Capitolul 3

Elemente de calcul i proiectare pentru echipamente de separare prin flotaie a grsimilor i uleiurilor din apele uzate urbane

Determinarea debitelor caracteristice ale separatoarelor de grsimi

Capitolul 4. Elemente de calcul i proiectare pentru echipamente de separare prin flotaie a grsimilor i uleiurilor din apele uzate urbane

4.1. Aspecte generale

Flotaia este procesul de deplasare ctre suprafaa apei a particulelor aflate n suspensie n curentul de ap uzat, cu densitate mai mic dect a apei, pe cale natural, datorat diferenei de densitate sau pe cale artificial prin intermediul bulelor de aer, introduse n curentul de ap uzat, care ader la particule.

n scopul eficientizrii procesului de flotaie a substanelor grase, apa uzat poate fi n prealabil tratat cu reactivi chimici, n scopul distrugerii emulsiilor, spre a favoriza coalescena particulelor de grsime i separarea acestora la suprafaa apei.

Echipamentele n care se realizeaz separarea grsimilor din apele uzate menajere poart numele de separatoare de grsimi, i sunt plasate n treapta mecanic a staiilor de epurare a apelor menajere, ntre deznisipatoare i decantoarele primare. Prezena separatoarelor de grsimi n fluxul tehnologic al staiilor de epurare a apelor uzate menajere este absolut obligatorie atunci cnd concentraia grsimilor din apa uzat exprimat prin substane extractibile n eter de petrol este mai mare sau egal cu 20 mg/dm3 [2] sau cnd staia de epurare are treapt biologic artificial sau natural.

n staiile de epurare a apelor menajere se utilizeaz frecvent urmtoarele tipuri de separatoare de grsimi:

- separatoare de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune (0,5 0,7 atm.);

- separatoare de grsimi cu plci paralele sau tuburi nclinate;

- echipamente mixte de deznisipare i separare a grsimilor cu insuflare de aer.

n cadrul prezentului capitol va fi prezentat algoritmul de calcul al principalilor parametrii dimensionali, cinematici, dinamici i energetici al separatoarelor de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune.

4.2. Determinarea debitelor caracteristice ale separatoarelor de grsimi [2, 4]

Debitul de calcul (dimensionare) Qc [m3/zi] de ap uzat prelucrat de separatoarele de grsimi se stabilete, indiferent de procedeul de canalizare utilizat pentru aducerea apei uzate n staia de epurare, cu relaia:

(4.1)

n care: Qu zi max [m3/zi] debitul zilnic maxim de ap uzat al localitii deservite de staia de epurare.

Debitul de verificare Qv [m3/h] de ap uzat prelucrat de separatorul de grsimi se stabilete n funcie de procedeul utilizat pentru aducerea apei uzate n staia de epurare, astfel:

- pentru procedeul de canalizare unitar sau mixt:

(4.2)

n care: Qu orar max [m3/h] debitul orar maxim de ap uzat al localitii deservite de staia de epurare;

z coeficient care ine seama de neuniformitatea debitului apelor de canalizare introduse n staie cu valori ntre 2 4 (vezi paragraful 1.2 sau STAS 1846-90), n condiii normale z avnd valoarea 2;

- pentru procedeul de canalizare separativ:

(4.3)

Debitul specific qaer de aer care trebuie insuflat (raportat la debitul de calcul Qc) are valorile:

- n cazul insuflrii aerului sub form de bule sau prin dispozitive cu membran elastic perforat:

- n cazul insuflrii aerului prin conducte perforate:

Debitul Qaer [m3/h] de aer care trebuie insuflat se determin cu relaia:

(4.4)

Cantitatea specific ag [l/oman] de substane plutitoare din apele uzate menajere are valori ntre 1 5 l/oman [1].

Debitul volumic zilnic Qvsp [m3/zi] de substane plutitoare din apa uzat se determin cu relaia:

(4.5)

n care: Ni numrul de locuitori ai localitii deservite de staia de epurare

4.3. Construcia i funcionarea separatoarelor de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune (0,5 0,7 atm.)

Separatoarele de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune sunt compuse din urmtoarele componente principale (vezi figura 4.1): bazinul separatorului de grsimi (poziia I), instalaia de insuflare a aerului (poziia II).

Fig. 4.1. Separator de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune cu evacuarea grsimilor prin remuu pozitiv

Bazinul separatorului de grsimi este construit din beton armat, fiind compus din dou sau mai multe compartimente 1 cu seciune transversal de form trapezoidal. Apa uzat este introdus n compartimente pe sub ecranele scufundate 2. Compartimentele separatoarelor de grsimi sunt mprite n trei zone (o zon central 3 i dou zone laterale 4) prin intermediul pereilor separatori 5, care sunt prevzui la partea inferioar, pe toat lungimea, cu ferestre de trecere a apei. n zona central, se insufl aer la joas presiune, fiind locul n care apa este puternic agitat i n care se realizeaz procesul de flotaie a grsimilor. Apa i grsimile din partea superioar a zonei centrale ptrund n zonele laterale prin grtarele 6, realizate din ipci de lemn, bare de metal sau plastic (cu lumina dintre bare de 20 50 mm) i fixate pe pereii separatori n zona oglinzii apei, care au scopul disiprii energiei apei agitate din zona central la trecerea n zonele laterale. Zonele laterale, n care apa uzat nu se afl sub aciunea bulelor de aer, sunt zone de linitire n care grsimile se acumuleaz la suprafa sub form de pelicul. Pe prile laterale ale zonelor de linitire sunt prevzute jgheaburile de colectare a grsimilor 7, n care grsimile sunt evacuate prin deversare n urma realizrii unui remuu pozitiv n compartimente sau ca urmare a nchiderii gradate a stvilarelor din aval 8 aferente compartimentelor respective.

Pentru colectarea uniform a grsimilor, se recomand ca n lungul pereilor deversani ai jgheaburilor de colectare a grsimilor s fie prevzute lame deversante metalice sau din material plastic cu dini triunghiulari sau trapezoidali, reglabile pe vertical.

Apa separat de grsimi iese din compartimente pe sub ecranele scufundate 9.

n scopul eventualei izolri a compartimentelor, pentru intervenii n caz de avarii sau revizii, pe canalul/conducta de admisie a apei 10 a fiecrui compartiment este prevzut stvilarul (din amonte) 11.

Dispozitivul 12 de insuflare a aerului comprimat de joas presiune (0,5 0,7 atm.) n ap este plasat n partea inferioar a zonelor centrale ale compartimentelor, asigurnd introducerea n ap a aerului sub form de bule fine (cu diametrul ntre 1- 3 mm).

Insuflarea aerului n ap poate fi realizat cu urmtoarele tipuri de dispozitive:

a plci poroase de tip Arcuda, acoperite cu dou straturi de pietri sortat, stratul inferior de 10 cm grosime din pietri cu granule de 15 30 mm, iar stratul superior de 5 cm grosime din pietri cu granule de 7 15 mm;

b blocuri M acoperite cu dou straturi de pietri sortat, identice cu cele recomandate la soluia precedent;

c plci poroase din sticl sinterizat cu diametrul porilor de 200 400 m;

d difuzoare, tuburi sau panouri cu membran elastic perforat.

Meniune: La insuflarea aerului este obligatorie filtrarea aerului furnizat de ctre suflante, pentru a se evita colmatarea elementelor de insuflare.

n cazul dispozitivelor de insuflare a aerului de tipurile a, b i c aerul comprimat este furnizat prin conductele perforate de distribuie 13, amplasate n canivourile longitudinale 14.

Dispozitivele de insuflare a aerului de tipul d, acestea sunt plasate direct pe radierul zonei active a compartimentelor.

Pentru obinerea unei eficiene optime de colectare a grsimilor insuflarea aerului trebuie s fie continu.

n practic, mai exist o variant constructiv de separatoare de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune (vezi figura 4.2) la care compartimentele au o construcie similar din punct de vedere al realizrii zonelor, central i laterale, dar care nu sunt prevzute cu jgheaburi laterale de colectare a grsimilor, ci au n componen un pod rulant prevzut cu lame de antrenare a grsimilor, plasate n zonele de linitire [3]. Astfel la cursa activ a podului rulant, grsimile sunt deplasate dinspre amonte ctre aval de unde sunt evacuate prin dispozitive de tip jgheab oscilant sau alte construcii similare.

Fig. 4.2. Separator de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune cu evacuarea grsimilor cu pod raclor (seciune transversal)

Eficiena reinerii grsimilor din apele uzate urbane, pentru acest tip de echipamente, este de 50 85 %.

4.4. Determinarea parametrilor principali ai separatoarelor de grsimi cu insuflare de aer la joas presiune (0,5 0,7 atm.)

4.4.1. Determinarea parametrilor dimensionali i funcionali ai bazinelor separatoarelor de grsimi [2, 4]

Viteza vr [m/h] de ridicare a particulelor de grsime are valori cuprinse ntre 8 15 m/h.

ncrcarea superficial us [m/h] a separatorului de grsimi are expresia:

(4.6)

n care: Qc [m3/zi] debitul de calcul al separatorului de grsimi;

Ao [m2] aria suprafeei orizontale, la oglinda apei, corespunztoare debitului de calcul.

Limea b [m] a compartimentului la partea inferioar se impune constructiv pe considerentul asigurrii spaiului necesar montrii dispozitivului de distribuie a aerului comprimat sub form de bule, avnd valori uzuale de cca. 1 m.

Adncimea H [m] a apei n compartimentele separatorului de grsimi ntre oglinda apei pentru debitul de calcul i partea superioar a dispozitivului de distribuie a aerului comprimat sub form de bule poate lua valori ntre 1,2 3 m.

Limea B1 [m] a compartimentului, msurat la oglinda apei pentru debitul de calcul se determin cu relaia:

(4.7)

n care: [] unghiul de nclinare a pereilor laterali ai compartimentului, fa de vertical, care are valori uzuale cuprinse ntre 20 30.

n general, limea B1 a unui compartiment poate lua valori ntre 2 4,5 m.

Lungimea Lsg [m] util a separatorului de grsimi se determin cu relaia:

(4.8)

Numrul icsg de compartimente active ale separatorului de grsimi se determin din condiia ca raportul dintre lungimea L1sg i limea B1 a unui compartiment s fie mai mic sau cel mult egal cu 5, fiind cel mai mic numr ntreg pentru care este ndeplinit condiia enunat.

Numrul minim de compartimente ale unui separator de grsimi este de regul 2, unul activ i unul de rezerv, dar n cazul unor debite de ap uzat sub 50 dm3/s separatorul de grsimi poate avea un singur compartiment, activ, cu obligativitatea prevederii unui canal de ocolire.

Lungimea L1sg a unui compatiment activ al separatorului de grsimi se determin cu relaia:

(4.9)

Se recomand suplimentar ca raportul ntre L1sg i B1 s fie mai mare de 2,5.

Volumul Vsg [m3] a separatorului de grsimi se determin cu relaia:

(4.10)

n care: S1 [m2] aria seciunii transversale a unui compartiment, corespunztoare debitului de calcul care se determin cu relaia:

(4.11)

Timpul t [h] mediu de trecere a apei prin separatorul de grsimi (corespunztor debitului de calcul) se determin cu relaia:

(4.12)

Se recomand ca timpul t s fie ntre 0,083 0,2 h [2].

Viteza vL [m/s] longitudinal de curgere a apei prin separator (valoarea medie pe seciune) se determin cu relaia:

(4.13)

Viteza vL trebuie s ndeplineasc condiia:

(4.14)

Supranlarea hv [m] a pereilor deversori ai jgheaburilor de colectare a grsimilor peste nivelul aferent debitului de calcul se determin din condiia ca la debitul de verificare, apa s nu depeasc creasta acestor perei deversori, rezultnd relaia:

(4.15)

n care: tv [h] timpul mediu de trecere a apei prin separator, corespunztor debitului de verificare, care trebuie s fie cuprins ntre 0,067 0,083 h [2].

4.4.2. Determinarea parametrilor principali ai podului rulant de antrenare i evacuare a grsimilor

Pentru determinarea parametrilor principali ai podului rulant de antrenare i evacuare a grsimilor se vor respecta prescripiile de la paragraful 3.2.2.4 inndu-se seama de particularitile specifice ale acestui tip de pod rulant i anume:

- podul rulant este echipat cu lame speciale, poziionate corespunztor n zonele laterale (de linitire), care acioneaz n zona oglinzii apei, acolo unde se formeaz peliculele de grsimi;

- viteza vprsg [m/s] a acestui tip de pod rulant poate lua valori ntre 0,03 0,05 m/s.

Bibliografie

1. Blitz E. Proiectarea canalizrilor, Editura Tehnic, Bucureti, 1970

2. *** Normativ pentru proiectarea construciilor i instalaiilor de epurare a apelor uzate oreneti - Partea I: Treapta mecanic - Anteproiect - Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti, Facultatea de Hidrotehnic, Bucureti, Ianuarie 1998

3. *** Echipamente i instalaii pentru staii de epurare a apelor - prospect de prezentare al firmei ADISS S.A.(Romnia)

4. STAS 12264-91 Separatoare de uleiuri i grsimi la staiile de epurare oreneti. Prescripii generale de proiectare.160161

_1127629150.unknown

_1127713376.unknown

_1127716279.unknown

_1182077480.unknown

_1182077536.unknown

_1131789574.dwg

_1127716507.unknown

_1127715947.unknown

_1127716170.unknown

_1127715263.unknown

_1127715468.unknown

_1127714557.unknown

_1127629636.unknown

_1127712627.unknown

_1127629306.unknown

_1127628743.unknown

_1127629136.unknown

_1127561639.unknown