دفتر نظام فنی اجرایی دفتر مهندسی و معیارهای قنی آب و آبفا

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمهوری اسلامی ایران معاونت برنامه‌ریزری و نظارت راهبردی رئیس جمهور 1 ز دفتر نظام فنی اجرایی دفتر مهندسی و معیارهای قنی آب و آبفا قو مت اه ۹۱( ۳ 3 7 ۰ ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- سم ‏ تیصو 7 جمیوری اسلامی ابران معاونت برنامه‌ریزی و نغارت راهبردی رییس جمیور ۰ 4+ ی دسر زحت شمار ا ۶۳ )1 معاونت نظارت راهبردی وزارت نیرو دفتر نظام فنی اجرایی دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا ی ۱۱۳ انتشارات معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور ۸۸/۰۰/۵۴ ۱۳۸۸ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست‌برگه راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه‌خانه‌های آب/ معاونت نظارت راهبردی» دفتر نظام فنی اجرایی؛ وزارت نیروء دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و ابفا.- تهران: معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهورء مرکز داده‌ورزی و اطلاع‌رسانی» ۰۱۳۸۸ ح. [۱۹۷]ص.: جدول, نمودار» مصور.- (معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس‌جمهور. دفتر نظام فنی اجرایی؛ نشریه شماره ۴۳۶) (انتشارات معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور؛ 79-1317 978-964-1 15۳ مربوط به بخشنامه شماره ۱۳۰ مورخ ۱۳/۸/۵ ۱ آب- تصفیه‌خانه‌ها- استانداردها. ۲. آب- نوسازها- استانداردها. ۳. آب- تصفیه- استانداردها. ۴ آب- مهندسی. الف. ایران. وزارت نیرو. دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا. ب. ایران. ریاست جمهوری. معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی. مرکز داده‌ورزی و اطلاع‌رسانی. ج. عنوان. ۸ ش. ۴۳۶ هغالف/ ۳۶۸ 7۳۸ شایک ۹۷۸-۹۶۴-۱۷۹-۱۳۱-۷ 79-1317 978-964-1 53| راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه‌خانه‌های آب ناشر: معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور» مرکز داده‌ورزی و اطلاع‌رسانی تاریخ انتشار: سال ۱۳۸۸ لیتوگرافی, چاپ و صحافی: -------- صفحهٔ بعد -------- 0 سر رباست جمهوری معاون برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی هش ۱ را ۱ شماره: ۱۳0 بخشنامه به دستگاه‌های اجرایی» مهندسان مشاور و پیمانکاران تاریخ: ۱۳/۸/۲۵ موضوع: راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه‌خانه‌های آب به استناد آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی, موضوع ماده (۲۳) قانون برنامه و بودجه و در چارچوب نظام فنی و اجرایی کشور (مصوبه شماره 2۲۳۳۹/ت ۳۳۶۹۷ه. مورخ ۱۳۸۵/۶/۲۰ هیأات محترم وزیران)» به پیوست نشریه شماره ۴۳۶ دفتر نظام فنی اجرایی, با عنوان «راهتمای طراعصی هید رولیکی تصفیه خافه‌های آب» از نوع گروه سوم ابلاغ می‌شود. دستگاه‌های اجرایی, مهندسان مشاورء پیمانکاران و عوامل دیگر می‌توانند از این نشریه به عنوان راهنما استفاده کنند و در صورتی که روش‌هاء دستورالعمل‌ها و راهنمای بهتری در اختیار داسته باشند.ء رعایت مفاد عوامل یاد شده باید نسخه‌ای از دستورالعمل‌هاء روش‌ها یا راهنماهای جایگزین را به دفتر نظام فنی اجرایی ارسال کنند. 44013 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- اصلاح مدارک فنی کارشناسان برجسته مبادرت به تهیه این نشریه کرده و آن را برای استفاده به جامعه م‌هندسی کشور از این‌روء از شسما خواننده گرامی صمیمانه تقاضا دارد در صورت مشاهده هرگونه ایراد و انسکال فشی مراتب را به صورت زیر گزارس قرمایید: (- نسماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۳ ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳- در صورت امکان متن اصلاح تسده را برای جایگزینی ارسال نمایید. ۰-5 نضانی خود را برای تماس احتمالی ذکر فرمایید. کارشناسان این دفتر نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نضانی برای مکاتیه: تهرانء میدان بهارستان» خیابان صفی‌علی‌شاه, مرکز تلفن ۳۳۲۷۱ دفتر نظام فنی اجرایی ۷0:2۱ 0 :۲۳۳۵۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- بسمه تعالی طبق نظام فنی و اجرایی کشور (مصوبه شماره ۴۲۳۳۹/ ت ۳۳۴۹۷ ه مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیات محترم وزیران) استفاده از ضوابط معیارها و استانداردها در مراحل پیدایش, مطالعات توجیهی» طراحی پایه و تفصیلی» اجراء راه‌اندازی» تحویل و شروع بهره‌برداری طرح‌ها و پروژه‌های سرمایه‌گذاری به لحاظ رعایت جنبه‌های توجیه فنی و اقتصادی طرح‌هاء تأمین کیفیت طراحی و اجرا (عمر مفید) و کاهش هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری از اهمیت ویژه برخوردار می‌باشد. باتوجه به مراتب یاد شده و شرایط اقلیمی و محدودیت منابع آب در ایران» امور آب وزارت نیرو (طرح تهیه و تدوین ضوابط و معیارهای صنعت آب کشور) با همکاری معاونت نظارت راهبردی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی (دفتر نظام فنی اجرایی) به استناد آیین‌نامه اجرایی طرح‌های عمرانی» موضوع ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه اقدام به تهیه استانداردهای ممهندسی آب نموده استانداردهای مهندسی آب با در نظر داشتن موارد زیر تهیه و تدوین شده است: - استفاده از تخصص‌ها و تجربه‌های کارشناسان و صاحب‌نظران شاغل در بخش عمومی و خصوصی؛ - استفاده از منابع و ماخذ معتبر و استانداردهای بین‌المللی؛ - بهره‌گیری از تجارب دستگاه‌های اجرایی» سازمان‌هاء نهادهاء واحدهای صنعتی» واحدهای مطالعه, طراحی و ساخت؛ - پرهیز از دوباره کاری‌ها و اتلاف منابع مالی و غیرمالی کشور؛ - توجه به اصول و موازین مورد عمل موسسه استانداردها و تحقیقات صنعتی ایران و سایر موسسات تهیه‌کننده استاندارد. هدف از تهیه‌ی نشریه‌ی حاضرء بررسی هیدرولیک تصفیه‌خانه‌های آب می‌باشد تا با ارایه‌ی روند محاسبات مربوط به تغییرات سطح آب در مسیر جریان و ترسیم نیمرخ هیدرولیکی این واحدها به صورت ساده و کاربردی گامی در جهت اشاعه‌ی روش‌های کاراتر و ایجاد وحدت رویه در طراحی پروژه‌های ملی باشد. ضمن تشکر از کارشناسان محترم برای بررسی و اظهار نظر در مورد این استاندارد. امید است مجریان و دست‌اندرکاران بخش آب» با به کارگیری استانداردهای یاد شده» برای پیشرفت و خودکفایی این بخش از فعالیت‌های کشور تلاش نموده و صاحبنظران و متخصصان نیز با اظهار نظرهای سازنده در تکامل این استانداردها مشارکت کنند. با همه‌ی تلاش انجام‌شده قطعا هنوز کاستی‌هایی در متن موجود است که ان‌شاء... کاربرد عملی و در سطح وسیع این نشریه توسط مهندسان موجبات شناسایی و برطرف نمودن آن‌ها را فراهم خواهد نمود. در پایان» از تلاش و جدیت مدیرکل محترم دفتر نظام فنی اجرایی» سرکار خانم مهندس بهناز پورسید.ء نماینده‌ی مجری محترم طرح تهیه‌ی ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور وزارت نیرو و متخصصان همکار در امر تهیه و نهایی نمودن این نشریهء تشکر و قدردانی می‌نماید. امید است شاهد توفیق روزافزون همه‌ی این بزرگواران در خدمت به مردم شریف ایران اسلامی باشیم. معاون نظارت راهبردی ۱۳۸۷ أً -------- صفحهٔ بعد -------- ترکیب اعضای تهیه کننده» کمیته و ناظران تخصصی این پیش‌نویس استاندارد در معاونت پژوهشی دانشگاه صنعتی شریف توسط افراد زیر تهیه شده است. أقای سید مهدی برقعی دانشگاه صنعتی شریف دکترای مهندسی آب و فاضلاب خانم مینا زمانی دفتر استانداردها و معیارهای فنی لیسانس مهندسی شیم آقای باقر کریمی شرکت عمرأآب لیسانس مهندسی شیمی اعضای کمیته تخصصی آب و فاضلاب دفتر استانداردها 9 معیارهای فنی که بررسی و تأیید پیش‌نویس حاضر را به عهده داشته‌اند به ترتیب حروف الفبا عبارتند از: ای فرخ افرا شرکت مهندسین مشاور سختاب فوق‌لیسانس راه و ساختمان ُقای نعمتا... الهی‌پناه شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور فوق‌لیسانس هیدرولوژی أقای ابوالقاسم توتونچی شرکت مهندسین مشاور ایراناب فوق‌لیسانس راه و ساختمان آقای عباس حاج‌حریری شرکت آب و فاضلاب استان تهران فوق‌لیسانس مدیریت صنایع خانم مینا زمانی دفتر استانداردها و معیارهای فنی لیسانس مهندسی شیمی آقای جلال‌الدین شایگان دانشگاه صنعتی شریف دکترای م‌هندسی بیوشیم آقای علیرضا دولتشاهی دفتر نظام فنی اجرایی لیسانس مهندسی کشاورزی خانم فرزانه آقار مضانعلی دفتر نظام فنی اجرایی کارشناس آرشد مهندسی صنایع خانم شهرزاد روشن‌خواه دفتر نظام فنی اجرایی کارشناس ارشد مهندسی عمران ضمنا از آقای مهندس حسین شفیعی‌فر که با بازخوانی و آرایه نظرات مفید خود. در تهیه و تدوین این راهنما همکاری نموده‌اند. قدردانی می‌شود. ب -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان مقدمه فصل اول- هدف ودامنه کاربرد ۱-۱- هدف ۲-۱ دامنه کاربرد فصل دوم- آشنایی با فرایندهای تصفیه آب شهری ۱- ۲- کلیات ۲-۲- منابع تامین آب ۳-۲- استانداردهای کیفی آب آشامیدنی -۴-۲‏ روش‌های تصفیه آب شرب -۵-۲‏ جمع آوری, بازیافت و دفع لجن فصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۱- ۳- کلیات ۲-۳- انواع جریان ۳-۳- بررسی افت ارتفاع جریان در مجاری تحت فشار یا لوله ۴۳-۳ نکات هیدرولیکی مهم در طراحی مجاری تحت فشار ۳-۵- جریان در کانال‌های باز ۵-۳- سیستم‌های توزیع جریان فصل چهارم- هیدرولیک لجن ۱- ۴- کلیات ۲-۴- خطوط انتقال لجن ۳-۴- افت ارتفاع اصطکاکی در رژیم جریان لایه‌ای -۴-۴‏ افت‌های اصطکاکی در شرایط جریان آشفته -۵-۴‏ روش‌های متداول محاسبه افت ارتفاع ۶-۴ افت‌های موضعی در خطوط انتقال لجن فصل پنجم- هیدرولیک سازه‌ها ۱- ۵- کلیات ۲-۵ سرریز ۵--۳- دریچجه ۱۳ ۱۵ ۱۵ ۱۵ ۱۹ ۳۲ ۳۹ ۳۹ ۳۹ ۳۱ ۳۳ ۳۵ ۳۷ ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۳-۵- آبرو ۱- ۶- کلیات ۲-۶- مبانی هیدرولیکی ۴۳-۶- طراحی ایستگاه تلمبه‌زنی -۵-۶‏ تلمبه لجن فصل هفتم- اندازه گیری جریان ۱- ۷- کلیات ۲۷ اندازه‌گیری جریان در مجاری تحت فشار ۳۷ اندازه‌گیری جریان در کانال‌های باز -۴-۷‏ ناودان پارشال ۵-۷- انواع ناودان پارشال ۶-۷- محاسبه بده جریان در حالت جریان آزاد ۷-۷- محاسبه بده جریان در حالت جریان مستغرق ۹-۷- اندازه‌گیری جریان به کمک سایر انواع ناودان ۱۰۷ اندازه‌گیری جریان به کمک سرریز لبه تیز ۱- ۸- کلیات ۳-۸- آشغال‌گیری ۳-۸- هوادهی فصل نهم- انعقاد و لخته سازی ۱- ۹- کلیات ۲-۹- اختلاط سریع ۸ ۵۷ ۵۹ ۵۹ ۶۲ ۶۳ ۶۵ ۸۳۷ ۶۹ ۷۲ ۷۶ ۷۶ ۷۷ ۷۷ ۸۱ ۸۳ ۸۳ ۸۳ ۸٩ ۹9 ۹۵ ۹۷ ۹۷ ۹۸ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان -۴-۹‏ زمان ماند در حوض‌های اختلاط سریع -۵-۹‏ هندسه حوض اختلاط سریع -۶-۹‏ لخته‌سازی ۷-۹- انواع روش‌های لخته‌سازی -۸-٩‏ گرادیان سرعت در واحد لخته‌سازی ۹-۹- زمان ماند در حوض لخته‌سازی ۱۰-۹- هندسه حوض لخته‌سازی ۱-۰- کلیات ۲-۰ قوانین حاکم بر ته‌نشینی ۳-۰- متغیرهای طراحی ۳۰ سازه ورودی و خروجی ۵-۰ رزیم جریان فصل یازدهم- صاف سازی ۱-۱- کلیات ۲-۱- انواع صافی ۳-۱- اجزای تشکیل دهنده صافی ۴-۱ روش‌های کنترل جریان در صافی ۵-۱- هیدرولیک صافی ۶-۱- ابزارهای سنحش افت ارتفاع ۷-۱- اندازه‌گیری جریان ۸-۱- شستشوی صافی ۹-۱- جمع‌آوری آب شستشو فصل دوازدهم- هیدرولیک سایر سازه‌ها ۱-۲- کلیات ۲-۲- کنترل رنگ» بو و مزه ۳-۲- گندزدایی و فلوئور زنی ۴-۲- جمع‌آوری و پردازش لجن ۹۹ ۹۹ ۱۱ ۱۲ ۱۳۲ ۱۰۳ ۱۰۳ ۱۰*۵ ۱۷ ۱۷ ۱۰۹ ۱۱۳۴ ۱۱۵ ۱۱۷ ۱۱۹ ۱۱۹ ۱۳۲ ۱۳۳۴ ۱۲۳۷ ۱۳۰ ۱۳۰ ۱۳۰ ۱۳۳ ۱۳۵ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۱-۳- کلیات ۲-۳- انتخاب محل تصفیه‌خانه ۳-۳- موقعیت تصفیه‌خانه به لحاظ منبع تامین آب خام ۴-۳- عوامل هیدرولیکی ۵-۳- جانمایی واحدهای تصفیه‌خانه ۶-۳- مجاری ارتباطی بین واحدها فصل چهاردهم- نیمرخ هیدرولیکی ۱-۳۴- کلیات ۳-۴۳ تعیین نیمرخ هیدرولیکی ۳-۴- اصول و نکات مهم ۳۴-۴- اطلاعات اولیه پیوست الف - جداول و نمودارهای تعیین ضریب افت موضعی در مجاری باز و تحت فشار ۱- واحد اختلاط و لخته سازی ۲- واحد ته نشینی ۳- واحد صاف سازی ۴- واحد گندزدایی ۵- رسم نیمرخ جریان در طول تصفیه خانه منابع و مراجع ۱۳۹ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۹ ۱۵۰ ۱۹۱ ۱۹۳ ۱۹۵ ۱۹۵ ۱۹۵ ۱۹۷ ۱۵۹ ۱۷۱ ۱۷۳ ۱۸۷ ۳۰۱ ۳۱۶ [ ره ۲۳۲۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه ۱ مگدمه در طراحی تصفیه‌خانه‌های آب همچون سایر سازه‌های آبی توجه به هیدرولیک جریان از اهمیت زیادی برخوردار است. منظور از طراحی هیدرولیکی مشخص نمودن سطح آب در هر واحد و تعیین افت ارتفاع در مسیر جریان و در نهایت رسم نیمرخ طولی سطح آب می‌باشد. در طراحی هیدرولیکی تصفیه‌خانه‌های آب افت ارتفاع از اهمیت زیادی برخوردار است و همواره سعی بر محاسبه صحیح و کمینه کردن این متغیر می‌باشد. افت ارتفاع در هر واحد» شامل بخش‌های افت ارتفاع در سازه ورودی» افت ارتفاع در سازه خروجی و افت ارتفاع در داخل واحد می‌باشد. هریک از این بخش‌ها خود می‌تواند مجموع چند افت دیگر باشد. در این راهنما ضمن بیان شکل‌های متداول برای سازه ورودی و خروجی در مورد هر واحدء نحوه محاسبه افت ارتفاع بررسی می‌شود. ساختار کلی این راهنما مشتمل بر چهارده فصل است که مطالب اصلی از فصل‌دوم آغاز می‌گردد. در فصل دوم اشاره به مبانی فرایندی و معرفی واحدهای متداول در تصفیه‌خانه آب شهری آمده است. از فصل چهارم به بعد روابط کاربردی طراحی سازه‌های مورد استفاده در تصفیه‌خانه آب نظیر سرریزء دریجه و آبرو و در ادامه هیدرولیک جریان لحن آمده است. سیس تلمبه‌خانه‌های آبء در حد مورد نیاز تصفیه‌خانه آب و روش‌های مختلف اندازه‌گیری بده آب در مجاری باز و بسته بررسی شده است. در فصل‌های هشتم تا دوازدهم هیدرولیک واحدهای اصلی تصفیه آب شامل پیش تصفیه» انعقاده لخته‌سازی, ته‌نشینی و صاف‌سازی و غیره مورد بررسی قرار گرفته و نحوه محاسبه افت ارتفاع و رسم نیمرخ طولی سطح آب در آن‌هاء ارایه می‌شود. همچنین فصل سیزدهم این راهنما به نکات هیدرولیکی موثر در تعیین جانمایی واحدها و فصل چهاردهم نیز به ترسیم نیمرخ هیدرولیکی اختصاص دارد. در پیوست این نشریه نیز یک مثال طراحی جهت تعیین عمق جریان در هر واحد و رسم نیمرخ هیدرولیکی در یک تصفیه‌خانه آب با اعداد واقعی آمده است. در بیان روابط هیدرولیکی سعی بر این بوده تا از روابطی استفاده شود که علاوه بر دقت بالا و عمومیت کاربرد.ء تا حد امکان ساده و قابل استفاده باشد و اغلب با ارایه منحنی از بیان روابط پیچیده پرهیز شده است. روابط مورد استفاده در این راهنما بر اساس سیستم ابعاد ‎۲٩1‏ می‌باشد و لازم است در استفاده از این روابط کمیات را با ابعاد مناسب بکار برد. در تهیه این راهنما سعی گردیده تا از تکرار مباحث مشابهی که در سایر نشریات مورد تایید دفتر استاندارد وزارت نیرو وجود دارد. پرهیز شود و در قسمت‌های مرتبط در صورت نیاز به این نشریات ارجاع شده است. به علاوه چون هدف از تهیه این راهنماء بررسی هیدرولیک تصفیه‌خانه‌های آب و در نهایت محاسبه افت ارتفاع و ترسیم نیمرخ هیدرولیکی است. لذا به موضوعاتی نظیر طراحی فرایندی واحدها و یا مسایل سازه‌ای پرداخته نشده است. بنابراین در این نوشتار تنها متغیرهای هیدرولیکی جریان و تعیین افت ارتفاع مورد توجه می‌باشد و سایر موارد به عنوان مفروضات مساله در نظر گرفته می‌شود و علاقه‌مندان می‌توانند در این زمینه‌ها به مراجع مرتبط رجوع نمایند. | - ۲1۷۵۲۵۱۱۵ [۵ 2 - 5۷۵16۱۵ ۵1 1116711211021 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ هدذف و دامنه کاربرد -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- هدف و دامنه کاربرد 2 -۱- هدف ۲-۱- دامنه کاربرد دامنه کار در این راهنما بررسی هیدرولیک جریان از ابتدای ورود آب به تصفیه‌خانه (واحد آشغال گیر) تا انتهای آن (واحد -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۲ اس بندهای تصضه آب ی یه آب سهری -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- آشسنایی با فرایندهای تصفیه آب شسهری ً ۱-۳ کلیات مهم‌ترین هدف از تصفیه آب شربء در کنار زدودن عوامل بیماری‌زا (به طوری‌ که مصرف آن برای انسان بی‌خطر گردد)» بهبود آب از نظر رنگ» بو مزه و کدورت در حدی که مورد قبول استانداردهای مربوط باشدء است. در جوامع بشری تصفیه آب وقتی مطرح می‌شود که کیفیت فیزیکی» شیمیایی و یا بیولوژیکی آب خام برای آشامیدن مناسب نبوده و لازم باشد با انجام عملیاتی» کیفیت آب به حد مورد نظر برسد. کیفیت آب خام اولیه و میزان تصفیه مورد نیازء تعیین‌کننده نوع واحدها و فرایندهایی هستند که باید برای تصفیه‌خانه آب تدارک دیده شوند. از طرفی کمیت یا بده جریان آب خام هم می‌تواند در فرایند تاثیر گذاشته و هم تعیین کننده اندازه واحدها و تراز سطح آب در قسمت‌های مختلف باشد. در این فصل فرایندها و واحدهای تصفیه آب شرب معرفی می‌شوند. برای آشنایی با شرح کامل این فرایندها به مراجع [۱] [4۱۰ [۱۱] و [۱۷] رجوع شود. ۲-۲ منابع تامین آب در اغلب کشورهای جهان از آب‌های سطحی و زیرزمینی به عنوان منبع تامین آب برای مصارف عمومی استفاده می‌کنند. متداول‌ترین منابع آب سطحی شامل رودخانه‌هاء دریاچه‌های طبیعی و مصنوعی می‌باشند. به‌طور کلی» کیفیت آب‌های زیرزمینی بهتر از آب‌های سطحی بوده و در طی سال تقریبا یکنواخت است و عمل تصفیه آن نیز آسان‌تر می‌باشد. در بعضی از آب‌های زیرزمینی» غلظت مواد جامد محلول از جمله کلسیم» منیزیم» آهن» منگنزء سولفات و کلراید زیاد است. حذف این مواد غالبا دشوار و نیاز به عملیات خاص و پرهزینه دارد. اخیراء با توجه به گسترش آلودگی‌ها و نشت آن‌ها به لایه‌های مختلف خاک استفاده از آب‌های کیفیت آب‌های سطحی در طول سال دارای تغییرات بیش‌تری نسبت به آب‌های زیرزمینی است و از این‌رو تصفیه‌خانه‌های مربوط به آب‌های سطحی نیازمند قابلیت بیش‌تری نسبت به آب‌های زیرزمینی می‌باشند. آب‌های سطحی معمولا فراوان‌تر از آب‌های زیرزمینی بوده و اغلب شهرهای بزرگ جهان, از آب‌های سطحی به عنوان منبع اصلی تامین آب شرب استفاده می‌کنند. ۳-۲- استانداردهای کیفی آب آشامیدنی در مورد آب آشامیدنی استانداردهای ملی,ء منطقه‌ای (مانند استاندارد جامعه اروپا) و بین‌المللی وجود دارد. استاندارد بین‌المللی متداول در مورد کنترل کیفی آبء استاندارد سازمان بهداشت جهانی (۷/۲10) است که نسبت به استاندارد جامعه اروپا و ایالات متحده آمریکاء آسان‌تر و برای بیش‌تر کشورها کاربردی‌تر است. در ایران نیز به منظور کنترل کیفی آب آشامیدنی از استاندارد نشریه | - ۷/۵۲۵ ۲102|10 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب 2۶-۲- روش‌های تصفیه آب شرب انتخاب فرایندهای تصفیه و طراحی واحدهای مورد نیاز بستگی کامل به بررسی نتایج حاصل از آزمایش‌ها و ارزیابی طبیعت و کیفیت آب خام و کیفیت مورد نظر برای آب تصفیه شده» دارد. به‌علاوه, لازم است شرایط محلی و امکانات اجرایی» بهره‌برداری و نگهداری موجود در منطقه در کنار سایر مسایل در نظر گرفته شود. ولی به‌طور کلی آب‌های سطحی نسبت به آب‌های زیرزمینی به عملیات تصفیه بیش‌تری نیاز دارند. آب‌های زیر زمینی حتی اگر عاری از هرگونه آلودگی میکروبی باشند. لازم است به منظور حفظ شبکه توزیع و رعایت سلامت جامعه, گندزدایی شوند. اگرچه برخی از آن‌ها به تصفیه بیش‌تری نیاز دارند تا سختی آن‌ها کاهش یافته و آهن و سایر ترکیبات که باعث ایجاد لکه. طعم» بو و رنگ می‌شوند. از آب خارج شوند. آب‌های سطحی معمولا علاوه بر ارگانیسم‌های بیماری‌زا حاوی کدورت. موجودات آبزی مانند جلبک‌ها و مقادیر جزیی از سایر آلاینده‌ها هستند که باید با روش صحیح و مناسب از آب خارج شوند. فرایندهای اصلی تصفیه آب شامل مراحل انعقاد و لخته‌سازی» ته‌نشینی» صاف‌کردن و گندزدایی است و با توجه به عمومیت کاربرد این واحدها در بسیاری از تصفیه‌خانه‌های آب. تحت عنوان واحدهای تصفیه متعارف مورد بررسی قرار می‌گیرند. همجنین برای کاهش میزان ناخالصی‌ها و یا تعدیل مشخصات نامطلوب آب قبل از رسیدن به تصفیه‌خانه مجموعه عملیاتی تحت عنوان پیش تصفیه یا تصفیه مقدماتی بر روی آن انجام می‌گیرد. تصفیه مقدماتی شامل واحدهای آشغال‌گیری» پیش رسوب‌گیری و پیش کلرزنی است و می‌تواند در محل تامین آب و یا در ورودی آب به تصفیه‌خانه قرار گیرد. به‌علاوه چنانچه در تصفیه آب نیاز به دستیابی به درصدهای بالای تصفیه و یا حذف برخی ناخالصی‌های خاص از آب باشد از مجموعه عملیاتی تحت عنوان تصفیه پیشرفته آب استفاده می‌شود. در شکل (۱-۲) واحدهای متداول در تصفیه آب‌های زیرزمینی و در شکل (۲-۲) واحدهای متداول در تصفیه آب‌های سطحی به‌صورت شماتیک نشان داده شده است. ۵-۲- جمع آوری» بازیافت و دفع لجن در تصفیه‌خانه‌های آب. لجن تولید شده ناشی از عمل ته‌نشینی» سختی‌گیری و شستشوی صافی‌ها می‌باشد. در گذشته لحن ته‌نشینی و آب شستشوی صافی به منابع آب نظیر رودخانه‌ها یا دریاچه‌ها تخلیه می‌شد. گرایش کنونی در جهت پردازش لجن ته‌نشینی به منظور دفع نهایی و نگه‌داشتن آب شستشوی صافی‌ها در داخل مخازن و برگشت تدریجی آن به ابتدای تصفیه‌خانه می‌باشد. مواد منعقدکننده نظیر نمک آلومینیم و آهن یک لجن ژلاتینی به‌وجود می‌آورند که آبگیری از این لجن بسیار دشوار است. این لجن ژلاتینی را می‌توان به شبکه جمع‌آوری فاضلاب بهداشتی تخلیه نمود. معمولا عمل تخلیه لجن به فاضلاب‌رو در طول شب که بده فاضلاب نسبتاً کم است. انجام می‌گیرد. لجن حاصل از سختی‌گیری با آهک را نباید به این روش دفع نمود» زیرا مقدار آن‌ها زیاد است و می‌تواند هاضم‌های هضم لجن تصفیه‌خانه‌های فاضلاب را به سرعت پر کند و همچنین باعث تولید رسوباتی درسرریزهاء کانال‌هاء لوله‌ها و نظایر آن شود. واحدهای متداول برای پردازش لحن در تصفیه‌خانه‌های آب شامل لخته‌سازی و ته‌نشینی محجدد.ء تغلیظ و آبگیری مکانیکی می‌باشد. در شکل (۳-۲) مراحل مختلف پردازش لحن در تصفیه‌خانه آب شهری نشان داده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- آشسنایی با فرایندهای تصفیه آب شسهری یه قلونور کلر شبکه توزیع شکل ۱-۲- فرایندهای متداول در تصفیه آب‌های زیرزمینی, (الف) گندزدایی و فلوئورزنی؛ (ب) حذف آهن و منگنز, (ج) سختی گیری [۲۳] در صورت نیاز به اطلاعات بیش‌تر در مورد ضوابط و معیارهای بکارگیری هر یک از واحدهای موجود در تصفیه‌خانه آب شهری به نشریات و استانداردهای موجود در این زمینه مراجعه شود. کلر و فلوئور شکل ۲-۲- فرایندهای متداول در تصفیه آب‌های سطح. (الف) آب‌های سطحی ساکن, (ب) آب‌های سطحی جاری [۲۳] -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ِ ۱ ۱ ۱ 4 ۱ ۱ و : سرت سس با رم ی لا ا ِ "جن 1 ا جریان سرریز زلال سازی ۱ گشت به " جریان سرریز زلال سازی و ابتدای تصفیه‌خانه ن جن دفح 5 ابگیری شده شکل ۳-۲- مراحل مختلف جمع آوری» تغلیظ. پردازش و دفع لجن در تصفیه‌خانه آب شهری -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۰ ۱-۳ کلیات در این فصل معادلات جریان در مجاری تحت فشار و آزاد در حالت‌های مختلفی که در هیدرولیک تصفیه‌خانه آب وجود دارد ارایه "هیدرولیک لوله‌ها و مجاری" نشریه شماره ۱۰۵ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور و یا سایر کتب مرجع مراجعه شود. ۳-۳- انواع جریان جریان دایم یا ماندگار (بده ثابت با زمان) و یکنواخت (مقطع ثابت جریان» در مجاری باز یا تحت فشار)» مبنای طراحی حرکت جریان در مجاری می‌باشند. همچنین جریان‌های غیریکنواخت و متغیر مکانی در مجاری باز در تصفیه‌خانه‌های آب زیاد اتفاق برای محاسبه افت ارتفاع در مجاری تحت فشارء روابط متنوعی آرایه شده است که در این استاندارد با توجه به عمومیت کاربرد و دقت قابل قبول, روابط دارسی- وایسباخ و هیزن- ویلیامز برای محاسبه افت ارتفاع معرفی می‌شوند. ۱-۳-۳ رابطه دارسی- وایسباخ یکی از معمول‌ترین روابط برای تعیین افت ارتفاع در اثر وجود اصطکاک در لوله, رابطه معروف دارسی- وایسباخ می‌باشد. این رابطه به صورت زیر بیان می‌شود: ۱-۳ ۳ ک را سس ]1 (۱-۲) 8 0" در رابطه (۱-۳) م11 افت ارتفاع یا اآفت خط تراز هیدرولیکی (واحد طول) در لوله با طول ل قطر ۵ و سرعت متوسط ۷ است. که با زبری معادل یا 8 مشخص می‌شود. واستگی دارد. کلبروک" آنرا به‌صورت زیر ارایه داده است [۱۵]: (۲-۳) 2523 بل 9 س )وا 0.809۷ سس 3.7 2 که در آن ,لا عدد رینولدز جریان و0 زبری نسبی لوله می‌باشد. مودی " یکی از رایج‌ترین نمودارها جهت تعیین ضریب اصطکاک در لوله‌های صنعتی ر تهیه کرده که کاربرد و عمومیت زیادی یافته است (شکل ۲۱-۳). این نمودار ضریب اصطکاک ]۲ را به صورت تابعی از زبری نسبی و عدد رینولدز مشخص می‌سازد. برای جریان لایه‌ای در لوله‌هاء ۲ فقط تابعی از عدد رینولدز بوده و به صورت زیر ساده می‌شود: 0 - | ۷10۵0۷ - 2 1 ۷۵1.66۰ ۳۵۵۱۳۵۵۳۹ |( ان هوک موش حدمنا م1۳ 11۵ منم 1۵۳ واه و۳۳ (944ل) ]| و۵ 3-۳۳۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ و[ (۳-۳) ( نب بل 838۱۱۹888۱118111 لبلب لبلب بل ۳۹۹۵۹۹۵۱۱۱۵۹۱۱۱ ۱۱۵۱۱۳۹ را ند ددص و موه ۳۹۵۹۵۹۵۹۱۱۱۸۱۱۱ ۱۱۵۱۱۳۹ ۱۱۱۱۱۳۹۳۹۱۱۱۸۱۱۱۱۱۱۱ 3 سس سم رپوس سور سیر ,یی( دور اس سین بل 5 00 انس ساسا اساسا ال زنل لب لللل اب بل 0.01 سا سل ۳ ومم م ی یی بل 000۵ پل ال الیل مرو هنال ۹ تا ااا۱ا ۱ ابیت 1 004 الا اند لب بل َْلبلز لا بل لب سل سا 301 5381108588881318 ۹۱۹۱۹۹۵۹۹۹۵۹۹۱ ۹3۹۱۱۳۹۳۹۹ لت 000 ی سس سس 8 لسن یتست 6 یبای 04 رب ی ی یب ربا لا الازل 2 ۱۱۳ مه ید 1۱۱۱۱88111۸۱۱۱۱۷ :۱۱۱۱۱۳۹۹5550 را ال از بیس ۹۹81118111 ۹ ۱۹ روم و ط ۳ لت 1۳ 8 و 24 68 10 10 شکل ۱-۳ همجنین در محدوده 0|> بر[ به‌صورت زیر استفاده نمود. (۴-۲) علاوه بر رابطه فوق» برای محاسبه راهنمای طراحی هید رولیکی تصفیه خانه‌ها یآب یی 604 ست-] یه [ل ‏ 7 .0 را لا ناه جریان ای لا ۷۱۲ 009 ,رش ۱۹۹8۹۳ # بن لا" 11 1 : سل لا تال در لا ون لت جربان اشفته لوله کاملا زیر س ز روبنز ممنل من نمی درا ۳۹ 8 9 ۱۹ کبک اه موجن 0 0 ره و وهی "اللاب بلبل لب را ا را را ار یا اما الا لا ۱۱۱ ۱۸۷ 3 5 330 1۹ ۵ اج 5 8 0 ۵ 8 0 که دح کح 0 0 3 ۵0080 ۵ ۹۵ ۳۹۹ گت سا 388 8 8 8 ۳3 ۳۳9 80 8 0 0.06 کب ات رکف مس 0 خاک ها هک سس سس و و و ور و هی که هه که و ده للم تیلنن 5 8 0 5 00 3 0 00 ۵ 0 0 8 8 ۹ 8 3055 8 38 8 80 0 ۵ که و کت که 8۵ ۵ ۵ ۵ 8 5 80,5 33 لا 3 9 8055 0 0 9 0 38 83 8 8 0 555 85 388 8 86 8 3 8 0 5 5 ۹3۵ مه له 8 لهبنی یلا ال بل بل ندنل بل تنب ووه سس سس هه که ده مه هه هگ هک اد ها 9 9 ۹10 10 ۹ بل سل ... 0 5 6 اه ۵ ها 8 هه 0 0 0 8 6 که هه ی ۵ 8 8 هک ۰ > و هه 5 80۳0 ۹8 ها .. زا ربب ی ییی.,.. ووم ال لب یا ی انا انا از از زنم اه 0 8 0080800006 هه هه هانگ کج وی و 9 اک ۹3۵ 0 انا ال نز ردنا اک با مر اا اه ۱۱ ۱۱۱ ری م۹ ۱۱ 118 اک 1 لس ۹ ]لا دمن رو سر هم درل دا بسزسس اساسا رز زو یل 0 88050 30 5 8 ۹۵ ها ها هه که 6 ۵۵ 0 ها مق ‎٩‏ کت ۹۹ یگ 0005 0 0090 هه هه ها هی مصعی وه ۵ ها 80 50 0805 38 8 8 80538 8 5 5 00 8 ۹۹ ۹9 ناج 800 0 8098 08 8 8 01 5 8 800 0 سر ریبد 8 س 06 0 هک جک که که مها هه همه هه هه ده سس ی ۰ سس 031 18 8518 8 جک 8011001 هه ۵۱ نب رز ابیت نحل نب گت کح 1 زا ا[ا سس ون ی لازنا مزا للزد یی ال 9 ۱ 11 پل ۷۱۱۱۱۱ ۱۱[ هط جریان لیه‌ای ‏ ]1 را ریا الا اه لا ورو 1 ۹111 لا ۹۹۹۵۹۱۱۱۹۱ ۹۵8۱۱۱۱۹۱۱۱۱۹ ۹۱۱۱۹۹ مه 001 مرز لوله ماف | | ][[[| ۱ ] [1۱۱۱[[][] ]| ۱11 با ۹۸۱۱۸۱۱۱۱۱ ۱۱۱۱۳۹۹۱۱۱۱۹۱۱۱۱ لیا ۱۱۱۱۷ ۱۱۱۱۱ ۱۱۱۱۱۱۱۱۷ یا لر را ار ۱1۱ ۱۱۱۱ ۷۵۹ راب۱ ۱۱زا زا ۷۱۱۱۱۱ ۱1 از انا الا الا الا بل نا وموو (ا|ا|ز ]1 (للنز(ا۲ (1111 ](((ر(( ( للاللل(ببببببلا" ]| ا[ا1راا[[1] | |۱۱1۱ ال[ از از از ال زنل للللا وموو 2 68 4 2 8 6 4 2 8 6 4 2 06 10 10 زار ول عدد ولاز ودار مودی برای محاسبه ضریب افت در رابطه دارسی- و ایسباخ 8 8 *10۴عه [ 7( + -(20000) +]0.001375۷]1-] ۵0 یب ؟ در تمام نواحی جریان می‌توان از رابطه چرچیل به شرح زیر نیز استفاده نمود: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۲ +۱۵ 5 ال +) ]۲-8 ید و 16 ۱ (۵-۳) 245/100278 ۸ ۳( بدا ند ,و ۵ ۸ تقریب مناسب از نمودار شکل (۲-۲) استفاده نمود. در نمودار این ضریب برای انواع جنس لوله یا زبری نسبی که در تصفیه‌خانه‌های آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعیین شده است. قطر لوله (7) (فوت) 0 لللنلننمننننندننللند 5 لت سررتتننر 1 بل سل 04 06 سای ۱13 55 000 5 3ه ... ۳ ۹ لیب بل[ بل بلج[ ۱1۱ اک بل ل ‏ لَل لب لب لبلب بل اجب بر بل لاه رز بل بلاج سین سمل رل مت 02 با ها که هه که کی که که که هه ده مه با که که که وت - 0 که که که که هه هه دی یر یی دیرخب ی لب ز ج ل ‏ َمحبببَب زر ی سس سس سکس سس یی ی نللل ی بنل نید -. 6 8 هه که هد 5 ری ط ماگ 2 ار سک هت ص مه ها هه نها که چات که هه هه ی یتح سر سس نج دابا 5 1 ۹ الما ححمت : رل اللنللک بل 2 2هه سیک سل ک و یی ۵۶ نت۳ لل له رت هه حلسم بنببناد لاد ۹ سنا لل شت ه دت و ها هه هی هی هه پا هل 555 بنننلجنا[ه م0000 0 کح رسای کم مللبقفید ۳ یال لپا ومممه کل نلکدا نایب 5۳ نیتم تست ,۹( ۰ ۱ وه0 له بس اج فسات ان کر اج( للل 00002 ک» . تا لت سل ان لت که وی هه --. ۹ 8 0208 ۰ ۰ - وگن تنل و006۵ سر سل 006 ضبن یب یی یر یرل ینبل 365 006 200 6 4050 مد 20 60 56 ‎٩‏ 23 ۱ 2300 [8 ره قطر لوله ( اینج ) شکل ۲-۳- نمودار تعیین ضریب اصطکاک ۴ با توجه به عمر لوله (یک اینچ - ۲۵/5 میلی‌متر) [۸] -------- صفحهٔ بعد -------- یه راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ۲-۳-۳ رابطه هیزن- ویلیا رابطه هیزن- ویلیامز" برای آب در دمای معمولی برابر است با: رابطه برای سامانه متریک به‌دست آمده و در آن ضریب ۲۱ متناسب با زبری یا جنس لوله است. در جدول (۱-۳) این ضریب برای بعضی از انواع لوله آرایه شده است. معمولا شرکت‌های سازنده لوله ضریب رح را همراه با لوله آرایه می‌دهند. باید در نظر داشت که این ضریب به عمر لوله بستگی دارد و در طراحی باید عمر لوله کارکرده مد نظر قرار گیرد. ۳-۳-۳- محاسبه افت‌های موضع, افت‌هایی را که در خطوط لوله به دلیل خمیدگی, زانوهاء شیرها و اتصالات دیگر به وجود می‌آیند افت‌های موضعی می‌نامند. تقریبا در تمام حالات افت‌های موضعی را همانند رابطه (۷-۳) به‌صورت ضریبی از ارتفاع سرعت مشخص می‌کنند: ۷ (۷-۳) کا> ۳ 28 جدول ۱-۳- نمونه‌ای از ضریب هیزن- ویلیامز ]رل برای انواع مختلف لوله مقدار ضریب هیزن- ویلیامز (1) فا هر تا 6 سیمانی با پونش آهن با ولا ]7۷ ]0۳ ما ها را کا را زوال نوع مواد تشکیل‌دهنده لوله لوله با پوشش پرچ شده فولادی سس ارایه می‌گردد. روش دیگر آرایه افت موضعی در معادلات. استفاده از طول معادل است. به این ترتیب که طول معادل افت موضعی, | -۱1370-8 -------- صفحهٔ بعد -------- 9 2 ۵ ر 1 ی اه جود می‌آورد. ایحاد لام ۱۳۱ ۹ 1 11 ی از اهمیت زیادی زانویی "۹۰ شعاع انحنای استاندارد همیزن- ویلیامز لازم کهنه‌شدن لوله در -------- صفحهٔ بعد -------- 58 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب جداره داخلی لوله مقدار زبری و در نتیجه ضریب افت ارتفاع اندکی افزایش می‌یابد. لذا لازم است طراحی مساله برای پایان دوره طرح نیز کنترل گردد. ج- در انتخاب قطر لوله لازم است با توجه به جنس» از قطرهایی استفاده شود که امکان تهیه آن وجود داشته باشد. ۵-۳- جریان در کانال‌های باز در طراحی هیدرولیکی کانال‌ها و مجاری باز انتقال آب نیاز است تا عمق آب در نقاط مختلف کانال و یا به‌عبارتی نیمرخ هیدرولیکی,» افت ارتفاع جریان محاسبه شود. ۱-۵-۳ محاسبات در جریان یکنواخت و دایم برای تعیین مشخصات هیدرولیکی جریان در کانال‌های باز روابط متعددی آرایه شده است. از این روابط می‌توان به رابطه مانینگ. رابطه بازن و رابطه کاتر اشاره نمود. این روابط همگی بر مبنای رابطه شزی ( ۲۰/۰5 - ۷) به‌دست آمده‌اند و تزها در نحوه تعیین ضریب ۲ (ضریب شزی) با یکدیگر تفاوت دارند. در رابطه شزی ۷ سرعت متوسط جریان آب» ‎1٩‏ شعاع هیدرولیکی و 5 شیب خط انرژی (یا شیب طولی کف کانال در جریان یکنواخت) می‌باشد. در این نشریه با توجه به عمومیت رابطه مانینگ, سهولت کاربرد و دقت قابل قبولی که از این رابطه به‌دست می‌آید. برای محاسبات هیدرولیکی جریان در کانال‌های باز از آن استفاده می‌شود. رابطه مانینگ در سامانه متریک به صورت زیر بیان می‌شود: 1 ۵ (۹-۳) ۶-3 ۷ 1 ند 1 07-۸۷ 2 )۱۰-۲( 1 و افت ارتفاع در طول .أا از کانال برابر است با: (۱۱-۲) تیلم روز ۸ زبری و جنس جداره و کف در تعیین ضریب زبری مانینگ که در حقیقت مبین مقاومت کانال در مقابل عبور جریان است. بیش‌ترین اهمیت را دارند. جدول (۳-۳) این ضریب را برای چند جنس متداول‌تر کانال نشان می‌دهد. با توجه به اینکه کانال‌های مورد استفاده در تصفیه‌خانه آب معمولا با پوشش بتنی ساخته می‌شود و در آن‌ها | > متر است » لذا می‌توان با توجه به نوع سیمان استفاده شده» نحوه قالب‌بندی و عمل‌آوری بتن» سطح نهایی و عمر کانالء مقدار < را بین ۰/۰۱۳ تا ۰/۰۱۷ انتخاب نمود. البته از لوله با جنس آزبست. پلی اتیلن و یا فولادی نیز به‌عنوان کانال باز استفاده می‌شود که برای این جنس لوله‌ها نیز ضریب مانینگ ارایه شده ۱- تحقیقات انجام شده توسط موزه مقادیر ایالات متحده و دیگر مراکز تحقیقاتی نشان می‌دهد که ضریب زبری مانینگ برای شعاع هیدرولیکی بزرگ‌تر از ۲ متر باید ۱۰ تا ۱۵ درصد نسبت به مقادیر بدست آمده از جدول افزایش داده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل سوم- مبانی هیدرولیکی !۳ جدول ۳-۳- ضریب زبری مانینگ برای بعضی جنس‌های متداول کانال [۱۵] ظرفیت طراحی برای کانال در تصفیه‌خانه‌های آب برابر با حداکثر جریان عبوری از آن طی مدت زمان بهره‌برداری در نظر گرفته می‌شود. با استفاده از رابطه مانینگ, رابطه (۱۰-۳) ابعاد کانال موردنظر تعیین می‌شود. برای مشخصات کانال‌های متداول مورد استفاده در تصفیه‌خانه‌های آب با مقاطع مستطیلیء ذوزنقهء مثلنی و دایره‌ای می‌توان از جدول (۴-۳) استفاده نمود. ۲-۵-۳ ارتفاع آزاد در طراحی کانال‌های باز ارتفاع دیوار کانال ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر بیش‌تر از عمق محاسبه شده برای جریان در نظر گرفته می‌شود تا به عنوان یک اندازه مطمئن از سرریز شدن جریان از کانال جلوگیری شود. پیش‌بینی ارتفاع آزاد به دلایلی نظیر بالا آمدن کف کانال بر اثر رسوب‌گذاری و رویش گیاه» وجود اختلال در بهره‌برداری از تصفیه‌خانه» ورود جریان‌های اضافی ناشی از روان آب سطحی به داخل کانال و تلاطم ناشی از امواج در آثر وزش باد و موارد دیگر صورت می‌پذیرد. ۳-۵-۳ افت‌های موضعی در کانال‌های باز در جریان کانال‌های باز افت‌های موضعی در آثر تغییرات ناگهانی در جهت یا مقطع کانال و یا وجود سازه‌های کنترلی به‌وجود ۹ 28 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب جدول2-۳- مشخصات هیدرولیکی مقاطع مختلف در کانال‌های باز[ ۳] زیم ۲ ی ۳+2 نس ّ : ٩۱۰/۵8 در این رابطه ۷ سرعت متوسط و ۲ ضریب افت موضعی است و مقدار کا با توجه به شکل تغییر مقطع و نحوه اتصال تعیین می‌شود. ضریب آفت موضعی در کانال‌ها از جداولی که برای جریان تحت فشار در لوله‌ها آرایه شده» به‌دست می‌آید. علاوه بر رابطه (۱۲-۲) در برخی اتصالات مقدار افت ارتفاع را بر اساس اختلاف ارتفاع سرعت در قبل و بعد از اتصال محاسبه می‌کنند. در این حالت از رابطه (۱۳-۳) استفاده می‌شود: ۷ ۱ 2 ۱۳-۳ ضریب 1۳ در این رابطه همانند رابطه (۱۲-۳) به‌صورت تجربی تعیین می‌گردد. در ادامه مقدار 1۲ برای برخی اتصالات مهم کانال‌های باز که در تصفیه‌خانه آب از آن استفاده می‌گردد.ء ارایه شده است. الف) ضریب افت موضعی در انقباض ناگهانی یا ورودی سس یا خ با لبه تیز -ص * ورودی با لبه هموار: 0.25 - 1۲ ورودی یا خروجی با لبه هموار سس هس ب) ضریب افت موضعی در انبساط ناگهانی یا خروجی * خروجی با گوشه‌های تیز: 0.2-1.0 - 16 * خروجی با دهانه زنگوله‌ای: 0.1-0.2 - 1۴ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۳۳ ج) ضریب افت موضعی ۲[ در اتصالات و جعبه‌های تقسیم جریان این ضریب تابعی از اندازه و نحوه اتصال اجزا به همدیگرء میزان تغییر جهت در مسیر جریان و شکل پستی و بلندی‌های کف می‌باشد. برای تصفیه‌خانه آب حالات زیر را می‌توان در نظر گرفت: جعبه‌های تقسیم بزرگ که سرعت در آن‌ها کوچک است ضریب افت خروجی: 1.0 - 1۲ ضریب افت ورودی: 0.5 - 1۲ اگر در هر یک از موارد فوق تغییر جهت جریان وجود داشته باشد.ء مقادیر زیر به مقدار اولیه 1 اضافه می‌ گردد: تغییر جهت ۴۵ درجه به‌صورت ناگهانی: 0.4 - 1۲ * تغییر جهت ۴۵ درجه به‌صورت ملایم: 0.3- 1۲ * تغییر جهت ‎٩۰‏ درجه به‌صورت ناگهانی: 0.3 - 1۲ ۹ تغییر جهت ‎٩۰‏ درجه به‌صورت ملایم: 0 ما 2-۵-۳ محاسبه عمق بحرانی برخوردار است. با محاسبه عمق بحرانی و داشتن عمق آب در کانالء می‌توان نوع جریان (تحت بحرانی یا فوق بحرانی) را تعبین نمود. روابط ۱۴-۳ ۱۵-۲ ۱۶-۲ و ۱۷-۲ به‌ترتیب عمق بحرانی را برای کانال‌های مستطیلی, مثلتی,ذوزنقه و دایره‌ای ارایه می‌دهد[ ۶]. (۱۴-۳) ز 5 زک < ولا (۱۶-۳) یک ۷ (۱۷-۳) ره سس < ولا در این روابط بده کل و ‎٩‏ بده در واحد عرض (برای کانال مستطیلی) می‌باشند و بقیه متغیرها در جدول ۴-۳ آمده است. همجنین» رابطه (۱۶-۳) در محدوده 2 > 0/027 > 0.06 قابل استفاده است و برای 6 0/02 معادله مقطع مستطیلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. دقت رابطه (۱۷-۳) تنها در محدوده 0.85 > > 2 برای کارهای مهندسی قابل قبول است. 0 -------- صفحهٔ بعد -------- 4 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ۵-۵-۳ جریان دایم و غیر یکنواخت جریان غیر یکنواخت (جریان متغیر) در کانال‌های باز به صورت‌های متغیر تدریجی» متغیر سریع و متغیر مکانی وجود دارد. در این نشریه تنها جریان‌های متغیر دایمی مورد بررسی قرار می‌گیرد و بحث پیرامون شرایط غیردایمی جریان خارج از موضوع این نشریه 1-۵-۳ جریان متغیر تدریجی هرگاه تغییرات عمق جریان در فاصله طولانی از مسیر صورت گیرد به‌طوریکه تغییرات بردار سرعت در مقطع ناچیز باشدء جریان متغیر تدریجی گفته می‌شود. در جریان متغیر تدریجی انحنای سطح جریان کم بوده و معمولا تغییرات عمق در فاصله طولانی از مسیر جریان صورت می‌گیرد. تغییرات عمق و سرعت در جریان‌های متغیر تدریجی در مواجهه جریان یکنواخت با عواملی چون سرریزهاء دریچه‌ها و هر تغییری در مقطع به‌وجود می‌آید و در طراحی هیدرولیکی کانال‌های تصفیه‌خانه‌های آب باید به آن توجه 1 و ۸ (به ترتیب برای شیب‌های ملایم» تندء بحرانی» افقی و معکوس) مشخص می‌شوند و دیگری که معرف ناحیه جریان است. استفاده می‌گردد. در ناحیه ۱ عمق آب از عمق نرمال (,لا) و بحرانی (مل بیش‌تر و در ناحیه ۳ عمق آب از عمق نرمال و بحرانی کم‌تر است و ناحیه ۲ بین این دو ناحیه واقع شده است. همچنین از مشخصات این نواحی» به سمت پایین دست جریان در ناحیه‌های ۱و افزایش عمق و در ناحیه ۲ کاهش عمق وجود دارد. ۷-۵-۳- جریان متغیر سریع در این جریان» که در حالت‌هایی مثل خروج آب از زیر دریجه‌ها اتفاق می افتد. تغییرات شدید عمق جریان در فاصله کوتاهی از مسیر صورت می‌گیرد و سطح آب انحنای قابل توجهی دارد. پدیده پرش هیدرولیکی تنها نوع جریان متغیر سریع مورد بررسی در این نشریه می‌باشد. همان‌طور که در شکل (۲-۲) نشان داده شده است. گذر از حالت فوق بحرانی به حالت زیر بحرانی توام با یک آشفتگی شدید در جریان بوده و افت انرژی موضعی زیاد و نامعلومی را سبب می‌شود. محاسبات هیدرولیکی مربوط به این حالت شامل محاسبه عمق آب قبل و بعد از پرش و تعیین افت ارتفاع در طول پرش می‌باشد. برای کانال مستطیلی رابطه (۱۸-۳) استفاده می‌شود. برای مقاطع دیگر که در تصفیه‌خانه‌های آب به ندرت نیاز می‌باشد به مراجع داده شده در این نشریه رجوع شود. ز 1 زد ۱ 2 (۱۸-۳) | 8۲ + | یا[ 8۳۲۵ + 2 1 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۳ رس 0 را ی و و و و و و و دن نا و و ره ور و و و یا ی ی و و یو و ی ۳ ّ 1 ۱ ۲ ۸-۵-۳- جریان متغیر مکانی جریان متغیر مکانی عبارت است از جریان متغیر تدریجی که در طول کانال و در جهت جریان» مقدار بده آن تغییر می‌یاید. در مجاری تحت فشار نظیر مجرای توزیع" نیز امکان به‌وجود آمدن جریان متغیر مکانی وجود دارد که در این نشریه به آن نیز پرداخته ب- جریان‌های متغیر مکانی با کاهش شدت جریان (که به جریان با سرریز جانبی معروف است). که هر دو حالت آن در تصفیه‌خانه آب اتفاق می‌افتد. در ادامه هر یک از این حالت‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. الف- جریان متغیر مکانی با افزایش بده این حالت در برخی از قسمت‌های تصفیه‌خانه آب نظیر کانال‌های جمع‌آوری در انتهای واحدهای ته‌نشینی می‌تواند اتفاق بیفتد. در این حالات ریزش آزاد جریان به‌صورت جانبی از روی سرریز به داخل ناودان (فلوم یا کانال) باعث به‌وجود آمدن یک جریان متغیر مکانی با افزایش بده در طول ناودان و در مسیر جریان می‌شود که در نقطه انتهایی و خروجی» بده به مقدار حداکثر خود می‌رسد. رابطه دینامیکی این نوع جریان به‌صورت زیر می‌باشد [۵]: ۱۹۳۳ 1-۳ 1 در این رابطه ‎٩‏ بده ورودی در واحد طول به کانال می‌باشد. سایر متغیرهای رابطه در شکل (۴-۳) مشخص شده‌اند. برای محاسبه نیمرخ سطح آب لازم است تا خصوصیات جریان در یک نقطه, نظیر یک مقطع با عمق معیار» معین باشد. حل رابطه (۱۹-۳) پیجیده است و در عمل از روش‌های عددی برای به‌دست آوردن نیمرخ سطح آب استفاده می‌گردد. یکی از این روش‌ها استفاده از رابطه (۲۰-۳) [۵] که برای توزیع یکنواخت سرعت در هر مقطع به‌دست آمده می‌باشد. (۳-.۳) ۸ 5 ومع + پم کی - وم 0 یکت | - 1۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب در این رابطه "۸ پایین افتادگی سطح آب از مقطع ۱ به ۲ ال و داز به ترتیب اعماق جریان در مقاطع ۱ و ۲ و دل) بده ۷,۳۷۷ با سم ۸0 بده اضافه شده [,0- ,0 < ۸0). 0 بده متوسط جریان سرعت‌ها( ,۷۷ - ,۷۷ < ۸۷)» ۷ سرعت متوسط (* 2 1 ۹ ِ ۱ _ سم ‎٩‏ فاصله افقی بین مقاطع ۱ و ۲ و (5۳) شیب متوسط خط انرژی (متر/متر) که از رابطه (۲۱-۳) به‌دست می‌آید. زر (۲۱-۲) 1 1 5 که شعاع هیدرولیکی متوسط ( ۸3 از رابطه (۲۲-۳) محاسبه می‌گردد: ,8+ چا (۲۲-۳) : 2 ریزش جانبی جریان به داخل کانال ۵ سطح آب ری رن ) ۳ که را 1 کف کانال با شیب ,5 شکل ۶-۳ نیمرخ سطح آب در کانال جانبی خروجی محاسبات مربوط به عمق آب در طول کانال و رسم نیمرخ جریان در طول کانال به‌صورت سعی و خطا مطابق نمودار شکل (۳- در بسیاری از طراحی‌ها تنها محاسبه عمق جریان در بالادست یا ابتدای کانال مورد نظر است. بنابراین روش‌های دیگری که در آن‌ها می‌توان به سادگی عمق آب در ابتدای کانال را به‌دست آورد.ء ارایه شده است. در این صورت عمق طراحی در طول کانال تعیین می‌شود. از جمله این روش‌ها نمودار ارایه شده در شکل (۶-۳) می‌باشد که به کمک آن می‌توان عمق آب در ابتدای کانال مستطیلی را به‌دست آورد. لازم به یادأوری است که این نمودار فقط تا عدد فرود ۱ در انتها جواب می‌دهد یعنی جریان در همه مقاطع کانال باید زیر بحرانی باشدء که معمولا در مورد تصفیه‌خانه‌های آب چنین است. همجنین از آنجا که این منحنی بدون در نظر گرفتن اصطکاک کانال به‌دست آمده لذا جهت اطمینان بهتر است عمق به‌دست آمده را ۱۰ درصد افزایش دهیم. متغیر ,۲ و 7) در نمودار توسط روابط (۲۳-۳) دم لا 8و۸ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- مبانی هیدرولیکی مه 5۲ ۲۴-۳(۱) 0 دلا ):7) ۵۳+ ۴۸۵ + ۱۸ ۳ - "۸ 9 9 شکل ۵-۳- نمودار محاسبه عمق در طول کانال با جریان متغیر مکانی (رابطه ۳۰-۳) با افزایش بده در این روابط 0 بده کل در انتهای کانال» ,۷ و ,۸ عمق و مساحت سطح مقطع جریان در انتهای کانال»ء 5 شیب کف کانال و طول کانال می‌باشد. لازم به ذکر است از این نمودار می‌توان برای کانال‌های بدون شیب نیز استفاده نمود که در این حالت -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب (الف) 1.0 گر رل رم زک رم را کر زک زر رآ رآ رز مر / ۱ ام مر را / ِ ۳ ۱ ۹ را ار ]/ ۳ رم ۶ اه ]ال گر //۱/ ۳77 لدم // ۹9 //////۲ ی ده مد ای 02 ۵4 0۵6 8 22 02 (ب) شکل 1-۳- نمودار تعیین عمق جریان متغیر مکانی در ابتدای کانال, (الف) مقطع کانال, (ب) نمودار [۵] لازم به ذکر است اگر آب از دو طرف کانال جمع‌آوری به درون آن ریزش کند نیز مساله به شکل مشابه با جمع بده ورودی از دو طرف به کانال قابل حل می‌باشد. در این نشریه با توجه به اهمیت و گستردگی کاربرد کانال‌های جانبی در قسمت‌های مختلف تصفیه‌خانه آب» روش سوم در مورد نحوه تعیین عمق آب در انتهای ناودان‌هایی که از یک یا دو طرف آب به درون آن سرریز می‌شود.ء با در نظر گرفتن اثر اصطکاک ناشی از زبری کانال آرایه شده است. این ناودان‌ها همان‌طور که در شکل (۷-۳) نشان داده شده است. عملا کانال‌های ریزش جانبی هستند که برای طراحی آن‌ها می‌توان از رابطه (۲۵-۳) استفاده نمود [۱۷]. 9 ی ای و گر 20 3 7 02 3 ,۴ 8۳۲ (۲۵-۳) ۳ 2 الا متغیرهای این رابطه در شکل (۷-۳) آمده است. همچنین» "1 ضریب تصحیح شده مانینگ» چا شعاع هیدرولیکی متوسط 5 عمق متوسط را نشان می‌دهد. در این رابطه باید مقادیر 1 بین ۰/۰۲۹ تا ۰/۰۳۹ برای ناودان از جنس بتن در نظر گرفته شود که بزرگ‌تر از مقادیر 1۵ مربوط به بتن در کانال‌های باز معمولی است و دلیل آن اغتشاش موجود در کانال در اثر ریزش جانبی به داخل آن» می‌باشد. برای یک کانال ترازء نیمرخ سطح آب یک سهمی است و عمق متوسط ل با معادله زیر تقریب زده می‌شود: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۳ (۲۶۳۲) (راود رای ,ول (الف) شکل ۷-۳- ناودان‌های جمع‌آوری جانبی, (الف) مقطع مجرای جمع‌آوری, (ب) نیمرخ سطح آب در طول مجرای جمع‌آوری [۱۷] 00 ِا 4*0 +۲ رابطه (۳۵-۳) با روش سعی و خطا حل می‌شود. ابتدا با چشم پوشی از اصطکاک مقدار ,7 محاسبه می‌شود. سپس با استفاده از )۲۷-۳( به‌دست آمده و روابط (۲۶-۳) و (۲۷-۳) ۹ و 13 محاسبه می‌شوند. آنگاه معادله (۲۵-۳) می‌تواند برای به‌دست آوردن ,۷ برای اولین سعی به‌کار رود. حداقل مقدار دٍلا» عمق بحرانی (ء/ است و موقعی پدید می‌آید که سطح آب در قسمت خروجی بحرانی یا ریزش آزاد باشد. علاوه بر روش فوق بسیاری از طراحان» برای کانال‌های افقی از رابطه تقریبی (۲۸-۳) [۱۳] که با صرفنظر از قسمت اصطکاک رابطه (۲۵-۳) به‌دست آمده, استفاده می‌کنند و برای در نظر گزفتن اثر اصطکاک مقدار محاسبه شده از این رابطه را ۲ درصد افزایش می‌دهند. )۲۸-۳( ب- جریان متغیر مکانی با کاهش بده در نوع دوم جریان متغیر مکانی» در طول کانال بخشی از بده جریان به‌صورت جانبی خارج و از کل بده کاسته می‌شود. جریان -------- صفحهٔ بعد -------- ۵ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب در کناره کانال و به موازات جریان تعبیه شده و اجازه می‌دهد تا در موقعی که ارتفاع آب بالاتر از تاج سرریز است. مقداری از آب از روی آن» به صورت جانبی» خارج شود. این نوع سرریز در انحراف و تخلیه آب اضافی در کانال ورودی به تصفیه‌خانه آب شهری و با در مقاطعی از تصفیه خانه که بده از ظرفیت واحد پایین دست بیش‌تر است موارد استفاده فراوان دارد. منظور از سرریزهای کناری با جانبی سازه‌های هیدرولیکی بوده که در آن‌ها نسبت طول سرریز به عرض کانال معمولا کم‌تر از 3> است. انواع نیمرخ‌های جریانی متداول که در مقطع سرریز در کانال به‌وجود می‌آید. به شرح زیر می‌باشد: حالت اول: در این حالت کانال دارای شیب ملایم بوده و عمق قبل از سرریز بزرگ‌تر از عمق بحرانی در مقطع بالادست سرریز است (شکل۸-۳- الف). در انتهای سرریزء بده «۵) با عمق نرمال حاکم بوده و لذا عمق آب در آن با عمق آب در کانال پایین‌دست سرریز یکسان است. عمق جریان در مقطع قبل از سرریز که از عمق بحرانی با بده ( بیش‌تر و از عمق نرمال در کانال بالادست کم‌تر است. واضح است که در چنین شرایطی و با توجه به شیب ملایم کانالء عمق جریان به‌تدریج در طول سرریز افزایش یافته تا از ۲ به ,] برسد. این حالت یکی از متداول‌ترین انواع جریان در سرریزهای جانبی در تصفیه‌خانه‌های آب می‌باشد. حالت دوم: در این حالت همانند حالت قبل کانال شیب ملایم دارد ولی عمق قبل از سرریز به عمق بحرانی در مقطع بالادست سرریز بسیار نزدیک است. در این شرایط همان‌طور که در شکل (۸-۳- ب) مشخص شده است. اگر سرریز طولانی باشد.ء امکان ایجاد جریانی با عمق کم‌تر از عمق بحرانی وجود دارد. در این حالت عمق جریان در مقطع بالادست سرریز را مساوی عمق بحرانی در کانال بالادست گرفته و در پایین‌دست سرریز نیز عمق ,لا از طریق یک پرش به عمق نرمال در کانال پایین دست متصل خواهد شد. لازم به ذکر است که بسته به عمق پایین‌دست» پرش می‌تواند به داخل منطقه سرریز نفوذ کرده و حالت سوم را به‌وجود آورد. حالت سوم: در این حالت. همان‌طور که در شکل (۸-۳- ج) نشان داده شده است» عمق جریان در طول سرریز بتدریج کاهش پیدا کرده و قبل از رسیدن به مقطع ۲ در روی سرریز یک پرش هیدرولیکی به‌وجود می‌آید. این حالت به ندرت در تصفیه‌خانه اتفاق می‌افتد. در طراحی سرریزهای جانبی معمولا تعیین بده خروجی از کانال به ازای طول (-]) و ارتفاع سرریز (۷۷)» مهم است و تغییرات عمق در مقطع سرریز اهمیت کم‌تری دارد. برای محاسبه طول لازم برای سرریز از رابطه (۲۹-۳) که با فرض برابری انرژی درطول ز< 0 (۲۹-۳) (,م- ,ماسح وا -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل سوم- مبانی هیدرولیکی )۳ (الف) (ب) (ج) شکل ۸-۳- انواع مختلف جریان روی سرریز کناری, (الف) حالت اول, (ب) حالت دومء (ج) حالت سوم [۵] و تست 1 یت 3۷۷ - 2 (۳۰-۳) 31 همان‌طور که در شکل (۹-۳) دیده می‌شود در این روابط تا مقدار انرژی مخصوص (که مقدار آن در طول سرریز ثابت است)» ۷۷ این نشریه از رابطه (۳۱-۳) برای مقطع مستطیلی لبه تیز که متداول‌ترین هستند استفاده می‌شود. ] ۷۸ ۹ (۳۱-۲) 0.300 - 07-0 > ین 1 در این رابطه 1۳7 عدد فرود در مقطع ابتدای سرربر با عمق 1 می باشد. این صضریب بصورت سعی و خطا همراه با رابطه (۲۹-۲) محاسبه می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب شکل ۹-۳- سرریز جانبی(الف) تصویر افقی, (ب) مقطع 1-۳- سیستم‌های توزیع جریان شرایط موجود روش مناسب انتخاب می‌گردد. این روش‌ها به‌طور کلی به دو دسته تقسیم می‌گردد. ی ۰ ۱ ب- ابراهه توزیع جریان کانال باز و بسته . در شکل (۱۰-۲) چند نمونه از سیستم‌های متداول توزیع جریان در تصفیه‌خانه آب نشان داده شده است. در ادامه طراحی هیدرولیکی مربوط به هر یک آرایه می‌گردد. الف- جعبه‌های تقسیم در جعبه‌های تقسیمء» با توجه به اینکه در اغلب موارد بده انشعابات با هم مساوی است. لذا بهتر است انشعابات جعبه با هم مشابه و به‌صورت متقارن قرار گیرند. ورودی جریان به جعبه تقسیم می‌تواند از کنار و یا به‌صورت ورودی از مرکز باشد. در صورت ورود جریان از کنار لازم است با در نظر گرفتن صفحه مانع» جریان در داخل جعبه را آرام کرد تا در توزیع مساوی جریان بین انشعابات اختلال ایجاد نگردد. معمولا برای کنترل و تنظیم جریان ورودی هر انشعاب از دریچه. سرریز و یا شیر کشویی استفاده می‌شود. محاسبه افت ارتفاع در جعبه تقسیم با استفاده از روابط (۹4-۳)» (۱۳-۳) (۱۳-۲) و یا روابط مربوط به سرریز انجام می‌گردد. | - 1۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۳۳ ۲ ۲ (الف) ورودی از مرکز (ب) )(ج) شکل ۱۰-۳- انواع سیستم‌های متداول توزیع جریان در تصفیه‌خانه آب. (الف) آبراهه توزیع بسته. (ب) کانال باز توزیع جریان» (ج) جعبه تقسیم ب- آبراهه توزیع باز و بسته جریان در آبراهه توزیع می‌تواند به‌صورت کانال باز یا لوله تحت فشار باشد. مجاری توزیعی که به صورت کانال باز عمل می‌کنند در طول دیوار جانبی خود شامل سرریزهایی هستند که جریان از آن خارج می‌گردد. علاوه بر سرریز در این کانال‌ها می‌توان از روزنه‌های مستغرق نیز برای تخلیه جریان استفاده نمود. بده عبوری از سرریز و یا روزنه‌های مستغرق را می‌توان از رابطه (۳۲-۳) به‌دست آورد: (۳۲-۳) آآی 0۸۰/2 < 0 در این رابطه بده» ۸ سطح مقطع جریان در سرریز یا روزنه» 1[ ارتفاع جریان روی سرریز یا روزنه (تا مرکز روزنه) و -) ضریب 1 دی ۳۳-۳ [ > ۲۳۳ 3۳ 0.6111 8 اس - 2 -__ در این رابطه ,1۲ عدد فرود جریان در مقطع قبل از سرریز در کانال توزیع را نشان می‌دهد. علاوه بر رابطه (۳۳-۳) می‌توان از نمودار شکل (۱۱-۳) نیز برای تعیین ضریب ۲ استفاده نمود. در اغلب موارد ضریب + را می‌توان ۰/۶۱۱ فرض کرد. ضریب بده برای حالتی که از روزنه‌های مستغرق استفاده گردد.ء با رح نشان داده شده و از رابطه (۳۴-۳) به‌دست می‌آید [۱۴]: ر ۹ (۳۴-۲۳) دا 0611-0۷ عم) ت -------- صفحهٔ بعد -------- 63 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ۷ 0 ات جوا و زج ۵ ری چااهن 2 /ر ۲ ن ۱ 5 ۳ یه ۱ ۱ 9 ۲ ۳ 7۳۶ ش ۸ ۶ ۴ ۲ ۰ ۷ 1 ای 7۳ شکل ۱۱-۳- تعیین ضریب تخلیه سرریز جانبی [۱۶] در این رابطه ۷ سرعت جریان در مقطع بالادست روزنه در کانال توزیع را نشان می‌دهد. در ادامه نحوه تعبین افت ارتفاع برای قسمت‌های مختلف آبراهه توزیع جریان آمده است. ۱-1-۳ محاسبه افت ار تفاع در طول آبراهه توزیع برای محاسبه افت ارتفاع در طول آبراهه بسته از رابطه (۳۵-۳) استفاده می‌گردد [۷]: ۳۵۳ ارگ و دوع ۱ ۱ با د3 ]۴ هه در این رابطه ط) افت ارتفاع از ابتدای آبراهه تا فاصله ۷ از آن. طول کانال وا افت ارتفاع اصطکاکی در لوله توزیع ارایه شده برای محاسبه افت ارتفاع اصطکاکی در مجاری بسته, استفاده کرد. چون در اغلب موارد محاسبه افت ارتفاع بین اولین و آخرین انشعاب (ابتدای آبراهه تا انتهای آن) مورد نظر است. با جای‌گذاری ا < ۰۷ داریم: 1 (۳۶-۳) 0 3 ارتفاع و تعیین تغییرات عمق آب در کانال‌های باز با استفاده از رابطه انرژی نیز استفاده نمود. برای محاسبه افت ارتفاع در مسیر انشعاب ( ۸۱ )» بین نقاط ۱ و ۲ در شکل (۱۳-۳) از رابطه زیر استفاده می‌گردد [۷]: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- مبانی هیدرولیکی ۳ ۹ ۷ 2 )۳۷-۳( ۸] < 2 ۷ 1 در این رابطه ۷/۱ سرعت متوسط در منیفولد در بالادست محل انشعاب را نشان می‌دهد. 0 و 0 ضرایب ثابتی هستند که با توجه به نوع انشعاب تعیین می‌گردد و مقدار آن را می‌توان از جدول (۵-۲) به‌دست آورد. انشعاب طویل حالتی را نشان می‌دهد که جریان در انشعاب ( . ۷ ) را می‌توان از رابطه (۳۹-۳) محاسبه نمود [۷]: ۳۹-۲ دی -( در این رابطه اندیس‌های 1 و [ مربوط به انشعابات [ -أُم و ز ام 3 بده کل از رابطه (۳- -۳۸) ) تعیین شده» 3 سطح مقطع -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۴ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- هیدرولیک لجن ۳۹ ۱-2 کلیات لجن به علت دارا بودن مواد معلق بیش‌تر نسبت به آب. دارای لزجت و جرم مخصوص بیش‌تری نیز می‌باشد و در طراحی مجاری انتقال لجن باید این امر در نظر گرفته شود به نحوی که لجن بتواند به راحتی جریان یافته و در صورت نیاز قابل تلمبه‌زنی باشد. برای انتقال لجن معمولا از مجاری بسته نظیر لوله استفاده می‌شود و استفاده از کانال‌های باز برای انتقال لجن کم‌تر مرسوم است. برای تعیین متغیرهای هیدرولیکی در مورد لجن‌هایی که غلظت مواد معلق موجود در آن کم است (کم‌تر از ۱/۵ درصد)» می‌توان از روابط ارایه شده برای آب و با در نظر گرفتن ضریب اطمینان بالاتر» استفاده کرد ولی در صورتی که غلظت لجن از این حد بیش‌تر باشد. مجاز به استفاده از این روابط نخواهیم بود. در این فصل روابط محاسبه متغیرهای هیدرولیکی و تعیین افت ارتفاع برای آنواع لجن با درصد جامدات مختلف آرایه می‌گردد. ۲-2- خطوط انتقال لجن در خطوط انتقال لجن در نظر گرفتن رفتار لجن در لوله و کانال طراحی‌های خاصی را ایجاب می‌کند. در این راهنما حداقل قطر لوله‌های انتقال لجن برای جریان تحت فشار ۱۵۰ میلی‌متر و برای جریان نقلی ۲۰۰ میلی‌متر در نظر گرفته می‌شود. همچنین با توجه به ماهیت لجن لازم‌است سرعت جریان لجن در لوله در محدوده ۰/۳ متر بر ثانیه تا ۱/۵ متر بر فانیه قرار گیرد. همچنین در طراحی سامانه‌های انتقال لجن توجه به نکات زیر ضروری است: شاخص‌های مفید در مورد آب (نظیر عدد رینولدز) را نمی‌توان به‌طور مستقیم در مورد لجن استفاده نمود زیرا لجن می‌تواند رفتار یک سیال غیر نیوتنی را داشته باشد. همچنین لزجت در محاسبه افت فشار می‌تواند ثابت نباشد و روش خاصی باید در محاسبه افت‌های اصطکاکی مورد استفاده قرار گیرد. ه افت‌های اصطکاکی با کاهش درصد جامدات موجود در لجن و افزایش دما کاهش می‌یابد و غلظت جامدات محلول در لجن به عنوان یک متغیر اصلی در محاسبات هیدرولیکی مورد توجه قرار می‌گیرد. معمولا افت ارتفاع جریان لجن با غلظت‌های محدود در رژیم جریان آشفته بین ۱/۵ تا ۴ برابر حالت جریان آب است. در هر صورت در طراحی سامانه‌های انتقال لجن مهم‌ترین عامل هیدرولیکی محاسبه افت ارتفاع در لوله می‌باشد. لذا با تعیین ضریب افت و یا روابط مربوط به آن که می‌تواند با جریان آب کاملا متفاوت باشدء افت ارتفاع تعیین می‌گردد. جریان لجن در لوله‌ها می‌تواند هم به صورت لایه‌ای (عدد رینولدز کم‌تر از ۲۰۰۰) و هم به صورت غیر لایه‌ای (عدد رینولدز بیش‌تر از ۳۰۰۰) وجود داشته باشد و لذا در هر مورد باید از روابط مخصوص به همان حالت استفاده نمود. -------- صفحهٔ بعد -------- 5 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب به‌طور کلی لجن به‌صورت سیالات غیر نیوتنی (متغیر بودن لزجت با تنش برشی وارد بر سیال) رفتار می‌کند و افت‌های اصطکاکی در آن تابعی از رئولوژی" (خصوصیات جریان سیال از جمله لزجت و پلاستیسیته"» قطر لوله و سرعت جریان می‌باشد و مقدار افت ارتفاع در آن می‌تواند تا چندین برابر افت ارتفاع در مورد آب باشد. عواملی همجون افزایش اصطکاک با افزایش درصد جامدات, انباشتگی چربی روی دیوار لوله و فرار بودن مواد محلول در لجن باعث پیچیدگی محاسبه افت ارتفاع اصطکاکی در آن نسبت به جریان آب در لوله شده است. بر خلاف آبء جریان لجن در لولهء افت ارتفاع با سرعت جریان به تنهایی متناسب نیست. برای تخمین میزان افت ارتفاع اصطکاکی لجن در لوله می‌توان از رابطه بینگهام استفاده نمود: 7۷ , ,165 _ بط 0 0 با در این رابطه م۱ افت ارتفاع اصطکاکی در طول لوله (متر)» 4 قطر لوله (متر)» ۷ سرعت جریان (متر بر ثانیه)» ۷ وزن مخصوص لجن (نیوتن بر مترمکعب)» بر5 تنش تسلیم (نیوتن بر متر مربع) و [1 لزجت پلاستیکی یا ضریب صلبیت (نیوتن ثانیه بر متر مربع) را نشان می‌دهند. چگالی لجن را می‌توان با توجه به غلظت لجن و چگالی مواد معلق در آن به سادگی از نمودار شکل (۱-۴) به‌دست آورد. 59 و [1 نیز تابعی از درصد مواد جامد موجود در لحن هستند ولی تعیین مقدار آن پیجیده و تابع عوامل )۱-۴( متعددی نظیر رئولوژی سیال است. نتایج کمی در خصوص تعیین مقدار ,ر5 وجود دارد که فقط مربوط به شرایط خاصی می باشد. به‌طور کلی وقتی لجن رقیق است (معمولا غلظت کم‌تر از ۲ درصد) مقدار تنش تسلیم تقریبا به صفر رسیده و با حذف قسمت اول رابطه (۱-۴) این رابطه مشابه رابطه افت ارتفاع در جریان آب می‌گردد. برای غلظت‌های بالاتر مقدار 5 در محدوده ۰/۱ تا ۱۰ تغییر می‌نماید. مقدار ضریب صلبیت (لزجت پلاستیکی) نیز بسته به غلظتء نوع لجن و دما تغییر می‌کند و مقدار آن در شرایط معمولی برای لجن‌های آلومی و آهن ۰/۰۰۳ نیوتن ثانیه بر متر مربع و برای لجن‌های فرایند نرم‌سازی ۰/۰۰۶ نیوتن ثانیه بر متر مربع پیشنهاد می‌گردد (حدود ۳ الی ۶ برابر آب). 2-4 افت‌های اصطکاکی در شرایط جریان آشفته رزیم جریان آشفته بیش تر برای لحن با غلظت مواد جامد پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این رزیم جریان افت‌های چشمگیری از افت اصطکاکی در شرایط جریان لایه‌ای بیش‌تر است. همچنین در رژیم جریان آشفته بر خلاف جریان لایه‌ای» زبری دیوار لوله یا جنس آن» از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. افت‌های اصطکاکی در این شرایط تا حدود زیادی با جریان آب در لوله شباهت داشته و می‌توان میزان افت فشار در طول لوله را از رابطه (۲-۴) محاسبه نمود: ی ۸۳ | - ۵01۵8۷ 2 - 0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- هیدرولیک لجن یک ۲ هدستروم و عدد رینولدز می‌باشد و مقدار تقریبی آن را می‌توان از نمودار شکل (۲-۴) تعیین نمود ( 7*۲ ۸). عدد هدستروم (110) یک ضریب بدون بعد است که خصوصیات لجن را به‌طور کامل در بر می‌گیرد و مقدار آن را می‌توان از رابطه (۳-۴) محاسبه کرد: لازم به ذکر است در شرایط جریان بینابینی (انتقالی) استفاده از روابط ارایه شده برای رژیم جریان آرام و رژیم جریان آشفته به ۹ ۷ ۵۵ ۳۴ ۳ ۳ ۹۱/۵ ۹۱/۴ ۳ ۱/۲ ۹۱/۹ جگالی ذرات رجامد تشکیل دهنده لجن ۹ ۹ ۰/۲ ۲1/. ۰/۶ غلظطلت حجمی ذرات جامد چگالی مخلوط لجن ۹۱/۵ ۱/۹ ۹۱/۲ ۹۱/۳ ۱/۵ ۲ ۳ ۴ ۵ ۶ عِ ۳ ۲ ۵ ۱/۴ ۱/۳ ۹۱/۲ ۹۱/۹ ۱/۵ (ب) ۵ ۹ ۲ ۳ ۰/۵ ِ مر جچگالی ذرات جامد تشکیل دهنده لجن ۹ ۴ ۳ ۲ ۱/۵ ۳۴ ۱/۳ ۸ ۹۱/۹ شکل ۱-۶- تعیین چگالی مخلوط لجن, (الف) روش غلظت حجمی, (ب) روش علظت وزنی [۸] ۵-2- روش‌های متداول محاسبه افت ار تفاع محاسبه افت ارتفاع اصطکاکی برای جریان لحن با استفاده از روابط ارایه شده برای جریان‌های لایه‌ای و آشفته به علت زیاد بودن تعداد متغیرها و پیچیدگی محاسبه ضرایب ساده نیست. لذا برای محاسبه افت ارتفاع اصطکاکی در لوله‌های انتقال لحن روش‌های ساده‌تری نیز ارایه شده است. یکی از این روش‌ها ساده‌سازی مساله جریان لجن با فرض جریان آب در لوله و استفاده از ضریب تصحیح می‌باشد. این ضریب تصحیح تابعی از درصد جامدات موجود در لجن بوده و مقدار آن را برای طراحی در شرایط معمولی از نمودار شکل (۳-۴- الف) و برای طراحی در شرایط محافظه کارانه, از نمودار شکل (۳-۴- ب) تعیین می‌کنند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب 7 ۹ ری » که ./ ۰ س اس اس ِ ِ با ۰/۰۰۱ .۱ .۱ .۱ .۱ .۱ :۱ شکل ۲-۶- ضریب اصطکاک برای محاسبه افت ارتفاع لجن در تنوری پلاستیک بینگهام [۱۰] سرعت (متر بر ثانیه) سرعت ( متر بر ثانیه) .۲ .۱۳ ۳ ۰/۲ هرا ۱ .۲ ۱1 ۳ ۰.۱۲ ۵ ۱ تب لی از سنج ئنل ‏ با 4 ۱۱۹ تاد پم / ۵۰.۳۳ ۷ ل ۹ ۵۰ ۷ ز 8 2 ۱ 0 ی 0 ۹ جریان آشفته جریان لایه ای ۹ جریان آشفته جریان لایه ای ۵ سا من ۱ سل ای ٍ ۱ ۵ ۱ 7۵ هر ۱ ۵ ۱ 1۵ ۹ سرعت (فوت بر ثانیه) سرعت ( فوت بر ثانیه) (الف) (ب) شکل ۳-۶- تعیین ضریب تصحیح افت ار تفاع به‌دست آمده از رابطه دارسی, (الف) شرایط طراحی عادی؛ (ب) شرایط طراحی محافظه کارانه [۱۳] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- هیدرولیک لجن ۳ که اثر لزجت لجن در ضریب هیزن- ویلیامز (,,1)) منعکس شده است. در این روش ضریب هیزن- ویلیامز بر مبنای مقدار ۱۰۰ برای آب. به‌صورت تابعی از درصد جامدات موجود در لحن از جدول (۱-۴) انتخاب می‌گردد. علاوه بر روش‌های بالا استفاده از نمودار شکل (۴-۴) که بر پایه مطالعات تحربی به‌دست آمده به نتایج رضایت بخشی منتج می‌شود. ( ۰/۳۰۶۸ *) ۳ رِ :۳ ۱.۰/۰ ۵/۰ ۳/۰ ۲/۰ ۹۱/۰ ۵ ۰/۳/۳۴ اش هر سرعت ( متر بر ثانیه ) شکل ۶-۶ نمودار تجربی تعیین افت ارتفاع برای جریان لجن با غلظت‌های مختلف در لوله [۲۷] 1-2 افت‌های موضعی در خطوط انتقال لجن جهت محاسبه ارتفاع مربوط به افت‌های موضعی برای جریان لجن در مجاری بسته بهتر است طول معادل هر افت (رابطه۸-۳) تعیین و در نهایت طول معادل کل افت‌های موضعی به طول اصلی لوله اضافه شود و افت ارتفاع کل بر مبنای افت اصطکاکی با طول لوله کلی محاسبه گردد. جدول ۱-۶- ضریب هیزن- ویلیامز برای محاسبه افت ار تفاع برای انواع مختلف لجن [۱۳۲] دصدجسات‌لجن | از | ۱ اک تاک شاک ال ۳ ۱۳ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- هیدر ولیک سازه‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- هیدرولیک سازه‌ها ۷ ۱-۵- کلیات در تصفیه‌خانه آب سازه‌های هیدرولیکی مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این راهنما جزییات و مشخصات هیدرولیکی چند سازه مهم و متداول که تقریبا در اکثر تصفیه‌خانه‌ها وجود داردء ارایه می‌شود. لازم به ذکر است در این نوشتار محال بیان همه حالت‌های ممکن وجود نداردء ولی هیدرولیک خیلی از این حالاات شبیه مسایل مطرح شده در این فصل است. ۳-۵- سرریز متداول در تصفیه‌خانه‌های آب به دو گروه سرریزهای لبه تیز و سرریزهای لبه پهن تقسیم می‌شوند. ۱-۳-۵- سرریزهای لبه تیز با جریان آزاد این نوع سرریزها به‌صورت عمود بر بردار سرعت در مسیر جریان قرار می‌گیرند و رابطه بین بده (ج) و ارتفاع آب روی سرریز (1]) به صورت 1611۳ - خواهد بود که ز تابعی از شکل سرریز و ۴ تابعی از شکل و نحوه استقرار سرریز می‌باشد. از جمله مصارف عمده این سرریزها در تصفیه‌خانه‌های آب» کنترل سطح آب و احیانا اندازه‌گیری شدت جریان می‌باشد. سرریزها می‌توانند به شکل‌های مستطیلی؛ منلنی؛ ذوزنقه‌ای و غیره در تمام یا بخشی از سطح مقطع جریان عبوری ساخته شوند. در ادامه رابطه فوق برای الف- سرریزهای لبه تیز مستطیلی در این حالت. (شکل ۱-۵) رابطه بین بده در واحد عرض و عمق روی سرریز به‌صورت زیر به‌دست می‌آید [۴]: (۱-۵) ع2 ۹7 در رابطه بالا ‎٩‏ بده در واحد عرض سرریزء ]۲ ارتفاع آب روی سرریزء 8 شتاب ثقل و یج ضریب شدت جریان نامیده شده و 9 برای مقادیر 2 > ۳7 از رابطه زیر محاسبه می‌شود [۴|: 1 (۲-۵) 0.08 + 0.611 ع 0 ۷ 1 در این رابطه ۷۷ ارتفاع سرریز نسبت به کف کانال در بالادست را نشان می‌دهد. البته استفاده از سرریز در شرایط 3 بل مطلوب‌تر می‌باشد و با توجه به تاثیر کم تغییر بر می‌توان یل را ثابت و برابر ۰/۶۱۱ در نظر گرفت. -------- صفحهٔ بعد -------- 5۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ۳۳7 شکل ۱-۵- سرریز لبه تیز آزاد ب- سرریزهای لبه تیز کوچک شده آزاد در این حالت عرض سرریز کم‌تر از عرض کانال می‌باشد و جمع‌شدگی آب در موقع خروج از سرریز به‌وجود آمده و طول موثر سرریز (ی-آ) که امکان عبور آب را میسر می‌سازد از طول سرریز (-]) کم‌تر شده و لازم است انقباض بر اثر کناره‌های سرریز را نیز کنترل سطح آب و تنظیم بده عبوری دارند (شکل ۲-۵). روابط زیر برای محاسبه بده عبوری از آن‌ها پیشنهاده شده است: * برای سرریز مستطیلی [1۴: 2 3 07-76, 1-01۳ ۳11(/ 2 )۳-۵( ۳ب م۵) "۱2+ ۳ > ۸۷ > "9 ۵۲) "۱۵۳+ شکل ۳-۵- سرریز لبه تیز کوچک شده م۲ در رابطه (۳-۵) برابر با ۰/۶۱۱ در نظر گرفته می‌شود (3 تعداد فشردگی جانبی است و مقدار آن ۱۰۰ یا ۲ می‌باشد). * برای سرریز مثلثی با زاویه راس 0 [۳]: 2 0 8 (۳-۵) 2 ع2/ ۷ 1۵ ۳ 1 0 اگر زاویه راس ۸ برابر با "۹۰ باشد و مقدار 0.585 <. ل) در نظر گرفته شود.ء داریم: ۹ 0-3 )۵-۵( -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- هیدرولیک سازه‌ها ۹ چ- سرریز تناسبی در صورتی که طراحی سرریز به گونه‌ای انجام پذیرد که بده به‌صورت خطی با تغییرات ]۲ تغییر کند. آن سرریز را سرریز تناسبی می‌نامند. این نوع سرریز از یک مقطع مستطیلی که به یک قسمت انحنادار متصل استء» تشکیل شده است (شکل ۲-۵). در این قسمت ضمن آرایه رابطه بین بده و ارتفاع در سرریز تناسبی نحوه طراحی هیدرولیکی این سازه آرایه خواهد شد. در سرریز تناسبی رابطه (۶-۵) بین شدت جریان عبوری و عمق آب برقرار است [۴]: (۶-۵) ۹ 28 )071.57 در این رابطه بده جریان» ]] ارتفاع جریان روی سرریز و 0ح ضریب بده می‌باشد که برای سرریز تناسبی بین ۰/۶ تا ‎۰/٩‏ تغییر می‌کند و در طراحی محافظه کارانه این مقدار برابر با ۰/۶ انتخاب می‌شود. همچنین در این رابطه همان‌طور که در شکل (۳-۵) نشان داده شده است. ا طول بازشدگی روی سرریزء که متغیر است. را نشان می‌دهد. با جایگزینی مقادیر بالا در رابطه (۶-۵) خواهیم 0-4.173]][1" 4 )۷-۵( از آنجایی که در سرریز تناسبی» بده با عمق جریان روی سرریز نسبت مستقیم دارد؛ بنابراین در رابطه بالا لازم است مقدار ۱/2 ( ]ا) ثابت نگه داشته شود و به این ترتیب طول بازشدگی ا در هر ارتفاعی مشخص می‌گردد. شکل ۳-۵- سرریز تناسبی,» (الف) مقطع عبور جریان» (ب) مقطع طولی ۳-۳۲-۵- سرریزهای لبه پین در این نوع» لبه سرریز در امتداد جریان به اندازه کافی نسبت به ارتفاع تیغه آب روی آن پهن بوده و در مقایسه با سایر ابعاد دارای انداره قابل ملاحظه‌ای می‌باشد. تاج سرریزهای لبه پهن می‌تواند افقی یا انحنادار باشد. این نوع سرریز بیش‌تر در شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد و در تصفیه‌خانه‌های آب کم‌تر کاربرد دارند. روابط این نوع سرریزها نیز مانند روابط سرریز مستطیلی لبه تیز با ضریب بده خاص خود می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- 2۰ راهنمای طراحی هید رولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ۳-۳-۵ سرریزهای لبه تیز در حالت مستغرق اگر تراز پایاب (جریان در پس از سرریز) به گونه‌ای نسبت به تاج سرریز در نظر گرفته شود که ریزش جریان از روی سرریز را تحت تاثیر قرار ندهدء جریان آزاد نامیده می‌شود. اما اگر تراز پایاب به حدی برسد که جریان عبوری از روی سرریز را تحت تاثیر قرار دهد در این صورت آب پس زده می‌شود و برای عبور همان بده عمق آب بالادست افزایش می‌یابد و یا بده نسبت به حالت آزاد با ۰ ۰.۰ 1 ۰ ۰ ۰ 11 همان عمق در بالادست. کم‌تر می‌شود. در این صورت جریان مستغرق نامیده می‌شود. در شکل (۵-۵) نسبت 7 نسبت استغراق 1 می‌آید [۴]: 5 ۱۲ 1 (۸-۵) ]۴ ,070 1 علاوه بر رابطه فوق می‌توان از نمودار شکل (۵-۵) که دقیق‌تر است نیز برای به‌دست آوردن بده عبوری از روی سرریز در حالت مستغرق استفاده نمود. در رابطه (۸-۵)» ,0 بده در حالت جریان آزاد با ارتفاع ,1 و ۵ نمای ,1 در رابطه ]۲۲1 < را نشان می‌دهند (در سرریز مستطیلی 1.5 ۱1 ). برای حصول اطمینان از جریان آزاده لازم است تراز آب پایین دست به اندازه کافی از تراز است (0.3> چر) ولی جهت اطمینان بهتر است که تراز اب در پایین دست سرریز حداکثر در سطح تاج سرریز قرار گیرد. لازم به 1 ذکر است که در حالت مستغرق شدن سرریز مقدار افت کم‌تر از حالت جریان آزاد است ولی ارتفاع دیوارهای کانال بیش‌تر خواهد شد. دریجه‌ها از جمله سازه‌های کنترل‌کننده جریان هستند که در شکل‌ها و عملکردهای متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. میزان بازشدگی از پایین‌دست انجام می‌گیرد. هیدرولیک جریان در عبور از دریچه‌ها را می‌توان در دو حالت جریان خروجی آزاد و جریان خروجی مستغرق مورد بررسی قرار داد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- هید ر ولیک سازه‌ها ری ۹ (انف) ۹۱/۰ -. 5 سینت سم |[ زا 1 ||1ا1 ۱ سس ۸ للا پم ]| | | ٩ [|‏ ۰ ۰.۶ مه 5 منحن ۳ : سرریز یز مستطیلی 1۳/110 0 0 اه منحنی (۳) : سرریز لبه تیز با شکل دلخواه *(.11,/11) ۴ 1.۳ از هرا سر ۵ از ]یازا ]| زر[ نزن از زرا زر | ٩‏ له هل ۰/۷ ع ح/ ۴ ]نا 1/۷ 1۹ 1۰ ۸7,۷ ۹ (ل 77 (ب) شکل ۵-۵- جریان در سرریز مستغرق, (الف) سرریز مستغرق, (ب) منحنی بده در حالت مستغرق [۶] ۱-۳-۵- دریچه کشویی با جریان خروجی آزاد در این حالت جریان خروجی از زیر دریچه تابع عمق آب در پایین دست نمی‌باشد و جریان در بالادست دریچه به صورت زیر بحرانی و بلافاصله پس از آن به‌صورت فوق بحرانی وجود خواهد داشت. مطابق شکل (۶-۵) عمق آب در کانال پس از دریجه »2 تابع میزان باز شدگی دریچه (/۷) و ضریب انقباض آن (ی) می‌باشد. شکل 1-۵- دریچه کشویی با جریان خروجی آزاد با برقراری رابطه انرژی بین دو مقطع ۱ و ۲ برای بده در واحد عرض عبوری از زیر دریچه, خواهیم داشت: -------- صفحهٔ بعد -------- ۰.7۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ٩۶ ۳,۷۷ ۰/ 28, )۱۰-۵( صریب بده 0 اغلب به‌صورت تجحربی در نظر گرفته می‌شود. همجنین می‌توان مقدار 0 را از رأبطه (۱۱-۵) به‌دست آورد: ۲ (0۱-۵) گ دب ۷ سس +[ ۷ ۷ ۷2 مقادیر ی تابعی از -.- بوده و از جدول (۱-۵) انتخاب می‌شود (,:] انرژی کل در مقطع ۱ و برابر با ۳ می‌باشد). 1 جدول ۱-۵- ضریب انقباض جریان »۳ [5] ۲-۳-۵- دریچه‌های کشویی با خروجی مستغرق در جریان خروجی آزاد گفته شد که عمق پایاب به گونه‌ای است که تاثیری روی بده خروجی ندارد. اگر با ثابت ماندن بده» عمق پایاب (:۱ در شکل (۷-۵)) افزایش یابد» پرش هیدرولیکی به‌وجود آمده بتدریج به سمت بالادست حرکت کرده تا زمانی که شروع پرش به محل کوچک‌ترین عمق جریان (,لا) برسد. در این حالت هر مقدار افزایش اضافی در ,از باعث غرق شدن پرش گشته و ,لاء را افزایش دهیم (شکل ۷-۵). این حالت را جریان مستغرق می‌نامند و برای محاسبه مقدار ,لا در این حالت ابتدا به کمک رابطه (۱۳-۵) عمق جریان پس از دریچه (لز) را محاسبه و با برقراری رابطه مومنتم بین مقطع قبل و بعد از دریچه» برای مقاطع مستطیلی با بده در واحد عرض (0)» مقدار ,از محاسبه می‌شود [۴]. تا را )۵-۲۱( شکل ۷-۵- دریچه کشویی با جریان خروجی مستغرق علاوه بر رابطه (۱۱-۵)» برای تعیین بده در حالت استغراق می‌توان از رابطه (۱۰-۵) استفاده نمود و باید مقادیر ضریب ول) را که تابعی از و است از نمودار شکل (۸-۵) به‌دست آورد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- هیدرولیک سازه‌ها ۳ 8 ]/ 1" 1" اس سا ۱ 2 رابطه (۴ 0۲ ساسا 16 4 ۳ 0 8 6 4 2 ۵ 4 شکل ۸-۵- مقادیر ن) برای دریچه کشویی با جریان خروجی مستغرق [2] ۳-۳-۵- دریچه‌های با جریان آزاد در ابتدای لوله در قسمت‌های مختلفی از تصفیه‌خانه‌های آب از دریجه برای کنترل بده جریان ورودی به لوله استفاده می‌شود. این نوع دریجه‌ها وقتی که کاملا باز باشندء بیش‌ترین بده را از خود عبور داده و معمولا بیش‌ترین افت در حالت بده حداکثر و در نتیجه سرعت حداکتر در نظر گرفته می‌شود. البته در طراحی هیدرولیکی با باز بودن کامل دریچه. هیدرولیک جریان همانند آبروها می‌باشد و بسته به نسبت برای شرایط افت حداکثر طراحی انجام شودء در حالت‌های نیمه باز که بده کم‌تر و لذا افت ارتفاع کوچک‌تر است. مسلما مناسب خواهد بود. ۹ - ۳-۵- ابرو یکی دیگر از سازه‌هایی که ممکن است در تصفیه‌خانه‌های آب مورد استفاده قرار گیردء آبروها هستند. این نوع سازه‌ها اگرچه از نظر اجرایی ساده هستند. اما طرح هیدرولیکی آن‌ها تا حدودی پیجیده و تابعی از عوامل مختلف است که به سادگی قابل تقسیم به جریان‌های تحت فشار یا آزاد نمی‌باشد.ء بلکه در برخی موارد ترکیبی از این دو حالت را دارا خواهد بود. از نظر هیدرولیکی پر یا نیمه پر نیمه پر اتفاق افتد. به عبارت دیگر عوامل مختلف نظیر قطر (یا ابعاد مقطع برای مجاری غیر دایره‌ای)» طول و زبری آبروء ارتفاع آب 1ب - | -------- صفحهٔ بعد -------- 4 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب سرعت جریان در آبروها است که باید به حدی باشد که از ته‌نشین شدن ذرات معلق آب در آن جلوگیری شود. راو ‏ مواصو ی را یم یا و او دص اب (ب) شکل ۹-۵- آبرو (الف) انواع جریان در آبرو با شیب ثابت, (ب) آبرو با شیب متغیر کف آبرو تند یا ملایم باشد. انواع مختلف جریان در داخل آن تشکیل می‌شود.ء که در شکل ‎)۹٩-۵(‏ حالت‌های مختلف نشان داده شده است. در ادامه حالت‌های متداول جریان برای حالت‌های غیرمستغرق که شیب آبرو نتند بوده و جریان از بالادست کنترل می‌شود. بررسی می‌گردد. برای سایر حالت‌های مستغرق» جریان بر مبنای جریان در مجاری تحت فشار در نظر گرفته می‌شود. ۱-۳-۵- آبرو با مقطع دایره‌ای و ورودی غیر مستغرق در نمودار شکل (۱۰-۵) رابطه بین بده ((ج)» ارتفاع (1]) و قطر (4) آبرو با مقطع دایره‌ای برای حالت‌های مختلف شیب کف آبرو و شکل ورودی نشان داده شده است. لازم بد ذکر است در سازه‌های انتقال دهنده آب مقطع دایره‌ای نسبت به مقاطع مستطیلی به علت نوسانات جریان آب و امکان ته‌نشینی کم‌تر مواد معلق در آبء کاربرد بیش‌تری دارد. در این حالت نیز رابطه بین بده ()» ارتفاع (11) و ارتفاع مقطع مستطیلی (1) و عرض (0) آبرو برای حالت‌های مختلف در نمودار شکل (۱۱-۵) ترسیم شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۲ ۱ ۸ 7 ۱ ورودی زنگوله ای ۳ ورودی لبه تیز اس . :/۷ ۱ 0 1۵ ۶ ا با دی عیرمسعرقی ک ۷ مسخصات یده جریان در ابرو دایره‌ای درو ۰-۵ 4 ا کوتاه با مقطع 2 ۰ أ ۰ ی کر ۱۱-۵ مشخصات بده جریان در آبرو دد دججشششت5 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۶ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسم- هیدرولیک تلمبه‌ها 2۹ -۱-۹٩‏ کلیات در تصفیه‌خانه‌های آب برای انتقال آبء مواد شیمیایی و پساب یا لحن بین واحدهای مختلف از تلمبه استفاده می‌شود. تلمبه انرژی لازم را با افزایش ارتفاع و سرعت به آب می‌دهد تا جریان از نقاط با ارتفاع کم‌تر به سمت نقاط با ارتفاع بیش‌تر جریان یافته با افت ارتفاع آن را جبران کند. لازم به ذکر است در این فصل نیز همانند سایر فصل‌ها تنها به جنبه‌های هیدرولیکی مساله پرداخته شده و از بیان نکات مطرح در سایر زمینه‌ها خودداری شده است. لذا برای مطالعه بیش‌تر در مورد نحوه انتخاب و بهره‌برداری از تلمبه‌ها به نشریه "راهنمای طراحی تلمبه‌خانه‌های آب" شماره۳۰۰ - الف طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی و سایر کتب مرجع در ۳-۹ مبانی هیدرولیکی ۱-۳۲-۹- ارتفاع رانش, ارتفاع استاتیکی کل (۲511)» ارتفاع کل مورد نیاز یا ارتفاع دینامیکی کل (11011)" که برابر مجموع ارتفاع استاتیکی کل, (الف) (ب) شکل ۱-۹ انواع ار تفاع, (الف) ارتفاع مثبت در ورودی تلمبه, (ب) ار تفاع منفی در ورودی تلمبه 40 ۹1۵110 آها10- | 40 ]| 1۷۱۵۲۳۱۵ آها0] - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- 7 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه‌خانه‌ها یآب ۲-۲-۹- خلاء زایی ! خلاءزایی یا حفره‌زایی پدیده‌ای است که در شرایطی که فشار سیال تا حد مشخصی کاهش می‌یابد»ء رخ می‌دهد. در این وضعیت حباب‌های ریزی در سیال به‌وجود می‌آیند که پس از انتقال به ناحیه‌های پر فشار ترکیده و خوردگی را سبب می‌شوند. خلاءزایی بیش‌تر در تلمبه‌هاء شیرهای کنترل و سایر مکان‌هایی که سیال با سرعت زیاد جریان دارد. به‌وجود می‌آید. روش‌های هیدرولیکی از موضوع این راهنما است. ۳-۲-۹- منحنی‌های مشخصه مشخصات تلمبه نظیر ارتفاع, بازده» توان مصرفی و دور موتور برای هر بده خاص در منحنی‌های مشخصه نشان داده می‌شوند. با 6 و 00 0 0 0 وا وا اک ی وک وت کات و ی کی و ی و وی ی وی اکاا تیاس یجان 5 5605 380 8580 3 83 30 0 0 80 00 85 0 80 ۹ 0 0 0 5 0 85 8 5 0 80 0 0 که هه که که هه 0 ها هه که هه هه 4 000 80 305 1 810 0 5 ۹ ۵ ۹ ۵ 88 8 8 0 8 80 0 8 8 0 0 که هه که هه ها هه وه ۰ 4 سر هل زک و 7 2 ساسا سس یل ‌ مر اد ه سر رد جریا 0-0 و 60 5 لب نب ندنل بلج ین ی - لبلب لبلب سین کل ان سر وا ار اد ۹ 2 3 008 050 ۱۰0 اک 5 5 8 8 80 0 0 8 اه که ها که و ۹ واه هه هام که ها 0و 2 ‌ رم یلیخ سین ی 8 00 8580 80 88 8 00 ۵ سور ۱۷ هل ۲ 0 نکر و اه 9 کهکک مه 0 0 0 9 وک 8 0 که و هه که که که اه هه 0000 115 0 با تج 8 0 80 5۹ ها که که اک هک ها ها که که هه هه که هه هه 0 000 یک اه 0 اه 2۹ بل 8۱88 0 5 0 0 8 0 0 که 00 که اه 0 ها که که که که که صاکه صهه 0 5 8 0 5 ونکت هو ره هه اه که که اه که ‎٩‏ جک که هک ده هه مهد ۳۳ ۹۵ ۱ 800۳۹۵ 0 80 3 هک کون هچ رهم ه هدک سره 8 0 که هه وه هه که ههد 0 0 80 اتز؟ 5 0 ۹ که اه 9 0 ۱5 وه 0 10 80 30 0 8 0 0 که که که جک که هه وه که هه که هه مره 8 1 ره که هه سس که اه هه هه هه که مره که که هه که که هک هه هه رو ۵ص یج ۱۵۶ ۳ 30-۳ 3 هاگ که ها وج هه که هه هه که که که هه که که هه هه که هه ههد هه که که هه 8 0 ۳۳۹۹۹۹۵0 8 00 80 0 00 00 85 05 0 0 0 85 0 00 00 8 8 0 0 که 8 که که که که که که 5 0 0 که که هه که ه ی با که 0 8 0 اه که هه تک که وه ها که هه که هک اه اک که اه که سک که که هه همه ه ههکگ ۹ مر ال سس اس سس سس سس سل : #«لوو لا سرخ یی 5 0 0 25 0 35 2 و وه ومد و و که هه ۳ 8 0 0 5 5 80 80 130 1 وی 05 0 95 0 0 هه که که که هه که که که که هه که که هه که جه چم چه وه دی اه ها هگ ات 8 8 6 8 8 8 8 8 اه 5 که که که که که که که ها که که که که جک که که که چه که هه که جک که که هه وه موه کج که ها اه ی ی 5 0 5 33800 0008 0 3 5 30 3 85 0 00 50 85 0 0 55 وه هه 8 هه وه هی که که هه که هه هه که 5 که جک هه ها که ها لس بَ 05 30 ۱380 80 0 0 05 0 5 00 5 3 0 0 0 5 0 0 0 8 30 0 9 که که که که که هچ وه اه هه ها ها ی زک ی زر ار 0 8 8 8 8 8 8 اه هه اه هه هه هه که هه مه هه سم هه هه ههد سه که دده سا 0 0 انامه نان لاس4 نان ای 010 پادع‌ک0ا بر 7ب ووکلی ۱:۹9 ۱9 و739 و9 250 0 الما لس 225۷ 0 [ 5۵ تج که او یام وی چیه مر مه هه ۳۳۳ یسب ‎٩۱۳۹|‏ سک وو ۴ .1 وس 1 تام ام وی مت که ته سگ یا رای یا 9 شکل ۲-۹- نمونه‌ای از منحنی‌های مشخصه برای تلمبه سانتریفوژز برای اندازه‌های مختلف پره ورد 0:1۱:۱6 ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسشسم- هیدرولیک تلمبه‌ها 7 2-۲-۹ منحنی ارتفاع - بده در صورتی که منحنی ارتفاع- بده سامانه و منحنی مشخصه تلمبه همانند شکل (۳-۶-د) در یک دستگاه مختصات رسم شوند. نقطه تقاطع دو منحنی, نقطه کار سامانه را نشان می‌دهد و با مشخص‌شدن این نقطه بده» ارتفاع و سایر مشخصات تلمبه و سامانه به‌دست خواهد آمد. در ایستگاه تلمبه‌زنی که از چاه تر با نوسانات زیاد سطح آب استفاده می‌شود (یا به‌طور کلی نوسانات ارتفاع کل استاتیکی وجود داشته باشد)» بهتر است از دو منحنی افت یکی در تراز حداکثر سطح آب در چاه تر و دیگری در تراز حداقل سطح آب در چاه تر استفاده شود. ۵-۲-۹- توان تلمبه توان مفید یا هیدرولیکی ( پ1)» مقدار توانی است که توسط تلمبه به سیال داده می‌شود و مقدار آن تابعی از ارتفاع و بده می‌باشد: (۱-۶) 1 < ,تا 1-۳۲-۹- بازده بازده تلمبه از تقسیم توان هیدرولیکی بر توان مصرفی توسط تلمبه به‌دست می‌آید: ۵7 ۷ ۳ ۲۶ ی ی (۲-۶) 5 175 [و دورد 170 معمولا بازده تلمبه به ازای بده‌ها و ارتفاع‌های مختلف محاسبه و همراه با منحنی مشخصه آرایه می‌شود (شکل (۲-۶)). ۷-۲-۹ ارتفاع مکش مثبت خالص (۸۱۳5]7)! در قسمت ورودی تلمبه فشار نسبت به سطح آب در چاه کم‌تر می‌شود. فشار به‌وجود آمده در این مقطع فشار مکش یا ارتفاع مکش مثبت خالص (۱۳5]1) نامیده می‌شود. ۳]۳5]1 به دو گروه ارتفاع مکش مثبت خالص موجود در سامانه و ارتفاع مثبت خالص مورد نیاز تلمبه دسته‌بندی می‌شود. ارتفاع مکش مثبت خالص موجود به موقعیت و نحوه ورود آب به تلمبه بستگی دارد و مقدار آن از رابطه (۳-۶) محاسبه می‌شود. ارتفاع مثبت خالص مورد نیاز تلمبه که توسط سازنده تلمبه ارایه می‌گرددء حداقل ارتفاع مثبتی است که در دهانه مکش تلمبه باید وجود داشته باشد. در این صورت مقدار محاسبه شده برای ارتفاع مثبت خالص موجود در سامانه (رابطه (۳-۶) باید برابر یا بزرگ‌تر از ارتفاع مکش مثبت خالص مورد نیاز تلمبه باشد. (۳-۶) اطعا خی 11 < ]۷۳5 در این رابطه ووان1] ارتفاع فشار مطلق محیط بر روی سطح آب در چاه مکش» ,]۲ ارتفاع استاتیکی مایع بالا تلمبه (اگر سطح مایع در چاه تر پایین‌تر از محور پروانه باشد. ,۴1 را منفی در نظر می‌گیریم) .1 افت ارتفاع کل در لوله‌های مکش (مجموع افت بده‌های مختلف همراه با منحنی مشخصه تلمبه توسط سازنده آرایه می‌گردد. بعضی اوقات با داشتن ارتفاع مکش تلمبه»ء ارتفاع نصب تلمبه تعیین می‌شود. در هر صورت مساله ارتفاع مکش در تلمبه‌های مورد استفاده در تصفیه‌خانه آب می‌تواند اهمیت داشته باشد. [| - 3۵1 ۳۵۹11۷۵ 5۵11۵۱ 40 -------- صفحهٔ بعد -------- 7 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب هن هم متحنیغ ارتفاع:-ظرفیت 1 ۵ 2 ۳ ۰/۹ بده (متر مکعب بر ثانیه) (د) شکل ۳-۹- تقاطع منحنی مشخصه تلمبه و منحنی ارتفاع- بده سیستم برای تعیین نقطه کار کرد تلمبه ۳-۹ انواع تلمبه‌ها و کاربرد آن‌ها تلمبه‌ها به دو گروه تلمبه‌های با انرژی جنبشی" و تلمبه‌های جابجایی مثبت" تقسیم می‌شوند. در هر یک از این دو گروه انواع مختلفی از تلمبه وجود دارد که هر یک از آن‌ها در شرایط خاص خود مورد استفاده قرار می‌گیرند. در شکل (۴-۶) موارد استفاده انواع تلمبه‌ها در مقاطع مختلف تصفیه خانه آب ارایه شده است. 1-0 2 - ۳0۵۱11۷۵ 11 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسسمم- هید رولیک تلمبه‌ها بو سس دافراکمی شکل 2۶-۹ کاربردهای رایج تلمبه در قسمت‌های مختلف تصفیه‌خانه آب [۱۳] ایستگاه‌های تلمبه‌زنی به دو نوع ایستگاه با چاه خشک و ایستگاه با چاه تر تقسیم‌بندی می‌شوند. در شکل (۵-۶) وضعیت ایستگاه تلمبه‌زنی با چاه خشک و تر نشان داده شده است. معمو لا" انتخاب نوع ایستگاه تلمبه‌زنی به تحهیزات انتخاب شده در مراحل قبل -------- صفحهٔ بعد -------- و راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب شکل ۵-۹- قسمت‌های تلمبه‌خانه آب. (الف) چاه ترء (ب) چاه خشک از جمله نکات هیدرولیکی مهم در انتخاب نوع تلمبه می‌توان به موارد زیر آشاره کرد: الف- ظرفیت تلمبه‌زنی ایستگاه مورد نظر باید طوری باشد که هرگاه بزرگ‌ترین تلمبه از مدار خارج شد.ء سامانه توانایی تلمبه‌زنی بده حداکثر طراحی را داشته باشد. ب- طراحی هیدرولیکی لوله مکش باید به گونه‌ای باشد که افت ارتفاع در آن حداقل شود. همچنین لازم است از ورود هوا و ایجاد اغتشاش در جریان ورودی جلوگیری شود. برای جلوگیری از آشفتگی جریان باید لوله مکش تا حد امکان مستقیم و کوتاه باشد و در شرایطی که محبور به استفاده از زانویی هستیم از زانویی‌های با شعاع انحنای بزرگ استفاده شود. استفاده از ورودی با دهانه زنگوله‌ای" معمولا از ورودیهای مستقیم دارای عملکرد بهتری می‌باشد. علت این امر جلوگیری از ایجاد جریان گردابی می‌باشد. ج- برای برقراری شرایط ایده‌آل از لحاظ هیدرولیکی سرعت در مدخل ورودی تلمبه باید مناسب باشد به‌طوری که در بده حداقل هم سرعت ۰/۳ متر بر ثانیه وجود داشته باشد. به منظور جلوگیری از آشفته شدن جریان» لوله مکش را با یک شیب مناسب به تلمبه متصل می‌کنند. همچنین در این حالت قطر لوله مکش نباید کم‌تر از قطر نازل " مکش باشد. ۷/1۵۱ [[ع] - | 077[۵ - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تسم - هیدرولیک تلمبه‌ها ! د- در ایستگاه‌های تلمبه‌زنی بزرگ» در چاه مکش برای جلوگیری از ایجاد گرداب از صفحات مانع استفاده می‌شود و یا اینکه عمق آب در چاه مکش حداقل دو برابر قطر لوله مکش انتخاب می‌شود. در شکل (۶-۶) ابعاد و نحوه قرارگرفتن لوله مکش در چاه تر برای حالت‌های مختلف استفاده از چاه تر و چاه خشک. نشان داده شده است. ه- برای طراحی روزنه‌ها در دیوار پخش پیشنهاد می‌شود افت ارتفاع در آن را حداقل ۴ برابر ارتفاع سرعت در بالادست آن در نظر گرفته شود تا از توزیع آرام و مناسب جریان اطمینان حاصل گردد. (الف) (ب) (ج) شکل ۹-۹ حالت‌های قرار گرفتن لوله مکش در چاه ترء (الف) چاه خشک با ورودی افقی غیردایره‌ای؛ (ب) چاه خشک با ورودی افقی دایره‌ای, (ج) چاه تر ۵-1 تلمبه لجن لحن از جمله سیالاتی است که تلمبه آن دشوار است. در این موارد انتخاب تلمبه تا حد زیادی به لزرجت لحن بستگی دارد. به این جهت لجن را می‌توان به انواع سوسپانسیون لزجت پایین و سوسپانسیون لزجت بالا تقسیم‌بندی کرد. در جدول (۱-۶) محدوده متعارف برای انواع مختلف لجن در تصفیه‌خانه آب آورده شده است. لجن‌های با لزجت پایین همانند آب عمل می‌کنند و انتقال آن به سادگی با تلمبه‌های از نوع سانتریفوژز لجن‌کش امکان‌پذیر است. تلمبه‌زنی لجن‌های لزجت بالا نیازمند استفاده از تلمبه‌های با ارتفاع مکش بالا است. نمونه‌ای از این تلمبه‌هاء تلمبه‌های لجحن کش جابجایی مثبت است. لجن در تصفیه‌خانه آب معمولا حاوی ذرات ماسه و لای (سیلت) است. بنابراین تلمبه‌های لجن کش باید به نحوی انتخاب شود که در مقابل این ذرات آسیب‌پذیر نباشد. افت ارتفاع در لوله‌های انتقال لجن معمولا بیش‌تر از حالت‌های مشابه برای انتقال آب است. نحوه محاسبه افت ارتفاع برای لحن در فصل چهارم آمده است. چنانچه لازم باشد لجن را در فاصله‌های زیاد انتقال دهیم لازم است محاسبات مربوط به افت ارتفاع را با دقت بیش‌تری انجام داد و طراحی را با ضریب ایمنی بالاتری صورت گیرد. در طراحی خطوط انتقال لجن به‌صورت تحت فشار باید قطر لوله‌های انتخابی مساوی یا بزرگ‌تر از ۱۵ سانتی‌متر باشد. همچنین با در نظر گرفتن مجاری رزرو باید امکان تمیزکردن و شستشوی لوله را فراهم نمود. -------- صفحهٔ بعد -------- پا راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب جدول ۱-۹- کاربردهای متداول انواع تلمبه برای تلمبه‌زنی لجن و روآب در تصفیه‌خانه آب [۱۳] جشی ی 0 300 تا اک اه اسان با ها 0 ا ک ا ‏ اک سای و تنم دنت 0 اه تا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۷ اندازه گیری جریان -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- انداز هگیرٍ ۱-۷ کلیات اندازه‌گیری دایمی لازم است. در تصفیه< اندازه‌گیری مقدار جریا اقتصادی است. در جد بعضی از روش‌های آرا: شده 9 یبد هیدرولیک کانال‌های باز ارایه می‌ز وسیله اندازهگیری اندازه گیر مغناطیسی ناودان پارشال نازل جریان آزاد ا۸ تلف آن ت. برای » فنی و ۵ است. مربوط فشار و قابلیت حمل -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ۲-۷ اندازه‌گیری جریان در مجاری تحت فشار در مجاری بسته از تغییرات ارتفاع فشار در یک مقطع برای اندازه‌گیری بده استفاده می‌شود. از جمله وسایل اندازه‌گیری بده در این مجاری روزنه » ونتوری و نازل می‌باشد. روزنه در داخل لوله قرار گرفته و باعث کاهش ناگهانی سطح مقطع لوله می‌شود (شکل(۱-۷)). این کاهش ناگهانی سطح مقطع لوله باعث تغییراتی در فشار می‌شود که با اندازه‌گیری آن می‌توان بده جریان را تعیین نمود. برای محاسبه بده عبوری (0)) از روزنه از 2۸۳ (۱-۷) 71 0۳ 0۱ 0 0*0 ۲-۷۱) (1-,5) 2814/+ ,0-0۸ در این روابط ر۸۸ مساحت روزنه (مترمربع)» ۸۳ اختلاف فشار قبل و بعد از روزنه (پاسکال)» ۸1۲1 اختلاف ارتفاع قبل و بعد از ۰.۰ سس ۰ م۸ ۰ سس ۳۴ ۰.۰ ۰ ۰ سس م۰ ۰ ۰.۰ ۰۰ روزنه (متر)» ‎[٩‏ اختلاف سطح مایع در مانومتر (متر) و ,5 جرم مخصوص نسبی مایع مانومتر می‌باشند. ضریب روزنه ۰ را می‌توان از نمودار شکل (۲-۷) تعیین نمود. ,ل) تابعی از هندسه روزنه است و برای انواع روزنه توسط سازندگان ارایه می‌شود. 5 7 و ۱ تک 8 ۹ ْ ات تسه 3 9 ی ۷ : 11 7 ِ 1 ار شکل ۱-۷- اندازه‌گیری جریان در لوله تحت فشار به کمک روزنه ۲-۲-۷- ونتوری ونتوری جهت اندازه‌گیری بده در لوله‌ها به‌ کار برده می‌شود. این وسیله همان‌طور که در شکل (۳-۷) نشان داده شده است. دارای ساختمانی متشکل از یک گلوگاه استوانه‌ای مجهز به حلقه‌های پیزومتری و قسمت‌های همگرا و واگرا است. بده عبوری از ونتوری را می‌توان از رابطه (۲-۷) محاسبه نمود: 6 - | 1 ۷۵۱۵۲۷ - 2 ع[077 - 3 4-0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- انداز دگیری جریان )۳ (۳-۷) (1- 22)5/ن 0-0۸ در این رابطه ضریب ونتوری .۳ بین ۰/۹۵ تا ۰/۹۹ تغییر می‌کند و مقدار دقیق آن را از واسنجی ونتوری در آزمایشگاه و یا جداول ارایه شده توسط سازنده به‌دست می‌آورند. افت ارتفاع در ونتوری نسبت به روزنه بسیار کم‌تر است و لذا در شرایطی که افت ارتفاع مهم باشد از ونتوری استفاده می‌گردد. 4 1 ۷ نبا ار لا زنل ۸۳ توب یا یا ال سمل و أ ۸ ه ایام سا اک س . 1 تج 4 فش 7 ۵۰ : با زو || ۶۸ سر پل هک ۱ ۰ سار ی /۳۸ ۲ الیل لیب با ۰/۶۲ ام هل اه ی ال بلس لاسرد ی ما بو ۰" ۵ لب لس تنل ال تنل تن پل .۱ .۱ ۱ ۰« ۳0۰ ۸/4 شکل ۲-۷- تعیین ضریب روزنه ول) [۱۵] ی ۲.۹ ی ۱ ره 5 ۱ اک ّ ۱ شکل ۳-۷- اندازه‌گیری جریان در لوله به کمک ونتوری ۳-۲-۷- نازل نازل نیز برای اندازه‌گیری بده در محاری تحت فشار به‌کار می‌رود. قسمت‌های مختلف نازل در شکل (۴-۷) نشان داده شده است. برای تعیین بده عبوری از نازل, از رابطه (۴-۷) استفاده می‌گردد: 2۸ (۳-۷) 0-۸۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ری راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب در این رابطه ۸۳ اختلاف فشار بین مقاطع ۱ و ۲ (شکل ۴-۷» ,۸ مساحت سطح مقطع جریان در مقطع ۲ و ) ضریب نازل را نشان می‌دهند. مقدار این ضریب تابعی از عدد رینولدز در مقطع (۱) و نسبت مساحت مقطع ۲ و ۱ می‌باشد و مقدار آن را می‌توان از 9 وس )52 1 ی ۱/۹۸ سس ی ول را ای 8 ی اس مه اس ای با لد ۱۱ 5 ۱ و أ ی 7 3 سس سس یس 1 ۱.۳ ا ی زانلا لیصا .۰ للم | > تک ۷ ۱ ۳ لب ۳۱۱۷ ۳ ا ۶ ری سل ۳ 1 نها ۳/1 شکل ۶-۷- تعیین ضریب نازل ۲۲ [۱۵] 2-۲-۷ محاسبه افت ار تفاع در نتیجه سرعت در ورودی و خروجی برابر می‌باشد. بر این اساس افت ارتفاع در این وسایل به‌صورت درصدی از اختلاف فشار بیان می‌شود. در شکل‌های (۵-۷) (۶-۷) و (۷-۷) نمونه‌ای از نمودار تعیین افت ارتفاع برای هر یک از این وسایل نشان داده شده است. معمولل" دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان توسط شرکت‌های سازنده این تحهیزات در آزمایشگاه برای بده‌های مختلف آزمایش شده و ضرایب بده به همراه سایر مشخصات نظیر ضرایب افت. در کاتالوگ این تحهیزات آرایه می‌شود. افت ارتفاع در نازل بیش‌تر از ونتوری است. به همین علت در شرایطی که در زمینه تامین فشار جریان محدودیت وجود دارد.ء از نازل استفاده نمی‌شود. ۳-۷- اندازه‌گیری جریان در کانال‌های باز برای اندازه‌گیری بده در کانال‌های باز می‌توان از وسایل مختلفی نظیر سرریز و ناودان (فلوم) استفاده نمود. یکی از مهم‌ترین ناودان‌ها که در تصفیه‌خانه‌های آب به منظور اندازه‌گیری جریان مورد استفاده قرار می‌گیردء ناودان پارشال است که توضیح خلاصه آن در ادامه آورده شده است. علاوه بر ناودان پارشال از سایر انواع ناودان و نیز سرریز لبه تیز نیز برای اندازه‌گیری بده جریان استفاده می‌شود که در انتهای همین فصل هیدرولیک مربوط به آن ارایه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- اندازه‌گیری جریان ۳۳ 2-۷- ناودان پارشال! ناودان پارشال به منظور اندازه‌گیری مقدار جریان در یک کانال باز مورد استفاده قرار می‌گیرد (شکل ۸-۷). در این سازه شکل هندسی فلوم باعث می‌شود تا آب از روی تاج ناودان با عمق بحرانی عبور نماید و به این ترتیب روشی برای تعیین میزان بده به کمک اندازه‌گیری عمق جریان (تنها در یک مقطع برای حالت آزاد و یا در دو مقطع برای حالت مستغرق) حاصل می‌گردد. حالت جریان آزاد وقتی اتفاق می‌افتد که سطح آب کانال در پایین دست (پایاب) به اندازه کافی پایین باشد و اثری بر عمق آب روی تاج نداشته باشد. این حالت در محدوده گسترده‌ای از تغییرات عمق پایاب به وجود می‌آید حتی اگر رقوم پایاب به اندازه قابل توجهی بالاتر از تاج ناودان باشد بدون اینکه اثری روی عبور جریان به‌صورت آزاد از ناودان داشته باشد و برای تعیین بده عمق جریان تنها در یک مقطع اندازه‌گیری می‌شود. ولی چنانچه سطح آب پایین دست از حدود معینی که برای ناودان پارشال با ابعاد مختلف متفاوت است. تجاوز نماید. حالت جریان مستغرق اتفاق می‌افتد و برای تعیین مقدار جریان احتیاج به اندازه‌گیری عمق جریان در دو مقطع می‌باشد ولی افت ارتفاع در آن کم‌تر از حالت آزاد است. در صورتی‌که جریان همواره به‌صورت آزاد عمل نماید بخش پایین دست گلوگاه پارشال فلوم تاثیر خاصی روی جریان نداشته و می‌تواند به‌طور معمول در نظر گرفته شود. در نشریه "ضوابط و معیارهای فنی شبکه‌های آبیاری و زهکشی: اندازه‌گیری جریان " شماره ۱۰۶ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور و یا کتاب‌های مرجع» جداول و نمودارهای مربوط به پارشال, آمده است. لذاء در این بخش به‌طور خلاصه به این موضوع پرداخته می‌شود. ٩/ه‏ امد با علخ ]دص ال ال شکل ۵-۷- نمونه‌ای از منحنی‌های تعیین ضریب افت فشار در روزنه [۱۵] | - ۳۵۲۹۳ ۵[۱ 6 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳5 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب 5 سس ماد سح رل | لت تست 1 رپس رس (الف) کج ُ : سل خروط << ۱۵ وی دام اتب لاب ات7 ب+جتبببب لب تلا د: سس ۵ ۶ ۵۰ ۴۰ ۱ ۳۰ .۲۳ ۱ نسبت قطر (,0:/4) (ب) شکل 1-۷- نمونه‌ای از منحنی‌های تعیین ضریب افت فشار در ونتوری [۱۵] سسسمآ] اسب 1 ای (الف) لل ]بل للبْلبْبلبلل] ]۱اه لبلب بب لبلب بل لبلب ل بل لب[ ]اما || از ]|| با || ]اب تب نبلای ند | |( ]از ]|| | | االج لب ببلبلباما د لالب لب بح لبلب لببلببلبام : لت ارزاا احخ | ا زز ا | بمل ملللبا زا( ]1 ](]]لبلبیْلللر]]ا ال زا ]1[ ]۱ ]1 ]للنلبللا. ات ,ی نسبت قطر (,0:/01) (ب) شکل ۷-۷- نمونه‌ای از منحنی‌های تعیین ضریب افت فشار در شیپوره [۱۵] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- اندازه‌گیری جریان ۳ 1 ۰ ۲ ۹ ره چ- سس - بت جم وس ا ۹ : .مچ ۰ )"رم یط هه س هم ۱ 1 ۳ ۱ ۱ ۹ ۱ ۳ ۱ _ ای ۱ ۹ سل / نی 7 1 سا ۹" ی ی ۱ اس ۱ اه 1 ۱ 1 لد کم ۱ ۱ ِْ ۱ ۸ ۳ چم ی ۱ ۱ ۱ ا ها ۱ ۱ ا پ ۳ 1 1 یس ۸ ۸ ۵ ۱ سس ۲ ف ها 0 1 فا فا شا تشه هم 3 (الف) (ب) شکل ۸-۷- اندازه‌گیری شدت جریان به کمک ناودان پارشال, (الف) ناودان پارشال با شاخص شناور اندازه‌گیر عمق آب. (ب) ناودان پارشال با اندازه گیر آلتراسونیک عمق آب [۱۰] در این سازه تراز بودن کف قسمتی که به‌تدریج تنگ می‌شود. از اهمیت زیادی برخوردار است. به‌طوری که جریان آب به‌صورت یکنواخت از روی هر بخش از عرض کانال عبور نماید. دیوارهای جانبی گلوگاه نیز باید موازی و قائم باشد. ناودان پارشال باید فقط در قسمت مستقیم کانال که جریان در آنجا نسبتا آرام و یکنواخت است. قرار گیرد و آن را هرگز نباید در قسمت‌های انحنادار کانال و در محل‌هایی که جریان غیر یکنوخت است, به‌کار برد. ناودان پارشال باید به اندازه کافی از سازه‌های کنترل مثل دریچه دور باشد به‌طوری که جریان ورودی به آن یکنواخت و بدون گرداب و تلاطم باشد. ناودان‌های پارشال به‌عنوان یک سازه دقیق و قابل اطمینان برای اندازه‌گیری جریان در تصفیه‌خانه‌های آب شناخته شده و دارای مزایای زیر می‌باشند: ۱- قادر به اندازه‌گیری جریان با افت ارتفاع نسبتا کوچک و در دامنه وسیعی از تغییرات عمق پایاب می‌باشند. ۲- وقتی که درجه استغراق زیاد بوده و مانع از عبور جریان به‌صورت آزاد شود با اندازه‌گیری عمق در دو مقطع» تعیین بده جریان عبوری با افت کم‌تر ولی هزینه بیش‌ترء به‌خاطر اندازه‌گیری دقیق دو عمق به جای یک عمق, امکان‌پذیر خواهد بود. ۳- به علت شکل هندسی ناودان و سرعت جریان در گلوگاه» سازه همانند یک شستشو دهنده خودکار عمل نموده و نیازی به در نظر گرفتن تجهیزات شستشو و لایروبی ندارد. ۴ وقتی که ناودان پارشال با ابعاد استاندارده ساخته شود و جریان ورودی به آن نیز یکنواخت و بدون تلاطم باشد. سرعت برخورد آب روی عملکرد آن تاثیری ندارد. به‌علاوه توصیه می‌شود بالادست آن تا ده برابر عرض گلوگاه مستقیم باشد. از معایب پارشال می‌توان به گران‌تر بودن هزینه ساخت آن نسبت به بعضی سازه‌های دیگر مثل سرریزء عدم امکان به‌کارگیری آن در قسمت‌های انحنادار کانال‌ها و لزوم وجود جریان آرام و یکنواخت برای استفاده از آن اشاره کرد. -------- صفحهٔ بعد -------- یم راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ثانیه استفاده کرد. بر این اساس آن را با توجه به ظرفیت اندازه‌گیری به انواع بسیار کوچک., کوچک و بزرگ تقسیم‌بندی می‌کنند. استاندارد وجود دارد و طراح مجاز به تغییر دادن آن نیست. ناودان‌های بزرگ در تصفیه‌خانه‌های آب استفاده نمی‌شود. ۹-۷ محاسبه بده جریان در حالت جریان آزاد به‌طور کلی رابطه بین شدت جریان و9 عمق آب در چاهک اندازه گیری» 1 در شکل ‎»)٩-۷(‏ به‌صورت زیر می‌باشد [۱۴: (۵-۷) 0 در این رابطه ضریب ا تابعی از عرض گلوگاه ۳ می‌باشد و 1 در این رابطه بین ۱/۹۲۳۲ و ۱/۳۶۰۲ تغییر می‌کند. مقادیر 4 و 1 به ازای مقادیر مختلف با در جدول مربوط ارایه شده است. 7 ,1 ها 1 چاهک اندازه گیری 7 یش ۱ ۱ ی | ۱ ٍ گل و گاه 11 1 ۸ تج ]1 ۳ : ۱ ان ی [ زا 1۹۷ ۹00 ۳ ۳ ۱ 3 3 ۱ ۱ ۱ | سس ۱ رس ۸ , ۱ 1 َ 0 1 ۹ ی ۳ رت ۳۹ سس : ۱ ۱ اندازه گیری 7 کل ۱۱۱۱ : (الف) ؟ ] 1 و و وی ری و و سطح آب در حالت آزاد ۱ ۳۳271 تیه مود راک سس کی نش ی پاک انش 2 6 13 را افو و و و وا کچ و ور و وس وجه و وج و رک 3 را ایوس اد وک ۹۷ : 3 ۸ تم وا را اه را ی را اج ی ۳ 4 لب ساکا لمء<- دما : (ب) شکل ۹-۷- هندسه ناودان پارشال, (الف) تصویر افقی, (ب) مقطع [۶] -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- اندازه‌گیری جریان ۳۷ ۷-۷- محاسبه بده جریان در حالت جریان مستغرق 1 ۵ جریان آزاد و تا حدود ۵ درصد برای جریان مستغرق را شامل می‌شود. واسنجی و قرائت صحیح وسیله اندازه‌گیری عمق ضروری چنانجه حالت استغراق به‌وجود بیاید». سطح آب پایین‌دست روی عمق جریان بالادست یعنی ,| تاثیر گذاشته و به ازای ,| ثابت مقدار بده را نسبت به حالت آزاد کاهش می‌دهد. در این حالت شدت جریان از رابطه (۶-۷) محاسبه می‌شود: (۶-۱۷) 0 - (۷) > و در این رابطه . بده در حالت استغراق؛ ) بده جریان با فرض جریان آزاد برای همان وا و ( بده کاهش‌یافته در نتیحه استغراق را نشان می‌دهد. برای تعیین بده تصحیح :0 از نمودارهای مربوط استفاده می‌شود. مقدار افت ارتفاع برای ناودان‌های پارشال در نمودار شکل (۱۰-۷) برای حالت‌هایی که در مرز استغراق و یا در حالت استغراق می‌باشند ارایه شده است و در حالتی که جریان حالت آزاد داشته باشد تقریبا با ۸ در شکل (۱۰-۷- الف) یعنی لا - ,۳ + را < ۵ برابر است. برای اطلاعات بیش‌تر در رابطه با شکل (۱۰-۷) به مرجع شماره ۴ مراجعه شود. ۹-۷- اندازه گیری جریان به کمک سایر انواع ناودان علاوه بر ناودان پارشال می‌توان از انواع دیگری از ناودان نیز برای اندازه‌گیری بده جریان در کانال‌های باز استفاده نمود. در همه این انواع با بالا آوردن یا کم کردن عرض کانال, شرایط ایجاد عمق بحرانی در مقطعی از کانال فراهم می‌گردد. با توجه به اینکه در کانال مستطیلی بده جریان از عمق بحرانی به‌دست می‌آید. می‌توان با ایجاد و اندازه‌گیری عمق بحرانی» بده جریان را تعیین نمود. اصول کلی استفاده از این نوع ناودان‌ها همانند پارشال فلوم است. در تصفیه‌خانه‌های آب با توجه به تحربیات موفقی که در استفاده از پارشال فلوم وجود دارد. به‌جز در شرایط خاص, استفاده از سایر ناودان‌ها به منظور اندازه‌گیری جریان توصیه نمی گردد. ۱۰-۷- اندازه‌گیری جریان به کمک سرریز لبه تیز در تصفیه‌خانه‌های آب برای اندازه‌گیری بده جریان در کانال‌ها و یا خروجی مخازن و حوضچه‌ها می‌توان از سرریز نیز استفاده کرد. جریان آب در عبور از سرریز حالت ریزشی پیدا کرده و با اندازه‌گیری عمق جریان عبوری از روی آن و استفاده از روابطی که بین عمق و بده در سرریز وجود دارد روش مناسبی برای اندازه‌گیری بده فراهم می‌شود (بخش ۲-۵). برای اندازه‌گیری بده بیش‌تر از -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب سرریزهای لبه تیز مستطیلی» مثلنی و گاهی با شکل‌های دیگر استفاده می‌شود. در شکل (۱۱-۷) مقطع و تصویر افقی" سرریز لبه تیز نشان داده شده است. استفاده از سرریز برای اندازه‌گیری شدت جریان به لحاظ فنی و اقتصادی مزایای فراوانی از جمله انعطاف در طراحی و پایین بودن هزینه‌های ساخت و بهره‌برداری دارد. ولی در استفاده از آن باید توجه شود که وجود حجم آب ساکن قبل از آن باعث ته‌نشینی مواد معلق همراه با آب و به‌وجود آمدن مشکلات بعدی می‌شود. لذا تا حدودی استفاده از آن محدود می‌گردد. 1 مر ۳-۳ او ۳ ۸,5 رل 1۱ ام بر رو او را 1 1 َ ۹۰ ۸/۰ افت ارتفاع ۵ ناودان ارفا ی 1 2 را درصد استغراق (ب) شکل ۱۰-۷- افت ارتفاع در ناودان پارشال با عرض گلوگاه ۰/۳ تا ۲/۶ مترء (الف) تغییرات سطح جریان در طول ناودان پارشال, (ب) نمودار تعیین افت ارتفاع [2] | - -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- انداز هگیری جریان تاج سرریز با 1 5 (آلف) (ب) 8 ی 0 5 شکل ۱۱-۷- سرریز اندازه‌گیری جریان,» (الف) تصویر افقیء (ب) مقطع طولیء (ج) مقطع عرضی ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۸ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل هتستم- عملیات پیشسنصفیه ۸۳ ۱-۸- کلیات در بسیاری از تصفیه‌خانه‌ها قبل از ورود آب خام با انجام برخی اعمال» کیفیت آب را تا حدودی بهبود می‌بخشند تا عملیات تصفیه با بازدهی بهتری انجام گیرد. این مجموعه عملیات تحت عنوان پیش تصفیه مورد بررسی قرار می‌گیرد. این اعمال شامل برداشت آب خام» آشغال گیری» هوادهی, پیش رسوب‌گیری و پیش کلرزنی می‌باشد. سازه آبگیرء آب با بهترین کیفیت را از رودخانه, دریاچه و دیگر منابع تامین آب شرب استحصال می‌کند. به منظور حفاظت از تجهیزات مکانیکی» توری‌ها و یا آشغال‌گیرهایی در محل آبگیر قرار می‌گیرند تا اشیای بزرگ و آشغال‌ها را قبل از ورود به تلمبه‌خانه حذف کنند. هوادهی فرایندی است که طی آن گازها و ترکیبات آلی فراری را که می‌تواند مشکلات مربوط به طعم و بو را در آب ایجاد کند». حذف می‌شود. از حوض‌های پیش ته‌نشینی نیز برای حذف ماسه و لای استفاده می‌گردد. این واحدها ممکن است در محل برداشت و یا در ورودی تصفیه‌خانه قرار گیرند. در این فصل ۲-۸ تاسیسات برداشت آب خام تاسیسات برداشت آب خام به منظور کنترل استحصال آب از منابع سطحی کاربرد دارند. ابتدایی‌ترین وظیفه این تاسیسات» شیپوره‌های ترریق مواد شیمیایی»؛ دستگاه‌های بده سنجی و غیره باشند. این تاسیسات می‌توانند جربی از یک سیستم تامین آب یا به معایب هر یک از این انواع در جدول (۱-۸) آمده است. برای تعیین محل مناسب برای برداشت آب باید جنبه‌های مختلف از قبیل کیفیت. عمق. سرعت جریان سیال و غیره مورد توجه قرار گیرد. به‌علاوه تاسیسات برداشت آب باید در ترازی قرار گیرد که در صورت تغییر در ارتفاع سطح آب. بتوان آب برداشت نمود. در تأثیر قرار می‌دهد. از جمله نکات مهم در طراحی تاسیسات برداشت آب خام می‌توان به سرعت جریان ورودی و محل دریجه‌ها اشاره ۳-۸- آشغال گیری ورودی تصفیه‌خانه آب نصب گردد. آشغال‌گیرها را در سه دسته آشغال‌گیر دانه درشت. آشغال‌گیر دانه‌ریز و ریزصافی" دسته‌بندی | ۱1۱۲0۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب جدول ۱-۸- مقایسه انواع تاسیسات برداشت آب خام [۱۳] تنها از ارتفاع خاصی آب برداشت می‌کند که نزدیک کف ساده, آسان و هزینه ساخت نسبتا کم است. است و کیفیت خوبی ندارد. تمیز کردن رسوبات و آشغال‌ها و (شکل(۲-۸)) ۱ آبگیر برجی امکان برداشت آب با کیفیت بهینه از ترازهای مختلف, امکان نصب دراخیلی پر هزینه است. ستون ندارد و ممکن است به نسبت (شکل(۳-۸)) آآب‌های عمیق» امکان تخلیه مجاری از آب و انجام تعمیرات نوع ساحلی دسترسی مشکل‌تر باشد. آبگیر ساحلی ‏ اقابل دسترسی برای تعمیرات. در صورت تعبیه دریچه‌های گوناگون اخیلی پر هزینه تر از نوع مستغرق است و ممکن است نیاز به (شکل(۴-۸-الف)) اکیفیت بهینه قابل برداشت است. ساخت نسبتا ساده لایروبی در اعماق بالا داشته باشد. آبگیر ستونی امرحله ساخت نسبتا ساده در در زمان وجود آب. قابل دسترسی برای آتنها از ارتفاع خاصی برداشت می‌کند. امکان برداشت بهترین (شکل(۴-۸-ب)) اتصال انعطاف پذیر توری آشغال‌گیر (الف) -------- صفحهٔ بعد -------- کنترل دریچه کنترل دریچه ۱ ً لس سا ۲ اه که اه 8 اه که و ل 9 5 3 (الف) (ب) دریچه ها و روزنه ورودی شکل۸-- (الف) آبگیر ساحلی, (ب) آبگیر ستونی آشغال‌گیرهای دنه درشت برای جلوگیری از ورود اشیای درشت به داخل سیستم انتقال آب به‌کار می‌روند. این آشغال گیرها از میله‌های عمودی پهن و در چند ردیف با فاصله ۵ تا ۱۰ سانتی‌متر تشکیل می‌شوند. طراحی آشغال گیر باید به گونه‌ای باشد که امکان دسترسی به تجهیزات برای انجام تعمیرات و حذف آشغال‌ها فراهم گردد. آشغال‌گیر دانه‌ریز جهت حذف دانه‌های ریز که ممکن است به تلمبه‌ها و دیگر تجهیزات مکانیکی آسیب برساندء به کار می‌رود و ممکن است در سازه آبگیری,» تلمبه‌خانه, ابتدای خطوط انتقال و یا در ورودی تصفیه‌خانه قرار گیرد. آشغال‌گیر دانه ریز از میله‌های موازی و یا شبکه‌ای از سیم‌های فلزی تشکیل شده است و سرعت -------- صفحهٔ بعد -------- ۸7 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب طراحی جریان در عبور از بین روزنه‌های این نوع آشغال‌گیر ۰/۴ تا ۰/۸ متر بر ثانیه است که در شرایط خاص می‌تواند از این هم کم‌تر باشد.درشکل (۵-۸- الف) نمونه‌ای از این نوع آشغال‌گیر نشان داده شده است. معمولا از ریز صافی‌ها به منظور حذف جلبک‌ها و ذرات بسیار ریز از آب ورودی به تصفیه‌خانه استفاده می‌شود. وجود این مواد در آب خام باعث به‌وجود آمدن مشکلاتی در فرایندهای انقعاد و لخته‌سازی می‌گردد. اگر ریزصافی قبل از واحد انعقاد قرار گیرد عملکرد زلال‌سازی را بهبود می‌بخشد. شکل ۵-۸- (الف) آشغال گیر دانه ریز از نوع متحرک, (ب) آشغال‌گیر از نوع ریز صافی می‌باشد. محاسبه افت ارتفاع در بین میله‌های آشغال‌گیر در حالت‌های تمیز و گرفته انجام می‌گیرد. افت ارتفاع جریان در عبور از بین میله‌های آشغال گیر را می‌توان از هر یک از روابط زیر محاسبه نمود: 2 - ۱/2 1 سس 28 07 07 ۱-۸ ۷۶ ۷۷ (۲-۸) 0 )۳ 7 در این روابط را افت ارتفاع در میله‌های آشغال گیر (متر)» ۷ سرعت متوسط در کانال بالادست آشغال‌گیر (متر بر ثانیه)» ۷ سرعت عبور جریان از بین میله‌های آشغال‌گیر (متر بر ثانیه)» 8 شتاب ثقل» ۷۷ عرض مقطع میله‌ها که به‌طور مستقیم در مقابل جریان قرار دارد (متر). 0 فضای باز بین میله‌ها (متر) و 0 زاویه میله‌ها با افق را نشان می‌دهد. 0 فاکتور شکل است و مقدار آن با توجه به شکل هندسی میله‌ها از شکل (۸-ع) تعیین می‌شود. رابطه (۱-۸) را می‌توان برای محاسبه افت ارتفاع هم در آشغال گیر تمیز و هم برای آشغال‌گیر تا حدودی مسدود (کثیف) مورد استفاده قرار داد در صورتی که رابطه (۲-۸) فقط برای آشغال‌گیر تمیز قابل استفاده است. -------- صفحهٔ بعد -------- 7 5 -‌ ۰.۰ 0 شکل 1-۸ فاکتور شکل ث] برای انواع مختلف میله‌های آشغال گیر (اندازه‌ها نسبی می‌باشند) ‎]٩[ برای تعیین افت ارتفاع در آشغال گیرهای دانه‌ریز می‌توان از رابطه افت موضعی (رابطه ۷-۳) و یا رابطه زیر که بر مبنای رابطه روزنه به‌دست آمده» استفاده نمود [۸]. 0 (۸ (۳-۸) 1 مار 0,۳ 1 مت (۴-۸- الف) (۴-۸- ب) بازشدگی, ,۰۸ در حالات مختلف می‌توان از رابطه کلی (۵-۸) استفاده نمود. ۸ ۸, 100 )۵-۸( ۸ در این رابطه م۸ مساحت سطح کل بازشدگی‌ها و ,۸ مساحت سطح کل را نشان می‌دهد. همچنین لازم به ذکر است برای تعیین افت ارتفاع در آشغال گیر از رابطه (۷-۳) لازم است سرعت متوسط قبل از آشغال‌گیر مورد استفاده قرار گیرد. در ادامه برای برخی حالات تعیین ,۸» روابط ساده‌تری آرایه می گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفبه خانه جدول (۲-۸)- ضریب افت موضعی 12 در رابطه (۶-۸) برای صفحات و میله‌های آشغال گیر [۸] ۷۰ ۲۵ ۴۱۰ ضخامت صفحه یا طول میله‌ها. ,1 قطر هیدرولیکی (- قطر اگر چشمه‌ها دایره‌ای باشند) و :۸ درصد سطح بازشدگی الف- صفحه با چشمه‌های دایره‌ای (شکل ۷-۸- ب و د و ه) 9 ی 0 5 (۷-۸) #(س) 00 5+1 ج- صفحه با چشمه‌های مستطیل شکل (شکل ۷-۸-ج) بت ۳ 5, +5. +1 )۸۳۸( صافی‌هاء افت ارتفاع به قطر چشمه‌های آن و نحوه قرارگرفتن لایه‌های مختلف روی هم بستگی دارد و توسط سازنده تعیین : -------- صفحهٔ بعد -------- (د) (ه) (و) (ز) شکل ۷-۸- برخی انواع آشغال گیر, (الف) توری با سیم گرد و چشمه‌های مربع شکل, (ب) صفحه با چشمه‌های دایره ای (ج) صفحه با چشمه‌های مستطیلی, (د) صفحه با چشمه‌های مرتب در ستون های عمودی, (ه) صفحه با چشمه‌های نامرتب متناوب. (و) مقطع عرضی از صفحه. (ز) مقطع عرضی از آشغال‌گیر با میله‌های مستطیلی [۸] 2-۸- هوادهی هوادهی عبارت است از قراردادن آب در معرض هوا تا اینکه برخی ترکیبات فرار از آب خارج شوند و برخی گازهای مفید در آب حل گردند. هدف از هوادهی در تصفیه آب حذف طعم و بو حل کردن برخی گازهاء اکسیدکردن آهن و منگنز و غیر محلول کردن آن‌ها و حذف موادی است که در صورت وجود در مراحل بعد ایجاد مشکل می‌کنند. اصلی‌ترین متغیر طراحی هواده فراهم‌نمودن بیش‌ترین سطح تماس میان هوا و آب با کم‌ترین هزینه است. در تصفیه‌خانه‌های آب برای هوادهی از روش‌های مختلفی نظیر -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب هوادهی ثقلی» هوادهی افشانه‌ای"ء هوادهی پخشی" و هوادهی مکانیکی استفاده می‌شود. مقایسه عملکرد انواع مختلف هواده در جدول (۳-۸) آمده است. جدول ۳-۸- مقایسه انواع مختلف هواده مورد استفاده در تصفیه‌خانه‌های آب [۱۳] آبشاری" ۱- افت ارتفاع: (11 ۱/۰-۳/۰ (شکل(۸-۸- الف)) ۲- سرعت تقریبی جریان: 111/5 ۰/۳ برج سینی آ ۱ شدت جریان: 13/131/111 ۰/۸-۱/۵ (شکل(۸-۸- ب)) ۲- فاصله سینی‌ها: (011 ۲۳۰-۷۵ برج تماس* ۱- قطر حداکثر ستون: (17 ۳ (شکل (۸-۸- ج)) ۲- بار هیدرولیکی: .111/1 ۲۰۰۰ ۱- افت ارتفاع: ‎۱/۲-۹٩ هواده افشانه‌ای (شکل (۸-)) ۲- قطر و فاصله شیپوره‌ها: به ترتیب (۲/۵-۴/۰۵1 و ۰/۶-۳/۶1 ۳- بده هر شیپوره: 95/] ۵-۱۰ ۱- زمان ماند: 171117 ۱۰-۳۰ هواده پخشی (شکل (۱۰-۸- الف)) ۲- هندسه: عمق (۲/۷-۴/۵11 پهنا(17 ۳-۹ و نسبت پهنا به عمق کم‌تراز۲ ۳- قطر روزنه‌ها: 11111 ۲-۵ هواده مکانیکی ۱- زمان ماند: (171[1 ۱۰-۳۰ (شکل (۱۰-۸- ب)) ۲- عمق: 11 ۲-۴ افت ارتفاع در هواده, که اختلاف ارتفاع آب بین ورودی و خروجی را نشان می‌دهد. از سه قسمت ۱- افت ارتفاع در سازه ورودی» ۲- افت ارتفاع در سازه خروجی و ۳- افت ارتفاع در داخل حوض تشکیل شده است. محاسبه افت ارتفاع در سازه ورودی و خروجی از حوض هوادهی مشابه با سایر حوض‌ها می‌باشد و افت ارتفاع در داخل حوض نیز ناچیز است. در مورد طراحی هیدرولیکی و ترسیم نیمرخ سطح آب در حوض هوادهی توجه به این نکته مهم است که بر اثر هوادهی سطح آب مقداری بالا می‌آید. این افزایش ارتفاع بسته به میزان هوادهی می‌تواند تا ۸۲۰ عمق نیز باشد. بنابراین ارتفاع آزاد" در این حوض‌ها معمولا اندکی بیش‌تر از سایر انواع حوض در نظر گرفته می‌شود. [| - 0۱ 2 - ۲ 3 - 06 4 - 5۱30 0 ۳۵۲۲۵۲۵1۵۵ ۳۵| 5 - 10۵۲ ۷۷:1۵ 01۵۳-۲۳۳۵۲ 6 - ۳۳۵۵-40 -------- صفحهٔ بعد -------- کانال_خروجی ی انا خروجی یا ار ی ۹ ی تچ ۵ ی ۱ کانال ورودی کانال ورودی (الف) ورودی جریان آب 0 8 اس الق ٍ 11۲ 1 4 /سنی های توزه پر که | ی سا (ب) (ج) شکل ۸-۸- انواع هواده‌های نقلی, (الف) هواده آبشاری, (ب) هواده برج سینی» (ج) هواده برج تماسی نازل بت آب ۵ب ۱/۳۹۱ 1 1 ۱ 1 شکل ۹-۸- قسمت‌های مختلف هواده افشانه‌ای -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۲ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب جریان هوا شکل ۱۰-۸- انواع متداول هواده‌های در تصفیه‌خانه آب. (الف) هواده‌های پخشی, (ب) هواده‌های مکانیکی ۵-۸- پیش رسوب‌گیری (پیش ته‌نشینی) ته‌نشینی یا اصطلاحا دانه‌گیر یک مخزن ته‌نشینی ساده است که در آن دانه‌های همراه با آب از طریق ته‌نشینی ثقلی جدا می‌شوند. هدف از ایجاد این واحد حذف دانه‌هایی است که به تلمبه‌ها و سایر تجهیزات مکانیکی آسیب وارد نموده و با حرکت در خطوط و مجاری انتقال» سبب خوردگی و رسوب‌گذاری آن‌ها می‌شوند. همانند سایر واحدهای پیش تصفیه این واحد را می‌توان در محل حوض‌ها را می‌توان به دو صورت دایره‌ای و مستطیلی به‌کار برد که نوع مستطیلی آن متداول تر است. هیدرولیک جریان در حوض‌های پیش ته‌نشینی مشابه هیدرولیک سایر انواع حوض‌های ته‌نشینی است که در فصل نهم به‌طور کامل ارایه شده است. برخی معیارهای متداول در طراحی حوض‌های دانه‌گیر در جدول (۴-۸) آمده است. همچنین در شکل (۱۱-۸) نمونه‌ای از حوض دانه گیر نشان داده شده است. | - 1 -------- صفحهٔ بعد -------- جدول 2-۸ معیارهای طراحی حوض دانه‌گیر در تصفیه‌خانه آب [۱۹] و ارس سم جریان ورودی آشتالگیر ‏ (ایف) شکل ۱۱-۸- نمونه‌ای از حوض دانه‌گیر (الف) تصویر افقی» (ب) مقطع طولی [۱۹] ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ‎٩ انعقلد ,9 لخته‌سازی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- قصل نهم- انعقاد و لخته‌سازی ۹۷ ۱-۹- کلیات در آبء ذرات کلوئیدی وجود دارند که تنها می‌توان آن‌ها را پس از اینکه به لحاظ فیزیکی و شیمیایی تحت شرایط خاصی قرار خاص, خصوصیات فیزیکی ذرات کلوئیدی را به شکلی که قابلیت ته‌نشینی بهتری داشته باشندء اصلاح می‌کنند. آماده‌سازی فیزیکی ذرات کلوئیدی برای ته‌نشینی بهتر را لخته‌سازی" می‌نامند. این فرایند شامل به هم زدن ملایم آب است که طی آن ذرات کلوئیدی معلق برای تماس و چسبیدن به سمت همدیگر رانده می‌شوند. بنابراین لخته‌های بزرگ‌تری به‌وجود می‌آید که بهتر ته‌نشین می‌شوند. در این فصل جزییات هیدرولیکی طراحی قسمت‌های انعقاد و لخته‌سازی آمده است. لازم به ذکر است که در این فصل نیز همانند اطلاعات فرایند به مراجع [۱۱]» [۱۶] و [۱۷] و یا به نشریه شماره ۱۲۱-۳ با عنوان "ضوابط فنی بررسی و تصویب طرح‌های تصفیه آب شهری " از سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی مراجعه شود. ۲-۹ اختلاط سریع فرایندهای انعقاد و غیر محلول‌سازی هر دو نیازمند افزودن مواد شیمیایی به آب هستند. موفقیت این عمل تا حد زیادی به توزیع یکنواخت و سریع افزودنی‌های شیمیایی بستگی دارد. عمل پراکنده کردن و پخش سریع مواد شیمیایی در داخل آب را اختلاط سریع می‌نامند. واحد اختلاط سریع را می‌توان بر مبنای روش اختلاط (مکانیکی یا استاتیکی) و انواع الگوهای جریان (جریان پلاگ" با اختلاط کامل) دسته‌بندی نمود. در واحدهای اختلاط مکانیکی از یک پروانه استفاده می‌شود که با چرخش سریع آن اغتشاش شدیدی به‌وجود می‌آید. برخی از انواع این تجهیزات در شکل (۱-۹) نشان داده شده است. نوع پروانه‌های مورد استفاده برای اختلاط سریع تابعی از هندسه حوض و الگوی جریان در داخل آن می‌باشد. همزن‌های استاتیکی با استفاده از عواملی نظیر پرش هیدرولیکی» صفحه مانع", جریان آشفته در داخل لوله یا کانال و یا انقباض و انبساط ناگهانی در خطوط لوله» تماس مناسب بین مواد شیمیایی و آب خام فراهم می‌کنند. در جدول (۱-۹) مزایا و معایب انواع همزن‌ها مکانیکی و استاتیکی در مقایسه با هم آرایه شده است. | - 60 2 3-۳۷۵ 4 - ۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب (د) )۰( شکل۱-۹- همزن‌های پروانه‌ای» (الف) پروانه‌های تیغه‌ای با جریان محوری» (ب) پروانه‌های دیسکی با صفحات تخت. (ج) پروانه‌های توربینی جدول ۱-۹- مقایسه مزایا و معایب همزن‌های مکانیکی و استاتیکی ۱- مستقل از شدت جریان ۱ نیاز به تجهیزات مکانیکی ۲- قابل تنظیم ۲- امکان خرابی تجهیزات ۳ بهره‌برداری انعطاف پذیر ۱- بهره‌برداری و نگهداری آسان ۱- وابستگی به شدت جریان ۲- کم هزینه و مطمئن ۲- افت ارتفاع بال ۳- انعطاف‌پذیری کم در بهره‌برداری ۳-۹- گرادیان سرعت در واحد اختلاط سربع در واحد اختلاط سریعء همزن‌ها آشفتگی مورد نیاز برای پخش مواد شیمیایی در کل حجم آب را فراهم می‌نمایند. واکنش مواد شیمیایی منعقدکننده معمولا سریع است. بنابراین پخش سریع این مواد قبل از کامل‌شدن واکنش مطلوب است. به منظور پخش همگن و سریع افزودنی‌های شیمیایی, همزن‌ها باید به نحوی طراحی شوند که در یک زمان کوتاه گرادیان شدیدی ایجاد نمایند و مواد شیمیایی نیز در نقطه‌ای که حداکثر گرادیان آشفتگی را داردء افزوده شوند. در تصفیه‌خانه آب میزان آشفتگی در واحد اختلاط را (۱-۹) سا 0 در این رابطه ۳ توان هیدرولیکی داده شده به آب (برحسب وات یا نیوتن- متر بر ثانیه)» ۷ حجم حوض (مترمکعب)» | لزجت آب (بر حسب نیوتن برثانیه بر مترمربع) و 0 گرادیان سرعت (بر حسب "5 ) را نشان می‌دهند. مقدار انتخابی برای گرادیان سرعت, | - ۸۵11۵110 1 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل نهم- انعفاد و لخته‌سازی ۹۹ 0 به عواملی همچون زمان ماند هیدرولیکی, مقدار تزریق مواد افزودنی و شکل هندسی حوض اختلاط بستگی دارد. ولی مقدار آن به‌طور معمول از ۱۰۰5۰ تا ۱۰۰۰5۱ تغییر می‌کند. در عمل گرادیان هیدرولیکی مناسب را با استفاده از مدل فیزیکی یا آزمایش راهنما" تعیین می‌کنند. یک جایگزین مناسب برای موارد فوق استفاده از تجربیات تصفیه‌خانه‌های موجود است. 2-۹- زمان ماند در حوض‌های اختلاط سریع زمان ماند در حوض‌های اختلاط سریع باید به اندازه‌ای باشد که زمان کافی برای پخش همگن مواد شیمیایی در آب و زمان کافی برای اینکه لخته‌ها به یک تعادل در اندازه برسند.ء را فراهم نماید. به این ترتیب زمان اختلاط سریع را تنها با انجام مطالعات آزمایشگاهی و یا استفاده از تجربیات موجود در تصفیه‌خانه‌های آبی که به لحاظ شیمیایی و بهره‌برداری متشابه هستند. تعیین می‌کنند. زمان ماند برای اختلاط سریع بین ۱۰ ثانیه تا ۵ دقیقه تغییر می‌کند (دامنه ۱۰ تا ۳۰ ثانیه متداول‌تر است) [۱۳]. همچنین زمان ماند متوسط در واحد اختلاط سریع را می‌توان به کمک رابطه (۲-۹) محاسبه نمود: (۲-۹) » <] 0 در این رابطه ]1 زمان ماند متوسط. بده و ۷ حجم حوض می‌باشد. برای رسیدن به اختلاط کافی در زمان ماند کوتاه‌ترء نیازمند گرادیان سرعت بالاتر خواهد بود و برعکس برای زمان ماند طولانی» گرادیان سرعت کم‌تری مورد نیاز است. بنابراین می‌توان از حاصل ضرب 1ا7) که در بر دارنده هر دو متغیر زمان ماند و گرادیان سرعت است. به عنوان یک معیار مناسب استفاده کرد. مقدار معمول 71 در مسایل مربوط به اختلاط سریع در تصفیه آب شهری بین ۳۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ (71) بدون دیمانسیون است) تغییر می‌کند. حاصل‌ضرب 201 حسب نوع مواد شیمیایی و دز تزریقی تا حد زیادی تغییر می‌کند که مقادیر بهینه برای آن به‌صورت تجربی تعیین می‌شود [۱۳]. ۵-۹- هندسه حوض اختلاط سریع هندسه حوض اختلاط سریع یکی از مهم‌ترین جنبه‌های طراحی این واحد می‌باشد. اولین مساله مهم در طراحی هندسه این واحد فراهم نمودن شرایطی است که در آن آب به‌صورت یکنواخت در کل فضای حوض اختلاط جریان یافته و فضاهای مرده و جریان‌های کوتاه چرخشی حداقل شود. در صورتی که از همزن‌های مکانیکی برای اختلاط سریع استفاده شودء معمول" هندسه مربع که نسبت عمق به عرض آن حدودا ۲ است. طراحی می‌گردد. اندازه و شکل پروانه همزن باید متناسب با جهت جریان ورودی باشد. برای به حداقل رساندن تاثیرات جریان‌های کوتاه چرخشی می‌توان از واحدهای اختلاط سریع با الگوی جریان عمودی نیز استفاده نمود. در شکل (۲-۹) جزییات الگوی جریان در این سامانه نشان داده شده است. همزن‌های مکانیکی را نباید در مخازن استوانه‌ای به کار برد. زیرا حوض‌های با مقطع دایره‌ای مقاومت اندکی در مقابل جریان‌های گردابی ایجاد می‌کنند که این امر میزان اختلاط را کاهش می‌دهد. برای کاهش جریان‌های گردابی و افزایش راندمان اختلاط در این مخازن از صفحه مانع استفاده می‌شود. بخاطر افت ناچیز به‌وجود آمده» محاسبه افت ارتفاع در داخل این حوض‌ها از اهمیت چندانی برخوردار نیست. [| 1 -------- صفحهٔ بعد -------- .1 راهنمای طراحی هید رولیکی تصفیه خانه‌ها یآب شکل ۲-۹- حوض اختلاط سریع با جریان رو به بالا و همزن مکانیکی کانال ورودی جریان ورودی گ_ تزریق مواد شیمیایی کانال خروجی شکل ۳-۹- اختلاط سریع با استفاده از پرش هیدرولیکی در کانال باز علاوه بر روش‌های مکانیکی از یک کانال با جریان آشفته, که در آن پرش هیدرولیکی ایجاد شده و طول کافی برای تامین زمان ماند را داردء نیز می‌توان به‌طور مطلوبی برای اختلاط مناسب مواد شیمیایی با آب استفاده کرد. در شکل (۳-۹) نمونه‌ای از این سامانه اختلاط نشان داده شده است. روش تعیین افت ارتفاع در این حالت در قسمت (۷-۵-۳) آمده است. به‌جز کانال باز از مجاری بسته با جریان تحت فشار نیز به شرط وجود جریان آشفته با طول کافی در آن‌ها می‌توان برای اختلاط مواد شیمیایی با آب استفاده نمود. به علاوه انبساط و انقباض در لوله باعث ایجاد آشفتگی در جریان می‌شود که اگر در طول کافی ادامه پیدا کند.ء می‌تواند شرایط مناسبی برای اختلاط فراهم نماید. در شکل (۳-۹) یک نمونه از این نوع سامانه اختلاط سریع نشان داده شده است. همچنین برخی همزن‌های استاتیکی به‌صورت یک لوله و قطعه مارپیچی در داخل آن و یا صفحاتی که تغییر جهت ناگهانی در مسیر جریان به‌وجود می‌آورند. می‌تواند برای اختلاط سریع مواد شیمیایی در طول کوتاه مورد استفاده قرار گیرد. در شکل (۵-۹) نمونه‌ای از این همزن‌ها که بیش‌تر تحت عنوان همزن‌های استاتیکی مورد بررسی قرار می‌گیرد. نشان داده شده است. محاسبه افت ارتفاع در این وسایل به کمک رابطه تعیین افت موضعی (رابطه (۱۲-۳)) انجام می‌گیرد. مشخصات این سامانه‌ها از قبیل ضریب افت ارتفاع موضعی یا حداقل فشار مورد نیاز توسط سازندگان آرایه می‌شود. در مورد همه روش‌های اختلاط لازم است تا -------- صفحهٔ بعد -------- مواد شیمیایی افزودنی بلافاصله قبل از نقطه‌ای که حداکثر اغتشاش جریان درآن رخ می‌دهد. به آب اضافه شود. این نحوه طراحی شکل ‎-2-٩‏ همزن استاتیکی مورد استفاده در لوله (الف) مقطع عرضی, (ب) برش طولی پوسته پوشیده شده از تفلون اتصال خروجی شکل ۵-۹- همزن‌های استاتیکی مورد استفاده در لوله -1-۹٩‏ لخته‌سازی فرایند انعقاد با اصلاح شیمیایی ذرات کلوئیدی موجود در آب. در نهایت باعث کاهش نیروهای دافعه بین ذرات می‌شود. برای اینکه امکان نزدیک‌شدن ذرات و چسبیدن و اجتماع آن‌ها با هم و تشکیل لخته فراهم شود لازم است پس از این مرحله امکان تماس بین ذرات به نحو مناسبی فراهم گردد. برای این منظور آب خروجی از واحد انعقاد به ملایمت به هم زده می‌شود تا باعث تسریع در رشد لخته‌ها گردد. این عمل که طی آن اندازه لخته‌ها بزرگ می‌شود. لخته‌سازی نامیده می‌شود. چنانجه اندازه لخته‌ها ریز باشد ته‌نشینی و صاف‌سازی آن دشوار» زمان بر و با بازدهی پایین خواهد بود. در واحد لخته‌سازی» همزن‌ها به آرامی جریان را به‌هم می‌زنند تا اندازه لخته‌ها به حدی برسد که ته‌نشینی و صاف‌سازی آن ممکن گردد. اندازه معمول برای لخته‌های تشکیل شده در این واحد بین ۰/۱ تا ۲ میلی‌متر است. تشکیل لخته‌ها و رشد اندازه آن به دو صورت انجام می‌گیرد. در نوع اول رشد اندازه لخته‌ها در -------- صفحهٔ بعد -------- و راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ۰ ۰ . ۰ ۱ ی :۶ ۰ ۹ یو ۰ ۰ نتیجه تماس بین دره‌ای طی حرکت براونی (حرکت تصادفی مولکولی) و در نوع دوم رشد اندازه لخته‌ها در نتیجه تماس بین ذره‌ای تحت اثر حرکت و آشفتگی موجود در سیال صورت می‌گیرد. در واحد لخته‌سازی نوع دوم به عنوان مکانیزم غالب در رشد اندازه لخته‌ها نقش دارد. -۷-۹٩‏ انواع روش‌های لخته‌سازی در تصفیه‌خانه‌های آب لخته‌سازی به دو صورت هیدرولیکی و مکانیکی انجام می‌گیرد. در روش لخته‌سازی هیدرولیکی» از صفحات مانع عرضی" و یا تغییر جهت‌های ۱۸۰ درجه در مسیر جریان برای ایجاد آشفتگی مورد نیاز استفاده می‌شود. در لخته‌سازهای هیدرولیکی به علت حساسیت این سامانه‌ها به تغییرات جریان ورودی» این امر تنها در شرایطی که بده جریان نسبتا ثابت باشد.ء قابل دسترسی است و به همین علت در تصفیه‌خانه‌های با اندازه متوسط یا بزرگ به علت حساسیت این سامانه‌ها به تغییرات بده» کم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اغلب موارد از لخته‌سازهای مکانیکی استفاده می‌شود و به‌طور معمول در آن از همزن‌های پدالی با محور افقی استفاده می‌شود. در شکل (۶-۹) نمونه‌ای از این نوع همزن نشان داده شده است. شکل ‎-1-٩‏ همزن‌های پدالی با محور افقی در واحد لخته‌سازی ۸-۹٩‏ گرادیان سرعت در واحد لخته‌سازی میزان شفتگی مورد نیاز برای لخته‌سازی تا حد زیادی نسبت به اختلاط سریع کم‌تر است. هدف از لخته‌سازی برقراری تماس گرادیان سرعت معمول مورد استفاده برای لخته‌سازی در دامنه ۵۲ ۱۵ تا ۶۰۵۱ قرار دارد. معمولا حوض‌های لخته‌سازی را به‌صورت چند قسمتی که به‌صورت سری قرار دارند»ه طراحی می‌کنند. سرعت همزن‌ها در طول این قسمت‌ها به تدریج کم می‌شود. این روش طراحی؛ روش لخته‌سازی چند مرحله‌ای نامیده می‌شود و از آن برای تشکیل لخته‌های یکنواخت. درشت و سفت که قابلیت | - 8۲۵۷۷۱۵۱ 2 - )0 0۵-۳10۷ 1011 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل نهم- انعقاد و لخته‌سازی ۱.۳ که باعث می‌شود تعداد تماس زیادی بین ذرات موجود در آب به‌وجود آید و پس از آن در سایر قسمت‌ها با کاهش گرادیان سرعت امکان رشد و بزرگ‌تر شدن لخته‌های ریز فراهم می‌گردد. -۹-۹٩‏ زمان ماند در حوض لخته‌سازی اهمیت زمان ماند در حوض‌های لخته‌ساز از حوض‌های اختلاط سریع بیش‌تر است و مقدار معمول آن بین ۲۰ تا ۶۰ دقیقه تغییر می‌کند. متغیر اصلی طراحی در حوض‌های اخته‌سازی حاصل‌ضرب 1 (زمان ماند * گرادیان سرعت) استء زیرا تعداد لخته‌های برای اختلاط سریع گفته شد. در مورد حوض‌های لخته‌سازی نیز برای تعیین مناسب‌ترین مقدار برای 01 باید از نتایج آزمایشگاهی و یا تجربیات تصفیه‌خانه‌های موجود استفاده کرد [۱۳]. ۱۰-۹ هندسه حوض لخته‌سازی هندسه حوض لخته‌سازی باید به‌گونه‌ای باشد که جریان‌های چرخشی کوتاه در آن حداقل شود. به این علت واحد لخته‌سازی را به‌صورت چند حوض به‌صورت سری می‌سازند که معمولا استفاده از حوض با ۲ تا ۴ قسمت کافی است و هر قسمت را با صفحه مانع از سایر قسمت‌ها جدا می‌کنند. معمولا برای این منظور قسمت‌های با هندسه مربع به طول حداقل ۶ متر و عمق ۳ تا ۵ متر مناسب است. در شرایطی که از همزن‌های پدالی با محور افقی استفاده می‌شود. طول حوض ۶ تا ۳۰ متر و عرض آن ۳ تا ۵ متر خواهد بود. بازشدگی در صفحات مانع میانی باید به اندازه‌ای بزرگ باشند که گرادیان سرعت به‌وجود آمده در آن‌ها کم‌تر از مقداری که در لخته‌ساز ایجاد می‌شود.ء باشد. افت ارتفاع در این بازشدگی‌ها نیز با رابطه روزنه (رابطه (۱-۸)) محاسبه می‌شود. معیارهای سرعت که به‌طور معمول در طراحی هیدرولیکی واحد لخته‌سازی رعایت می‌شودء عبارتند از: ۹ سرعت متوسط در محرا یا ناودان ورودی از واحد اختلاط سریع به حوض لخته ساز معمولا بین ۰/۴۵ تا ۰/۹ متر بر ثانیه تغییر می‌کند. برای این منظور می‌توان از مجاری با مقطع متغیر که در عرض یا عمق باز می‌شوند» استفاده نمود. ه حوض‌های لخته‌سازی باید به نحوی طراحی شوند که سرعت متوسط در طول آن‌ها بین ۰/۱۵ تا ۰/۴۵ متر بر دقیقه قرار باشد. همجنین جریان در مقطع حوض باید به صورت یکنواخت باشد تا فضای مرده را تا حد امکان کاهش دهد. صفحات مانع به گونه‌ای طراحی شوند که سرعت جریان در عبور از آن‌ها در حدود ۰/۳ تا ۰/۴۵ متر بر ثانیه باشد. همجچنین نسبت سطح بازشدگی صفحات مانع ۲ تا ۶ درصد سطح کل است. به علاوه از شکاف‌هایی با ابعاد مناسب در کف (۰/۵-۰/۱ متر ارتفاع و ۰/۶-۰/۴ متر طول) به منظور تمیزکردن و لایروبی حوض استفاده می‌شود. ۹ چنانجه برای انتقال آب از واحد لخته‌سازی به واحدهای بعدی از لوله یا ناودان استفاده گردد» سرعت حرکت جریان در این مجراها باید در محدوده ۰/۱۵ تا ۰/۴۵ متر بر ثانیه باشد. در شرایطی که از دیوار پخش" (یا صفحه مانع انتهایی) بین واحد لخته‌سازی و حوض‌های ته‌نشینی استفاده گردد.ء برای محاسبه مساحت روزنه‌های مورد نیاز عبور جریان معمولا از | - 1110۵10 ۷۷۵11 -------- صفحهٔ بعد -------- 5 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب سرعت ۰/۱۵ متر بر ثانیه استفاده می‌شود. به‌طور معمول در طراحی دیوار جداساز یک شکاف کوچک در پایین و یک -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۰ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم- ته‌نشینی مه ۱-۰ -کلیات واحد ته‌نشینی یکی از واحدهای اصلی تصفیه فیزیکی آب» جهت حذف ذرات معلق موجود در آب است. از لحاظ جانمایی این واحد بعد از واحدهای اختلاط سریع و لخته‌سازی قرار دارد. علاوه بر این» هنگام بازیابی آب شستشوی صافی‌ها و تغلیظ لجن از این واحد استفاده می‌شود. همچنین اگر منبع تامین آب خام رودخانه باشدء به منظور حذف ای (سیلت) و ماسه» از پیش ته‌نشینی استفاده می‌گردد. در این فصل نیز همانند سایر فصل‌ها تنها هیدرولیک حوض ته‌نشینی مورد بررسی قرار می‌گیرد و از شرح فرایند خودداری می‌شود. ۳-۰- قوانین حاکم بر ته‌نشینی هیدرولیک حوض ته‌نشینی به متغیرهایی نظیر غلظت. اندازه و رفتار ذرات معلق موجود در آب بستگی دارد. به طور کلی شناسایی ذرات معلق و سرعت ته‌نشینی آن‌ها از موارد مهم در طراحی حوض‌های ته‌نشینی است. اگر به هر دلیلی امکان انجام آزمایش جهت برآورد موارد مذکور وجود نداشته باشدء می‌توان با استفاده از جدول (۱-۱۰) مقادیر تقریبی متغیرهای مورد نیاز جهت شناسایی ذرات ورودی را استخراج کرد. به طور کلی فرایند ته‌نشینی به چهار نوع تقسیم‌بندی می‌شود: * نوع اول این نوع ته‌نشینی متناسب با شرایطی است که غلظت جامدات معلق ورودی کم باشد و درات به طور تقریبا جداگانه ته‌نشین می‌شوند. از نمونه‌های این نوع ته‌نشینی در تصفیه‌خانه آب می‌توان به حذف لای (سیلت) از آب ورودی به تصفیه‌خانه از رودخانه در فرایند پیش ته‌نشینی قبل از مرحله اختلاط سریع و یا نشست ماسه‌ها در صافی‌ها پس از عملیات شستشو اشاره کرد. *‏ نوع دوم این نوع ته‌نشینی متناظر با شرایطی است که غلظت درات معلق ورودی زیاد باشد. از نمونه‌های این نوع ته‌نشینی در تصفیه‌خانه آب می‌توان به ته‌نشینی لخته‌ها در حوض‌های لخته‌سازی اشاره کرد. ٩‏ نوع سوم این نوع ته‌نشینی هنگامی رخ می‌دهد که غلظت ذرات معلق به اندازه کافی بالا است تا همانند یک جرم تجمع یافته! ته‌نشین شوند. نمونه‌ای از این نوع ته‌نشینی را می‌توان در قسمت فوقانی پتوی لجن در واحد تغلیظ ثقلی مشاهده کرد. ۹ نوع چهارم این نوع ته‌نشینی در شرایطی اتفاق می‌افتد که غلظت ذرات معلق بسیار بالا باشد. در این شرایط ته‌نشینی یک ذره با متراکم کردن ذرات مجاورش رخ می‌دهد. نمونه‌ای از این نوع ته‌نشینی در قسمت تحتانی پتوی لجن در واحد تغلیظ ثقلی رخ می‌دهد. 1۱-۷۵55 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب جدول ۱-۱۰- سرعت ته‌نشینی ذرات و بار سطحی حوض ته‌نشینی (دمای آب 6 ۱۳1۱۰ : 9 سرعت ته‌نشینی بارگذاری سطحی نوع ذرات چگالی | اندازه (میلی‌متر) ما ی (میلی‌متر بر ثانیه) (متر بر ساعت) قوانین حاکم بر ته‌نشینی نوع اول مبتنی بر تئوری ته‌نشینی ذرات با سرعت ثابت می‌باشد. براساس این تئوری ذرات در حین ته‌نشینی در ابتدا با یک حرکت شتاب‌دار شروع به حرکت می‌کنند و در ادامه با سرعت ثابت به حرکت خود ادامه می‌دهند. در این حالت نیروی دراگ برابر تیروی ثقل می‌باشد و عملا یکدیگر ر خنتی می‌کنند. سرعت ته‌نشینی ثابت در این حالت با استفاده از رابطه (۱-۱۰) 4 و 4 (۱-۱۰) (1- ,5) رگ بر ۷ 0 (ت 0 کل 4 ۷ ۵ ۱۹3 0 ۵ ۱3| در این رابطه و۷ سرعت ته‌نشینی (متر بر ثانیه)» ول قطر ذرات (متر)» 8 شتاب ثقل (متر بر مجذور ثانیه)» رل) ضریب دراگ جرم مخصوص ذرات» وم جرم مخصوص ذرات (کیلوگرم بر مترمکعب)» م جرم مخصوص آب (کیلوگرم بر مترمکعب) را نشان می‌یابد. یکی از روش‌های تصحیح این رابطه برای حالتی که ذرات غیرکروی هستند. استفاده از متغیر شکل (0) به صورتی که در 24100 (۲-۱۰) 7 7 و0 1ب ۷ (۳-۱۰) - ش دی ۸ ۲ ۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم- ته‌نشینی ۹ در این رابطه ,۷ سرعت سقوط درات (از رابطه (۱-۱۰)» ۷ ویسکوزیته سینماتیکی (مترمربع بر ثانیه) و ( ویسکوزیته دینامیکی (نیوتن بر ثانیه بر مترمربع) را نشان می‌دهند. مقادیر متداول 0 برای ماسه ۲ و برای ذغال ۲/۲۵ می‌باشد. طبق رابطه (۲-۱۰) ضریب دراگ به عدد رینولدز وابسته است. در شرایطی که رژیم جریان لایه‌ای باشد (عدد رینولدز کم‌تر از 4۱ مقدار اح برای درات کروی از رابطه (۴-۱۰) و در شرایطی که درات کروی در شرایطی که رزیم جریان اشفته (عدد رینولدز بیش‌تر از ۱۰۰) باشد. برابر عدد ثابت ۰/۴ در نظر گرفته می‌شود. ۴۳۱ کی ۱ ( ۸ ز 3 24 (۵-۱۰) ۳034 دشک ی ۷ ۷ در جریان لایه‌ای, با جایگزینی (۱-۱۰) در (۴-۱۰) سرعت ته‌نشینی را می‌توان با استفاده از قانون استوکس, رابطه (۶-۱۰)» (۱- ,84:)5 _ (م 1)0ظ (۱۰-ع) ۱۹1 ۱۹ ۳-۰ متغیرهای طراحی از متغیرهای مهم در طراحی حوض‌های ته‌نشینی می‌توان به هندسه حوض, نرخ بار سطحی, زمان ماندء ناحیه ورودی و خروجی» آنجایی که در اکثر موارد زمان ماند واقعی حوض‌های ته‌نشینی به مراتب کم‌تر از زمان ماند طراحی استء این عامل باعث رخ دادن پدیده‌هایی همچون جریانات مدار کوتاه" می‌شود. که در زهایت منحر به کاهش بازده ته‌نشینی می‌گردد. جدول ۲-۱۰- مقادیر معمول متغیرهای طراحی حوض ته‌نشینی در تصفیه‌خانه آب شهری [۱۳] و [۱۹] نرخ بار سطحی نرخ بار سرریز (مترمکعب بر مترمربع بر روز) (مترمکعب بر متر مربع بر روز) ۰ ۳ حوض با جریان رو به بالا ۹۵۳-۲8 -| 1] 01۵01:) 5۵115 - 2 0 110۷۷ لا - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ۱-۳-۰ هندسه حوض ته‌نشینی در طراحی حوض‌های ته‌نشینی معمو لا" استفاده از هندسه مستطیل, مربع و دایره متداول تر می‌باشد (شکل (۱-۱۰)). الف- حوض‌های مستطیلی در حوض‌های مستطیلی معمولا از نسبت طول به عرض ۲ به ۱ تا ۳ به ۱ استفاده می‌شود. براساس تحقیقات مونک استفاده از حوض مستطیلی با نسبت طول به عرض ۶ به ۱ تا ۷ به ۱ به دلیل ایجاد جریان ایده‌آل در ورودی و خروجی حوض برای کنترل جریانات مدار کوتاه» موثرتر می‌باشد. از دیگر ملاک‌های موردنظر در طراحی حوض مستطیلی این است که نسبت عرض به عمق حوض باید در محدوده ۳ به ۱ و حداکثر ۶ به ۱ باشد و ارتفاع آزاد برای کاهش اثرات باد در حدود ۰/۶ متر در نظر گرفته شود. معمولا حوض‌های مستطیلی با جریان افقی به علت این که دارای توانایی و پایداری بیش‌تری نسبت به شوک‌های ناشی از بارگذاری‌های مختلف هستندء نسبت به سایر هندسه‌ها بیش‌تر موردنظر طراحان است. از دیگر فواید حوض‌های مستطیلی استفاده از دیوار مشترک ناه‌دا.».: حمه | مجرای روآب روزنه های ورودی داودان جمع اوری سر خروجی شکل ۱-۱۰- انواع مختلف هندسه حوض ته‌نشینی» (الف) مستطیلی, (ب) دایره‌ای با ورودی محیطی, (ج) دایره‌ای با ورودی از مرکزء (د) مربعی ب- حوض‌های مربعی حوض‌های با هندسه مربع معمولا به صورت ورودی از مرکز طراحی می‌شوند. حوض‌های مربعی دارای برخی مزایای حوض‌های مستطیلی نظیر استفاده از دیوار مشترک برای دو حوض و همچنین دارای برخی مزایای حوض دایره‌ای نظیر سهولت جمع‌آوری لجن | - 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل دهم - نه‌نه ب )۱ می‌باشند. از مشکلات حوض‌های مربعی می‌توان به عدم توزیع یکنواخت جریان در سطح حوض به دلیل هندسه سازه خروجی که در محیط حوض تعبیه می‌شود و همچنین ته‌نشین شدن لجن در گوشه‌ها اشاره کرد. ج- حوض‌های دایره ای در حوض‌های ته‌نشینی دایره‌ای نحوه ورود آب به دو صورت ورود از مرکز و ورود از محیط می‌باشد. در شکل (۲-۱۰) الگوی جریان در این دو حالت نشان داده شده است. براساس تحقیقات به‌عمل آمده این مطلب اثبات شده است که در حوض‌های با ورودی محیطی» وقوع مساله جریانات مدار کوتاه کم‌تر از حالت ورود از مرکز می‌باشد. از مزایای حوض‌های دایره‌ای می‌توان به سهولت در جمع‌آوری لجن اشاره کرد. به همین علت از آن بیش‌تر در مواردی که حجم لجن تولیدی نسبت به جریان ورودی بالاست» نظیر ۱ ۱۳ ۷ ِ (الف) ۱ ۸00 سم 1 0۳ ۹ م ۹ ۹ از 1 محر ۳ ۱ صسهبه ۹ زا بح (ب) شکل ۲-۱۰- الگوهای مختلف جریان در حوض ته‌نشینی دایره‌ای, (الف) ورود جریان از مرکزء (ب) ورود جریان از کناره‌ها ۳-۳-۰ ناحیه‌بندی حوض ته‌نشینی همان‌طور که در شکل (۲۳-۱۰) نشان داده شده» هر حوض ته‌نشینی از چهار ناحیه تشکیل شده است: الف- ناحیه ورودی در این ناحیه جریان به صورت یکنواخت در سطح مقطع عرضی حوض توزیع می‌شود و جریان آب ناحیه ورودی را به صورت افقی ترک می‌کند و در جهت خروجی حوض حرکت می‌کند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب در این ناحیه آب به آرامی به صورت افقی به سمت خروجی حرکت و ته‌نشینی ذرات معلق در این ناحیه رخ می‌دهد. ج - ناحیه لجن در این ناحیه لحن ته‌نشین شده انباشته شده و لجن وارد شده به این ناحیه از خروجی لجن خارج می‌شود. د- ناحیه خروجی در این ناحیه آب زلال شده به طور یکنواخت از حوض جمع‌آوری و خارج می‌گردد. ناحیه ورودی ناحیه‌ ته نشینی ناحیه خروجی ۷ شآ ناحیه خروجی سید ۳۳| شا سپ یسیو رواک رو وروی پچ یرو بر با ناحیه ورودی 1 ناحیه ذخیره لحن (ب) ۳-۳-۰ بار سطحی یکی از متغیرهای مهم در طراحی حوض‌های ته‌نشینی بار سطحی می‌باشد که با نام‌های دیگری نظیر بارگذاری هیدرولیکی نیز نامیده می‌شود. برای محاسبه بار سطحی, ,۰۷ از رابطه (۷-۱۰) استفاده می‌شود: ۷ - > )۷-۱۰( که ۸ در این رابطه مساحت سطح حوض را نشان می‌دهد. در طراحی حوض‌های ته‌نشینی بار سطحی یکی از متغیرهای مهم و موثر بر میزان بازده حذف ذرات می‌باشد. در هنگام طراحی حوض‌های ته‌نشینی پس از تعیین بار سطحی وسطح حوض» برای -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم- تهنشینی ۳ محاسبه عمق از متغیر مهم دیگری به نام زمان ماند استفاده می‌گردد. در طراحی حوض‌های ته‌نشینی ایده‌آل طراحی به‌گونه‌ای است که بر اساس یک زمان ماند مشخص و حداکتر بازده ته‌نشینی» کم‌ترین عمق محاسبه گردد. مفهوم مطالب عنوان شده براین اساس می‌باشد که هر چه عمق حوض کم‌تر باشد ذرات معلق با فاصله کم‌تری برای رسیدن به ناحیه لجن می‌رسند. در طراحی حوض‌های ته‌نشینی در صورتی که داده‌های لازم و امکان آزمایش‌های مورد نیاز برای تعیین بار سطحی موجود نباشد. معمولا بار سطحی را در محدوده ۲۰ تا ۴۰ (مترمکعب بر مترمربع در روز) و عمق آب را در حدود ۳ تا ۵ متر در نظر می‌گیرند. از مسایل مهم در طراحی حوض‌های ته‌نشینی مساله شوک بارگذاری هیدرولیکی در اثر تغییرات بده می‌باشد. در شرایطی که امکان وجود شوک‌های هیدرولیکی زیاد باشد.ء استفاده از سامانه‌های ته‌نشینی با جریان به سمت بالا و سامانه پثوی لحن توصیه نمی شود و گزینه برتر در این حالت حوض مستطیلی با جریان افقی می‌باشد. ۵-۳-۰- جریانات مدار کوتاه جریانات مدار کوتاه که به دلایل مختلفی نظیر وجود گرادیان حرارتی, گرادیان چگالی و عدم توزیع یکنواخت جریان در ورودی ایجاد می شود و باعث کاهش بازده حوض‌های ته‌نشینی می‌گردد (شکل (۴-۱۰)). از این‌رو به منظور کاهش جریانات مدار کوتاه از دیواره‌های پخش‌کننده میانی قائم بر جهت جریان در قسمت میانی و یا در یک سوم ابتدای حوض استفاده می‌شود. روند تأثیر اختلاف درجه حرارت در حوض بدین صورت است که اگر دمای آب ورودی سردتر از آب درون حوض باشد.ء آب با دمای کم‌تر در ته حوض تا انتهای حوض حرکت می‌کند. اگر دمای آب ورودی بیش‌تر از دمای آب حوض باشد جریان مدار کوتاه در سطح حوض رخ می‌دهد. این حالت معمولا هنگامی رخ می‌دهد که منابع آب برای تامین آب تصفیه‌خانه از چندین منبع تشکیل شده باشد. (الف) (ج) (د) شکل 2-۱۰ الگوهای جریان در حوض ته‌نشینی مستطیلی, (الف) حالت ایده‌آل, (ب) تاثیر جریان چگال با طبقه‌بندی حرارتی» (ج) -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌های آب ۹-۳-۰ نرخ بار سطحی و زمان ماند نرخ بار سطحی نیز یکی از موارد مهم در طراحی هیدرولیکی حوض ته‌نشینی به شمار می‌رود. مقادیر دقیق این متغیر را باید با استفاده از آزمایش راهنما محاسبه کرد. در صورت عدم موجود بودن امکانات مذکور می‌توان از مقادیر مندرج در جدول (۲-۱۰) استفاده کرد. برای محاسبه حجم و عمق حوض ته‌نشینی نیازمند زمان ماند هستیم که مقدار این متغیر نیز از آزمایش ته‌نشینی ساکن محاسبه می‌گردد. 2-۰ سازه ورودی و خروجی الف- سازه ورودی سازه ورودی وظیفه توزیع یکنواخت جریان در حوض و کاهش سرعت جریان ورودی را دارد. طراحی سازه ورودی برای حوض مستطیلی و دایره‌ای متفاوت از یکدیگر است. در حوض‌های مستطیلی معمولا حوض ته‌نشینی به صورت یک مجموعه با حوض لخته‌سازی که به‌وسیله یک دیوار حائل پخش‌کننده از یکدیگر جدا می‌شوند» طراحی می‌شوند. در حوض‌های دایره‌ای که ورودی از مرکز انجام می‌گیرد. سازه ورودی به صورت یک صفحه مانع استوآن‌های می‌باشد که لوله ورودی را احاطه کرده است. ب- سازه خروجی سازه‌های خروجی متداول معمولا از یک‌سری سرریز و مجاری جمع‌آوری تشکیل شده‌اند. استفاده از سرریزهای ۷- شکل یا روزنه‌های مستغرق در سازه خروجی متداول‌تر است. روزنه‌های مستغرق به علت کاهش شکست لخته‌های خروجی از واحد ته‌نشینی به سمت واحد صاف‌سازی و همچنین به علت وجود مشکلات ناشی از یخ‌زدگی سرریزهای ۷-شکل در مناطق سردسیرء متداول‌تر می‌باشد. برای محاسبه طول سرریز از متغیری به نام نرخ بار سرریز استفاده می‌شود. مقادیر متداول نرخ بار سرریز در جدول (۲-۱۰) ارایه شده است. نمونه‌هایی از محرای انتقال‌دهنده در حوض‌های ته‌نشینی مستطیلی» مربعی و دایره‌ای در شکل (۵-۱۰) نشان داده شده است. روابط حاکم بر جریان در مجاری جمع‌آوری از قوانین جریان‌های متغیر مکانی با افزایش بده تبعیت می‌کند که در قسمت (۵-۳) به‌طور کامل آمده است. بر اساس تحقیقات و تجربیات موجود در طراحی سازه ورودی و خروجی حوض‌های ته‌نشینی» رعایت موارد زیر ضروری است: * روزنه‌های تعبیه شده در دیوار صفحه مانع ورودی باید به‌طور یکنواختی در تمام سطح دیوار توزیع شده باشند. * هرچه تعداد روزنه‌ها زیادتر باشد» طول جت پرتابی کم‌تر می‌شود و فضای مرده بین منافذ کاهش می‌یابد. * افت ارتفاع ناشی از عبور جریان از درون روزنه‌های دیوار جداسازء باید در حدود ۰/۳ تا ۰/۴ میلی‌متر باشد. دلیل این موضوع جلوگیری از شکسته‌شدن لخته‌های تولید شده در مرحله لخته‌سازی می‌باشد. * ابعاد منفذها به دلیل جلوگیری از گرفتگی باید در محدوده ۰/۰۷۵ تا ۰/۲ متر باشد. ۹ فاصله مرکز به مرکز روزنه‌ها باید در حدود ۰/۲۵ تا ۰/۵ متر باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم - نه‌نشسی ( (الف) جمع آوری خروجی (ج) (د) ناودان جمع آوری خروجی (و) شکل ۵-۱۰- انواع سازه ورودی و خروجی حوض ته‌نشینی, (الف) و (ب) حوض مستطیلی, (ج)» (د) و (و) حوض دایره‌ای, (ه) حوض مربعی ۵-۰ رژیم جریان وضعیت رژیم جریان در حوض ته‌نشینی را می‌توان به‌وسیله عدد رینولدز (مم» رابطه (۸-۱۰)» و عدد فرود (,۳/۸)» رابطه ۹۷/1 (۸-۱۰) 0 > << 1 ند (۹-۱۰) 2ب 2 در این روابط ۷ سرعت جریان (متر بر ثانیه)» ‎[٩‏ شعاع هیدرولیکی (متر) و ۷ ویسکوزیته سینماتیکی آب (مترمربع بر ثانیه)» را نشان می‌دهند. وضعیت رژیم جریان یک حوض ته‌نشینی معمولی را می‌توان با قرار دادن صفحات مانع طولی که موازی دیوار کناری -------- صفحهٔ بعد -------- 7)ی۱ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب حوض می‌باشد. بهبود داد. با این عمل حوض ته‌نشینی به کانال‌های کم عرض تبدیل می‌شود که در نتیجه سطح جریان کاهش می‌یابد و به تبع آن عدد رینولدز حتی تا ۵۰ درصد نسبت به حوض‌های معمولی کاهش می‌یابد و عدد فرود تا حدود مقدار مورد نظر افزایش می‌یاید. در آرایش صفحات مانع طولی باید به این نکته توجه داشت که به منظور نصب تحهیزات جممع‌آوری لحن حداقل -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۱ صاف‌سازی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل با زدهم- صاف سازی اجه ۱-۱ -کلیات فرایندهای انعقاد, لخته‌سازی و ته‌نشینی موجب حذف بسیاری از مواد معلق ایحادکننده کدورت می‌شود ولی جهت رسیدن به استانداردهای سلامت عمومی برای آب آشامیدنی معمولا نیاز به حذف بیش‌تر ذرات معلق در فرایند صاف‌سازی می‌باشد. صاف‌سازی یکی از قدیمی‌ترین روش‌های تصفیه آب است و در آن آب با عبور از ساختارهای سنگی و ماسه‌ای متخلخل, به آرامی تمیز و خالص می‌گردد. در این فصل ضمن معرفی انواع صافی‌های مورد استفاده در تصفیه‌خانه‌های آب» هیدرولیک این سامانه‌ها به همراه روابط محاسبه افت ارتفاع آرایه می‌شود. ۳-۱ انواع صافی صافی‌ها را معمولا بر اساس نرخ صاف‌سازی» نیروی محرک و جهت جریان به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌کنند. بر مبنای نرخ صاف‌سازی» صافی‌ها را می‌توان به آنواع صافی‌های ماسه‌ای کند و صافی‌های تند و صافی‌های با بار زیاد تقسیم‌بندی نمود. صافی‌های ماسه‌ای کند دارای بار هیدرولیکی کم‌تر از ۱۰ مترمکعب بر مترمربع بر روز هستند. یک سامانه زهکشی تحتانی نیز در زیر بستر ماسه‌ای جهت جممع‌آوری آب صاف شده تعبیه می‌گردد. جزییات یک صافی ماسه‌ای کند در شکل (۱- ۱۱) نشان داده شده است. صافی‌های ماسه‌ای تند دارای بار هیدرولیکی تقریبا ۱۲۰ مترمکعب بر مترمربع بر روز و صافی‌های با بار زیاد دارای بار هیدرولیکی بزرگ‌تر از ۲۴۰ مترمکعب بر مترمربع بر روز می‌باشند. هر دو نوع صافی تند و با بار زیاد به طور وسیعی به کار برده می‌شوند. ساخت این سامانه‌ها کاملا با هم شباهت دارند. همان‌طور که در شکل (۲-۱۱- الف) نشان داده شده است. در صافی‌های تند و با بار زیاد از مخازن بتنی یا فولادی پر شده با بستر صافی مناسبء استفاده می‌شود. بستر صافی توسط یک بستر شنی ویک سامانه زهکشی ۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱ رل سا دهد اس هت ساسس سا امس ۲۳۲۱۱۲۳ | ۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۷۱ ورودی جریان لوله جمع آوری مرکزی ۱ (ب) شکل ۱-۱۱- صافی ماسه‌ای کند. (الف) تصویر افقی, (ب) برش الف -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب مختلفی از زهکش‌های خاص صافی در شکل (۲-۱۱) نشان داده شده است. بر اساس نیروی محرک, صافی‌های مورد استفاده در تصفیه آب به صافی‌های ثقلی و تحت فشار طبقه بندی می‌شوند. تفاوت اساسی میان صافی‌های نقلی و تحت فشارء ارتفاع مورد نیاز جهت هدایت آب درون بستر صافی و نوع مخازن در بر گیرنده صافی می‌باشد. انتخاب صحیح بستر صافی در طراحی از جهات: ۱ توانایی در گرفتن ذرات جامدء ۲ نرخ بار هیدرولیکی آن‌ها و ۳ کیفیت نهایی آب مهم می‌باشد. صافی‌ها بسته به تعداد بسترهای مورد استفاده آن‌ها به سه دسته بسترهای تک لایه (تک محیطی)» بسترهای دو لایه (دو محیطی) و بسترهای مختلط (چند محیطی) ۱۱۱ ی ورودی مرس مساست ام . )0۱ خروجی (ج) شکل ۲-۱۱- انواع صافی(الف) برش صافی‌های تند و با بار زیاد: (۱) نمونه ای از صافی ماسه‌ای تند و (۲) صافی با بار زیاد و بستر دو لایه‌ای؛ (ب) صافی‌های تحت فشار: (۱) صافی عمودی و (۲) صافی افقی, (ج) جهت جریان: (۱) جریان رو به پایین (۲) جریان رو به بالا ۱ الف- صافی‌های تک لایه (تک محیطی) بستر این نوع صافی‌ها دارای یک محییط بوده که غالبا ماسه خوب دانه‌بندی شده است. در این صافی‌ها تحت تاثیر ورود جریان از زیر در زمان شستشوء لایه ماسه‌ای منبسط می‌شود. پس از پایان عمل شستشو ابتدا ذرات بزرگ‌تر ته‌نشین شده و پس از آن به ترتیب -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بازدهم- صاف سازی )۱۳ ذرات دارای اندازه کوچک‌تر ته‌نشین می‌شوند که به پدیده لایه‌بندی موسوم است. لایه‌بندی عیب عمده این صافی‌ها به شمار می‌رود کرده از این ۴ تا ۵ سانتی‌متر به ندرت در قسمت‌های پایین بستر حذف می‌شوند. ب- بسترهای دو لایه (دو محیطی) برای فایق آمدن بر مساله لایه بندی از صافی‌های دو لایه (دو محیطی) استفاده می‌شود که دو محیط آن اغلب زغال آنتراسیت و ماسه کوارتز می‌باشد. آنتراسیت دارای چگالی ۱/۵۵ می‌باشد که سبک تر از ماسه با چگالی ۲/۵۶ است. بنابراین در عمل شستشو لایه ج- صافی‌های با بستر مختلط (چند محیطی) صافی‌های مختلط شبیه صافی‌های دو لایه هستند با این تفاوت که در طراحی آن‌ها از چند لایه مصالح استفاده شده است و چگالی و دانه‌بندی ته‌نشین می‌شوند. مقادیر معمول برای طراحی آن‌ها نیز در جدول (۱-۱۱) آمده است. زمان بهره‌برداری از این جدول ۱-۱۱- مقادیر معمول طراحی برای انواع صافی‌های ثقلی [۱۳] : ۱ تا ی -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ماسه دراأت با قطر ۵/۱۸/۱۸ ۱ 2 درات با قطر ۱۰۸۱۱۱۱۱ ۵ "ات با قط ۱۵/۲/۲۱ ۱۰ درات با قطر ۲۵۸۱۸۸۱ ۱۵ 4 با قطر د (الف) سل ورودی آب ۸/۰ ۰ (ب) شکل ۳-۱۱ انواع مختلف سامانه‌های زهکش صافی, (الف) زهکشی به کمک شن. (ب) زهکشی بدون استفاده از شن ۳-۱- اجزای تشکیل‌دهنده صافی در تصفیه‌خانه‌های آب معمولا از چند صافی به‌صورت موازی استفاده می‌شود. اجزای اصلی تشکیل‌دهنده صافی شامل بدنه اصلی» سامانه‌های لوله‌کشی» شیرهاء مجاری آب شستشو و تلمبه‌ها همراه با دیگر تجهیزات لازم برای کنترل جریان آب به درون سامانه و یا خارج از آن می‌باشد. در شکل (۴-۱۱) یک نمونه صافی که از ۴ سلول تشکیل شده» نشان داده شده است. آب از قسمت بالا وارد صافی شده و در بستر صافی» لایه نگهدارنده شن و زهکش زیرین جریان می‌یابد. زهکش زیرین جریان را به یک مجرای مرکزی هدایت کرده و در نهایت آب پس از خارج شدن از این محرا وارد لوله خروجی می‌شود. پس از مدتی استفاده از صافیء منافذ آن با تجمع و انباشته شدن ذرات جامد جدا شده از آب گرفته شده و باید شستشو شود. در این مرحله شیرهای ورودی و خروجی صافی بسته شده و شیرهای آب شستشو باز می‌شوند. جریان آب پس از عبور از لایه نگهدارنده شنی وارد بستر صافی شده و آن را شناور می‌سازد. با شناور شدن مصالح صافی ذرات جامد انباشته شده بین ذرات بالا آمده و به داخل ناودان‌های جمع‌آوری پساب صافی وارد می‌شوند. آب از خروجی واحد ته‌نشینی از طریق سامانه لوله‌کشی ورودی به صافی هدایت می‌شود. هر صافی دارای یک شیر جهت قطع کردن آب ورودی می‌باشد. معمولا لوله ورودی در قسمت بالای صافی و زیر سطح آب قرار دارد. سامانه لوله‌کشی خروجی» آب عبوری از صافی را به واحد بعدی هدایت می‌کند. هر صافی دارای یک شیر جهت قطع کردن آب خروجی می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بازدهم- صاف سازی ۱۳۳ سامانه لوله کشی شستشو معمولا آب را از زیر صافی به داخل بستر هدایت می‌کند. آب پس از عبور از لایه نگهدارنده شنی باعث شناور شدن بستر و خروج ذرات گیر کرده بین آن‌ها می‌شود. پساب شستشو در قسمت بالای صافی جمع‌آوری شده و وارد لوله خروجی می‌شود. مجموع بده ورودی به سامانه صاف‌سازی معمولا ثابت است. برخی صافی‌ها به گونه‌ای طراحی شده اند که با انباشته شدن ذرات ریز داخل آب در میان فضاهای خالی بستر صافی نرخ جریان کاهش می‌یاید. از این صافی‌ها تحت عنوان صافی‌های با نرخ کاهنده یاد ثابت باقی بماند که به صافی‌های با نرخ ثابت موسومند. 3 و این ر ۲۶ در ۱ یماد و ج کی ۲۳ رز یهت سس ح ج کی ص اج ۶ یچم هکس پل | شستنو ابسته ابسته | باز | باز [بسته ترس و و زار و اس ۳ ی ناودان ت. سطح آب در زمان کار صافی زرا آب شسه ۳ ۱ بات زهکش ز م0 __ رز تس خروجی (1 سس سا ۱ بر 1۱ سامانه زهکش کترل کننده ۰ ۱ (ب) زهکش شکل ۶-۱۱ اجزای مختلف صافی به همراه سامانه لوله کشی, (الف) چهار صافی به‌صورت موازیء (ب) سامانه لوله‌ کشی صافی -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ۶-۱- روش‌های کنترل جریان در صافی صافی‌ها را بر حسب اینکه بده جریان در آن‌ها در طول زمان بهره‌برداری کاهش ییافته و یا ثابت باقی بماند به ترتیب به انواع ه ۹ ۱ ه ۰ ۲ ۰ ۰ ۰ ۰ ۹ صافی‌های جریان کاهشی و صافی‌های جریان ثابت تقسیم‌یندی می‌نمایند. در صافی‌های جریان کاهشی در طول زمان بهره‌برداری با انباشته‌شدن لخته‌های همراه آب در بین دانه‌های بسترء افت ارتفاع افزایش و در نتیجه بده عبوری کاهش می‌یابد ولی در صافی‌های با جریان ثابت» با کنترل افت ارتفاع در خروجی صافی» میزان بده عبوری از صافی در طول زمان بهره‌برداری تقریبا ثابت باقی می‌ماند (شکل ۵-۱۱-الف). لازم به ذدکر است کنترل افت می‌تواند توسط شیرء سرریزء» سیفون و یا انواع کنترل کننده‌های دیگر به صورت خودکار یا دستی انجام گیرد. در برخی از صافی‌ها طراحی به نحوی انجام می‌شود که تراز سطح آب در کانال یا جعبه ورودی با گرفته شدن منافذ بستر صافی و افزایش افت ارتفاع افزایش می‌یابد. در این نوع صافی کنترل جریان در ورودی انجام می‌شود. در نوع دیگر از صافی با تعبیه تجهیزات کنترل جریان (نظیر شیرهای کنترل) در مجرای خروجی مقدار افت ارتفاع در صافی تنظیم می‌گردد. در شکل (۵-۱۱) تغییرات بده عبوری از صافی و افت ارتفاع در حالت‌های مخلتف نشان داده شده است. بنابر مطالب آرایه شده در این قسمت. می‌توان صافی‌ها را بر اساس نحوه کنترل جریان در آن‌ها به انواع ذیل تقسیم‌بندی نمود: -- صافی با جریان کاهشی "صافی با جریان ثابت کی 2 ی نگ رو پویپید یم نا پیش ی ی ی با ۳ هن اد ۱ 2 ی زمان (الف) ارتفاع افت کل (بستر+ شیرها) / ارتفاع سطح آب ورودی ۹ 9 _ارتفاع افت در بستر صاذ 5 تا یره : ره و ارتفاع افت در شیرهای کنترل وس اک سح زمان زمان شکل ۵-۱۱- حالت‌های مختلف جریان در صافی, (الف) مقایسه صافی با جریان ثابت و صافی با جریان کاهشی. (ب) صافی با کنترل در ورودی» (ج) صافی با کنترل در خروجی ۳۵۱6 1601108 - | 7 3۵۱6 00۹1۵1 - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل یا زدهم- صاف سازی ۱۳ الف- صافی‌های جریان ثابت با کنترل در خروجی در این سامانه‌ها که به دلیل پیچیده بودن فقط در تصفیه‌خانه‌های بزرگ مورد توجه هستندء جریان ورودی به‌طور مساوی بین واحدهای صافی تقسیم می شود و افت ارتفاع در صافی توسط تجهیزات کنترلی در مجرای خروجی تنظیم می شود. ارتفاع آب در ورودی این نوع صافی یکسان و ثابت است. سامانه کنترل در این نوع صافی با اندازه‌گیری تغییرات گرادیان هیدرولیکی در ورودی و باز و بسته کردن شیرهای خروجی, بده جریان را تنظیم می کند. اگر آفت ارتفاع تحت تأثیر آنباشته شدن لخته‌ها بین منافد بستر صافی افزایش یابد, شیرهای خروجی به آرامی باز می شود و چنانچه تحت تاثیر شستشو افت ارتفاع در بستر صافی کاهش یابد, با بسته شدن شیرهای خروجی» این کاهش افت جبران می شود. به این ترتیب با وجود افت ارتفاع ثابت شکل (۵-۱۱- ج)» بده عبوری از صافی نیز ثابت باقی خواهد ماند. در شکل (۶-۱۱- الف) قسمت‌های مختلف این نوع صافی نشان داده شده است. ب- صافی‌های جریان ثابت با کنترل در ورودی در این نوع صافی جریان ورودی به‌صورت یکسان بین واحدهای مختلف صافی تقسیم می گردد. بسته به افت ارتفاع» سطح آب در این واحدها متغیر خواهد بود. زمانی که بر اثر انباشته شدن لخته ها در بین منافذ صافی افت ارتفاع افزایش یابد.ء با بالا آمدن سطح آب این افزایش افت جبران می گردد (شکل ۵-۱۱- ب). سامانه کنترل در این نوع صافی جندان پیچیده نیست و به دلیل سادگی عمل در تصفیه‌خانه‌های کوچک نیز قابل استفاده است. یکی از معایب این نوع سامانه امکان عبور ذرات همراه آب و کاهش کیفیت آب خروجی از صافی است. در شکل (۶-۱۱- ب) قسمت‌های مختلف این نوع صافی نشان داده شده است. ج- صافی‌های جریان کاهشی با کنترل در ورودی این نوع سامانه ساده‌ترین نوع صافی است و بر خلاف حالات قبل در آن هیچ کنترل‌کننده یا تقسیم‌کننده جریانی وجود ندارد. در این نوع صافی؛که در شکل (۶-۱۱- ج) قسمت‌های مختلف آن نشان داده شده» با در نظرگیری یک سرریز در سازه خروجی, فشار در کف بستر صافی در طول زمان بهره برداری مثبت نگه داشته می شود و تحت تاثیر بسته شدن منافد صافی بر اثر ته‌نشین شدن لخته های همراه آب» بده جریان عبوری از صافی کاهش می‌یابد. سادگی ساختمان و سهولت بهره‌برداری استفاده از این صافی‌ها را در تصفیه‌خانه‌های کوچک مناسب ساخته است. د- صافی‌های جریان کاهشی با کنترل در خروجی این صافی‌ها مشابه صافی‌های جریان ثابت با کنترل در خروجی هستند و در آن با کنترل افت ارتفاع توسط شیرهای خروجی» گرادیان هیدرولیکی ثابتی به تمام واحدها اعمال می شود. در این حالت نیاز به نصب تجهیزات کنترل‌کننده جریان برای تک تک صافی‌ها نیست و با نصب یک شیر کنترل‌کننده در لوله خروجی نهایی می‌توان کل صافی‌ها را کنترل نمود. بنابراین واحدهای تمیز دارای جریان بیش‌تر و واحدهای کثیف جریان کم‌تری را عبور می‌دهند. در شکل (۶-۱۱-د) قسمت‌های مختلف این نوع صافی نشان داده شده است. تجربه‌های موجود نشان داده کیفیت آب خروجی از این نوع صافی نسبت به سایر انواع مناسب‌تر است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۹ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ی ۳۳۳ و گت وروی << کی هچ ی مح شبرهای ۹ ورودی 5 ترار سمایخ آن جربان ورودی ترار سطح اب فی نمیز / ی رف کنترل کننده های جربان ی - لیام ا؟ ی یی ۳ 99 7 ۳۳ << وی در کم مک << صافی شماره (۲) 7 سافی شماره (۱) سرریزهای تنظیم فشار در کف صافی (د) شکل 1-۱۱- انواع صافی, (الف) صافی جریان ثابت با کنترل در خروجی» (ب) صافی جریان ثابت با کنترل در ورودی؛ (ج) صافی جریان کاهشی با کنترل در ورودی» (۵) صافی جریان کاهشی با کنترل در خروجی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بازدهم- صاف سازی ۱۳۷ بررسی قرار می‌گیرد. ۱-۵-۱ افت ارتفاع در بستر صافی (۱-۱۱) ره ۶ بلا ,۷ ول دون ۵۰ - 1 در این رابطه ,سآً عمق بسترء ۵ تخلخل بسترء ول قطر متوسط دانه‌های بستر» ۷ سرعت جریان در بستر» ‏ لزجت. م جرم مخصوص آب و ع شتاب ثقل می‌باشند. در طول سال‌های اخیر تحقیقات گسترده‌ای بر روی هیدرولیک صافی‌ها صورت گرفته و افت ارتفاع در بستر صافی‌ها رابطه کارمن-کوزونی است: (۳۳۱۱) 8 الم ۱ در این رابطه ۷ سرعت متوسط (برابر با حاصل تقسیم بده عبوری بر مساحت سطح صافی است) و ‎٩‏ ضریب شکل دانه‌ها (جدول - ]1 (۳-۱۱) 5 + 50[ <] ۷ در رابطه بالا عدد رینولدز مج ۲۷ برابر است با: 0۷۷ (۴-۱۱) سح [] ۲ جدول ۲-۱۱- تعیین شکل دانه‌های بستر صافی ضریب شکل دانه‌ها (0) رابطه دیگر محاسبه افت ارتفاع در یک بستر تمیر متخلخل با دانه‌بندی نسبتا یکنواخت. رابطه رز (رابطه (۵-۱۱)) می‌باشد که 1 ۷۷*۶ ۲ 1.067 (۵-۱۱) سب سس مر[ موس 1 1 08 1؟-۵ 0۵۳1۳ - | 6 - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌های آب 7 :3 ما ۱.0617 ۶-۱ سر اس موس ول سس عم (۱۱-ع کوک ور 7 در رابطه بالاا *« درصد وزنی برای اندازه‌های درات .له می‌باشد. برای بسترهای لایه لایه که تخلخل یکنواختی دارندء رابطه (۵-۱۱) عبارتست از: در دو رابطه (۶-۱۱) و (۷-۱۱) قسمت مجموع از محاسباتی که بر روی نتایج آنالیز الک انجام می‌گیردء به دست می‌آید و خارج از موضوع این راهنما است. علاوه بر روابط بالاء روابط فایر- هچ" (رابطه (۸-۱۱)) و هیزن" (رابطه (۸-۱۱)) نیز برای تعیین افت ارتفاع در بستر صافی آرایه شده است. >» ۸۱ سول 82 >( ۱ ۷ با *5.2*10 | ۰ اه مشک مت (۹-۱۱) 4 7+10 ۲" ۰ تا ۸/۵)» ] دما (درجه فارنهایت) و ۷ ویسکوزیته سینماتیکی (مترمربع بر ثانیه) را نشان می‌دهند. در حالت صافی با درصدی گرفتگی نیز استفاده کرد. با گرفته شدن تدریجی منافذ بستر صافیء تخلخل موثر 2 کاهش می‌یابد که به افزایش افت فشار ,1ا» منتج می‌شود. نحوه کاربرد این معادلات برای محاسبات مربوط به تعیین افت ارتفاع در مثال نشان داده شده ۲-۵-۱ افت ارتفاع در صافی‌های گرفته در طول زمان بهره‌برداری از صافی؛ ذرات جامد داخل آب فضاهای خالی بستر ر پر کرده و9 باعث کاهش تخلخل و افزایش آفت ارتفاع در صافی می‌شوند. افت ارتفاع نهایی در بستر صافی را در صورت معین بودن تخلخل در پایان زمان بهره‌برداری می‌توان از منافذ است. تخمین زد. هر چند این روش ممکن است نتایج غیر واقعی به همراه داشته باشد. معمولا کدورت خروجی صافی‌ها طی آب خروجی و دسترسی به کیفیت بهترء باید صافی دایما شستشو شود. با مطالعات راهنما می‌توان تخمین دقیق‌تری از حداکثر افت فشار در صافی‌ها به‌دست آورد و متغیرهای رابطه کوزنی کارمن ( معادله (۲-۱۱)) را برای گرفتن نتایج بهتر» واسنجی نمود. در این | - ۳۵۱۳-|] 2 - 0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل یازدهم- صاف سازی ۳۹ روش بستر صافی به‌صورت لایه‌هایی فرض می‌شود که هر کدام از آن‌ها مثل یک صافی تنها (با ضخامت کم) که به‌طور سری باهم واسنجی شوند. ۳-۵-۱ افت‌های متفرقه در طراحی هیدرولیکی صافی علاوه بر در نظر گرفتن افت ارتفاع در طول بستر» افت‌های ناشی از متعلقات صافی نیز باید ملاحظه این شبکه شامل سامانه وله کشی جریان ورودی» جریان خروجی» کنترل کننده‌های جریان و شیرها می‌باشند. جهت محاسبه آفت ارتفاع در این سامانه‌ها از رابطه آفت دارسی - وایسباخ (معادله (۶-۳)) رأبطه هیزن- ویلیامز (معادله (۱۱-۳)) و رابطه تعیین افت - بسترهای شنی برای محاسبه افت ارتفاع در بسترهای شنی از روابط ارایه شده در قسمت (۱-۴-۱۱) استفاده می‌شود و طرز استفاده از آن‌ها مشابه محاسبه افت ارتفاع در بستر تمیز می‌باشد. بستر شنی معمولا از چندین لایه که به ترتیب روی هم قرار گرفته‌اند» تشکیل می‌شود. - سامانه زهکس زیرین (رابطه ۱۳-۳) یا رابطه روزنه (رابطه ۱-۷) استفاده نمود. ویژگی‌های هیدرولیکی (ضریب افت موضعی یا ضریب روزنه) این سامانه‌ها به میزان زیادی متغیر است و معمولا" توسط سازندگان آرایه می‌شود. - کانال‌های جمع‌آوری آب شستشو این کانال‌ها پساب شستشو را به سمت زهکش هدایت می‌کنند. نقش این کانال‌ها شبیه کانال‌های باز با جریان متغیر مکانی است و طراحی آن‌ها شبیه طراحی کانال‌های خروجی در حوض‌های ته‌نشین می‌باشد. مراحل طراحی آن‌ها در بخش (۷-۶-۳) ذکر شده -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب 1-۱ ابزارهای سنجش افت ار تفاع معمولا روی صافی تجهیزات نمایشگر افت ارتفاع نصب می‌شود که از دو حسگر در ورودی و خروجی به صافی تشکیل شده (۷-۱۱- الف) افت ارتفاع به تدریج در طول بستر زیاد شود. لخته‌ها به‌طرز مناسبی در طول بستر گیر می‌کنند. اما اگر همانند شکل (۷-۱۱- ب) افت ارتفاع در اعماق پایین‌تر رخ دهد نشان دهنده این است که لخته‌ها در طول لایه ماسه پیش رفته و ممکن است می‌دهد. این حالت می‌تواند نشان‌دهنده لخته‌های سفت و بزرگ یا مصالح صافی ریز و یا نرخ صاف‌سازی بسیار پایین باشد. )(ج) شکل ۷-۱۱- اندازه گیری فشار در صافی, (الف) لخته‌های مناسب. (ب) لخته‌های بسیار ضعیف, (ج) لخته‌های بزرگ یا سفت ۷-۱ اندازه‌گیری جریان معمولا بر روی هر صافی بده‌سنج نصب می‌شود. برخی از سامانه‌های صاف‌سازی نظیر صافی‌های نرخ ثابت با کنترل جریان خروجی به دستگاه اندازه‌گیری جریان نیاز دارند اما وجود این دستگاه بر روی بسیاری از صافی‌ها الزامی نیست هر چند بهتر است همه صافی‌ها به دستگاه بده‌سنج محهز باشند. این دستگاه بهره‌بردار را قادر می‌سازد که جریان توزیع شده در صافی‌ها را اندازه‌گیری کرده و از عدم اعمال بار اضافی به هر صافی اطمینان حاصل کند. ۸-۱ شستشوی صافی صافی زمانی شستشو می‌شود که: (- افت ارتفاع صافی به بیش از افت ارتفاع محاسبه شده در طراحی برسدء ۲-کدورت آب خروجی به بالاترین مقدار مجاز برسدء ۳- زمان کارکرد صافی از آخرین دفعه‌ای که شستشو داده شده استء بیش از زمان انتخاب شده برای طراحی باشد. در عمل شستشوء آب با سرعت کافی در جهت رو به بالا از بستر صافی عبور داده می‌شود تا بستر صافی منبسط شده و جامدات انباشته شده در بستر به طرف بیرون شسته شوند. در طی عمل شستشوء بستر صافی شناور و ذرات چسبیده به آن‌ها جدا می‌شوند. در این حالت فضای بین مصالح بستر زیادتر شده و تخلخل افزایش می‌یابد و سرعت عمودی آب تقریبا برایر با سرعت ته‌نشینی ذرات بستر است. این امر باعت می‌شود که ذرات دارای سرعت ته‌نشینی کم‌تر حدف شده و به طرف جریان خروجی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل یازدهم- صاف سازی ۳ رانده شوند. برای اطمینان از بهره‌برداری صحیح لازم است در طراحی هیدرولیکی صافی به متغیرهایی نظیر: ۱- سرعت ته‌نشینی ذرات بسترء ۲- بده شستشو, ۳- افت ارتفاع در حین عمل شستشو و ۴- مدت زمان شستشو توجه شود. ۱-۸-۱ سرعت ته‌نشینی ذرات بستر صافی سرعت ته‌نشینی بستر صافی با استفاده از رابطه (۱-۱۰) یا استفاده از نمودار شکل (۸-۱۱) به‌دست می‌آید. در این روابط برای محاسبه سرعت ته‌نشینی» ذرات بستر به‌صورت کروی و جدا از هم (بدون چسبیدن به هم) فرض می‌شوند. بستر ماسه و بستر گارنت دارای ذرات کروی هستند ولی بسترهای آنتراسیت اشکال هندسی نامنظمی دارند و سرعت ته‌نشینی ذرات آن‌ها کمی کم‌تر از سرعت ۲-۸-۱ محاسبه افت در زمان سستشو در زمان شستشوی صافی, جهت جریان از پایین به بالا بوده و باعث شناور شدن ذرات صافی می‌شود. در این راهنما روابط محاسبه افت ارتفاع در بسترهای منبسط شده هم برای بسترهای یکنواخت و هم برای بسترهای لایه لایه آمده است. عمل شستشوی بستر یکنواخت به عمق با را تا عمق یآ منبسط خواهد کرد. در حین شستشو, افت ارتفاع بر اثر اصطکاک ذرات ,1 برابر است با: (۱۰-۱۱) و ون در این رابطه بالا 05 جرم محصوص ذرات تشکیل‌دهنده بستر و 6 تخلخل بستر منبسط شده ر نشان می‌دهد. مقدار 6 را می‌توان از رابطه (۱۱-۱۱) محاسبه نمود: (۱۱-۱۱) ۳ ۷ اف توجه به قطر دانه‌های بستر با استفاده از رابطه (۱-۱۰) محاسبه و یا از نمودار شکل (۸-۱۱) به‌دست آورد. این نمودار برای دمای ۱۰ ِ ۷ درجه سانتی‌گراد به‌دست امده و برای سایر دماها عدد حاصل از این نمودار را باید در ضریب 00 ضرب نمود (۷ لزجت ۷ )۱۲-۱۱( -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۲ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب 10 * 10 ۶ 10 10 1 10 قطر ذرات ,مه (سانتی متر) عمق انبساط را می‌توان از رابطه زیر محاسبه نمود: | (۱۳-۱۱) * ۳ ما و یا با جایگزینی م2 از رابطه (۱۱-۱۱) داریم: ]1 (۱۴-۱۱) با با )ما نی ۱ در بسترهای لایه لایه, ابتدا ذرات کوچک‌تر واقع در لایه‌های فوقانی منبسط می‌شوند. به محض اینکه ,۷ برای شناور شدن می‌شود: ۸ (۱۵-۱۱) سر۵ ۷ ,۳ ۷( -1) < من که در رابطه بالا * نسبت وزنی ذرات دارای تخلخل انبساط یافته م2 می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل یازدهم- صاف سازی ۳ ۹-۱- جمع‌آوری آب شستشو برای اطمینان از تمیز شدن موثر بستر صافیء جهت جریان آب شستشو باید تا حد امکان قائم باشد. در بیش‌تر صافی‌ها از کانال‌های جمع‌آوری کننده آب شستشو برای اطمینان از قائم بودن جریان استفاده می‌شود. در شکل (۹-۱۱) نحوه آرایش این کانال‌ها نشان داده شده است. طراحی هیدرولیکی این کانال‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که جریان به راحتی از لبه آن سرریز کند. جریان در این کانال‌ها به‌صورت متغیر مکانی می‌باشد که محاسبات هیدرولیکی برای طراحی چنین کانال‌هایی در بخش (۷-۶-۴) آمده است. محاسبه فواصل و ارتفاع این کانال‌ها بسیار مهم است. اگر فاصلهٌ کانال‌ها از هم زیاد باشدء لخته‌های معلق به طور موثر در عمل شستشو حذف نمی‌شوند. همچنین اگر این فاصله خیلی کم باشدء مصالح بستر به بیرون می‌روند. در حالت کلی بهتر است که کانال‌ها نردیک به هم بوده و ارتفاع آن‌ها در بالای بستر منبسط شده قرار گیرد. ناودان جمع آوری شکل ۹-۱۱- سامانه شستشوی صافی, (الف) سامانه جمع‌آوری پساب شستشو از کنارء (ب) سامانه جمع‌آوری -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۳ هیدرولیک سایر واحدها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوازدهم- هیدرولیک سایر واحدها ۳۲ ۱-۳- کلیات در تصفیه آب شرب علاوه بر واحدهای اصلی که در فصول قبل هیدرولیک آن بیان شد. به منظور بهبود متغیرهای کیفی آب» حسب شرایط و موقعیت‌های خاص از فرایندهایی نظیر حذف طعم و بو فلوئور زنی» استفاده از کربن فعال و غیره استفاده می‌شود. به علاوه آب تصفیه شده قبل از ورودی به شبکه توزیع باید گندزدایی شود. طراحی این واحدها به لحاظ هیدرولیکی نکته خاصی ندارد و مشابه با سایر واحدهاست. در این راهنما با توجه به اهمیت و عمومیت واحد گندزدایی» طراحی هیدرولیکی این واحد آورده شده است. در ادامه این فصل هیدرولیک واحدهای فراوری پسماندها و لجن تولیدی بررسی می‌شود. ۳-۳ کنترل رنگه بو و مزه هر چند هدف اصلی و اولیه در تصفیه‌خانه آب تولید آب سالم و بهداشتی است که متغیرهای آن در حد استانداردهای سلامت باشدء اما مسایل گوارا بودن آب نظیر رنگ, بو و مزه آب نیز برای اطمینان از قابل آشامیدن بودن آن از اهمیت برخوردار است. استانداردهای موجود سعی در پایین نگه داشتن این متغیرها و سایر عوامل موثر در مسایل گوارا بودن در آب تصفیه شده دارند. منشاء رنگ آب ترکیبات آلی و غیرآلی طبیعی و یا مصنوعی است که به منابع آب بالا دست تصفیه‌خانه وارد می‌شود و به‌صورت معلق و با محلول وجود دارند. در تصفیه‌خانه آب حذف رنگ به‌وسیله فرایندهایی همانند اکسیداسیون, انعقاده صاف‌سازی» جذب سطحی و ستون‌های مبدل یونی انجام می‌شود. معمول"ا حذف طعم و بو در کنار فرایندهای اصلی تصفیه انجام می‌شود و به لحاظ هیدرولیکی تاثیر چندانی ندارد. ۳-۲- گندزدایی و فلوئورزنی فرایند گندزدایی آب آشامیدنی به منظور حذف عوامل بیماری‌زا استفاده می‌شوند. در تصفیه‌خانه‌های آب این عمل می‌تواند در ابتدا یا انتهای تصفیه‌خانه انجام گیرد. در گندزدایی در اول تصفیه‌خانه معمولا هدف حذف عوامل بیولوژیکی مزاحم مثل جلبکها می‌باشد که می‌توانند بازده تصفیه در واحدهای بعدی را کاهش دهند در حالی‌که گندزدایی نهایی بیش‌تر برای مصون نگه‌داشتن آب تصفیه شده از عوامل بیماری‌زا در طول شبکه توزیع تا رسیدن به دست مصرف‌کننده صورت می‌پذیرد. این کار با روش‌های مختلف نظیر استفاده از مواد اکسید کننده قوی مثل آزن» کلرء پرمنگنات پتاسیم» تابش آشعه و یا روش‌های دیگر انجام می‌شود که متداول‌ترین این روش‌ها در کشور ما استفاده از کلر و ترکیبات آن است. به هنگام استفاده از اکسیداسیون باید دقت شود که ماده اکسیدکننده پس از اختلاط مناسب و پخش یکنواخت در تمام حجم آب. به اندازه کافی در تماس با عوامل بیماریزا قرارگیرد. محلول کلر به کمک پخش‌کننده‌هایی (دیفیوزر) که ترتیب قرارگرفتن آن‌ها در شکل‌های (۱-۱۳۲) و (۲- ۱۲) آمده است. به آب تصفیه شده در نقاط معین مثل قبل و یا بعد از واحد صاف‌سازی تزریق می‌شود. پس از آن به سرعت توسط مکانیسم‌هایی نظیر استفاده از ابزار مکانیکی, قرارگرفتن صفحات مانع و پرش هیدرولیکی ایجاد شده در پایین دست سرریزء ونتوری» دریچه یا ناودان پارشال با آب مخلوط می‌شود. برای این عمل گرادیان سرعت در حدود "ه ۴۰۰ لازم است. هچنین در سال‌های اخبر استفاده از آزن به عنوان ماده گندزدایی‌کننده مورد توجه قرار گرفته است. در شکل (۲-۱۲) به‌صورت شماتیک روش تزریق ازن به آب نشان داده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب در تصفیه‌خانه غالبا جچهت اختلاط موثر آب با ماده گندزدایی کننده از صفحه مانع (دیوارهای قائم) در مخزن آب پاک استفاده می‌شود. این صفحات مانع با کاستن از فضاهای مرده, تاثیر باه لایه بندی حرارتی» آشفتگی جریان در ورودی و خروجی و احتمال پدیده اتصال کوتاه را کاهش می‌دهد. در شکل (۳-۱۲۳) نمونه‌های ضعیف» متوسط و خوب از قرارگرفتن صفحات مانع در مخزن آب تمیز مستطیل شکل و در شکل (۵-۱۲) حالت‌های مختلف قرارگرفتن صفحات مانع در مخزن آب پاک دایره‌ای شکل آمده است. واحد کلرزنی» ازن زنی و واحد فلوئور زنی به لحاظ هیدرولیکی کاملا مشابه با سایر واحدهاست. در ادامه با یک مثال نحوه محاسبه افت ارتفاع و ترسیم نیمرخ هیدرولیکی در واحد کلرزنی ارایه می‌شود. مت سح سس (الف) (ب) (د) ۱ (ج) ۱ سای ال لا ادلی را <- 0 (و) شکل ۱-۱۲- روش‌های تزریق کلر به آب» (الف) انژکتور دوگانه, (ب) ان کتور منفرد؛ (ج) انژ کتور چندگانه؛ (۵) سامانه انژکتوره (ه) دیفیوزر چندگانه با نازل‌های آویزان» (و) دیفیوزر منفرد قائم -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوازدهم- هیدرولیک سایر واحدها ۱۳۹ دیفیوزر 8 - دیفیوزر (د) (ج) دیفیوزر سا را اساسا روم ۹ اه ترچ (و) تس 20 ِ ْ مخلوط کن شا << ِ دیفیوزر (ح) دیفیوزر (ز( شکل ۳- ۱۳- روش‌های اختلاط کلر با آب. (الف) نازل در یک مجرای بسته» (ب) پایین دست سرریزء (ج) ناودان پارشال, (د) اختلاط در مخزن با استفاده از صفحه مانع» (ه) پرش هیدرولیکی, (و) اختلاط به‌وسیله شکل خاص دیوارهاء (ز) اختلاط مکانیکی, (ح) اختلاط مکانیکی به کمک دیوار راهنما -------- صفحهٔ بعد -------- ۰( راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب لوله ورودی ازن شکل ۳-۱۲- کانال‌های تماس با پخش‌کن ازن در کف به منظور گندزدایی آب -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوازدهم- هیدرولیک سایر واحدها یه ۰ ۳ ) : سک ی ۱ دح رن رح [ - رش ال (الف) (ب) ۱ و / ۹ ادلی 1۶۳ او اس ها ۹ 1 ۱ ۱ رل ۱ مقطع (ج) شکل۰-۱۳۲- صفحات مانع مورد استفاده در مخزن آب پاک دایره‌ای, (الف) حالت متوسطء (ب) حالت نامناسب» (ج) حالت مناسب 2-۲۳ جمع‌آوری و پردازش لجن در تصفیه‌خانه آب» پسماندهای حاوی جامدات آلی و غیرآلی از قبیل لجن‌های بیولوژیکی؛ رس سبلت و رسوب دهنده‌های شیمیایی در فرایندهای مختلف در طول تصفبه تولید می‌شوند. در گذشته این پسماندها به منابع آب طبیعی تخلیه می‌شدند ولی قوانین و مقرارت جدید مربوط به کنترل آلودگی آب‌ها این عمل را ممنوع کرده است. لذا پس از اعمال محدودیت در تخلیه -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌های آب قرار می‌گیرد. در این قسمت با معرفی انواع لجن تولیدی در تصفیه‌خانه‌های آب و منابع تولید آنء واحدهای مختلف جمع‌آوری و پردازش لجن به لحاظ هیدرولیکی مورد بررسی قرار می‌گیرند. ۱-2-۳ منابع تولید لجن لجن تولیدی در واحدهای مختلف تصفیه‌خانه آب. به لحاظ کمیت و کیفیت یکسان نبوده و خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها نظیر چگالی, میزان مواد معلق, قابلیت آبگیری و لزجت متفاوت می‌باشد. به‌طور کلی این پسماندها را می‌توان به گروه‌های لجن حاصل از فرایند انعقاده لجن فرایند سختی‌گیری» پساب شستشوی صافی‌هاء لجن حاصل از رسوبات آهن و منگنز پساب ناشی از کمک منعقد کننده‌هاء پودر کرین فعال اضافه شده و پسماندهای حاصل از اضافه کردن سایر مواد شیمیایی تفکیک کرد. ۲-2-۲- پردازش (فراوری) پسماندها فراوری پسماند شامل مجموعه عملیات‌هایی است که طی آن لجن برای دفع آماده می‌شود. به‌طور کلی فرایندهای فراوری شامل مراحل تغلیظ حالت‌دهی (آمایش)» آبگیری» خشک‌کردن, بازیافت شیمیایی و دفع می‌باشد. از آنجا که قسمت زیادی از هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری در تصفیه‌خانه‌های آب مربوط به واحدهای مدیریت پسماندها و لجن می‌باشد. انتخاب این فرایندها از اهمیت زیادی برخوردار است. در شکل (۶-۱۲۳) یک شمای کلی از انواع این سامانه‌های تصفیه آورده شده است که با توجه به عواملی نظیر زمین موجود. اندازه تصفیه‌خانه. حمل و نقل و دفع لجن» بازیافت و استفاده مجدد از مواد شیمیایی یکی از این گزینه‌ها انتخاب می‌گردد. بخش عمده انتخاب و طراحی این واحدها مربوط به فرایند مساله می‌باشد و خارج از موضوع این راهنما است. در ادامه ضمن تعریف هر یک از این روش‌هاء نکاتی که به جهت هیدرولیکی مهم هستند.ء بیان می‌شود. الف- تغلیظ هدف از سامانه تغلیظط کاهش حجم آب لجن و نیز کاهش اندازه واحدهای آبگیری از لجن می‌باشد. این کار معمولا توسط بر که‌هاء تغلیظ کننده‌های ثقلی و شناورسازی با هوای محلول انجام می‌شود. برکه‌ها معمولا زمانی که زمین به میزان زیاد در دسترس باشد استفاده می‌شوند و در صورت طراحی صحیح از بازده بالایی برخوردار هستند. عمق استخر معمولا ۲ تا ۲ متر در نظر گرفته می‌شود. تغلیظ کننده‌های ثقلی نیز با افزایش غلظت جامدات و حذف آب اضافی (که در برخی موارد به ابتدای تصفیه‌خانه برگشت داده می‌شود) موجب کاهش حجم لجن می‌شوند. این تغلیظ کننده‌ها معمولا به‌صورت حوضچه‌های ته‌نشینی دایره‌ای شکل مجهز به لجن روب طراحی می‌شوند و بهره‌برداری از آن‌ها به‌صورت پیوسته و یا منقطع می‌باشد. لجن تغلیظشده به‌وسیله یک چاهک مرکزی جمع‌آوری و به خارج تلمبه می‌شود. طراحی این سامانه‌ها معمولا بر اساس آزمایش‌های راهنما و با توجه به تجربیات موجود انجام می‌شود. ولی به‌طور کلی در طراحی آن باید به نکاتی از قبیل در نظر گیری تغییرات کمی و کیفی سالیانه و فصلی توجه نمود. بارگذاری هیدرولیکی لجن حالت‌دهی شده معمولا ۴ تا ۱۰ مترمکعب بر مترمربع بر روزء بارگذاری جامدات لحن حالت‌دهی شده معمولا ۲۰ تا ۸۰ کیلوگرم بر مترمربع بر روز و عمق و زمان ماند تغلیظ کننده معمولا به ترتیب ۴/۵ تا ۶/۵ متر و ۸ تا ۲۴ ساعت در نظر گرفته می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوا زدهم- هیدرولیک سایر واحدها ۱5۳ می‌شود. امروزه از این روش کم‌تر استفاده می‌شود. در شکل (۷-۱۳) نمونه‌ای از تغلیظ کننده‌های ثقلی نشان داده شده است. ۱(-برکه ۱- منجمد کردن و ۱- بستر لجن خشک کن ۱-ب رکه ۱- دفن ۲- تغلیظ کننده ثقلی ذوب کردن ۲- تغلیظ کننده ثقلی ۲- تغلیظ کننده ثقلی -ب رکه و , , - تخلیه به رودخانه - شناور سازی با هوا ۱ ۲- روش شیمیایی - شناور سازی با هوا - شناورسازی با هوا تم - تخلیه به فاضلاب‌رو شکل 1-۱۲- روش‌ها و فرایندهای مختلف فرآوری و دفع لجن ب- حالت‌دهی لحاظ هیدرولیکی مهم نیستند. ج- آبگیری برای انتقال لجن به محل دفع لازم است به کمک فرایندهای آبگیری, رطوبت آن را از بین برده و لجن را به صورت جامد تبدیل کرد. برای این منظور از فرایندهای ساده‌ای مثل تبخیر و رسوب در بر که ها و9 بسترهای لحن خشک کن و9 یا فرایندهای پیجیده نظیر در لحن تصفیه‌خانه آب موادی وجود دارند که دارای ارزش اقتصادی بوده 0 دارای قابلیت باریافت می‌باشند 9 می‌توان از آن‌ها پس از بازیافت مجددا در پروسه تصفیه استفاده کرد. عمل بازیافت نیز به لحاظ هیدرولیکی نکته خاصی ندارد. دفع لحن نیز آخرین مرحله از این فرایند است و به روش‌های مختلفی نظیر دفن در زمین» پخش روی سطح زمین و تخلیه به فاضلاب‌روهای بهداشتی انجام می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- / ۰ / ای ‌ + وه 7 و ره چا و رن ی بر و تا مه سم ج- ۰ تم وس ود اه اه سا داد چاه - من سا نی اه زا و رک ور گر س مر هر رک دیش کو و 1 هوس کوک 2 و در 1 ۹ ان - ق ده ی او هی که و و اه را ما ام رگ سر 3 ( راکو در ره و ها در ی ی ی و ام و ان اهر کی 1 2 ی شوه 9 ولو : 2 رد هل وه ها تم و و پا ۳ چا ره را ب ی وگو وی ی ۰ رای ما 5 ۶ ۰ مر وه ید سا و ورم جم ی تا چک یک گر حک یر هدر هو گو اه هر صومعه رک هک کنم کو کی کت و ور را ی هکر ی اج هک کی ها که مد ی و اه مود ور رم ری رگ هروا ۵ ی اد 1 .. و وه هن یی ی شا جک 0 مور دا وگ و که وا و وگ ۰ ۳ را ۱ ری نک مه بر سا رخ یه کی کی هک تا چی یا هما ۰ ۹ دف ۳۳ ۳۱: ۲ ۰ 1 وم - ۰ مین لمکم وم ۶۶ ۸ د وه ۱ 1 ۳ ه با ۰ و پم 5 ۳ بو اه و لس ۳ : : ّ امس ۰ سل با ی 1 ی را را ی اج وی ای ۰ نو ‎٩‏ مرو مک هو هه ۳ رک رو ها را ی و و هن سس یز ماه ی 1 ی ۳( [ 8 هط ۳۳۵ رورا رت مر و زرم بو مش ۱ ۰ ۱ 1 1 سرا ۷ شت ‏ ۳ ً را دک کت با که یا کیر هک بر گام وهم و 5 ۰ ی ‏٩‎ : ج۱ او مع ام اد وا 5 ام وهی ی اه اک رک مد بح 1 ۹ ۲ اه / و 2 ۷ اما َ 0 اس و ۰ ات ی و هه ای ین و ردیر ۰ وگ هصرع رک ود هم سای و م2 هر مر مر سح وا و و 1 ی نیارد 7 ار یوک ی ۰ ی 2 | میک دم 2 اد ری ک 0 0 مک که ار 8 ۳ ویو یورو ی رم و ی یا یا خفه سسکا کمن ری را و را کی یر ی رل کر رل رک رین رک ری کی ان تا رز خن ی ای ی ار کنر رز ۹ ن ۰ ۰.۰ ۰ سا ۰ ۰.۰ هم شکل ۷-۱۲- جزییات حوض تغلیظ کننده تفلی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۳ انتخاب محل و حانمایی واحدها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سیزدهم- انتخاب محل و جانمایی واحدها 4۷ ۱-۳- کلیات انتخاب محل مناسب برای احداث تصفیه‌خانه آب نخستین گام از مراحل طراحی و ساخت می‌باشد که با توجه به محدودیت‌های مختلف زیست‌محیطی» نوع منابع آب خام» متغیرهای طراحی و غیره تعیین می‌شود. پس از انتخاب محل تصفیه‌خانه و تعیین فرایندهای تصفیه,ء تهیه نقشه جانمایی واحدها آغاز می‌شود که این قسمت نحوه قرار گیری واحدهای مختلف تصفیه‌خانه در محل انتخاب شده را دربر می‌گیرد و در مرحلهٌ بعد ارتباط بین این واحدها از طریق مجاری بازء لوله‌ها و اتصالات مربوط صورت می‌پذیرد. بسیاری از تصفیه‌خانه‌ها در طول مدت استفاده با مسایل و مشکلات جدی بهره‌برداری مواجه می‌شوند که ناشی از انتخاب غیر صحیح و غیر اصولی محل احداث تصفیه‌خانه و اشتباه در جانمایی واحدها و لوله‌کشی بین آن‌ها و نیز نامناسب بودن گرادیان هیدرولیکی در طول تصفیه‌خانه می‌باشد. بنابراین بسیار مهم است که طراح در انتخاب محل تصفیه‌خانه» جانمایی واحدها و طراحی هیدرولیکی تصفیه‌خانه دقت و توجه لازم را داشته باشد. در این فصل به آرایه کلیات مربوط به انتخاب محل, جانمایی واحدها و مجاری ارتباطی بین واحدها پرداخته شده است. ۲-۳ انتخاب محل تصفیه‌خانه انتخاب محل تصفیه‌خانه نیازمند در نظر گرفتن دقیق محدودیت‌های توپوگرافی» زمین‌شناسی» زیست‌محیطی» هیدرولیک ورود و خروج و غیره می‌باشد. هرچند که یافتن یک محل ایده‌آل که تامین‌کننده تمام شرایط یادشده باشد تقریبا دشوار است. اما می‌توان با انجام مقایسه فنی و اقتصادی و در نظرگرفتن مسایل مختلف طراحی و عوامل زیست‌محیطی» بهترین محل را برای احداث تصفیه‌خانه از بین گزینه‌های ممکن انتخاب نمود. برخی از عواملی که در انتخاب محل تصفیه‌خانه باید به آن‌ها توجه شود عبارتند از: ۱- موقعیت جغرافیایی و توپوگرافی منطقه, ۲- اطلاعات حاصل از مطالعات زمین‌شناسی» ۳- در دسترس بودن انرژی الکتریکی» ۴- دسترسی به جاده» ۵- پیشینه زلزله‌خیزی و جاری‌شدن سیل در منطقه» ۶- هزینه‌های ساخت و سازء ۷- هزینه‌های نگهداری محل, ۸- سرعت گسترش شهر و جهت آنء ‎-٩‏ سلامتی بهره‌برداران و ایمنی خانه‌های مجاورء ۱۰- امکان توسعه در آینده» ۱۱- فاصله از منبع اصلی آب و نحوه انتقال آب به تصفیه‌خانه» ۱۲- نحوه انتقال و توزیع آب تصفیه‌شده به مخازن و شبکه مصرف. ۳-۳ موقعیت تصفیه‌خانه به لحاظ منبع تامین آب خام منابع آب خام نظیر سدء رودخانه و چاه با انتخاب محل تصفیه‌خانه رابطه مستقیم داشته و در برخی موارد نوع و موقعیت آن‌ها نقش اساسی در انتخاب محل ایفا می‌کند. علاوه بر این منبع آب خام و محل آبگیری با توجه به کیفیت آب تاثیر بلند مدت و طولانی در بهره‌برداری تصفیه‌خانه دارد. در مورد سدهاء محل تصفیه‌خانه باید به گونه‌ای باشد که حتی‌الامکان آب به‌صورت ثقلی بین واحدهای تصفیه‌خانه جریان یابد. برای این منظور باید در ارزیابی اولیه محل موردنظر ۱۰ تا ۲۰ متر اختلاف ارتفاع وجود داشته باشد. بنابراین گرادیان هیدرولیکی در طول مسیر باید به گونه‌ای باشد که این شرایط را تامین کند (شکل (۱-۱۳)) -------- صفحهٔ بعد -------- ۱5۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب خط گرادیان هیدرولیکی 0 شکل۱-۱۳- افت در سیستم با توجه به انتخاب محل تصفیه‌خانه (در این شکل شماتیک» جزییات از قبیل بالا با پایین بودن تصفیه‌خانه و با تلمبه‌ها نبوده و فقط افت در تصفیه‌خانه مدند باشد. پایین بودن و : نبوده و ر می, در صورتی که محل تصفیه‌خانه کنار رودخانه باشد.ء اغلب با مشکلاتی نظیر استغراق, بالا آمدن سطح آب زیر زمینی و ضعف سازه‌ها در شرایط موجود مواجه بوده و بهتر است که مکان‌های مرتفع تر برای این منظور در نظر گرفته شود (شکل (۲-۱۳)). در معرض خطر سبل شکل ۲-۱۳- تعیین محل مناسب برای تصفیه‌خانه در مجاور رودخانه نکته دیگری که در انتخاب محل باید مدنظر قرار گیرد. اطمینان از موجود بودن زمین کافی برای گسترش آتی تصفیه‌خانه می‌باشد. قبل از انتخاب محل تصفیه‌خانه می‌باید سطح مورد نیاز برای تمامی فرایندهای تصفیه محاسبه شده و به سطح مورد نیاز جمهت -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سیزدهم- انتخاب محل و جانمایی واحدها هه گسترش آن در آینده اضافه گردد. از نمودار شکل (۳-۱۳) می‌توان برای برآورد اولیه سطح مورد نیازء بدون در نظرگرفتن واحدهای پیش ته‌نشینی» مخزن آب تمیز و حوضجه‌های نگهداری لحن یا بسترهای لجن خشک کن, استفاده کرد. شکل ۳-۱۳- تعیین سطح زمین مورد نیاز برای تصفیه‌خانه نسبت به جمعیت متغیرهای هیدرولیکی مورد توجه در انتخاب محل مناسب برای تصفیه‌خانه شامل: ۱- خط گرادیان هیدرولیکی, ۲- اندازه لوله‌ها ۱-4-۳- خط گرادیان هیدرولیکی انتخاب صحیح تراز تصفیه‌خانه و مناسب بودن محل (از نظر خاکبرداری و خاکریزی) روی این متغیر تاثیر می‌گذارد. در بیش‌تر تصفیه‌خانه‌های متعارف» میزان افت در داخل تصفیه‌خانه از حداقل ۴ متر تا حداکثر ۲۰ متر تغییر می‌کند. این بدین معنی است که باید اختلاف ارتفاع در این محدوده بین تراز آب در ورودی به تصفیه‌خانه تا تراز آب در مخزن آب تمیزء وجود داشته باشد. لازم به ذکر است این رقم در مورد تصفیه‌خانه‌های پیشرفته که شامل واحدهایی نظیر واحد جذب سطحی با کربن فعال است. می‌تواند بیش‌تر باشد. طبیعی است که هم زمین‌های مسطح و صاف و هم زمین‌های با شیب تند برای احداث تصفیه‌خانه مناسب نیستند. بلکه به‌طور کلی محل احداث تصفیه‌خانه باید شیبی حدود ۳ تا ۵ درصد داشته باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب قطر لوله‌های ورودی به تصفیه‌خانه و خروجی از آن تا رسیدن به مخزن معمولا بر اساس بده ماکزیمم روزانه طراحی می‌شود. علاوه بر تعیین قطر بهینه لوله‌ها و درنظرگرفتن مسایل فنی و اقتصادی باید سرعت مناسب جریان در لوله‌های انتقال با توجه به واحدهایی که به آن‌ها وارد و یا از آن‌ها خارج می‌شوند. را هم در نظر گرفت. مثلا سرعت در مجاری خروجی از واحد لخته‌سازی نباید به حدی باشد که لخته‌ها شکسته شوند. در جدول (۱- ۱۴) محدوده سرعت‌های مجاز جریان در لوله‌های مختلف آمده است. جدول ۱-۱۳- محدوده مجاز سرعت در مجاری ورودی و خروجی واحدها در حالت کلی ۰/۷۵-۱/۱ و در حالتی که از پلیمر در ورودی صافی لوله ورودی به صافی‌ها ۱ استفاده شده باشد ۱/۱-۱/۴ ۳-2-۳ افت ارتفاع محل در نظر گرفته شده برای احداث تصفیه‌خانه باید ارتفاع لازم برای جبران افت در طول تصفیه‌خانه را داشته باشد. در غیر این صورت استفاده از تلمبه لازم می‌شود. در طراحی تصفیه‌خانه سعی می‌شود حتی الامکان انتخاب محل به‌گونه‌ای باشد که کم‌ترین نیاز ۵-۳- جانمایی واحدهای تصفیه‌خانه تصفیه‌خانه در زمین انتخاب شده را نشان می‌دهد. تجربه نشان می‌دهد که جانمایی صحبیح واحدها می‌تواند: ۱- جذابیت محل تصفیه را افزایش دهد.ء ۲- نیازهای بهره‌برداری را مرتفع سازدء ۲- هزینه‌های ساخت و ساز و بهره‌برداری را حداقل کند. ۴- انعطاف‌پذیری در تصفیه‌خانه به منظور اصلاح فرایندها و یا گسترش آن در آینده را محقق کرده و ۵- منظره و ساختمان تصفیه‌خانه را با مسایل محیط زیست وفق دهد. با توجه به الگوی جانمایی» غیر از جاهایی که نیاز به تلمبه باشدء آب به‌صورت ثقلی بین واحدها جریان می‌یابد. به‌طور کلی در جانمایی واحدها باید به موارد زیر توجه نمود: * به حداقل رساندن هزینه‌های مربوط به کارهای عمرانی که برای این منظور طراح باید مطالعات دقیق بر روی توپوگرافی برابر سیلاب و غیره انجام دهد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سیزدهم- انتخاب محل و جانمایی واحدها ۹ * بارگذاری هیدرولیکی یکسان (یا متناسب با ابعاد) به مخازن و واحدهاء که این هدف تنها با جانمایی صحیح واحدها امکان پذیر است. بیش از ۷۰/ تصفیه‌خانه‌های موجود دارای عدم توازن بار هیدرولیکی در واحدهای خود هستندهء که نتیجه طراحی غیر اصولی جانمایی واحدهای آن‌ها می‌باشد. ٩‏ متمرکزکردن کنترل و بهره‌برداری از تصفیه‌خانه؛ * در نظرگرفتن ملاحظات سازه‌ای؛ * توجه به گسترش تصفیه‌خانه در آینده و تهیه نقشه نهایی و لوله‌کشی بین واحدها؛ * در نظر گرفتن شرایط جوی و ملاحظات آب و هوایی در محل تصفیه‌خانه» به‌عنوان مثال استفاده از صافی‌های بدون پوشش در نواحی معتدل مناسب است. در صورتی که در نواحی سرد صافی‌ها حتما باید جهت جلوگیری از یخ‌زدگی پوشیده باشند؛ * در طراحی و جانمایی واحدها نسبت به هم بهتر است از واحدهای مشابه که به‌صورت قرینه نسبت به هم قرار می‌گیرند. استفاده نمود. به عبارتی واحدهای تصفیه‌خانه به‌صورت مدولار طراحی شوند تا امکان ساخت مدول‌ها به‌صورت مجزا در دوره‌های مختلف طرح و با توجه به ظرفیت مورد نیاز در آن دوره میسر باشد؛ * در طراحی مجاری انتقال لجن باید حتی الامکان از زانو و خم کم‌تر استفاده شود. همچنین در صورت استفاده از زاتویی: از زانوهای با شعاع انحنای زیاد استفاده نمود و سامانه به گونه‌ای طراحی گردد که بتوان در مواقع لزوم, داخل لوله‌ها را * از نقاط کور در طراحی سازه‌ها و ارتباط هیدرولیکی بین واحدها پرهیز شود؛ * با توجه به فشار آب ورودی و اندازه سازه‌ها می‌توان از جانمایی عمودی استفاده شود؛ * ساختمان مواد شیمیایی در نزدیک‌ترین محل مصرف منظور شوند؛ * در صورت امکان دو سامانه انتقال در تصفیه‌خانه طراحی شود تا در صورت نیاز به تعمیر و یا شستشو فقط یکی از خطوط از مدار خارج شود. 1-۳ مجاری ار تباطی بین واحدها لوله کشی بین واحدها شامل اتصال مجراهاء جعبه‌های جمع‌آوری و تقسیم» شیرالات و دریچه‌ها و متعلقات بین واحدهای مختلف تصفیه می‌باشد. افت ارتفاع در سیستم لوله کشی و واحدهای تصفیه پس از آنکه واحدها و لوله‌های رابط در نقشه جانمایی مشخص شدند.ء محاسبه می‌شود. در انتقال جریان از یک واحد تصفیه به واحد دیگر ترتیب کانال‌ها و خطوط لوله و متعلقات آن مهم می‌باشد. قبل از ترسیم نیمرخ هیدرولیکی لازم است افت ارتفاع در هر یک از این اتصالات محاسبه گردد. فاصله اندک بین واحدهای همجوار در جانمایی واحدها می‌تواند طول و در نتیجه ارتفاع مورد نیاز و هزینه سامانه ارتباطی بین واحدها را کاهش دهد. بنابراین قبل از طراحی باید جانمایی واحدهای به نحوی تعیین شود که در مراحل بعدء طراحی مناسب مجاری ارتباطی بین واحدها امکان‌پذیر باشد. کانال‌ها و لوله‌های ارتباط دهنده بهتر است در زیر سطح زمین قرار داشته باشند و در طرح‌های آرایه شده توسط طراح لازم است همه این موارد به طور واضح به همراه واحدهای متصل به آن مشخص شوند. در جانمایی واحدهای لازم است امکان توسعه در آینده و -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌های آب افزایش ظرفیت تصفیه‌خانه در نظر گرفته شود. همچنین لازم است با در نظرگیری شیر و دریچه در ابتدا و انتهای این مجراها امکان خارج‌کردن آن‌ها از مدار و عبور جریان از خطوط کنارگذر فراهم گردد. در بسیاری از تصفیه‌خانه‌ها از تونل‌های زیرزمینی» که گالری‌های دسترسی نیز نامیده می‌شوند؛ برای دسترسی به شیرها و دریچه‌ها و کنترل بهینه آن‌ها در نظر گرفته می‌شود. در اغلب موارد جریان از چند واحد تصفیه که به موازات هم قرار دارنده جمع شده و یا بین چندین واحد تقسیم می‌شود که از لوله‌ها و کانال‌های مشابه جهت پخش جریان استفاده می‌شود. توازن هیدرولیکی جریان بین واحدهای مختلف تصفیه با جانمایی صحیح واحدها و آرایش مناسب مجراها ارتباطدهنده بین آن‌هاء امکان‌پذیر است. در جانمایی لوله‌ها سه فرض مهم و پایه‌ای وجود دارد که عبارتند از: ۱- سهولت احداث و بهره‌برداری» ۲- سهولت دسترسی به آن‌ها جهت تعمیر و نگهداری و ۳- سهولت در گرفتن اتصال از آن‌ها و یا اضافه نمودن خطوط جدید در آینده. کانال‌ها و مجراها ممکن است بالا و یا زیر سطح زمین باشند. در نقشه جانمایی همه لوله‌ها باید با توجه به واحدهای تصفیه مشخص شده و نیز اتصالاتی که در آینده اضافه می‌شوندء نشان داده شوند. در بسیاری از تصفیه‌خانه‌ها تونل‌های زیرزمینی (که گالری‌های بهره‌برداری نیز نامیده می‌شوند) برای قرارگرفتن لوله‌ها و ابزار کنترلی آن‌ها ساخته می‌شوند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهاردهم- نیمرخ هیدرولیکی ی ۱-2 -کلیات نیمرخ هیدرولیکی نمایش تصویری تغییرات سطح آب در طول تصفیه‌خانه است. بررسی تغییرات سطح جریان در تصفیه‌خانه‌های آب عمدتا به‌خاطر اینست که بتوان مشخص نمود در هر نقطه از تصفیه‌خانه سطح آب نسبت به حالت‌های قبل خود چقدر پایین‌تر قرار گرفته و یا نسبت به واحدهای پایین دست چقدر بالاتر می‌باشد. در این فصل ضمن بیان تعاریف و نکات موجود در این زمینه؛ نحوه محاسبه و ترسیم نیمرخ هیدرولیکی ارایه می‌شود. در طراحی تصفیه‌خانه آب ارتفاع واحدها و مجاری ارتباطدهنده به گونه‌ای تنظیم می‌گردد که گرادیان هیدرولیکی مناسبی که تحت آن جریان به‌صورت ثقلی برقرار می‌شود. ایجاد گردد. بسیاری از تصفیه‌خانه‌های موجود به‌خاطر مشکلاتی که به علت گرادیان هیدرولیکی نامناسب در واحدهای تصفیه‌خانه به‌وجود آمده» عملکرد مناسبی ندارند. بنابراین طراح باید نسبت به تهیه و ترسیم نیمرخ هبدرولیکی مناسب و دقیق اقدامات لازم را انجام دهد. هدف از آرایه این فصل تکمیل محاسبات هیدرولیکی مربوط به فصول قبل و تعیین افت ارتفاع برای لوله‌ها و مجاری ارتباطی بین آن‌ها می‌باشد که در نهایت منجر به ترسیم نیمرخ هیدرولیکی برای کل تصفیه‌خانه می‌شود. ۳-۶ تعیین نیمرخ هیدرولیکی نیمرخ هیدرولیکی نمایش تصویری تغییرات سطح آب در طول تصفیه‌خانه را نشان می‌دهد. برای ترسیم نیمرخ هیدرولیکی به یک نقطه کنترل که تراز سطح آب در آن معلوم باشد. نیاز است. این نقطه می‌تواند در ابتداء انتها و یا در برخی شرایط خاص در وسط تصفیه‌خانه یا یک نقطه با تراز اختیاری باشد. با مشخص شدن این نقطه می‌توان با حرکت به سمت پایین دست یا بالادست و محاسبه افت ارتفاع در هر قسمت به‌صورت عقب رو یا جلوروء تراز سطح آب در هر نقطه را محاسبه و نیمرخ سطح آب را رسم نمود. افت ارتفاع کل در طول تصفیه‌خانه. برابر تفاوت بین سطح آب در ابتدای ورودی آب خام و تراز حداقل سطح آب در مخزن آب پاک است. اگر به دلیل شیب طبیعی زمین» ارتفاع کل بین ابتدا و انتهای تصفیه‌خانه, کم‌تر از افت ارتفاع کل محاسبه شده باشد. امکان برقراری جریان ثقلی وجود نخواهد داشت. در این شرایط برای جبران کمبود ارتفاع به تلمبه‌خانه نیاز است. پس از اینکه سطح آب توسط تلمبه بالا آمده مجددا امکان برقراری جریان ثقلی فراهم می‌گردد. در هر حال قرارگرفتن تلمبه‌خانه در بین واحدها (وسط تصفیه‌خانه) توصیه نمی‌شود و همواره سعی در به‌کارگیری آن در ابتدای تصفیه‌خانه قبل از ورودی آب خام است. برقراری تعادل مناسب بین ارتفاع آب خام در ابتداء افت ارتفاع در طول و ذخیره و تلمبه‌زنی آب پاک در انتهای تصفیه‌خانه نیازمند به کارگیری دقیق اصول و روابط هیدرولیک است. ۳-4- اصول 9 نکات مهم اصول اولیه و نکات مهم زیادی وجود دارد که در ترسیم نیمرخ هیدرولیکی باید به آن توجه نمود. برخی از این موارد عبارتند از: الف- نیمرخ هیدرولیکی باید برای هر دو حالت بده ورودی حداکثر و بده ورودی حداقل محاسبه و ترسیم شود. ب- نیمرخ هیدرولیکی جریان باید برای تمام مسیرهای اصلی موجود در تصفیه‌خانه ترسیم گردد. پ- افت ارتفاع کل در طول تصفیه‌خانه برابر مجموع افت ارتفاع در واحدها و اتصالات, متعلقات و مجاری ارتباطدهنده است. ت- افت ارتفاع در طول هر واحد شامل قسمت‌های زیر است: -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۵ راهنمای طراحی هید رولیکی تصفیه خانه‌ها یآب * موارد متفرقه نظیر ارتفاع ریزش آزاد در سرریزها. بیش‌ترین افت ارتفاع در طول واحدها در بده حداکثر لحظه‌ای طراحی وقتی که یک یا چند واحد خارج از مدار است. رخ می‌دهد. با زمان‌بندی مناسب تعمیرات در فصولی که آب مورد نیاز شهروندان کم است. می‌توان از این وضعیت جلوگیری به‌عمل آورد. محدوده مقادیر متداول افت ارتفاع در طول واحدهای مختلف تصفیه‌خانه در جدول (۱-۱۴) ارایه شده است. افت ارتفاع در نتیجه ورود جریان؛ * افت ارتفاع در نتیجه خروج جریان؛ ٩‏ افت ارتفاع در نتیجه جمع‌شدگی و بازشدگی در مقطع کانال؛ * افت ارتفاع در نتیجه وجود اصطکاک؛ ۹ افت ارتفاع در نتیجه زانوهاء دریچه‌هاء شیرهاء اتصالات و ابزار بده‌سنحی؛ * افت ارتفاع مورد نیاز برای سرریز و سایر سازه‌های هیدرولیکی؛ * ارتفاع مورد نیاز برای ریزش آزاد؛ ارتفاع مورد نیاز برای توسعه و گسترش واحدها در آینده. جدول ۱-۱۶- محدوده متداول افت ارتفاع در واحدهای مختلف تصفیه‌خانه آب [۱۳] ج - سرعت در مجاری ارتباطی بین واحدها باید به اندازه کافی زیاد باشد تا مانع از ته‌نشینی مواد معلق همراه با آب در آن‌ها شود. برای این منظور معمولا در طراحی حداقل سرعت برابر ۰/۶ متر بر ثانیه در نظر گرفته می‌شود. در شرایطی که بده ورودی حداقل باشد.ء سرعت حداقل طراحی ۰/۲ متر بر ثانیه فرض می‌گردد. به علاوه یکی از مواردی که باعث بهتر شدن طراحی می‌شود.ء در نظرگیری محاری مجزا بین واحدها است تا امکان تمیز کردن و شستشوی محراها در شرایط حداقل بده فراهم گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهاردهم- نیمرخ هیدرولیکی ۷ چ - افت‌های اصطکاکی در مجاری تحت فشار با استفاده از رابطه هیزن- ویلیامز (رابطه۱۱-۳) یا رابطه دارسی (رابطه۳-ع۶) ح - افت ارتفاع موضعی در اتصالات کانال‌ها و مجاری باز و لوله‌های تحت فشار به‌صورت ضریبی از ارتفاع سرعت محاسبه می‌شود. نحوه تعیین ضرایب افت موضعی و محاسبه افت ارتفاع در بخش‌های (۳-۵-۳) و (۲-۶-۳) آمده است. خ - در کانال‌های باز عمق با تغییر شرایط جریان» تغییر می‌کند. بنابراین با انتخاب ابعاد و شیب کف مناسب امکان برقراری جریان با عمق مورد نظر در آن فراهم می‌شود. همان‌طور که در فصل دوم بیان شدء جریان در کانال‌های باز می‌تواند به‌صورت‌های یکنواخت و غیر یکنواخت وجود داشته باشد. در این راهنما مبنای محاسبات جریان یکنواخت در کانال‌های باز رابطه مانینگ (رابطه (۱۴-۳)) است و در طراحی کانال‌های ارتباطی بین واحدها جریان به‌صورت یکنواخت و مقطع جریان ثابت فرض می‌شود. هم‌چنین از تغییرات سرعت در سطح مقطع جریان صرفنظر شده و سرعت جریان برابر با سرعت متوسط (۷<)(/۸) در نظر گرفته می‌شود. جریان غیر یکنواخت در کانال‌هایی که مقطع آن‌ها متغیر است یا در شرایطی که جریان از کنار به درون آن ریزش می‌کند یا از آن خارج می‌شود. به‌وجود می‌آید. جریان متغیر به انواع متغیر تدریجی» متغیر سریع و متغیر مکانی تقسیم‌بندی می‌شود که محاسبات مربوط به هریک در فصل سوم آمده است. در طراحی کانال‌های با جریان غیر یکنواخت و نیز در طراحی تبدیل‌ها معمولا در نظر گیری پله" در کف مطلوب است. افت ارتفاع در مقاطع تبدیل با برقراری رابطه انرژی بین مقاطع قبل و بعد از آن محاسبه می‌شود. وجود ریزش آزاد با ارتفاع نسبتا زیاد علاوه بر بالابردن ضریب اطمینان, باعث هوادهی طبیعی می‌شود که حذف عوامل مولد طعم و بو و گواراتر شدن آب را در پی دارد. د - اکثر وسایلی که برای اندازه‌گیری جریان در تصفیه‌خانه آب بکار می‌رود. باعث ایجاد افت ارتفاع می‌شود و لازم است افت ارتفاع در این تجهیزات (ونتوری» روزنهء پارشال فلوم سرریز و غیره) محاسبه و در ترسیم نیمرخ هیدرولیکی اعمال شود. نحوه انجام این محاسبات در فصل هفتم آمده است. ذ- در برخی مراجع توصیه شده است تا برای انعطاف پذیری بیش‌تر لوله‌ها و کانال‌های ارتباطی برای ظرفیت ۱/۵ برابر بده 2-5 اطلاعات اولیه قبل از اقدام به تهیه نیمرخ هیدرولیکی لازم است نسبت به تهیه و کنترل موارد ذیل اقدام گردد: ۱(- مشخصات محل نظیر نقشه‌های توپوگرافی» سطح آب زیرزمینی و غیره ۲- اطلاعات هیدرولیکی و جانمایی واحدها نسبت به هم که شامل موارد زیر می باشد: الف- بده حداقل, متوسط و حداکثر روزانه مورد نیاز و بده جریان در سال نخست بهره‌برداری ب- نوع» تعداد و ابعاد واحدها به همراه فرایندهای انتخابی ج- ضرایب مربوط به محاسبه افت ارتفاع در تحجهیزات مختلف د- شرایط و مشخصات آب خام [- -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- جداول و نمودارهای تعیین ضریب افت موضعی در محاری باز و تحت فشار -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف- جداول و نمودارهای تعیین ضریب افت موضعی در مجاری باز و تحت فشار ۵0و 825 و7 675 60 5205 45 375 30 225 کا 75 ی شکل الف-۱- ضریب افت موضعی ؟! برای انحنا در لوله [ ۸] صر موصعی ۳ برای ر ۱7) -------- صفحهٔ بعد -------- ۱7۳ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب سا لساا 1 ۳ ۳ 0 ۱۱۱۱۱ 0 040 ۵3۵0 ۵0.20 010 و ۱ لا سس رسارس 0 درا را بر راردا با الا را ال یلیل لب لها با را با بل ن سل دای 0 ۱40 ۱3۵ 2۵ ۱۵ ۵۵ 90 ۵80 ال لیر 1 8 اسر تک خچست سس 3۱8508) سم 0 5 غ غ) ۹۱۹5۱ حور دس [00 24 2۱ سم ص48 ۱0 ات ۸۳( 5)۳۸۷۷د3 ۷۰ ۱ ار 1 جلننل با را ل02-0/2 1۸۱9/27 بل لا تا ماس 7 1 1 ۹8 7 هل لد 010 0.20 ۵.30 ۵4۹۵ _ 0 ال بل لبا لا وه 10 20 30 40 50 0 3 2.0 25 30 35 0 شکل الف-۲- ضریب افت موضعی 1 (الف) تغییر مقطع تدریجی» (ب) تغییر مقطع ناگهانی [۸] -------- صفحهٔ بعد -------- 7 9 1 ژ 1 گ 2 ۹ (یظ 9 4 ۹ ایا چ از 5 ود رهای نعیین ضریب افت موضعی در مجاری 3333333333333333 بخو تب 7 فه ۲ ۰ له ۵۶ ۳۱۳۷ اب 2۵ 6 6 ه 0 (۳ ها ۶ ٍ 0 ِْ وه 5 رک ۵۳ 6 ْ وم رم مهم ی ۸ ک ۳ / ۱ بش / زه ۳9 63 2 »و ب۲ جح رم ۴*۶ 90 2 یج ه ه ص چ و 0 0 مه + (ص ح ۹ص ۳ب ۵ 0۵ 6 ۵ 6 65 85 ۵ هه 6 سرخ 60 بهم و بیج ضص 8 2۳و یی اس 6 0000 06 هه جهه خیم کم ه 7 ۴0ج ه یه ی نم زج مس نی نی ی ۰ 0 ۳۳9 ۰ من ۵ 7 تیه 4 0 زت 77 رض 2 ی فص ۳۳۳۳ | ۳ بح له به یه ۵ عذ 25 6 6 0 6 6 6 6 هه 2 2 9ج 8 خی +۷ هت 0 ورطا ه اج ده مح نت 3 ۵ 5 6۵ 85 وه 0 هت زه ره ص ۰ جضه- له ی که ۵ یک 0 هه ۶ 0 ۳ ( ( ها 0 کش ی ها ۳۱ به له له ۳ چم وس ن ۱ ۹ اه و۳ بخ اه 6 ۹ 5 کل ن ۳ اب راز دی * ی ان چ مس ۵ فه ۷ سم > وک نگ 6 32 مق ۲ ۹ ۹ ۲۱۳۱۳۳۹ اد 25 ۵ ۵ ۵6 865 65 6 6 وه ه و هه پچ حون مهو وس و ۹ ۲ ‏جه ض ۳ ۲۳۳ ف ز‎ ٩ م رم ص ص اه به بع و بعک ص‎ 8 ه 6 مه‎ 85 85 83 6 6 5 ۵ 6 2۵ 8 ۲ ۳ ٩‏ اه 6 ی هه 6 0 لبم جچ سس یه بو 0 ۲ را 0۵( ۹ ۳0 ی هه چم هلر - نوه لت ۳ و ا سل ی ری ۵ حل با وا رو مس باز و تحت فشار 9 5 ن 2 هه :۳ مه ۳+ اک ه 5 -» ۰ ت‌ ای اس ۳7 ن ما 1 نی تا و ۰ :1 ن ۲۱۳ پر ی 1 مه ۱ ح ۳ ۱ 2 [ ۹ مر ‎9٩‏ رم 0 ۳ م بیج ۳ زد لد ۰ ب مد ید ۳ زت 8 8 مهد و مسر ِ ( سوه و و۳ واه ۶ را ۰ هچ زک وه ۱ "۷ ۳ هَ سا ۶" ۰ س 0 ا وسته ۳ بت زم. َ 2 ام ی ۳ "۷ / 0 4 ات ۴۷ ح ۳ یم خ (ر ۸ بح 8 5 ۷ که ۰ ۳ 5 اعد 5 ه هم هه ۳ ی کر پر هه 8 " رها 5 ۰ ۵۵ ۰ بح ‌- بح لحم ض ه 60 ار ۱ یم د» رد ۱7۳ ججججششششششششششتتتتتت ۰ 0 زا 9 نوی ۹ سا هه ۰ ره بم ۹ > هت 5 بو ۱ اٌ ۵ صض ۰ له ۲۱ ۳9 ٩‏ ب ۳« هه وی ۰ 1 اه ا رکه اش 1 1 ۱ ای ز خ 5 ۵ ن 0 6 0 ۵ ی ی + ۵ ل ۳ ۵ چ- ۰ وت 0 که دی اٌ ارت 0 ۰ اه ز ی . 1 ریا پا ۱ عد > او بخ طا ژ نه ۰ ره دش رزوی > -------- صفحهٔ بعد -------- 2 ن ر راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها 5 ها 0 ها ۵ هه ی چع ح : الا مامت لا [89011 ّ سا دا : ساه 0 الق انان 13-11-37 د 51 3 ۰ 50۴۷/۵ 0 ۲۲1.۳۲ 0 آنآ:] *415 5 و ۱74 ۵0305 و ۳ / ت ۱ 5 ۲ ی سس ی 3 ادن ۸۸۲۵ ‎٩۱۵‏ : بل 1 5 0 > 7 ۳۹۵ :5017۸8 با الا 6 71 05 کرت 7 0 مد 4 7 ای ۱ ْ سب ۱ , چس ٍ ح ۱ هی ۳-0 ۹ ا هه 2821 ۴ وود رت سنا 0 ز ۳ 0 ایک 54 س الا لا مومت ها 4 کتک ۵0۸ ۴ : ۸0۵20 ل 8 شرس :۷ ۱ ۵۲ کت 11110 ۷/۸۱۲۰ 0۸530 ۱۳۹1 [ 051 3۲ ی 5 0۴ ۲۵0۲۲۲۵ ۸۲۷۵ ۲1۳۲۲ 0 ص۱0۵ سر 9 111 11] سل ۳ سس سا هن سموسهد لیج1 |۱۱ چا یانما که دی 0۹ ۱ 0 ۳ 1 8 1 3 ج ! زو با اه ی وه اب تا نت موه ۵۵6 90*1 ح . ۰ من ً رل ۹ ْ 5 سس 1 هت 0 : ا 62 و۱ چا سلل 0 0 1 ۴۸۳۲۶5 1 ا جر ۱ ل۱۸ ۱ 5 ره هن اه |2۵ باون هل ستا درد ۹۶۵۳ رس سا 2 ساب« سا 9 ۸۹ 1-011 ۱ ۹ 1 6 لا ۳ مود 1 ِ ر ,<- سا ات ام رانا را ایا بلخ نت ۹ 0 سح ال ]| تس50 ۱ مت سس مو و زر نز ت72 1 ظبه* ای ۱ لام هرا ام زج ۰ لا ت نانژن0 ۲۲۸ بپ ۹ 1 !۱( انلننما. سا لاد 7 یل میتی 25 ۹ نها ال ان ۷ آ 13۳۸۳ ۰ لت 10۳6 ۴ هد 1 اف ( ۵ اج 0 جح اب سای مه له 20 ِ ۵ 6 4 2 ۰ وا مه 4 ۶ ۱ * اندازه اسمی لوله آهنی در واحد اینچ (اینچ* ۲۵/۴ - میلیمتر) : یآب -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف- جداول و نمودارهای تعیین ضریب افت موضعی در مجاری باز و تحت فشار ۱ 8 ا !]5 هه 9 ۵۱8831۱۱ ۱ سح سس و عقوم نسم سب لاه سا کاس و 518۵۲ مخز سس معوعو بح اللللل نت ما۸ اع نسح سب بر سیب 6 5 : 0 ۱۵ 6 0۱24 شا |64 6۲ ۴ ۱ الا لام الا ا ناگ سس ۴۵ چم ساسا سس و ۷ 66 ای عسه رها تاه انش ال ان 8 0 0 ۱0 6 ۱24 وعتس ۴ 7 ] 3. اس این ۱ : ۳ با ۱۸-۰1 ۹0۴۹2۷۴۵ 68 ۳۳۳ ه ارو جستباآکا. ‏ سس لا الا ها هه - ۱[ اس سرام مس سای ۴ ال سس 1۳ 1 6۵76 رس 0 سلس ‏ خااووو ۷۸۷۴ 1 59 یک ان 2و0 62 0۳3 ۸05 یل پل لا ۵.۵5 ۹۷6۴۵ها ۲ 9 ۳ ال خ و سر 1 80 8500016 نخ دمم ویک اد ها رل ۱ ول ادا خی 2 ۱۱ و۱ 28 ا ۱ ٍ 60 - 0.05 ۶ ۹8۵۵828 ۸8 0920 ی لسپلنی ۱ و 0 اب-3 ۱ ما و۱ 99م ۱۵۸۴۸968 قم عون تلنل نموم ۷۵۷۴ 0ع56لا0۸ 1۲۱۸۲ 1۳۸۸۵ ۷0۴ 40 ۲10 ۳ 2 را ۴۱۸۷6۴۵ ۱ ۴۱۱۸8۸6۴۴۸۲ ۹۵۵۴۵ ۸ 8۷ پل پا ال 0 سم ان ۹ ده ه : ۴۵۱۲۸۵۹۵۴۱۴۷۲ 5۷۵۵۴۶۸ واه 1 ۳535111 5082۷۷۴۵ :7 سسکا لش طاساع ۵۶ ۴۴۴۲ تلو رد ین ۱ 5 ‌ ,ی 0 ۱ لا لادم ۸۱۷8۱۴ ِ 0 ۷:۶ 1۲۸۲ 0 00 و۵ ۱۴ 1 لجا, ۷۸۱۱۷۴ 0اسا۶ 0۴ (3ع۱۷۴۲) ۳۴۴7۲ لا ۶ للل ال لام ۶۴۸۹6۴۵ ٍ 29 666 24 0 شکل الف-۵- ضریب افت موضعی ۲[ در اتصالات لوله و شیرآلات (قطر لوله برحسب اینج) [۸] -------- صفحهٔ بعد -------- ۱77 راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب زاویه بازشدگی (ج) شکل الف-1- تعیین ضریب افت موضعی انواع متداول شیر با توجه به میزان بازشدگی آن (الف) شیر کشویی, (ب) شیر دیافراگمی, (ج) شیر توپی [۱۱] -------- صفحهٔ بعد -------- 0 ۱ 4 50 کت ی ام 00 1 7/۸/21 ی سم از | 71 120 مت جر راز 1 مور سح بح تسس یج ی ۱ کر : سح دا لن نز[ یت ند 2 سر مک انا سر زک رس سح ای رس موز زر ی چت ۱ مج 1 2 1 0 چ ی که 0و" 20 ۳ر///۲ رس این تا مت و ور مک ی اک سس ی ۳ ۱ دص : سجا ۱ | سل | 1 ۱ 10 10 0.5 10 (۰) شکل الف-۷- تعیین ضریب افت موضعی ,۲ * ,, ۲ < ۳ا انواع زانویی 1)» (الف) زانویی با مقطع دایره ای (ب) زانویی با مقطع مربع» (ج) زانویی با مقطع مستطیل نسبت طول به عرض ۲ (د) زانویی با مقطع مستطیل نسبت طول به عرض ۰۰/۵ (ه) تعیین ضریب تصحیح رینولدز [۱۱] -------- صفحهٔ بعد -------- 7۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب شاخه (۳) شاخه (۲) شاخه ۳( ۹ یا کب نا" ۱ جریا اولنه جریان مرکب ی جریان مر جریان اوله نس ی سا ی سس که سا ار ت 0 مر ۷ 0 7 1 ۳ ی ۳ (الف) 9 شاخه (۲) شاخه (۳) با شاخه | با کل اولنه سر چ ی سم هه یت هی اس شا هر ی / ی 0 مک 9 40 (ب) شکل الف-۸- متغیرهای مورد استفاده در تعیین هیدرولیک جریان انشعابی (روابط مورد نیاز جهت تعیین ضریب افت در پایین همین صفحه و در شکل (الف-٩)‏ آمده است)» (الف) تر کیب جریان, (ب) تقسیم جریان [۱۱] ۱- ترکیب جریان ۰۷ ,+2۵ ۵ ام 2 :2۵۳8 ۷2 ام 2 ۷2 23 ۲- تقسیم جریان ۷ -,۳+(20 +۷ ِ ۷۳28 ۱ ۶ +(28 ۷2 - 26 :۳ تا -------- صفحهٔ بعد -------- چششششششششششجششجششجششجشجشجشجشجشجششجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجششجشجشجشجشجششجششجشجشجششجشجششجشجشجشجشجشجشجششجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشجشججششجشجشجشججشجشجججشججشججججججشجججشجججشجججشجججشچجججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججج دح 0 ۵1 ۵2 ۵03 ۵4 ۵5 ۵6 ۵7 ۵08 09 0 ٩‏ ,0 نسبت جریان 0و0 08 07 06 05 04 03 7 لا 0- (ج) (د) شکل الف-۹- ضریب افت در جریان انشعابی» (الف) تقسیم جریان در انشعاب "۹۰ ۳۳۱ (ب) ترکیب جریان با انشعاب ‏ ۱۳۱۵ (ج) تقسیم جریان در انشعاب 20 الی 6۳۲۹۰ (د) ترکیب جریان با انشعاب ۳,۲۱۵ [۱۱] -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مثال طراحی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ب- مال طراحی ۱۳۳ در این پیوست یک مثال کلی ارایه شده است که عمده واحدهای متداول تصفیه‌خانه آب را که در فصول مختلف این راهنما هیدرولیک جریان در آن‌ها تشریح شده در بر می‌گیرد. هدف از ارایه این مثال تنها انجام محاسبات هیدرولیکی و تعیین افت ارتفاع بوده و سایر موارد به عنوان مفروضات مساله در نظر گرفته می‌شود. پس از محاسبه افت در تک تک واحدها و رسم نیمرخ سطح آب در آن‌هاء افت ارتفاع در مجراهای ارتباطی بین واحدها تعیین و در انتها نیمرخ سطح آب در طول تصفیه‌خانه رسم می‌گردد. لازم به ذکر است ابعاد فرضی برای واحدها ممکن است از نظر فرایندی کاملا صحیح نبوده و یا با استانداردهای ایران مطابقت نداشته باشد. برای یک تصفیه‌خانه آب شرایط زیر مفروض است. مطلوب است تعیین افت ارتفاع در واحدهای مختلف و در نهایت ترسیم نیمرخ هیدرولیکی در کل تصفیه خانه موردنظر. الف- حالت‌های مختلف بده ورودی به این تصفیه‌خانه عبارت است از: * بده حداکثر ورودی: ۱۱۳۵۰۰ متر مکعب بر روز * بده متوسط سالیانه: ۵۱۴۰۰ متر مکعب بر روز * بده حداقل: ۴۵۲۰۰ متر مکعب بر روز ب- همان‌طور که در شکل (ب-۱) نشان داده شده آب خام توسط یک لوله به قطر ۱/۲۲ متر از سمت جنوب به ابتدای تصفیه‌خانه (جعبه تقسیم ۸) وارد می شود. مراحل آشغال‌گیری و احتمالا دانه‌گیری در محل آبگیری انجام شده و جزء مراحل طراحی نمی‌باشد. این مثال شامل واحدهای اختلاط و لخته‌سازی, ته‌نشینی» صاف‌سازی و گندزدایی است و مشخصات مربوط به هر واحد در هر قسمت آرایه می شود. جانمایی واحدهای مختلف و نحوه ارتباط آن‌ها به همراه ابعاد مجراهای ارتباطی در شکل (ب-۱) نشان داده شده است. آب تصفیه شده در داخل دو مخزن آب پاک در انتهای شمالی تصفیه‌خانه ذخیره و از این نقطه» پس از تزریق کلر و فلوئور» توسط تلمبه به داخل شبکه توزیع فرستاده می‌شود. ۱- واحد اختلاط و لخته‌سازی قسمت‌های مختلف واحد اختلاط و لخته‌سازی در شکل (ب-۲) نشان داده شده است. همچنین در جدول (ب-۱) اطلاعات کلی مورد نیاز آمده است. لوله ای به قطر ۱/۲۲ متر آب خام را از جعبه تقسیم (] به داخل کانال تنظیم انتقال می‌دهد. پس از آن آب خام از روی سرریز به داخل کانال اختلاط آهک که در آن آب آهک برای تنظیم 0۲1 اضافه می‌شودء ریزش می‌کند. زمان ماند کوتاهی (در حدود دو دقیقه برای بده حداکثر لحظه‌ای) برای حل شدن آب آهک در داخل کانال اختلاط آهک و مجرای قبل از حوض‌های اختلاط سریع وجود خواهد داشت. آبی که 01۲1 آن تنظیم شده به دو کانال قبل از حوض اختلاط در دو طرف» ریزش می‌کند. از هر کانال ورودی» دو مدول مجزا برای انعقاد و لخته‌سازی و پس از آن ته‌نشینی در نظر گرفته شده است. هر قسمت شامل موارد ذیل می‌باشد: -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷5 س راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب -- - -- - - - -- 7-۵ --‏ سس سس 11 2 ی ۹ 9 ها 2 و اواج ۱ ۹ 4 ۱ ۱ سس س ۱ زا ۰ باس از کی ا 2 1 وچ جک ی 4 ۱ وی َ : ۹ که زلبال ٍ ۱ ۱ و 2 درو شوم مس و و ام هد اک 72 چم ۰ ۱ : چا تسا -------- صفحهٔ بعد -------- و1 ی / بیوست ب- مثال طراحی نا لارام هه 3 7 ی ۱ هی 3 ۳ ۱ این از ال 1 ۴ دن را یا ۱۱۸۵۳۱۱۱: ۱۱/5 لیس ااخ ده آ رهم او مرو ۱ 1 و ۱ وا ی رود اد ۱ )0۵ وی ۱ 3 : کت ۱ ] 2 :2 | ۲ ۹ ی : ال 1 ۱ ۹ | ی ! 0 ش و موی زا ی 2 | 1 ع ۱۱ 3 ا ی یر 1 ی 1 2 33 ز ۹ سس ار 1 ج| ۹ ۳ 3 1 3 بو ط و الم 2 با و وه اد 1۱ وس ف ور هه تس پچ ۳ 3 ت ۱۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب کانال اختلاط آهک " مجرای ورودی ۱۳۲سانتی متر تیکه فرل ۳ 5 مرا ما8 کانال خروجی مر دزی تاودا بارشا! 5 2 یت ودان پار ل‌ 5 ۰ مر (الف) (ب) ساختمان شیمیایی ۹ مونور همزن سل ۹ 1 موتور َ َ ا پل دسترسی ۳۳/۲ 5 الا 1 کانال ۵ ۱ ا تراز ۱۰۹/۲۵ متر کنترل دریچه لا ال به ۰ ۱ کف حوض اختلاط ا.. 18 ۱ ْ ورودی دریجه 9 خرو< تراز ۱۰۴/۳۵ متر ی 7 ۰ دریچه جداساز ۱ ۱ او ۰ وود ام ی 7 اف کوربای | ورودی 17 او 7 11 ای متریو ‎٩‏ سانتی متر سعه د. آننده 1 و ۱ 1 توسعه در ای | تراز۰۲/۲۵ مت 4 تب مجرای ورودی ۱ قطر ۱۲۲سانتی مر ۱ لوله ورودی قطر .۶ سانتی متر (ج) (د) شکل ب-۳- جزییات مربوط به طراحی حوض اختلاط سریع, (الف) تصویر افقی (ب) جانمایی کلی, (ج) برش الف- الف . (د) برش ب- ب الف- همزن‌های اختلاط سریع چهار حوض اختلاط به‌صورت موازی باهم بهره‌برداری می‌شوند و ۳۵ درصد از بده حداکثر لحظه‌ای به هر یک از این واحدها وارد می‌گردد. در هر حوض از همزن‌های مکانیکی با جریان شعاعی استفاده می‌شود. مواد منعقدکننده در حوض‌های اختلاط سریع به آب -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ب- مثال طراحی ۱۷۷ اضافه می‌شود و کمک منعقد کننده‌ها نیز در ناودان پارشال قبل از حوض‌های لخته‌سازی به آن افزوده می‌شود. بده طراحی هر حوض ۰/۳۲۸ مترمکعب بر ثانیه (یک چهارم بده حداکثر لحظه‌ای کل) می‌باشد. حوض اختلاط دارای هندسه مربعی با ابعاد ‎۱/٩‏ متر ۴ مر و عمق ‎۲/۹٩‏ متر می‌باشد. در شکل (ب-۲) جزییات واحد اختلاط سریع نشان داده شده است. جدول ب-۱- اطلاعات و شرایط اولیه برای واحد اختلاط و لخته‌سازی . دمای آب خام ورودی ب- حوض‌های لخته‌سازی همان‌طور که در شکل (ب-۲) مشخص شده در این تصفیه‌خانه چهار حوض لخته ساز موازی تعبیه شده است و ۲۵ درصد جریان به هر یک وارد می‌شود. آب انعقاد یافته به‌طور یکنواخت در طول کانال توزیع و از روی سرریز به داخل حوض‌های لخته‌سازی وارد می‌گردد. هر حوض از سه قسمت تشکیل شده که با دو صفحه مانع میانی به ضخامت ۵ سانتی‌متر از هم جدا شده‌اند و دیوار پخش انتهایی که تعدادی روزنه در آن تعبیه شده» آن را به حوض ته‌نشینی وصل می‌کند. بده طراحی هر حوض ۰/۳۲۸ مترمکعب بر ثانیه می‌باشد. شکل هندسی حوض لخته‌سازی, مستطیلی با ابعاد ۱۸/۴ متر * ۱۰ متر و عمق ۲/۲۷ متر می‌باشد. ابعاد قسمت‌های مختلف حوض لخته‌سازی در شکل (ب-۵- الف) مشخص شده است. بر اساس این فرضیات نیمرخ هیدرولیکی سطح آب در طول واحد انعقاد و واحد لخته‌سازی به‌دست می‌آید. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب حل) ابتدا محاسبات مربوط به واحد انعقاد انجام می‌گیرد: گام ۱- طراحی سازه ورودی سازه ورودی واحد اختلاط سریع از حوضچه تنظیم» کانال هک زنی و کانال ورودی تشکیل شده است. حوضچه تنظیم آب خام را از مجرایی به قطر ۱۲۲ سانتی‌متر از روزنه‌ای که نزدیک به کف آن است. دریافت می‌کند. آب در طول حوضجه تنظیم به سمت بالا جریان پیدا می‌کند و از روی سرریزی به طول ۲ متر به داخل کانال هک زنی ریزش می‌کند. کانال آهک‌زنی مربع شکل و ابعاد آن ۲ متر * ۲ متر است. سپس آب از دو دریجه کشویی جداساز که نزدیک به کف کانال تعبیه شده به کانال ورودی در هر طرف جریان می یابد. ابعاد دریجه انتخابی برای این منظور ‎۰/٩‏ متر * ‎۰/۹٩‏ متر است. حوض‌های اختلاط سریع به وسیله کانال ورودی با مقطع مستطیلی به عرض ۲ متر که در دو طرف کانال آهک زنی قرار دارد و آب از طریق دریچه‌های کشویی به آن وارد می‌شود. تغذیه میگردد. هر حوض اختلاط سریع از طریق لوله‌ای به قطر ۶۰ سانتی‌متر به کانال ورودی متصل می‌شود (شکل ب-۳- ج). این لوله آب را از کف حوض اختلاط و در نقطه‌ای در راستای زیر محور همزن» به درون آن تخلیه می‌کند. در انتهای هر لوله یک دریچه کشویی قرار دارد تا در شرایطی که به هر دلیلی لازم است حوض اختلاط از مدار خارج شود بتوان جریان ورودی به آن را قطع نمود. گام ۲- طراحی سازه خروجی سازه خروجی حوض‌های اختلاط سریع از سرریزهایی به عرض ۱/۹۰ مترء که در سه طرف هر حوض تعبیه شده» تشکیل می‌شود. آب از دو سرریز در کنار و یک سرریز در مقابل به داخل کانال جمع‌آوری آب منعقد شده ریزش می‌کند. این کانال در انتها به ناودان پارشال متصل می‌شود و عرض آن با توجه به عرض مورد نیاز برای ناودان پارشال, انتخاب می‌شود. جانمایی قسمت‌های مختلف واحد اختلاط سریع به همراه جزییات سازه ورودی و خروجی در شکل‌های (ب-۲) و (ب-۳) نشان داده شده است. گام ۲- محاسبه افت ار تفاع در این گام افت ارتفاع از حوضچه تنظیم ورودی تا قبل از ناودان پارشال محاسبه می‌گردد. افت ارتفاع در طول مجرا به قطر ۱۳۲ سانتی‌متر که قبل از کانال تنظیم قرار دارد» در قسمت‌های بعدی محاسبه می‌گردد. الف- محاسبه افت ار تفاع در سازه ورودی افت ارتفاع در سازه ورودی از قسمت‌های ریزش آزاد از کانال تنظیم به داخل کانال آهک زنی, افت در دریجه جداسازء افت در طول کانال ورودی و افت در لوله ورودی به حوض اختلاط سریع تشکیل شده است. تراز سطح آب در کانال تنظیم بوسیله ارتفاع سرریز کنترل می‌شود. در رسم نیمرخ سطح آب در سازه ورودی» در نظر گیری حداقل ۰/۶ متر برای ریزش آزاد سرریز» مناسب است. تراز سطح آب در داخل حوض اختلاط سریع به وسیله سازه خروجی کنترل می‌گردد. برای محاسبه افت ارتفاع در قسمت‌های مختلف سازه ورودی به صورت زیر عمل می‌شود: ۱- محاسبه ارتفاع آب روی سرریز کانال تنظیم (رابطه ۱-۶): و 1.314 - ط 0 -* 0 وکا و 06+ی))و 0-0 -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ب- مثال طراحی ۱۹ 2 : ۱.34 0 ]1[ دج 987 7 8۲ 59 62 0) < ]1[ + ارتفاع ریزش باید بیش‌تر از مقدار به‌دست آمده برای عمق تیغه آب روی سرریز در نظر گرفته شود. علت این امر وجود تلاطم و آشفتگی جریان روی سرریز و اطمینان از عدم به‌وجود آمدن پس زدگی جریان است. در این مثال با توجه به وجود ارتفاع کافی در محل احداث تصفیه‌خانهء ارتفاع ریزش آزاد به جای ۰/۵۲ مترء ۰/۹۵ متر در نظر گرفته می‌شود. معمولا در صورت محدودیت در وجود ارتفاع» این ارتفاع ریزش می‌تواند تا حداقل ]۱/۲۵۲ نیز منظور شود. ۲- محاسبه افت ارتفاع دریجه با استفاده از رابطه روزنه (رابطه ۱-۷) برای حالتی که نصف بده حداکثر لحظه‌ای که از هر دریجه عبور می‌کند: 2 2 57 0 0 ری وه گاقای زا سا ج: 11 > سس 4و0 0.62 2۳9.81 کهشود | َ 2 < 0.0 0۱.051 کانال به تدریج کاهش پیدا می‌کند. افت ارتفاع در طول کانال کوچک است و در محاسبات از آن صرفنظر می‌گردد. ۴- محاسبه افت ارتفاع در لوله ورودی به حوض اختلاط سریع قطر لوله ورودی ۶۰ سانتی‌متر و بده عبوری از آن در شرایط حداکثر لحظه‌ای ۰/۳۲۸ مترمکعب بر ثانیه است. بنابراین: 5 1.16 < به علت کوتاه بودن طول لوله افت‌های اصطکاکی در آن ناچیز است و می‌توان از آن صرفنظر کرد. افت ارتفاع موضعی در این است. با استفاده از رابطه (۱۲-۴) داریم: 2981 00 -< ۳۷( + 0.3 +0. 5) * پم افت ارتفاع کل در سازه ورودی برابر مجموع ارتفاع‌های افت در هر یک از اجزای آن می‌باشد: -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۰ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب ب- محاسبه افت ارتفاع در سازه خروجی افت ارتفاع در سازه خروجی از قسمت‌های ریزش آزاد از سرریز به داخل ناودان» افت در خروجی ناودان و افت در کانال خروجی می‌گردد. برای محاسبه افت ارتفاع در قسمت‌های مختلف سازه خروجی به صورت زیر عمل می‌شود. ۱- محاسبه ارتفاع روی سرریز همانند آنچه برای محاسبه ارتفاع روی سرریز در کانال تنطیم انجام شدء در این قسمت نیز ارتفاع روی سرریز را از رابطه (۱-۵) 16 0 > 9[ 3+ ]+ با 0 ور وه 0-02 ۲- طراحی کانال خروجی برای محاسبه عمق در کانال خروجی از عمق موجود در ابتدای ناودان پارشال شروع می‌کنیم. عمق مورد نیاز در ورودی ناودان پارشال را ۰/۷۱ متر در نظر بگیرید. با فرض وجود جریان نرمال در این کانال, با استفاده از رابطه مانینگ (رابطه ۱۰-۳) داریم: 3 << 11 0 ۱ 2 1 8 رو و۷6 7 <ل0 03 ود و 0266 سس حوو0 اد 0 0.55 050 - 8 ۱ 1 > 0.85 0 0.266 > س حم 5 + |[0.7 2۷ ۳- محاسبه عمق آب در ابتدای ناودان خروجی (انتهای بالادست ناودان خروجی) تراز سطح آب در انتهای ناودان خروجی با تراز سطح آب در کانال خروجی یکسان است. با توجه به اینکه کف ناودان خروجی به اندازه ۰/۳ متر از کف کانال خروجی بالاتر است. عمق آب در انتهای ناودان خروجی, ,لزء برابر است با: [0.4 <0.30- 0.71 > در هم‌چنین با توجه به شکل‌های (ب-۲) و (ب-۲) داریم: متر ۱۳۲/۴۳ |< نصف عرض کانال خروجی - نصف طول سرریز خروجی < طول هر ناودان خروجی بده کل در انتهای پایین دست هر ناودان خروجی برابر است با: ۱ ۳ طول هر فلوم خروج ۱ ۱ متر مکعب بر ثانیه .۱۴ /. سس ۰/۳۲۸ - . پر بده کل ورودی به حوض اختلاط < بده کل در انتهای هر ناودان ۵۷ طول کل سرریز خروج عرض ناودان خروجی متر 0.6 < ۳ است. با جای‌گذاری مقادیر به‌دست آمده برای ,لزء 0 و در رابطه (۲۸-۳) عمق آب در ابتدای ناودان خروجی,» ,ل«ء» محاسبه می‌گردد: -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ب- مال طراحی ۸ 2 اد 0 را جک ۱ 94 دلا 0 به منظور در نظر گیری اثر افت‌های اصطکاکی, که در به‌دست آوردن رابطه (۲۸-۳) از آن صرفنظر شده است. اغتشاشات ناشی از ریزش آب از سرریز به داخل ناودان و چرخش ‎٩۰‏ درجه‌ای جریان در ناودانء ۳۰ درصد به عمق به‌دست آمده افزوده می‌شود: متر ۰/۴۴۹۱/۳۰-۰/۵۷- عمق آب در انتهای بالادست ناودان خروجی بنابراین افت ارتفاع در طول ناودان خروجی برابر است با: متر ۰/۴۱۲۰/۱۶- ۰/۵۷ مسایلی از قبیل افت ارتفاع زانویی ‎٩۰‏ درجه انتهای کانال خروجی که به لخته‌ساز منتمی می‌شود. افت ارتفاع ناشی از اغتشاشات موجود در سطح آب و افت ارتفاع در اثر تغییر جهت جریان, باعث می‌شود سطح آب در کانال بالا بیاید. بنابراین در این مثال عمق آب در کانال ۰/۷۱ متر فرض می‌شود. طول کل کانال خروجی از آنتهای ناودان خروجی تا ورودی ناودان پارشال به‌طور تقریبی ۲۵ متر است. با فرض وجود جریان 0 0.01 < 0.0003 25۷ < ,۷*5 با - افت ارتفاع کل در کانال خروجی متر ۲۰/۰۱۳۰/۵۰+ ۰/۳۳۰/۱۶۶ افت ارتفاع کل سازه خروجی گام 4- ترسیم نیمرخ هیدرولیکی برای رسم نیمرخ هیدرولیکی جریان در طول واحد انعقاد با فرض اینکه تراز سطح آب در انتهای این واحد برابر ۱۰۶/۸۵ متر است. تراز سطح آب در قسمت‌های مختلف واحد انعقاد به‌صورت زیر به‌دست می‌آید: متر ۱۰۶/۸۵ < تراز سطح آب در انتهای کانال خروجی متر ۱۰۶/۸۵+۰/۵۰-۱۰۷/۳۵ -(افت ارتفاع کل در طول سازه خروجی) + متر ۱۰۶/۸۵ <- تراز سطح آب در حوض اختلاط سریع متر ۱۰۷/۳۵-۰/۱۰۲۱۰۷/۲۵ <- (ارتفاع روی سرریز خروجی) - متر ۱۰۷/۳۵ < ارتفاع بالای سرریز خروجی متر ۱۰۷/۲۵-۲/۹-۱۰۴/۳۵ - (عمق آب) - متر ۱۰۷/۲۵ -ارتفاع کف حوض اختلاط سریع متر ۱۰۷/۳۵+۱/۱۷-۱۰۸/۵۲ - (افت ارتفاع کل در سازه ورودی) + ۱۰۷/۳۵ - تراز سطح آب در کانال تنظیم متر ۱۰۸/۵۲-۰/۵۲-۱۰۸/۰۰ - (ارتفاع روی سرریز) - ۱۰۸/۵۲ - ارتفاع بالای سرریز کانال تنظر اگر به لحاظ شرایط خاص موجود در این مثال ارتفاع سرریز کانال تنظیم ۵/۷۵ متر فرض شود خواهیم داشت: -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها ی آب نتایج محاسبه بالا در شکل (ب-۴) به‌صورت نیمرخ هیدرولیکی سطح آب ترسیم شده است. گام ۱- طراحی سازه ورودی در این مثال سازه ورودی حوض لخته‌سازی از ناودان پارشال (جهت اندازه‌گیری بده جریان)» کانال ورودی» کانال توزیع کننده ورودی و سرریز توزیع کننده ورودی تشکیل شده است. آب به‌وسیله کانال خروجی از واحد انعقاد به عرض ۰/۸۵ متر به ناودان پارشال دست ناودان پارشال برابر با ۰/۲۵ متر در نظرگرفته می‌شود. آب پس از اندازه‌گیری در ناودان پارشال با ۹۰ درجه چرخش به داخل کانال توزیع ورودی ریزش می‌کند. همان‌طور که در شکل (ب-۵- الف) دیده می‌شود. طراحی کانال ورودی به نحوی است که در امتداد جریان عرض کانال کاهش پیدا می‌کند و کانال هم پپزمان با کاهش بده» باریک می‌شود. نحوه طراحی هیدرولیکی این نوع کانال‌ها در قسمت سیستم‌های توزیع جریان (قسمت ۴-۶) آمده است. در دیوار کانال پنج سرریز تعبیه شده که آب از روی آن به داخل قسمت اول حوض لخته‌سازی ریزش می‌کند. گام ۲- طراحی سازه خروجی سازه خروجی هر حوض لخته‌سازی به‌صورت یک صفحه مانع که در آن روزنه هایی برای توزیع آب به واحد بعدی (حوض ته‌نشین ( وجود دارد. ساخته می‌شود. آب با عبور از این روزنه‌ها به حوض ته‌نشین وارد می‌شود. طراحی این دیوار باید به شکلی باشد که سرعت عبور جریان از روزنه‌های به اندازه کافی کم باشد تا لخته‌های تشکیل شده در واحد لخته‌سازی شکسته نشوند. گام ۲- محاسبه افت ار تفاع خروجی است. الف - افت در سازه ورودی افت ارتفاع در سازه ورودی از دو قسمت افت در ناودان پارشال و افت در سازه پایین دست ناودان پارشال تشکیل شده است. افت ارتفاع در سازه پایین دست به‌صورت زیر محاسبه می‌شود. عمق آب در کانال ورودی تقریبا برابر ‎۰/٩‏ متر (عمق خروجی ناودان پارشال فلوم) فرض می شود. عرض کانال در قسمت اول کانال ورودی (قبل از چرخش ‎٩۰‏ درجه جهت جریان) مشابه با انتهای ناودان پارشال و برابر ۰/۸۵ متر است. در قسمت دوم کانال ورودی» بعد از چرخش ‎٩۰‏ درجه جهت جریان, پهنای این کانال به ۱ متر افزایش پیدا می‌نماید. این عرض به عنوان عرض ورودی کانال توزیع نیز در نظر گرفته خواهد شد. با استفاده از عرض متوسط ‎۰/٩‏ متر و طول ۴ متر برای کانال ورودی و محاسبه شیب کف -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ب- مال طراحی ۸۳ کانال ورودی (از رابطه مانینگ) مقدار افت اصطکاکی در طول کانال ورودی 0.00002 * ,۳ متر به‌دست می‌آید که از آن صرفنظر می‌گردد. سرعت متوسط در بده حداکثر لحظه‌ای در این کانال برابر است با: را 099 ۳۴ این مقدار اندکی کم‌تر از دامنه مجاز سرعت (۰/۴۵ تا ‎۰/٩‏ متر بر ثانیه) برای انتقال آب انعقاد یافته از واحد اختلاط به واحد - 0.40 5 لخته‌سازی است. از افت ارتفاع موضعی در آثر وجود زانویی ‎٩۰‏ درجه در این کانال نیز به دلیل کوچک بودن صرفنظر می‌گردد. کانال حوض اختلاط کانال کانال اختلاط کانال تنظیم ناودان پارشال خروجی سریج ورودی آهک ورودی تراز من ر ۱۰۷/۵۷ تراز متر۰ ۱۰۸/۰ تراز مت ۰۷/۴۷ روصم ی سا تراز مر ۰۷/۳۵ سا ترازمتر۵ ۱۷/۲ ظ تراز متر۱۰۷/۲۵ : اس برارشمر ۳ تراز متر۵ سل ترا متر ۸/۵۲ ۱ ی ۱ | -ً سطح اب در حوض اختلاطاً سریع بالای سرریز تراز متر ۱۰۷/۳۵ کف ناودان جمع آوری تراز متر ۱.۳/۵ تراز متر ۱۰۶/۱۵ هتر ۰1۵۲۵ (ب) شکل ب-۶- نیمرخ هیدرولیکی در واحد اختلاط سریع (الف) نیمرخ هیدرولیکی از کانال تنظیم ورودی تا ابتدای پارشال ناودان (ب) نیمرخ هیدرولیکی در مقطع طولی کانال خروجی متر۰/۵۲۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ق راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب ۲- محاسبه افت ارتفاع در کانال توزیع عرض کانال توزیع در جهت جریان با کاهش بده, کم می‌شود (شکل ب-۵). در این مثال عرض ابتدایی کانال ۱ متر و عرض در اتتهای آن ۳ متر در نظر گرفته شده است. اگر مشابه با مرحله قبل افت ارتفاع در این کانال محاسبه شود مقدار 0.0004 > ,| متر به‌دست می‌آید که قابل صرفنظر کردن است. ۳- محاسبه افت ارتفاع روی سرریز ورودی برای ورودی آب به حوض‌های لخته‌سازی ۵ سرریز که طول هر یک 3. 5-.]آ متر است. در نظر گرفته شده است. فاصله بین هر دو سرریز ۰/۳۳۵ متر می‌باشد. ارتفاع روی سرریز را با استفاده از رابطه (۱-۶) و با فرض 0.6 < ,ل) و با در نظر گیری عبور یک پنجم جریان از هریک از آن‌ها محاسبه می‌کنیم: ۰ 2 ( 0328 ۵ 0. 5 - ]11 ج 0.056 دا و/ ۱ 0.656 و در این قسمت نیز برای اطمینان از ریزش آزاد. ارتفاع ریزش برای هر سرریز ۰/۲۳ متر در نظر گرفته می‌شود. ۴- محاسبه افت ارتفاع کل در سازه ورودی افت ارتفاع کل در سازه ورودی از جمع افت ارتفاع در اجزای آن به‌دست می‌آید: متر 0/00- افت ارتفاع در طول کانال ورودی متر 0/00 افت ارتفاع در طول کانال توزیع متر ۰/۳۳ < ارتفاع ریزش در سرریز ورودی متر ۰/۲۳< جمع کل ب- افت ارتفاع در حوض لخته‌سازی افت ارتفاع در حوض لخته‌سازی و در طول دیوارهای جداساز میانی آن با توجه به کوچک بودن سرعت جریان ناچیز است و از آن صرفنظر می‌گردد. ج- افت ارتفاع در سازه خروجی افت ارتفاع در سازه خروجی در اثر عبور جریان از روزنه‌های دیوار پخش واقع در بین حوض لخته‌سازی و حوض ته‌نشینی به‌وجود می‌آید. نکته مهم در طراحی این دیوار این است که جریان را به‌صورت یکنواخت در مقطع حوض ته‌نشینی به شکلی توزیع نماید که انرژی جنبشی آب به‌طور کامل مستهلک گردد. برای رسیدن به این منظور در نظرگیری موارد ذیل در طراحی این دیوار لازم * روزنه‌ها باید در تمام سطح دیوار به‌صورت یکنواخت توزیع گردند. * به منظور به حداقل رساندن فضاهای مرده لازم است حداکثر تعداد روزنه‌ها در نظر گرفته شود. ۹ افت ارتفاع مناسب برای طراحی این دیوار ۲ تا ۲ میلی‌متر است. -------- صفحهٔ بعد -------- و .تم ۹ سرعت حداکثر جریان در طول روزنه‌ها باید کم‌تر از ۰/۱۵ متر بر ثانیه باشد تا لخته‌های به‌وجود آمده در مرحله قبل ی 5 ۸ نشوند. معمولا" قطر روزنه‌ها را کم‌تر از ضخامت دیوار در نظر می‌گیرند» ولی برای دیوار پخش (بین واحد لخته‌سازی و حوض ته‌نشینی) پارشال ناودان افزودن مواد شیمیایی ام هت شبکه فلزی ‏ چ کانال توزیع ورودی پدالهای لخته ساز سس لیس 3 1 (ب) س محور چرخان جریان ورودی از امسپچرگ ]سیم انم رها ۲۳۳ لوله زهکش خت وت سا سس سا لا ۱ روا کات با ی 1و 8 صصعصح _ کص تا | کم مس سکس م۵ 8 لک وا تس اتسوا پا مور ۱ 1 یی مسا لجحنسح مسج جح مس ۳ : ش ال با الا را با با اس او اک ما مان کاخ جک ره وه چم سس سود ّ پایه « ۱ دیوار پخش ۱ ؛ ۱ صفحات مانع 1 سم : ۱ ۱۴۰ : .۰ 5 ی پل دسترسی ما (الف) (الف) پل دسترسی صفحات مانع سرریز نوزیع رشال ناودان َ جداساز ۰ ااترزس ۷ نا ۱۱ دم ۳ ۵ 5 ل ی لب تراز هتر ۱۰۶/۵۵ ی" / , اس .۴ ۱ ۰ دیوار پخس / 1 1۳ ۳ 1 . ۱ ۰ 1 لل ۸ تراز کف مثر۰ ۱۰۴/۱ ل توزیع ورو ۱ مها روا فاص ی حوض ته نشیتی لس مرحله سوم مرحله دوم مرحله اول (ب) شکل ب-۵- جزییات حوض لخته‌سازی, (الف) تصویر افقیء (ب) برش الف - الف -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی نتصفیه خانه‌ها یآب ۱- تعیین تعداد روزنه‌ها : 0328 2.187 کت عم 015 چنانچه قطر روزنه‌ها ۱۳۵ میلی‌متر (۵ اینچ) در نظر گرفته شود: 0 0.0123 ۸ روزنه در چهار ردیف قرار داده می‌شود. جزییات این طراحی در شکل (ب-۶) نشان داده شده است. ۹ و 1 78- تعداد روزنه‌ها ‏ < 0.01231 < (0 -مساحت سطح هر روزنه می‌آید که ناچیز است و در محاسبات از آن صرفنظر می‌شود. ۴ بازشدگی به قطر ۱۲/۵ سانتی متر (سانتی متر ۶۰ فاصله از کنار) ۵ بازشدگی به قطر ۱۲/۵ سانتی هر شکل ب-۹- جزییات قسمت‌های مختلف دیوار پخش (بین حوض لخته‌سازی و حوض ته‌نشینی) گام 2- ترسیم نیمرخ هیدرولیکی برای ترسیم نیمرخ جریان تراز سطح آب در انتهای واحد لخته‌سازی (ابتدای حوض ته‌نشینی) برابر ۱۰۶/۳۷ متر فرض می‌شود: متر ۱۰۶/۳۷ - تراز سطح آب در انتهای حوض لخته‌سازی متر ۰/۰۰-۱۰۶/۳۷ + ۱۰۶/۳۷ - (افت ارتفاع در سازه خروجی) + ۱۰۶/۳۷ < تراز سطح آب در حوض لخته‌سازی متر ۱۰۳/۱۰ - ۳/۲۷ - ۱۰۶/۳۷ - (عمق آب در حوض لخته ساز) + ۱۰۶/۳۷ - تراز کف حوض لخته‌سازی متر ۱۰۶/۶۰ - ۰/۲۳ + ۱۰۶/۳۷ - (ارتفاع ریزش در روی سرریز) + ۱۰۶/۳۷ <- تراز سطح آب در کانال توزیع ورودی متر ۱۰۶/۵۵ - ۰/۰۵ - ۱۰۶/۶۰ - (ارتفاع آب روی سرریز) - ۱۰۶/۶۰ <- تراز بالای سرریز ورودی متر ۱۰۵/۷۰ - ۰/۹۰ - ۱۰۶/۶۰ - (عمق آب در کانال توزیع ورودی) - ۱۰۶/۶۰ <- تراز کف کانال توزیع -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ب- مال طراحی ۸۷ با توجه به کم بودن افت ارتفاع در اتصال بین ناودان پارشال و کانال بعد از آن» از آن صرفنظر می‌شود و ارتفاع کف کانال در انتهای ناودان پارشال ۱۰۵/۷۰ متر و تراز سطح آب در این نقطه ۱۰۶/۶۰ متر خواهد بود. بر اساس اعداد به‌دست آمده برای تراز سطح آب در نقاط مختلف واحد لخته‌سازی نیمرخ سطح آب در این واحد به‌صورت شکل (ب-۷) ترسیم می‌شود. حوض لخته سازی حوض لخته سازی ‏ حوض لخته سازی ‏ کانال توزیع حوض ته نشینی (مرحله سوم) (مرحله دوم) (مرحله اول) وروی ۱ بالای سرریز تراز ۱۰۶/۳۷ متر تراز ۱۰۶/۳۷ متر تراز ۱۰۶/۳۷ متر شکل ب-۷- نیمرخ هیدرولیکی سطح آب در طول واحد لخته‌سازی اد واحد ته دن دشینی در این مثال پس از واحد لخته‌سازی چهار حوض ته‌نشینی مورد استفاده قرار گرفته و لازم است هر حوض توانایی عبور ۲۵ درصد بده حداکثر را دارا باشد. جانمایی کلی حوض‌ها در شکل (ب-۸) نشان داده شده است. در این طراحی,» حوض‌های ته‌نشینی به صورت حوض ته‌نشینی با عرض واحد لخته‌سازی برابر است. این دو واحد بوسیله دیوار پخش از یکدیگر جدا می‌شوند. از مزایای این جانمایی می‌توان به حداقل شکست لخته‌ها در انتقال از مرحله سوم حوض لخته‌سازی به ناحیه ورودی حوض ته‌نشینی و توزیع مناسب جریان جمع‌آوری به سمت نقطه خروج هدایت می‌شود. جانمایی قسمت‌های مختلف واحد ته‌نشینی در شکل (ب-۸) نشان داده شده است. با ۹ بده حداکثر <- ۱۱۳۵۰۰ مترمکعب بر روز * نرخ بار سرریز < ۲۵۰ مترمکعب بر متر در روز * زمان ماند < ۴ ساعت ۲ ‏محدوده محاز نسبت طول به عرض : ۲ تا‎ ٩ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ راهنمای طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه‌ها یآب * نرخ بار سطحی < ۳۵ مترمکعب بر مترمربع در روز حل) گام ۱- تعیین هندسه حوض الف- سطح مورد نیاز [ 113500 ۹ 8 2837501/04 ۶ < بده طراحی هر حوض 25 5 ]1 ]6 سح ۸ 35 1۹ -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ب- مثال طراحی ید ار ,9 رل" 3 1 8 خاح هه ما وه ها ی مس 1 چ<- ی ۱ [ ود ۲ نات اس ۳ ۱ یل و۳۳ اف ۱ را ۱ ره ۱ پر 1 7 9 ۱۱ سر لد ِ یش : ی ی اد لاس ون وه 3+ هت ما 71 زر 2 مس یی شسود 4 ! ِ- : بو 1 2 اه 5 1 1 رز 1 او ۹ ی " ۹ 1 3 5 ل با رو وروی و۱ 9۶1 و و۳ نس چ | نت او 3 9 3 رک ساسا کاس تکرب تست کت و چا 3 1 5 2 هه ال و 1 ۸٩۹