Szennyvíz és csapadék víz mennyisége Amit a csatornának szállítani kell: szennyvíz csapadékvíz technológia víz A csatorna lehet: zárt csatorna nyitott csatorna Csatorna hálózat feladata: különböző halmazállapotú szennyeződéseket a benne lévő vízzel együtt gravitáció segítségével usztasa el a közcsatornáig. A víz úsztató sebessége függ a sebességtől; térfogat áram valamint a csatorna szelvényét kitöltő víz magasságától. A megfelelő lejtésű csatornában a víz és a szennyeződések együtt áramolnak így nem keletkezik dugulást előidéző ülepedés. Ilyen csatornák öntisztulóak. Öntisztulás: egy minimális(ülepedési) és egy maximális(bukási) sebesség között alakul ki. A legkisebb megengedett sebesség 0,7[m/s] a legnagyobb 1,3[m/s]. Hordalékmentes csatornánál 0,4[m/s]. A csatorna átmérőjét úgy kell megválasztani hogy normális áramlásnál ne töltse ki ezt nevezzük töltési foknak. Töltési fok(telítettségi fok) : az az aranyszám, amely megadja hogy a csatorna szelvény magasági méretéből mennyit tölt ki az áramló víz. Töltési fok D h
=
h D
A csatornaszelvényben milyen magasan van az áramló víz. Csatorna szelvény átmérője.
A csatornában elvezetendő (mértékadó) szennyvíz mennyiségének meghatározása. V-80 táblázatból egyidejűleg működő víznyelők egyenértéke (pl. lakóépület esetén[2]) k q vsz=0,33 ∑ e[l / s] A méretezendő szakaszt terhelő víznyelő berendezések egyenértékeinek összege A csapadékvíz mennyiségének meghatározása Vízgyűjtő felület [1 ha]-ban kifelyezve q vcs =A∗∗qe [l / s / ha ]
V-81 táblázatból lefolyási tényező (pl. aszfalt burkolat 0,85-0,9) Csapadékvíz intenzitása [l/s* ha] V-82 táblázat (pl. Győr 193[l/s*ha]
Az előbbi összefüggés [m2]-re kifejezve. A∗∗q e q vcs = [l / s/ m2 ] 10000 Leginkább a tetőn által felfogott csapadékvizet kell elvezetni. A lapos tető felületét könnyű számolni de a magastetőnél a vízszintes felültetett kel venni. A keletkezet szennyvizek q vö =q vszqvcs qvt [l /s ]
Csatorna hálózat méretezése A csatornában áramló szennyvíz mennyiség q v = A∗v [m 3 / s] Az áramlási sebesség a Chezy összefüggéssel számítható. v=k RI I: csatorna lejtése [m/m] Kutter szám R: hidraulikai súgás [m] 100 R b: csatorna anyagától függő érdességi tényező V-83 táblázat (pl. PVC 0,25) b R Vízzel nedvesített keresztmetszet [m2] An R= [m] Vizzel nedvesített kerület [m] Kn
k=
Méretezéskor a következőket kell figyelembe venni. ➢ Csatorna átmérője a víznyelőktől a berendezésig csak növelhető ➢ A lejtést úgy kell megválasztani hogy az öntisztulás megvalósuljon. ➢ A hálózat nyomvonalát úgy kell kialakítani hogy ne alakulhasson ki ülepedésre iszaplerakodásra alkalmas csomópont. Ágvezeték méretezése Az ágvezeték legkisebb átmérőjét a rákötött berendezési tárgy víznyelő csatlakozási csonkja határozza meg. Több berendezés esetén a víznyelők egyenértékének összege adja (V-88 táblázat alapján). Ejtő vezeték Az ejtővezetékbe becsatlakozó berendezési tárgyak víznyelő egyenértékeinek összege. Az ejtő vezeték minimális átmérője nem lehet Dn 50-nél kisebb valamint nem lépheti túl V-89 táblázat az egyes átmérőhöz tartozó maximális érték, amivel az adott átmérő még terhelhető. Szellőző vezeték A szellőző mérete megegyezik annak a szennyvíz vezetéknek a méretével amelyre csatlakozik, indokolt esetben lehet egy dimenzióval kisebb de legfeljebb Dn50. Csapadékvíz eresz csatorna méretezés A V-90 táblázat függvényében kell meghatározni. 196 m2 felületnél nagyobb tetőnél az épület két széle felé lejtéssel kell szerelni,ha ennél is nagyobb akkor több helyen kell levezetés készíteni. Csapadékvíz ejtővezeték A V-91 táblázat függvényében kell meghatározni.300 m2 vízszintes vetületnél nagyobb tető esetén két vagy több ejtőcső alkalmazandó. Alapvezeték méretezése A méretezéshez V-86-os korrekciós diagramot alkalmazzuk úgy hogy töltési fok értékétől vízszintest húzunk a d és a qv görbéig. A két metszés pontot a vízszintes tengelyre vetítve kapjuk a térfogatáramra és a sebességre vonatkozó korrekciós érték. Ezekkel szorozva a telt szelvényre vonatkozó qv és a v. q v =q vtelt v=v telt
qv [l / s] q vtelt
v [m/ s] v telt
Tehát a méretezés menete 1. Kiszámítjuk a keletkező szennyvíz mennyiséget k q vsz=0,33 ∑ e[l / s] ; q vcs =A∗∗qe [l / s / ha ] ; q vö =q vszqvcs qvt [l /s ] Különböző egyidejűségi tényezős csatorna szakaszokat közös tényezőre számolunk át.
q vsz=0,33 A
2
2 B Vagy q vsz=0,33 AB 1,8
1,8
2. V-92 táblázat alapján kiválasszuk a töltési fokot 3. V-86 korrekciós diagramból meghatározzuk a qv arányszámot és ezzel kiszámítjuk a qvtelet értéket. q vtelt 4. Meghatározzuk a csőátmérőt méretezési nomogramból V-84; V-85. Az a csőméretet kell választani ami meghaladja az öntisztulási sebességet. A metszéspontból kiolvasható a cső minimális lejtése és a telt szelvény sebessége. 5. A kiszámított és a lejtés metszés pontját kivetítve megkapjuk az új telt szelvény vízmennyiségét qvtelt´ és a sebességet vtelt´. qv 6. Kiszámoljuk az új víz mennyiségek hányadosát és ez alapján V-86 diagramból q vtelt ´ leolvassuk a tényleges töltési fokot. 7. A tényleges töltési fok ismeretében a V-86 diagramból leolvasható a sebességi arány és ebből kiszámítható a valódi sebesség. Csatorna méretezés lépései 1. Beszakaszoljuk a hálózatot 2. Minden egyes szakaszra határozzuk meg a gravitációból adódó hatásos nyomást 3. Minden szakaszra meghatározzuk a veszteségeket és összegez ük. 4. Vigyázunk arra hogy az összes veszteség mindig kevesebb legyen gravitációból adódó nyomás. 5. Amennyiben túlléptük a megengedte érteket akkor egy dimenzióval nagyobb csőméretet válasszunk. 6. Ellenőrzés öntisztulásra.
Gyakorló feladat 1 n
m f
f r
r = n = 15 f = m = 10+r
b = 0,5 (érdeséig tényező)
Pécsi csatornázási műveknek. Lakóépületek
I=0,5% PCSM Mosoda Σe=500
Fürdő Σe=1000
Lakóépület 20 db 50 db lakás / épület 50*20 = 1000 lakás 10 db falikút épületenként 10*20 = 200 falikút 2 db kiöntő épületenként 2*20 = 40 kiöntő 5db öblítőtartályos WC épületenként 5*20 = 100 WC 2 db piszoár épületenként 2*20 = 40 piszoár 2 db 2med mosogató épületenként 2*20 = 40 1db WC / lakás 1000 WC 1db mosdó/ lakás 1000 Mosdó 1db 1 medencés mosogató 1000 Mosogató 1db fürdőkád/lakás 1000 Fürdőkád 1db bidé/ lakás 1000 bidé
Σefalikút=200 Σekiöntő=40 Σewc=450 Σepiszoár=6 Σepiszoár=120 Σewc=4500 Σemosdó=200 Σemosogat=2000 Σefürdőkád=2000 Σebidé=450 Σeépület=9966
Csapadék víz 1000[m2] / tető 1000 * 20 = 20000[m2] = 2 [ha] =0,9 10000 [m2] aszfalt = 1 [ha] =0,85 100[ha] kockakő =0,4 100000 [m2] parkosított terület = 10[ha] =0,05 qe= 162 l/s*[ha]
n q sz =0,33 e ép e mosoda e fürdő q e Ai∗ i[l /s ] i=1
k
k
1,8
2
q sz =0,33 9966
2
2
5001000 162∗ 2∗0,91∗0,85100∗0,410∗0,05
q sz =38,12162∗1,80,85400,5=38,12165∗43,15=38,126990,3=7028,42[l / s ]
v felvesszük 0,7[m/s] sebességre q sz =An∗v ⇒ An =
q sz 0,03812 = =0,0545[m2 ] a csatorna szelvénybe keresztmetszet áramlik a víz. v 0,7
Nézzük meg hol lesz ez a keresztmetszet. d 2∗ 0,3 2∗3,14 0,2827 A félkör = = = =0 ,0353[m 2 ] Tehát a félkör fölött lesz a víz 8 8 8 oszlop magasága. Vizsgáljuk meg a csatorna szelvénynek a trapéz részét
Atr =
? Atr =
[ f r 2∗ f ]∗m−n 3f r m−n ⇒ 2 2 A trapéz területe
3∗0,250,15∗ 0,25−0,15 0,9∗0,1 0,09 2 = = =0,045[m ] 2 2 2
A trapéz és a félköz kereszt metszete
A f ;tr = Atr A f =0,03530,045=0,0805[m 2 ]
Atr =An− A f =0,0545−0,0353=0,0192[ m 2] trapézban ennyi keresztmetszeten áramlik a folyadék k=
100 R v = k ⋅ R⋅ I b R
q = An ⋅ V
R=
An Kn
An =
q sz V
Sok-sok ismeretlen [ f r f r h× ]∗h × [2∗ f r h× ]∗h× ⇒ 2 2 ×2 × × h 2∗ f r ∗h −2∗A =0 ×
A =
−2 f r ± 2∗ f r 24∗2∗A× −2∗0,4± 2∗0,424∗2∗0,0192 h 1,2= ⇒ 2 2 h ×=0,045[m]
Kn =
d ⋅π + ( f − v) + h∗ + 2
2 ⋅ h∗ 2
R=
An 0,0545 ⇒ =0,08 [m] Kn 0,68
k=
100 R 100 0,08 ⇒ =36,13 b R 0,5 0,08
Kn =
d ⋅π + ( f − v) + h ∗ + (1 + 2
2 ) = 0,68m
v =k RI ⇒ 36,13∗ 0,08∗0,005=0,72[m/ s] q sz =An∗v=0,0545∗0,72=0,03924[ m3 / s ]⇒ 39,24[l / s] Tehát öntisztuló a csatorna ha csak a mértékadó szennyvíz folyik a csatornába. Vizsgáljuk meg azt az esetet amikor az eső is esik. Atg =n∗2f =0,15∗2∗0,25=0,15∗0,5=0,075[m 2 ] An =Atg Atr A f =0,0750,0450,353=0,1553[m 2 ]
Kn = n +
( m − n) 2 + ( f − r ) 2 +
K n = 0,15 + R=
0,12 + 0,12 +
d ⋅π + ( f − r) + m 2
0,3 ⋅ π + 0,1 + 0,25 = 1,113[m] 2
An 0,1553 ⇒ ≈0,14[m] K n 1,113
k=
100 R 100 0,14 ⇒ =42,8 b R 0,5 0,14
v =k RI ⇒ 42,8∗ 0,14∗0,005=1,13[m/ s ] q sz =An∗v=0,1553∗1,13=0,175[m3 /s ]⇒175[l /s ] A csatorna szelvény nem megfelelő mert esőben nem tudja elszállítani a keletkezet mennyiséget.
