1 / 53

KUM TUTUCULAR

KUM TUTUCULAR. KUM TUTUCULAR.

sheena
Download Presentation

KUM TUTUCULAR

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. KUM TUTUCULAR

  2. KUM TUTUCULAR • Kumolarak tanımlanan maddeler, kum, taş, cüruf gibi yoğunluğu veya çökelme hızı, biyolojik arıtımda parçalanabilen organik maddelere kıyasla daha yüksek olan maddelerdir. Yumurta kabukları, kemik parçacıkları, tohumlar, kahve parçacıkları ve yemek artıkları gibi organik parçacıklar da bu kapsama girmektedir. • Amaç: • Hareketli mekanik ekipmanların aşınmasını önlemek, • Boru ve kanallarda birikmeleri engellemek • Ön çökeltim ve çamur çürütücünün dibinde kum birikiminden dolayı oluşan çimentolanma etkisinden korunmak • Havalandırma havuzu ve çamur çürütücülerde inert madde birikimini azaltmak Yatay akışlı Kum Tutucu

  3. KUM TUTUCU TÜRLERİ • Hız kontrollü kum tutucu • Havalandırmalı kum tutucu • Vortex tipli kum tutucu • HIZ KONTROLLÜ KUM TUTUCULAR • Kum tutucuda akış yataydır. İnce uzun şekilde dizayn edilmiş çöktürme havuzlarına benzerler. Kum tutucuda hız kontrolü ünite sonun yerleştirilmiş savaklar (Orantılı, Sutro, Parshall, Parabolik gibi) ile yapılır. • Tipik bir kum tanesi olan 0,21 mm çaplı kum tanelerinin çökme süresi 60 sn, yatay hızı 0,3 m/sn ve çökme hızı 1,2 m/dk (1730 m3/m2/gün) dolayındadır. Kum tutucu boyunca maksimum yük kaybı, derinliğin %30-40 dolayındadır.

  4. Taneciğin Serbest Çökme Hızı Kum tutucuda çökme hızı ile tane çapı arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir. Vs= 2412 x d2 Vs= tane çökme hızı (m/saat) d = tane çapı (mm) Ancak türbülans ve diğer olumsuz etkiler nedeniyle, uygulamada görülen çökelme hızlarının daha düşük olacağı bilinmelidir.

  5. HIZ KONTROLLÜ KUM TUTUCULAR Bu tür kum tutucular genellikle dikdörtgen planlı, sığ ve uzun olurlar Kum tutucu en kesiti parabolik olarak projelendirilir, fakat yapım kolaylığı açısından bu kesit, kırıklı hatlarla trapez kesite dönüştürülür. Kontrol savağı genellikle dikdörtgen yapılıdır. Eğer kesit dikdörtgen ise kontrol savağı parabolik, parshall vb. yapılması uygun olur. Yatay akış hızı Vy = 0,3 m/snmertebesinde sabit olmalıdır. Atık sularda bu hız yaklaşık sağlandığı taktirde; hafif organik maddeler taşınırken kum çöker. Hızın; Vy> 0,3 m/sn olması: kumun arıtma tesisindeki diğer ünitelere taşınmasına ve Vy < 0,3 m/sn olması ise organik maddelerin çökelerek koku gibi sorunların ortaya çıkmasına neden olur. Trapez Kesit Parabolik Kesit

  6. Kum tutucu tasarımı, maksimum debiye göre yapılır. Değişken debiler için çift gözlü olarak projelendirilirler. Yatay akış hızını Vy = 0.3 m/sn değerinde sabit tutabilmek amacıyla gerektiğinde yedekteki kum tutucu devreye alınır. Temizleme işlemi küçük tesislerde elle (el arabası kullanılarak), daha büyük tesislerde hareketli bir tarak veya hareketli vinç üzerine oturtulmuş kepçeler, pompalarla veya vakumlu emme cihazlarıyla yapılır. Kontrol kısmında kritik akım şartları oluşacağından kritik akım denklemleri kullanılır. Kontrol savağında yük kaybı, kritik hız yüksekliğinin %10’ u mertebesinde olur. Temizleme işlemi

  7. Hız Kontrollü (yatay akışlı) kum tutucuların tasarım kriterleri Dm : Kum tutucuda maksimum derinlik L : Kum tutucu hücresinin teorik uzunluğu

  8. HAVALANDIRMALI KUM TUTUCULAR Havalandırmalı kum tutucular spiral akışlı havalandırma tankından oluşur. Spiral hız, tank boyutu ve verilen hava miktarı ile kontrol edilir. Atık su, teğetsel olarak giriş yaparak girdap oluşturur. Santrifüj ve yerçekimi kuvvetleri kumun çökmesine neden olur. Kum tutucularda toplanan kumu uzaklaştırmak için kullanılan ekipmanların pahalı olması ve yatay akışlı kum tutucuların birçoğunda kum yıkama ekipmanının gerekmesi, havalandırmalı kum tutucuların popülerliğini arttırmıştır.

  9. HAVALANDIRMALI KUM TUTUCULAR

  10. VORTEKS AKIMLI KUM TUTUCULAR Vorteks akımlı kum tutucular iki tiptir. Birinci tipte atık su girişi ve çıkışı teğetsel olarak gerçekleşir. Kum, yerçekimi ile oluğun içine çöker. Olukta biriken kum, pompa ile uzaklaştırılır. İkinci tip Vorteks akımlı kum tutucularda giriş akımı, ünitenin üst kısmından teğetsel bir giriş yaparak serbest girdap oluşumunu sağlar. Atık su, silindirin merkezinden çıkış yapar. Çökebilen maddeler, kum tutucunun dibine yerçekimi ile çökerken, santrifüj kuvveti ile kumdan ayrılan organikler atık su ile birlikte sistemi terk ederler. Bu çeşit kum giderme üniteleri oldukça yeni olup her biri 0,3 m3/sn debiyi kaldırabilir.

  11. VORTEKS AKIMLI KUM TUTUCULAR

  12. Vortekskum tutucular için tipik tasarım değerleri

  13. KUM TUTUCU TASARIMI

  14. 0.21 m3/dk kapasiteli kaba difüzörler kullanılacak olursa, her iki havuzdaki difüzör sayısı (toplam) • N= 18,3/0,21= 88 adet • Havuz başına en az 44 difüzör yerleşmelidir. • Havuza 3 ayrı noktadan hava borusu girişi olacağı ve her bir difüzör tutuya 15’er adet difüzör (toplam 45 adet) bağlanacağı kabul edilebilir. 15 15 15 15 15 15

  15. Blower için gerekli basınç: • Bu işlem için öncelikle üreticilerden kullanılacak blowerler ve diğer ekipmanlar için yük kaybı teknik verileri alınır. Bunlar aşağıdaki gibi olabilir; • Yük kaybı Seçilen • Yük kaybı (5-20cm arası borular) 5-20 cmss 15 cm • Hava filtresi 13-76 mm 5 cm • Susturucu (santrifüj tip) 13-38 mm ---- • Susturucu (pozitif deplasmanlı tip) 152-216 mm 15 cm • Çekvalf 20-203 mm ---- • Fittingler (difüzörler üstü su derinliğinin) %20-40 %30 • (3,65-0.6)*0.3= 91 cm • TOPLAM = 91+15+5+15=126 cm • Yük kaybı = 300 (difüzörün üstündeki su serinliği)+126 = 426 cm • Gerekli basınç = (4.26+10,34)/10,34 = 1,412 atm

  16. Blower enerji ihtiyacı: w = (20m3/dk*1,201 kg/m3)/60 sn/dk Pw = [(20*1,201*8,314*303)/(8,41*0,75*60)]*[(1,412/0,95)0.283-1] Pw = ……. kW

  17. PARABOLİK KUM TUTUCU TASARIMI Burada yatay akışlı, parabolik kesitli bir kum tutucu tasarımı incelenmiştir. Parabolik kesitte alan = A = 2.H.W/3 ile ifade edilmektedir. Bu kesitten geçecek debi ise; Qmax = V . A = (2.H.W.V )/3 Denklem 2; H : Kum tutucudaki derinlik (m) W : H derinliğine karşı gelen kum tutucu (su yüzeyi) genişliği (m) V : yatay akış hızı (0,30 m /sn) Tasarım maksimum (en yüksek) debiye göre yapılır ve en az 2 ≈ 3 göz olarak inşa edilir: Qmax= (Q’max)/n Denklem 3; Q’max: Atık su , maksimum debisi (m3/sn) Qmax: bir kum tutucu gözüne gelecek debi (m3/sn) n: seçilecek, kum tutucu sayısı

  18. Uygun bir derinlik için; W/H = 2/3 alınabilir. 2H = 3W değeri Denklem 2 ‘ de yerine konulursa: L = (Qmax/V)1/2ve H = 3W/2 Formülleri ile Wve H belirlenebilir. Kum tutucunun memba ve kontrol kısmındaki enerjiler eşitlenirse: H + (V2/2g) = dc + (Vc2/2g) + 0,10 (Vc2/2g) Denklem 4; Vc : kontrol kesitinde oluşan kritik akım hızı (m/sn) dc : kontrol kesitindeki kritik derinlik (m) Kritik akımda Froude sayısı Fr = 1 olduğundan: → Vc2 = g. dc → dc = (Vc2/g) → dc = 2(Vc2/2g) Denklem 5 ;

  19. Denklem 5, Denklem 4 ‘ te yerine konursa; H + (V2/2g) = 2 (Vc2/2g) + (Vc2/ 2g) + 0,10 ( Vc2/2g) H + (V2/ 2g) = 3,1 (Vc2/ 2g) (Vc2/ 2g) = [ H + (V2/ 2g) ] [1/ 3,1] Denklem 6; V: yatay su hızı (0,3 m/sn) g : yerçekimi ivmesi (9,81 m/ sn2) Denklem 6’dan ; kritik akım hız yüksekliği (Vc2/ 2g) hesaplanır. Bu değer, Denklem 5‘ te yerine konulursa, kritik derinlik (dc) bulunur. Kontrol kısmının genişliğini bulmak için: Kritik Hız: Vc = (dc. g)1/2 Kritik Kesit Alanı : Ac = Qmax / Vc Kritik Kesit Genişliği : b = Ac / dc

  20. Kontrol kesit genişliği her debi için sabit olacağından, diğer debilerde (Qminve Qort) kontrol kısmındaki derinliği bulabilmek için kontrol kısmı en kesit alanını debi ve genişliğin fonksiyonu olarak yazmak gerekir. Bunun için de, Froudesayısında Vc yerine (Qi/ai) , dc yerine de (ai/b) yazılırsa (kontrol kısmında, kritik akımda (debide) Froude sayısı 1’ e eşittir.): Fr = 1 = Vc/ (g.dc)1/2= [Qi/ai] / [ g. (ai / b)1/2] → 1 = Qi2 / [(ai)2 .g . (ai/ b) ] → ai = [ ( Qi2 . b) / g ]1/3 Denklem 7; b: kritik kesit genişliği (m) g: yerçekimi ivmesi (9.81 m/ sn2) Qi: gelecek debi (m3/ sn) ai: gelecek Qi debisinde oluşacak yeni kritik kesit alanı ( m2) Kritik derinlikler (Qi debilerine göre) bulunur: dci = ai / b Bu kritik derinlikte oluşacak su yüksekliği (Hi): Hi = ( 3,1 dci ) /2 Denklem 8; Bu su yüksekliğinde; kum tutucu üst yüzeyi, su genişliği (Wi) Wi= 3.Qi/ ( 2.Hi .V ) , v= 0.3 m/sn Denklem 9;

  21. Gelebilecek, Qi debileri için ; ai, dci’ ler bulunur ve Hi’ ler ve Wi’ ler hesaplanarak aşağıdaki Tablo çıkartılır. Bu değerler kullanılarak kum tutucu kesitleri belirlenir.

  22. Şekil Çizimi İnşaat zorlukları nedeniyle oluşan parabolik kesit, yamuk kesite dönüştürülür. Her 3 noktadan veya sadece 1. ve 3. noktalardan geçen bir doğru (Z1 doğrusu) çizilir. Şekline karar verildikten sonra: Z1 doğrusunun simetriği (ZI1 doğrusu) çizilerek, kum tutucu şekli belirlenmiş olur. Bkum: kum toplama haznesi genişliği (m) hkum: kum toplama haznesi yüksekliği (m) , Denklem 18 Wg: Kum tutucu üst genişliği (m) Şekil: Kum tutucu kesiti (Z1) (ZI1) H(m) Qmax 3 H3 W3/2,H3 H3-H2 Qort 2 W2/2,H2 H2 Qmin H2-H1 1 H1 W1/2,H1 H1 hKUM W1/2 W2/2 W3/2 b Bkum Wg

  23. Çökme Hızı (Vs) Kum tutucuda, d (mm) çapındaki ( genellikle 0,1 mm’ye kadar) inorganik kökenli taneciklerin tutulması amaçlanır. Bu d çapındaki kumun çökme hızı Denklem 1’ den bulunur. Bekleme Süresi (ts) Maksimum su derinliğinde, d ve daha büyük çaptaki tanelerin dibe çökmeleri için geçecek süre; kum tutucudaki bekleme süresidir. ts (sn) = [ Hmax (m) ] / [ Vs (m/sn) ] Denklem 10; Hmax: Hazırlanan tablodan maksimum H olarak seçilir. (H3) Kum Tutucu Uzunluğu ( Lgerçek) Yatay akış hızı Vy= 0.3 m’sn olduğuna göre; gerekli teorik kum tutucu uzunluğu; Lteo (m) = [ts (sn) ] . [ Vy (m/ sn) ] Denklem 11; Ancak türbilans etkisi de göz önüne alınarak bu uzunluk; en az maksimum debideki su yüksekliğinin iki katı, en fazla ise teorik uzunluğun yarısı kadar arttırılır. Gerçek kum tutucu uzunluğu (Lg); Lmin ile Lmax arasında bir değerdir. Bu durumda; Lmin = Lteorik + 2. Hmax Denklem 12; Lmax = 1,5 . Lteorik Denklem 13;

  24. Yüzeysel Hidrolik Yükleme (YHT) A = Wg. Lg Denklem 14; A: Kum tutucu yüzey alanı (m2) Wg: Kum tutucu üst genişliği ( m) Lg : Kum tutucu uzunluğu (m) YTY = Q/ A YTH = Q max (m3/sn) . 3600 (sn/ saat) / A (m2) Denklem 15; Denklem 15 yardımı ile YTH (m3/ m2 / saat) bulunur ve sınırlara uygunluğu kontrol edilir. Kum tutucularda, yüzeysel hidrolik yüklemenin; ( 17 ≈ 36) m3/ m2/ saat olması istenir. Toplanacak Kum Çakıl Miktarı ( Vkum) Yatay akımlı kum tutucularda toplanan kum- çakıl miktarı ; q = 5 ≈ 12 L/N .yıl değerleri arasındadır. Bu aralıktan; tahmini bir değer esas alınarak q seçilir. Birikecek kum miktarı ( Vkum): Vkum = [N. Q ]/ [52 . 1000] Denklem 16

  25. Denklem 16’ daki N: Proje nüfusu (kişi) Vkum : Bir haftada birikecek kum miktarı (m3/ hafta) Temizleme Sıklığı (tt) ve Kum Toplama Haznesi Hacmi (F) (F): Kum tutucu için haftalık temizleme sıklığı seçilir ( tt = 1≈ 2 hafta gibi) tt = [Vkum (m3/ hafta) ] / [ n. F (m3) ] Denklem 17; tt: temizleme sıklığı ( 1≈2 hafta) n: kum tutucu göz sayısı F: bir tek kum tutucudaki, kum toplama haznesi hacmi (m3) Kum Toplama Haznesi Yüksekliği (hkum) Denklem 12 ve Denklem 13’ ten Lg, Denklem 17’ den F değerleri belirlenmiştir. F = hkum . Bkum . Lg Denklem 18; hkum= F/ (Lg . Bkum)

  26. PARABOLİK EN KESİTLİ YATAY AKIŞLI KUM TUTUCU TASARIMI Tasarım maksimum (en yüksek) debiye göre yapılacağından ve en az 2 olarak inşa edilecektir. Qmax= 1.38 , Qmin = 0.5 m3/sn, Vy = 0.3 m/sn , çöktürülecek kum tanecikleri çapı: 0,168 mm kabul edilsin. Tek göz için Q max = (Q’max)/n → (1.38 m3/sn)/2 = Qmax = 0,69 m3/sn Q’max: Atıksu, maksimum debisi (m3/sn) Q max : bir kum tutucu gözüne gelecek debi ( m3/sn) n: seçilecek, kum tutucu göz sayısı Parabolik kesitte alan = A = 2.H.W / 3 ile ifade edilmektedir. Bu kesitten geçecek debi ise; Qmax = V . A = ( 2.H.W.V ) / 3 = 0.69 = (0.3 x [(3/2) W2] ) = W = 1.24 m , H = 1.86 m H : Kum tutucudaki derinlik (m) W : H derinliğine karşı gelen kum tutucu ( su yüzeyi) genişliği (m) V : yatay akış hızı ( 0,30 m /sn)

  27. Kum tutucu girişi ve çıkış kontrol kesiti arasında ‘’Bernoulli’’ denklemi uygulanırsa; • H + (V2/ 2g) = dc + (Vc2/ 2g) + 0,10 ( Vc2/ 2g) • *Kontrol kesitindeki yük kaybı kritik hız yüksekliğinin %10’u olarak kabul edilir. • Vc : kontrol kesitinde oluşan kritik akım hızı ( m/sn) • dc : kontrol kesitindeki kritik derinlik (m) • Kritik akımda Froude sayısı Fr = 1 olduğundan: → Vc2 = g. dc → dc = (Vc2 / g) → dc = 2 ( Vc2 /2g) Bu halede denklemimiz; H + (V2/ 2g) = 2 ( Vc2/ 2g) + (Vc2/ 2g) + 0,10 ( Vc2/ 2g) H + (V2/ 2g) = 3,1 ( Vc2/ 2g) (Vc2/ 2g) = [ H + (V2/ 2g) ] [1/3,10]; haline gelir. Burada; V: yatay hızı ( 0,3 m/ sn) g : yerçekimi ivmesi ( 9,81 m/ sn2)

  28. Vc2/ 19,62 = [ 1,86 + (0.32/19.62)] x [1/3,10] • Vc = 3,44 m/sn dc = 1.21 m • → Kritik Kesit Alanı : Ac = Qmax / Vc = 0.69 / 3.44 = 0.200 m2 • → Kritik Kesit Genişliği : b = Ac / dc = 0.20 / 1.21 = 0.165 m • Kontrol kesit genişliği: her debi için sabit olacağından, tüm debilerde (Qminve Qmax) kontrol kısmındaki derinliği bulabilmek için kontrol kısmı en kesit alanını; debi ve genişliğin fonksiyonu olarak yazmak gerekir. Bunun için de, Froude sayısında; Vc yerine (Qi/ai) , dc yerine de (ai/b) yazılırsa; (kontrol kısmında, kritik akımda (debide) Froude sayısı 1’ e eşittir.): • Fr= 1 = Vc/ (g. dc)1/2 = [Qi / ai] / [ g. (ai / b)1/2] → 1 = Qi2 / [(ai)2 .g . (ai/ b) ] • → ai = [ ( Qi2 . b) / g ]1/3 • Maksimum debide oluşan hidrolik özellikler; • ai = [(0,69)2. 0,165 / 9,81 ]1/3 = ai = 0.200 m2 • dci= (0.200)/ (0.165) = dc = 1.21 m • →Hmax = (3,10 dci / 2 ) = 1.87 m = Hmax • →Wmax= 3. Qi / 2. Hi. V = (3 x 0,69) / (2 x 1,87 x 0.3 ) = Wmax= 1,85 m

  29. Minimum debide oluşan hidrolik özellikler; • ai = [ (0.25)2 . ( 0.165) / 9.81 ]1/3 = ai = 0.101 m2 • dc= 0,101m2 / 0,165 m = dc = 0.616 m • →Hmin = (3,1 x 0,616 /2) = 0,955 m • →Wmin= (3 x 0,25) / (2 x 0,955 x 0,3) = Wmin= 1,309 m • ÇÖKME HIZI • VS = 2412 x d2 = 2412 x 0,1682 / 3600 = 0,019 m/sn • BEKLEME SÜRESİ • ts = Hmax / Vs = (1.87 m) / (0.019 m/sn) = ts = 98,42 sn • KUM TUTUCU UZUNLUĞU Lgerçek • Lteo= ts x Vy = (98,42sn) x (0.3 m/sn) = Lteo = 29,53 m • Lmin = Lteo + 2.Hmax = 29,53 + (2 x 1,87) = Lmin = 33,27 m • Lmax = 1.5 x Lteo = Lmax = 44,3 m • Lgerçek; Lmin ve Lmax arasında bir değer seçilerek Lgerçek = 38 m kabul edilmiştir.

More Related