Türkçe metni rahat izleyebilmeniz için, "browser" ýnýzýn "document encoding" ini "Turkish" olarak deðiþtirdiniz mi ? ...

Prof.Dr. Hikmet Toprak

Aktif Çamur Sürecinin Tasarýmý - 1...

1. Atýksu Debilerinin Hesaplanmasý...

Evsel Nitelikli Atýksu Debileri...

Tasarým nüfusu 100,000 kiþidir. Birim ortalam su tüketimi 170 L / kiþi . gün olarak kabul edilmiþtir. Maksimum debi ortalama debinin 1.50 katý olarak alýnmýþtýr.

Q _{ORTALAMA - EVSEL} = ( 100,000 ) ( 170 ) ( 10 ^{- 3} ) = 17,000 m ³ / gün

Q _{MAKSÝMUM - EVSEL} = ( 1.50 ) ( Q _{ORTALAMA - EVSEL} ) = ( 1.50 ) ( 17,000 ) = 25,500 m ³ / gün

Sýzma Debisi...

Yeraltý suyunun kanalizasyon þebekesi boyunca borulara ve muayene bacalarýna infiltrasyonu sonucu oluþan debilerin ; muayene bacalarýnýn kapaklarýndan þebekeye giren yaðmur suyu debilerinin toplamý ( kabul : 18 L / sn ) ;

Q _{SIZMA - YAÐMUR} = 1,555 m ³ / gün

Endüstri Debisi...

Kentin önemli endüstrileri zeytinyaðý iþleyen fabrikalar ile deri fabrikalarýdýr. Bu fabrikalarýn atýksularýnýn ön arýtmadan geçirilip, kirletici unsurlarýnýn kanalizasyona deþarj limitlerine indirildikten sonra kanalizasyon þebekesine sabit bir debi verdikleri kabul edilmiþtir. Toplam endüstriyel atýksu debisi 30 L / sn ( kabul ) ;

Q _{ENDÜSTRÝYEL} = 2,592 m ³ / gün

Ortalama Günlük Debi...

Q _ORTALAMA = 17,000 + 1,555 + 2,592 = 21,147 m ³ / gün

Maksimum Günlük Debi...

Q _MAKSÝMUM = 25,500 + 1,555 + 2,592 = 29,647 m ³ / gün

Tasarým Debisi...

Q _TASARIM = ( 1 / 14 ) ( 25,500 ) + ( 1,555 / 24 ) + ( 2,592 / 8 ) = 2,210 m ³ / saat = 0.610 m ³ / sn

( Not : 100,000 kiþilik bir kent için kullanýlan suyun atýksuya dönüþüm oranýnýn, bir baþka ifade ile 24 saat boyunca atýksu üretim süresinin 14 saat / gün, sýzma ve yaðmur suyu girdisinin 24 saat / gün ve endüstrilerin günde 8 saat / gün çalýþacaðý kabul edilmiþtir. )

Minimum Atýksu Debisi...

Q _MÝNÝMUM = ( 1 / 40 ) ( 17,000 ) + ( 1,555 / 24 ) = 490 m ³ / saat = 0.136 m ³ / sn

( Not : 100,000 kiþilik bir kent için kullanýlan suyun atýksuya dönüþüm oranýnýn, bir baþka ifade ile 24 saat boyunca atýksu üretim süresinin 40 saat / gün, sýzma ve yaðmur suyu girdisinin 24 saat / gün ve endüstrilerin gece saatlerinde çalýþmadýðý ve dolayýsý ile atýksu üretmediði kabul edilmiþtir. )

Sonuç...

- Tasarýmda kullanýlacak maksimum atýksu debisi : Q _MAKSÝMUM = 0.610 m ³ / sn
- Tasarýmda kullanýlacak minimum atýksu debisi : Q _MÝNÝMUM = 0.136 m ³ / sn

2. Kirlilik Yüklerinin Hesaplanmasý...

Evsel Kirlilik Yükü...

Kiþi baþýna BOÝ üretim hýzý 54 g / kiþi . gün olarak kabul edildiðinde ;

L _{BOÝ - EVSEL} = ( 54 ) ( 100,000 ) ( 10 ^{- 3} ) = 5,400 kg / gün

Endüstriyel Kirlilik Yükü...

Kiþi baþýna BOÝ üretim hýzý 6.50 g / kiþi . gün olarak kabul edildiðinde ;

L _{BOÝ - ENDÜSTRÝYEL} = ( 6.50 ) ( 100,000 ) ( 10 ^{- 3} ) = 650 kg / gün

Ortalama BOÝ Konsantrasyonu...

C _{BOÝ - ORTALAMA} = ( 5,400 + 650 ) / ( 21,147 ) = 0.286 kg / m ³ = 286 g / m ³ = 286 mg / L

3. Izgara Tasarýmý...

Atýksuyun bünyesindeki iri ve yüzücü maddelerin tutulmasý amacý ile mekanik temizlemeli ince ýzgara kullanýlacaktýr. Çubuk aralýklarý t = 1.80 cm, çubuk kalýnlýðý d = 0.95 cm, çubuklarýn þekil faktörü BETA = 1.67 olup çubuklar yatay ile ALFA = 75 ^O açý yapmaktadýr.

Izgaranýn Monte Edileceði Açýk Kanalýn Tasarýmý ve Oluþacak Hidrolik Özellikler...

Hidrolik açýdan en ekonomik açýk kanal enkesiti içerisine bir yarým dairenin gireceði dikdörtgen enkesittir.



Izgara çubuklarý arasýnda tutulan maddelerin azalan alan ve bunun sonucunda artan akým hýzý nedeni ile sürüklenip çubuklardan geçmemesi için, ýzgara çubuklarý arasýndaki maksimum akým hýzý 1.20 m / sn olmalýdýr. Bu nedenle, önce, maksimum debide ( 0.610 m ³ / sn ) ýzgara çubuklarý arasýnda oluþan akým hýzý hesaplanmalýdýr. Bunun için, " Manning " denklemi ile süreklilik denklemi kullanýlarak, ýzgara kanalý geniþliði ve oluþacak su yüksekliði hesaplanmalýdýr.

V = ( 1 / n ) { [ ( B ) ( H ) ] / ( 2 H + B ) } ^{2 / 3} ( J ) ^{1 / 2}

V = ( 1 / n ) { [ ( 2 H ) ( H ) ] / ( 2 H + 2 H ) } ^{2 / 3} ( J ) ^{1 / 2}

V = ( 1 / n ) ( H / 2 ) ^{2 / 3} ( J ) ^{1 / 2}

Q = ( V ) ( A ) = [ ( 1 / n ) ( H / 2 ) ^{2 / 3} ( J ) ^{1 / 2} ] ( 2 H ² )

Q = ( 2 ) ( 1 / 2 ^{2 / 3} ) ( 1 / n ) ( J ) ^{1 / 2} ( H ^{8 / 3} )

Kanal taban eðimi, J = 0.002 ve " Manning " pürüzlülük katsayýsý, n = 0.013 olarak kabul edilmiþtir. 0.610 m ³ / sn'lik maksimum debide oluþacak su yüksekliði ;

0.610 = ( 2 ) ( 1 / 2 ^{2 / 3} ) ( 1 / 0.013 ) ( 0.002 ) ^{1 / 2} ( H ^{8 / 3} )

H _MAKSÝMUM = 0.48 m

Kanal taban geniþliði ; B = ( 2 ) ( H _MAKSÝMUM ) = ( 2 ) ( 0.48 ) = 0.96 m

Bu aþamada gerekli çubuk sayýsýnýn saptanmasý gerekir. Baþ ve sondaki çubuklar kanalýn yan duvarlarýna yapýþýk olacaktýr.



B = ( n _ÇUBUK ) ( d ) + ( n _ÇUBUK - 1 ) ( t )

96 = ( n _ÇUBUK ) ( 0.95 ) + ( n _ÇUBUK - 1 ) ( 1.80 ) === n _ÇUBUK = 35.56 adet

Çubuk sayýsýnýn tam sayý olmasý gerekir. Bu nedenle, n _ÇUBUK = 36 adet olarak alýnmýþtýr. Bu durumda kanal taban geniþliði deðiþmektedir ;

B = ( 36 ) ( 0.95 ) + ( 36 - 1 ) ( 1.80 ) = 97.2 m

Bu aþamada, maksimum debide oluþacak hidrolik özellikler deðiþeceðinden, hidrolik tasarým yeniden yapýlmalýdýr. Ancak, bu iþlemden önce yukarýdaki koþullarý kabul ederek, zaman kaybetmemek amacý ile ýzgara çubuklarý arasýnda oluþacak akým hýzýnýn hesaplanmasýnda yarar vardýr. Izgara çubuklarý arasýndaki faydalý alan ve akým hýzý ;

A _{BOÞLUK - MAKSÝMUM} = ( 0.48 ) ( 35 ) ( 0.018 ) = 0.302 m ²

V _{BOÞLUK - MAKSÝMUM} = ( 0.610 ) / ( 0.302 ) = 2.02 m / sn

Bu deðer 1.20 m / sn'lik izin verilebilir deðerden daha büyük olduðundan, maksimum debide çubuklar arasýnda tutulan maddeler çubuklardan geçecektir. Bunu önlemek için ýzgaranýn monte edileceði kýsýmda geniþleme yapýlmalýdýr. Yukarýda bulunan B = 0.96 m ve H = 0.48 m deðerleri ýzgara yaklaþým ( A ) ve ýzgara çýkýþ ( E ) kanallarý için geçerli kýlýnmýþtýr.

Izgaranýn Monte Edileceði Geniþletilmiþ Açýk Kanalýn Tasarýmý ve Oluþacak Hidrolik Özellikler...

A ve E noktalarýnda oluþan su derinlikleri ( 0.48 m ), kararlý akým koþullarý ( su yüksekliðinin noktadan noktaya deðiþmemesi ) nedeni ile B ve D noktalarý için de geçerlidir. Izgara çubuklarý arasýnda maksimum debide oluþacak akým hýzý 1.20 m / sn ise, çubuklar arasýndaki boþluk alaný ;

A _{BOÞLUK - MAKSÝMUM} = ( 0.610 ) / ( 1.20 ) = 0.51 m ²

Bu durumda ýzgaranýn bulunduðu kanalýn geniþliði, süreklilik denkleminden ;

B = ( 0.610 ) / [ ( 1.20 ) ( 0.48 ) ] = 1.06 m

Çubuk sayýsý yeniden belirlenmelidir ;

106 = ( n _ÇUBUK ) ( 0.95 ) + ( n _ÇUBUK - 1 ) ( 1.80 ) === n _ÇUBUK = 39.20 adet

n _ÇUBUK = 40 adet ve B _IZGARA = 1.08 m

Maksimum debide B noktasýnda oluþacak akým hýzý ;

V _{B - MAKSÝMUM} = ( 0.610 ) / [ ( 0.48 ) ( 1.08 ) ] = 1.18 m / sn

Minimum Debide Oluþacak Hidrolik Özellikler...

- A ve E noktalarýnda ;

0.136 = ( 2 ) ( 1 / 2 ^{2 / 3} ) ( 1 / 0.013 ) ( 0.002 ) ^{1 / 2} ( H ^{8 / 3} )

H _MÝNÝMUM = 0.27 m

V _MÝNÝMUM = ( 0.136 ) / [ ( 0.27 ) ( 0.96 ) ] = 0.52 m / sn

- B ve D noktalarýnda ;

V _MÝNÝMUM = ( 0.136 ) / [ ( 0.27 ) ( 1.08 ) ] = 0.47 m / sn

Özet...

Izgarada Oluþan Yük Kayýplarý...

Izgarada oluþan yük kayýplarýnýn hesaplanmasýnda aþaðýdaki eþitlik kullanýlmýþtýr ;

h _KAYIP = ( BETA ) ( d / t ) ^{4 / 3} [ ( V ² ) / ( 2 g ) ] [ Sin ( ALFA ) ]

Burada ; V : ýzgara öncesindeki yatay akým hýzý ( m / sn ).

- Minimum debide ;

h _{KAYIP - MÝNÝMUM} = ( 1.67 ) ( 0.95 / 1.80 ) ^{4 / 3} [ ( 0.47 ² ) / ( 2 x 9.81 ) ] [ Sin ( 75 ) ] = 0.008 m

- Maksimum debide ;

h _{KAYIP - MAKSÝMUM} = ( 1.67 ) ( 0.95 / 1.80 ) ^{4 / 3} [ ( 1.18 ² ) / ( 2 x 9.81 ) ] [ Sin ( 75 ) ] = 0.049 m

Izgarada oluþan yük kaybý 0.05 m ( = 5 cm ) olarak alýnmýþtýr. Bu yük kaybýný dengelemek ve kararlý akým koþullarýný saðlamak amacý ile ýzgaranýn taban ile birleþtiði noktada tabanda 5 cm'lik düþü yapýlacaktýr.

Izgarada Tutulan Madde Miktarý...

" Fair - Geyer "e göre ýzgaralarda tutulan katý madde miktarý , çubuklar arasýndaki mesafe 15 mm olan ýzgaralarda 6 L / kiþi . yýl'dýr. Bu tasarýmda, çubuklar arasýndaki mesafe 18 mm olduðundan, bu deðer esas alýnmýþtýr. Bu durumda, tutulan madde miktarý ;

V _MADDE = ( 6 ) ( 100,000 ) = 600,000 L / yýl = 1.64 m ³ / gün

Izgarada tutulan maddeler susuzlaþtýrýldýktan sonra ya uygun bir yerde kireç ile iþleme tabi tutularak gömülecek ya da kentin düzenli katý atýk deponisine gönderilecektir.

Izgara " By - Pass " Kanalý...

Pik debi tasarým debisinin 2 katý alýnarak, bu debide ýzgaranýn aþýrý yüklenmesini önlemek amacý ile " by - pass " kanalý inþa edilecektir. Q _PÝK = ( 2 ) ( 0.610 ) = 1.220 m ³ / sn olarak hesaplanabilir. " By - pass " kanalýna yönlendirilecek debi, Q _{BY - PASS} = 1.220 - 0.610 = 0.610 m ³ / sn'dir. " By - pass " kanalýndaki hidrolik özellikler, maksimum atýksu debisinde oluþan hidrolik özellikler ile aynýdýr.

Izgara - Kum Tutucu Geçiþ Yapýsý...

Bu tasarýmda öncelikle kum tutucunun tasarýmý yapýlmalýdýr. Geçiþ yapýsýnýn tasarýmý oldukça karmaþýk bir hidrolik hesap gerektirir. Geçiþ yapýsýnda tedricen geniþleyen ve yavaþlayan bir akým söz konusu olduðundan akým þartlarý kararlý deðildir. Üniform olmayan bu akýmda su derinliði, maksimum debi için, 0.48 m'den 1.52 m'ye çýkmaktadýr. Akým hýzý ise 1.32 m / sn'den 0.30 m / sn'ye düþmektedir. Böyle bir akýmda su yüzeyi mansap kesiminde yükselir. Geçiþ yapýsýnda oluþan su yüksekliði artýþý 0.09 m ve eþik yüksekliði 0.95 m olarak kabul edilmiþtir.

Detaylý bilgi için týklayýnýz...

4. Kum Tutucu Tasarýmý...

Parabolik enkesitli yatay akýmlý kum tutucu inþa edilecektir. 0.2 mm çapa ve 2.65 g / cm ³ 'lük birim hacim aðýrlýða sahip kum tanelerinin çökelmesi, bu iþlem gerçekleþtirilirken atýksuyun bünyesindeki askýda organik maddelerin çökelmemesi için, kum tutucuda her debide saðlanmasý gereken yatay akým hýzý 0.30 m / sn'dir. Bu iþlem kum tutucunun çýkýþýndaki kontrol yapýsý ile gerçekleþtirilmektedir. Parabolik enkesitin alaný ;

A = ( 2 / 3 ) ( H ) ( T )

Burada ; H : su yüksekliði ( m ) ve T : su yüzeyi geniþliði ( m ).

Süreklilik denklemi uyarýnca ;

Q = ( V _YATAY ) ( 2 / 3 ) ( H ) ( T )

H = [ ( 3 / 2 ) ( Q ) ] / [ ( T ) ( V ) ]

T = 2.00 m olarak kabul edilirse ;

H = [ ( 3 / 2 ) ( 0.610 ) ] / [ ( 2.00 ) ( 0.30 ) ] = 1.53 m

Kum tutucu giriþi ile kontrol kesiti arasýnda " Bernoulli " denklemi uygulanacak olursa ;

[ ( V _YATAY ² ) / ( 2 g ) ] + ( H ) = [ ( V _KRÝTÝK ² ) / ( 2 g ) ] + ( H _KRÝTÝK ) + H _{YÜK KAYBI}

H _KRÝTÝK = ( 2 ) [ ( V _KRÝTÝK ² ) / ( 2 g ) ] ve H _{YÜK KAYBI} = ( 0.10 ) [ ( V _KRÝTÝK ² ) / ( 2 g ) ]

olduðundan ( Not : kontrol kesitindeki yük kaybý kritik hýz yüksekliðinin % 10 olarak kabul edilmiþtir. ) ;

[ ( V _KRÝTÝK ² ) / ( 2 g ) ] = ( 1 / 3.10 ) [ H + ( V _YATAY ² ) / ( 2 g ) ]

[ ( V _KRÝTÝK ² ) / ( 2 g ) ] = ( 1 / 3.10 ) [ 1.53 + ( 0.30 ² ) / ( 2 x 9.81 ) ] = 0.495 m

Kontrol kesitindeki kritik su yüksekliði ;

H _KRÝTÝK = ( 2 ) ( 0.495 ) = 0.99 m

Kontrol kesitindeki kritik akým hýzý ;

V _KRÝTÝK = [ ( 2 ) ( 9.81 ) ( 0.495 ) ] ^{1 / 2} = 3.12 m / sn

Kontrol kesiti alaný ;

a = ( 0.610 ) / ( 3.12 ) = 0.196 m ²

Kontrol kesiti geniþliði ;

w = ( 0.196 ) / ( 0.99 ) = 0.198 m === 0.20 m

Maksimum Debide Oluþan Hidrolik Özellikler...

a = [ ( Q ² ) ( w ) / ( g ) ] ^{1 / 3}

a = [ ( 0.610 ² ) ( 0.20 ) / ( 9.81 ) ] ^{1 / 3} = 0.197 m ²

H _KRÝTÝK = ( 0.197 ) / ( 0.20 ) = 0.983 m

H = ( 3.10 / 2 ) ( 0.983 ) = 1.524 m

T = ( 3 / 2 ) [ ( 0.610 ) / ( 1.524 ) ( 0.30 ) ] = 2.00 m

Minimum Debide Oluþan Hidrolik Özellikler...

a = [ ( 0.136 ² ) ( 0.20 ) / ( 9.81 ) ] ^{1 / 3} = 0.072 m ²

H _KRÝTÝK = ( 0.072 ) / ( 0.20 ) = 0.360 m

H = ( 3.10 / 2 ) ( 0.360 ) = 0.558 m

T = ( 3 / 2 ) [ ( 0.136 ) / ( 0.558 ) ( 0.30 ) ] = 1.22 m

Parabolik Enkesitin Yamuk Enkesite Dönüþtürülmesi...

Ýnþaat zorluðu nedeni ile parabolik enkesit yamuk enkesite dönüþtürülür. Parabolik enkesitin orijinal hali aþaðýdaki þekilde verilmiþtir.



Minimum ve maksimum debilerin koordinatlarý kullanýlarak bir doðru ( Y = a + b X ) oluþturulur. Koordinatlarýn saptanmasýnda þeklin simetrik olduðu unutulmamalýdýr.

- Maksimum debi için : 1.52 = a + b ( 2.00 / 2 )
- Minimum debi için : 0.56 = a + b ( 1.22 / 2 )

Buradan, a = - 0.94 ve b = 2.46 olarak bulunur ve her iki noktadan geçen doðru saptanýr. Y ekseninin 0 olduðu nokta kum toplama haznesinin koordinatlarýný belirler. Bu durumda X = 0.38 m'dir. Hava payý uygulanacak kum temizleme sistemine göre seçilir. Bu tasarýmda 0.75 m olarak kabul edilmiþtir. Kum toplama haznesinin geniþliði 2 x 0.38 =0.76 m'dir. Yamuk enkesit aþaðýdaki þekilde kýsmen verilmiþtir.



Kum toplama haznesinin yüksekliði henüz belli deðildir. Çünkü toplanan kum miktarýna ve kum tutucunun etkin uzunluðuna baðlýdýr.

Kum Tutucu Uzunluðu ve Kum Toplama Haznesi Geniþliði...

( Su yüksekliði / Çökelme hýzý ) = ( 1.52 ) / ( 0.019 ) = 80.5 sn

L = ( 80.5 ) ( 0.30 ) = 24.16 m

Giriþ ve çýkýþta oluþacak türbülanslarýn çökelmeyi etkileyeceði dikkate alýnarak kum tutucu uzunluðu, L = 26.00 m olarak kabul edilmiþtir.

Kiþi baþýna oluþacak kum miktarý 12 x 10 ^{- 3} m ³ / kiþi . yýl olarak kabul edilmiþtir. Bu durumda günde toplanacak kum miktarý ;

V _KUM = [ ( 12 x 10 ^{- 3} ) ( 100,000 ) ] / ( 365 ) = 3.29 m ³ / gün

Kum tutucunun el ile ( not : yedek bir kum tutucunun inþaasý zorunludur ) haftada iki kez temizleneceði kabul edilirse, gerekli kum toplama haznesi hacmi ;

V _{KUM - HAZNE} = ( 7 / 2 ) ( 3.29 ) = 11.52 m ³

Hazne yüksekliði = ( 11.52 ) / [ ( 0.76 ) ( 26.00 ) ] = 0.58 m

Temizlenecek kum tutucunun devre dýþý býrakýlmasý durumunda, içindeki atýksuyun boþaltýlabilmesi için tabanýna bir drenaj yapýsý inþa edilmelidir. Atýksu tabandaki delikli drenaj borusu ile toplanacaktýr. Tabandaki kumun bu borunun içine girmemesi için bu borunun üzerinde bir kum - çakýl yataðý oluþturulmalýdýr. Kum tutucunun nihai enkesiti aþaðýdaki þekilde verilmiþtir. Drene edilen atýksu arýtma tesisinin baþýna geri devrettirilir.

Prepared by Prof.Dr.Hikmet Toprak...
All rights reserved...   ©   1994 - 2006...