedia.org

www.asio.ro

i_red=17.179 h_red

v_pr=0.03[m/s]    i_tr=4.145 htr=0.98   

i_c=4

h_c

n_I=157.514 [rpm]    n_II=38.001[rpm]

P_I=6.803 [W] P_II=6.667 [W]

i_l=4 n_III=9.168 [rpm]

h_l P_III=6.534 [W]

n_rm=2.292 [rpm]

P_act=5.946 [W]

n_ME=630 [rpm]

P_ME= 0.04 [kW]

P_{ME nec}=0.0127 [kW]

P_{ME reg}=7.086 [W]