HAVALANDIRMA HAVUZU HAFTA

HAVALANDIRMA HAVUZU

19.03.2020

6. HAFTA

Oluşacak çamur miktarları farklı olacağı için 2037 ve 2052 yılı için 2 adet projelendirme yapılacaktır.

Ön çökeltim havuzunda;

• % 30 oranında BOİ₅ ve

• % 60 oranında TAKM giderimi olduğu kabul edilmiştir.

Bu proje boyutlandırılmasında bu husus dikkate alınarak gerekli hesaplamalar yapılmıştır.

Bu değerler (BOİ₅ ve toplam askıda katı madde giderimi) yüzeysel hidrolik yük ve bekletme süresine bağlı olarak kesin olarak hesaplanabilir.

Boyutlandırmada geri devirli tam karışım modeli için geliştirilen model ve ilgili parametreler kullanılmıştır.

Arıtma modelleri ve ilgili parametreleri hakkında Samsunlu, 2006, Bölüm 8.4’de detaylı bilgi verilmiştir.

• Hesaplamalarda laboratuar deneyleri sonucunda bulunmuş olan aşağıdaki kinetik katsayılar kullanılacaktır;

• X′ : Toplam asılı katı madde konsantrasyonu = TAKM

• X : Uçucu cinsten asılı katı madde konsantrasyonu = TAKM

‘nin uçucu kısmı = UAKM

• X / X′ = 0,8 X = 3000 mg/lt , X′ = 3750 mg/lt

• Geri Devir Çamurunda TAKM = X′_r = 10000 mg/lt

• X_r = 8000 mg/lt

• Çamur Yaşı = θ_c = 10 gün

• Y = 0,5 (Dönüşüm Oranı)

• k_d = 0,06 gün^-1 (içsel solunum katsayısı)

• BOİ₅ = 0,68 * BOİ_n ( BOİ_n = BOİ_nihai)

2040 2055

2040 yılı için hesaplamalar

Havalandırma Havuzu Giriş Değerleri

• BOİ

=

3370 𝑚³/𝑠𝑎

*

24

= 131 mg/L

• 131 mg/L*0,7=92 mg/L

• AKM =

3370 𝑚³/𝑠𝑎

*

24

=103 mg/L

• 103 mg/L*0,40=41,2mg/L

2040 yılı max debisi

• Çıkıştaki TAKM ve BOİ₅ konsantrasyonunun 20 mg/lt’i geçmemesi istenmektedir.

• Çıkışta; 20 mg/lt TAKM konsantrasyonu mevcut ve bunun % 60’ının biyolojik olarak parçalanabilen kısım varsayımı

olduğundan bunun BOİ₅ cinsinden eşdeğeri aşağıda hesaplanmıştır.

• Biyolojik olarak ayrışabilen kısım = 0,6 * 20 mg/lt = 12 mg/lt

• Bakteri hücrelerinin nihai BOİ’si 1 kg kuru hücre maddesi başına 1,42 kg O₂ gerektirdiği dikkate alınarak;

• Ayrışabilen kısmın BOİ_n = 1,42 kg O₂ / kg hücre * 12 mg/lt = 17,04 mg/lt

• Çıkıştaki katıların BOİ₅ = 0,68 * 17,04 = 11,58 mg/lt Çıkış suyunda müsaade edilen BOİ₅ 20 mg/lt olduğundan;

• Çıkıştaki arıtılamayan çözünmüş BOİ₅ = 20 – 11,58 = 8,42

• Gerekli biyolojik arıtma verimi = (92 – 8,42) / 92 = % 90

• Çıkıştaki TAKM ve BOİ₅ konsantrasyonunun 20 mg/lt’i geçmemesi istenmektedir.

• Çıkışta; 20 mg/lt TAKM konsantrasyonu mevcut ve bunun % 65’ının biyolojik olarak parçalanabilen kısım varsayımı

olduğundan bunun BOİ₅ cinsinden eşdeğeri aşağıda hesaplanmıştır.

• Biyolojik olarak ayrışabilen kısım = 0,65 * 20 mg/lt = 13 mg/lt

• Bakteri hücrelerinin nihai BOİ’si 1 kg kuru hücre maddesi başına 1,42 kg O₂ gerektirdiği dikkate alınarak;

• Ayrışabilen kısmın BOİ_n = 1,42 kg O₂ / kg hücre * 13 mg/lt = 18,5 mg/lt

• Çıkıştaki katıların BOİ₅ = 0,68 * 18,5 = 12,5 mg/lt Çıkış suyunda müsaade edilen BOİ₅ 20 mg/lt olduğundan;

• Çıkıştaki arıtılamayan çözünmüş BOİ₅ = 20 – 12,5 = 7,5

• Gerekli biyolojik arıtma verimi = (41,2-7,5) / 41,2 = % 82

Biyolojik Havuz Hacmi

• V=Q*θ

*Y*(Si-Se)/(X*(1+Kd θ

))

• Q=3370 m

/saat*24 saat/gün =80880 m

/gün

• θ

=10 gün (aralık 10-15 gün )

• Y=0,5

• Si=92 mg/lt

• Se=8.42 mg/lt

• X=3000 mg/lt

• Kd=0.06 gün

• V=Q*θ

• V=(80880m

/gün*10gün*0,5)*(92mg/lt-

8,42mg/lt)/(3000mg/lt*(1+0,06gün

*10gün))

=7041 m

İşletme emniyeti açısından en az iki havuz yapılmalıdır.

2040 yılı için 4 adet dikdörtgen havuz teşkil edilirse;

• Uzunluk/genişlik =L/B=2/1 ve

• Yükseklik=h=4,5 m kabul edilerek;

• V=4*(4,5*2B*B)=7041m

• B=13,9 m L=27,8 m bulunur.

Fazla Çamur Miktarı

Birim zamanda aktif çamur sisteminden çekilmesi gereken biyolojik çamur, fazla çamur olarak tanımlanmaktadır.

• Y_göz=Gözlenen maksimum dönüşüm oranı (Y_obs=Observed yield)

• Y_göz=Y/(1+K_d*θ_c)=0,5/(1+0,06*10) =0,3125 kg UAKM/kg BOI₅ Buna göre havuzlardaki ucucu madde miktarındaki artış (üretilen günlük çamur miktarı);

• Px= Y_göz*Q*(Si-Se)=0,3125*80880*(92-8,42)*10^-3

• Px=2112 kgAKM/gün

Toplam katı madde miktarındaki artış;

• Yukarıda verildiği gibi X/X’=0,8 olduğundan

• TAKM = 2112/0,8=2640 kg/gün olarak bulunur.

Geri Devir Oranı

• Geri devir biyokütle konsantrasyonu Xr’=10000mg/lt kabulü ile 8.48 formülü (R=Qr/Q) yardımıyla hesaplanır.

• Q

/Q = [X' / ( X

' - X' )] =

(10000−3750)

= 0,6

• Bulunan bu değer bize çıkış debisinin % 60’nın geri

devrettirilmesi gerektiğini göstermektedir .

• Diğer önemli karakteristiklerin kontrolü

• *hidrolik bekleme süresi:

• θ =V/Q = (7041m

)/(80880m

/gün)=

0,08gün=2sa (2-4 saat arasında olması arzu edilir)

• *spesifik kullanım hızı

• U=F/M=Q(Si-Se)/(V*X)

• U=80880*(92-8.42)/(7041*3000) = 0,32 gün

(0,2-0,4 arası olmalıdır ve uygundur)

• hacimsel yükleme oranı=Si*Q/V (=organik yük)

=(92*80880/7041*10

)=1.056 kg BOI/m

/gün

• Hacimsel yükün 1-2 kg BOI5/m

.gün değerleri

arasında kaldığı zaman BOI

çıkış

konsantrasyonunun yaklaşık 20 mg/l olduğu

belirlenmiştir.

Havalandırma havuzlarının giriş yapıları

• Giriş yapısı, havalandırma havuzunun genişliği boyunca uzanan dikdörtgen ve iki bölmeli bir kanaldan meydana gelmektedir.

• Ön çökeltme havuzundan gelen boru bu kanala tam orta noktasından girmektedir.

• Akım her iki tarafta da eşit olarak dağılmaktadır. Her bir tarafta 5 adet olmak üzere bu kanalda toplam 10 adet kare şeklinde batmış orifis mevcuttur. (Bir deponun yüzeyinde bulunan ve açılan, sıvının çıkmasını sağlayan kapalı açıklıklara orifis denir.)

• Boyutlandırmada her bir havalandırma havuzuna giren pik proje debisine göre hesaplamalar yapılmalıdır.

• Qr=geri devir oranı=0,6Qp

• Qp=0,936m

/sn (80880m

/gün / 86400sn/gün) 4tane havuz olduğu için her havuza gelen debi;

• (Q

)g=Q

/4=(0,936+0,6*0,936)/4=0,37m

/sn

Bu akım giriş yapısında ikiye ayrılacağı için; hız hesabında kullanılacak debi;

• 0,37/2=0,185m

/sn

• Her bir orifisten geçen debi=0,185/ 5= 0,037m

/sn Giriş kanalının genişliği; 0,5 m ve su yüksekliği 1,2 m seçilirse; proje debisinde kanaldaki hız;

• V=Q/A =(0,185m

/sn)/(1,2m*0,5m)=0,3m/sn olur

(0,35 m/sn >V>0,3 m/sn)

• Formülünde faydalanılır. Batmış orifilerde;

• C

=0,6 alınır ve

• Batmış orifislerin 0,25*0,25 boyutunda olduğu varsayılırsa;

• Q=C

*A(2g*Δz)

• 0,037=0,6*0,25*0,25(2*9,81*Δz)

• Dağıtım kanalı ile havalandırma havuzu su seviyeleri arasındaki fark= Δz=0,05 m olarak belirlenir.

• V=C

*(2g*Δz)

=0,6*(2*9,81*0,05)

=0,6 m/sn

• 1,2>V>0,6 m/sn olduğundan; batmış orifise uygun

verilmiştir.

Havalandırma Havuzlarının Çıkış Yapıları

• Çıkış yapıları 1m genişliğinde bir çıkış kanalından, 2m * 2.3m boyutunda bir çıkış kutusundan ve

1,3m çapında bir çıkış borusundan meydana gelir.

Savaklanan sular, havalandırma havuzu

genişliğinde uzanan bu toplama kanallarında akar.

• Not: eğer sıvı orifisten doğrudan doğruya havaya değil de sıvı içine fışkırırsa yani orifis diğer bir

deponun su seviyesi altına açılırsa böyle orifislere batmış orifis ve bu akıma batmış orifis akımı

denir.

Dağıtım kanalındaki hız 0,3-0,35 m/sn arasında olduğundan verilen boyutlar uygundur. Dağıtım kanalı ile havalandırma havuzu su seviyeleri arasındaki farkı bulmak için;

• Q=C^d *A(2g*Δ𝑧)^1/2

Çıkış yapısı ve çıkış kanalını hesabı:

• Çıkış yapısı=2m*2,3m D=1,3m j=0,003 n= 0,013

• V_dolu= 1/n *(D/4)^2/3*J1/2

• =1/0,013*(1,3/4)^2/3*0,003^1/2 =2 m/sn

• Qdolu= π D²/4*Vdolu= π 1,3²/4 * 2=2,65 m³/sn

Bir kutuya iki havalandırma havuzunun çıkış suları dökülmekte olduğundan pik proje akımı sırasında gelen debi;

Q=2*0,37=0,74m³/sn olur.

• Q/Q

=0,37*2/2,65=0,28 h/D=0,40 v/V

=0,88

• h=0,40*1,3=0,52m (çıkış kanalındaki su yüksekliği)

• v=0,88*2=1,76 m/sn (çıkış kanalındaki hız)

• 0,5<v<1,2 m/sn max 4 m/s

Çıkış kutusundan boruya girişte yük kaybı olmuştur.

• (h

)

=0,5*V

/2g

• (h

)

=0,5*1,76

/ 2*9,81=0,078m

Bu durumda çıkış kutusundaki su yüksekliği

0,52+0,078=0,60 m olur.

Teorik Oksijen Hava İhtiyacının Hesabı

• Ro=TeOİ=[Q(Si-Se/0,68]-1,42*Px

• Ro=[80880(92-8.42)*10⁻³/0,68]-1,42*2112=3760 kg/gün

Havanın özgül kütlesi=1,201 kg/𝑚³ ve hava %21 oranında oksijen içeriyorsa;

• Teorik hava ihtiyacı=3760/(1,201*0,21)=14908 𝑚³/gün

Tasarımda metre havuz derinliği başına 7,4-4,5 alınmaktadır.

Hava difüzörün verimi bu projede %8 olduğu kabul edilmiştir.

• Teorik hava ihtiyacı=14908/0,08=186350 𝑚³/gün

Projelendirme emniyeti açısından 1,5 katı bir kapasite esas alınırsa;

• Hava ihtiyacı=186350*1,5=279525 𝑚³/gün = 194 𝑚³/dk

• Bir havuza verilen hava=194/4=48,5𝑚³/dk

Üretilen günlük çamur miktarı

(M=d.V)

Difüzör hesabı

• Burada basınçlı çubuk difüzör kullanılmaktadır.

• Birim hava debisi qa=10-20m³.hava/m.saat olmalıdır.

• qa=12m³.hava/m.saat, difüzör delik çapı=0,2 mm seçilmiştir.(orta kabarcıklı havalandırma)

• Şekil 2.1.1.4 ‘den qa=12 ve d=0,2 için;

μa’=%4,4 bulunur.(havalandırma verimi/batma derinliği)

• di= difüzör batma derinliği

• di=4,5-0,3=4,2m(havuz derinliği-difüzörün tabandan yüksekliği)

• (difüzörün tabandan yüksekliği=0,3-0,5 arasında)

• μ=4,4*4,2= %18,48 (toplam havalandırma verimi)

• A=Qeh/μ*Ca

• Burada;

• A=gerekli hava(m³.hava/saat)

• Qeh=saatlik O₂ ihtiyacı

• Ca= 0,21 (havadaki oksijen)

• Qeh= 3760 kg/gün*1gün/24saat=156,7 kg/saat

• A=Qeh/μ.Ca

• A=(156,7 kg/saat)/(0,1848*0,21)

• = 4037,8 m³/saat (yaklaşık)(KAPASİTE)

• Yaklaşık 4000 m³/saat kabulü ile 2x2000’lik blower seçilir.

• Difüzör boyu: L= 4038 / 12 = 335 m

• 1 adet difüzör tüpü 0,5 m old. göre 335/0,5 = 670 adet

• Her havuzda 670 / 4 = 170 adet difüzör olmalı

• 17 askı çubuğu ve her askı çubuğunda 10 adet difüzör

ÇİZİMLER

h=0.6 m D=1,3m 2 m

2,3 m

0,5 m 1,2 m

L=27.8 m

h=4,5 m

0,5 m

B=13,9 m

h=4,5 m 0,2 m