Περιβαλλοντική Μηχανική Λύση Ασκήσεων Αθήνα, 27-03-2019 1
Εξισορρόπηση παροχής Εξισορρόπηση συγκέντρωσης 2
Μεθοδολογία λύσης ασκήσεων για Εξισορρόπηση παροχήςσυγκέντρωσης Βήμα 1 ο : Ορισμός της περιοδικότητας του φαινομένου και της χρονικής στιγμής t=0. Βήμα 2 ο : Επιλέγω χρονικά διαστήματα Δt με κριτήριο το σταθερό χωρίς να έχουν απαραίτητα την ίδια διάρκεια. Βήμα 3 ο : Κατάρτιση πίνακα (α) n- =. Δt Δt (β) = Δt 3
Βήμα 3 ο (συνέχεια): Κατάρτιση πίνακα (γ) tot,n- = Σ n- (δ) out, = Δt (ε) tot,out- = Σ οut- (στ) Δ = tot,n- tot,out- (ζ) (η) C = 1 C + Δt Δt + C + Δt f 1 1 = από όταν η δεξαμενή είναι άδεια Cf Δt + C 1 ή (2.1.5) C = Δt + 1 1 (2.1.6) 4
Χρόνος (h) Δt (h) (m 3 /h) n- tot,n- Πίνακας out- tot,out- Δ C (mg/l) Δt Σ n- Σ out- totn- - totout- (2.1.3) C (2.1.5) 1 Δt 1 ή (2.1.6) Δ mn 0 0 Δt Δt Δ max δεξαμενής = = 1 ( Δt ) = 1 Δt ή 0 Δt (t)dt 0 Δt dt (2.1.2) δεξαμεν ής = Δmn + Δ Δmn 0 και Δmax 0 max (2.1.7) = 1 + Δt (2.1.3) 5
Άσκηση 1 Από μία μονάδα βιολογικής επεξεργασίας έχουμε τα εξής δεδομένα. Βρείτε τον απαιτούμενο όγκο δεξαμενής της εξισορρόπησης παροχής. t (h) (m 3 /s) t (h) (m 3 /s) 0-1 0,30 12-13 0,43 1-2 0,25 13-14 0,40 2-3 0,17 14-15 0,37 3-4 0,12 15-16 0,35 4-5 0,10 16-17 0,32 5-6 0,10 17-18 0,32 6-7 0,11 18-19 0,33 7-8 0,21 19-20 0,36 8-9 0,35 20-21 0,40 9-10 0,41 21-22 0,40 10-11 0,46 22-23 0,45 11-12 0,44 23-24 0,35 6
Λύση Βήμα 1 ο : Περιοδικότητα φαινομένου: 24h, t = 0 Βήμα 2 ο : Δt = 1h Βήμα 3 ο : Κατάρτιση πίνακα σύμφωνα με τις ακόλουθες σχέσεις (α) n- =. Δt (β) Δt = Δt (γ) tot,n- = Σ n- (δ) out, = Δt (ε) tot,out- = Σ οut- (στ) Δ = tot,n- tot,out- (ζ) από όταν η δεξαμενή είναι άδεια = 1 + Δt 7
t (h) Δt (h) (m 3 /s) (m 3 /h) 1 1 0,30 1080 2 1 0,25 900 3 1 0,17 612 4 1 0,12 432 5 1 0,10 360 6 1 0,10 360 7 1 0,11 396 8 1 0,21 756 9 1 0,35 1260 10 1 0,41 1476 11 1 0,46 1656 12 1 0,44 1584 13 1 0,43 1548 14 1 0,40 1440 15 1 0,37 1332 16 1 0,35 1260 17 1 0,32 1152 18 1 0,32 1152 19 1 0,33 1188 20 1 0,36 1296 21 1 0,40 1440 22 1 0,40 1440 23 1 0,45 1620 24 1 0,35 1260 n- 1080 900 612 432 360 360 396 756 1260 1476 1656 1584 1548 1440 1332 1260 1152 1152 1188 1296 1440 1440 1620 1260 tot,n- 1080 1980 2592 3024 3384 3744 4140 4896 6156 7632 9288 10872 12420 13860 15192 16452 17604 18756 19944 21240 22680 24120 25740 27000 out- tot,out- 2250 3375 4500 5625 6750 7875 9000 10125 0 12375 13500 14625 15750 16875 18000 19125 20250 21375 22500 23625 24750 25875 27000 Δ -45-270 -783-1476 -2241-3006 -3735-4104 -3969-3618 -3087-2628 -2205-1890 -1683-1548 -1521-1494 -1431-1260 -945-630 -135 0 4059 3834 3321 2628 1863 1098 369 0 135 486 1017 1476 1899 2214 2421 2556 2583 2610 2673 2844 3159 3474 3969 4104 27000 = m 24 3 = δεξαμενής = 4104 m 3 h 8
Γραφική Λύση 30000 Αθροιστικός Όγκος 25000 20000 15000 10000 5000 0 tot-n tot-out 0 5 10 15 20 t (h) 9
Άσκηση 2 Μια εγκατάσταση επεξεργασίας αστικών αποβλήτων δέχεται και απόβλητα από μια βιομηχανία που λειτουργεί από τις 8 πμ μέχρι τις 4 μμ από Δευτέρα έως και Παρασκευή. Οι παροχές και οι συστάσεις των αποβλήτων δίδονται ως εξής: Αστικά απόβλητα Βιομηχανικά απόβλητα 5000 m 3 /d 50 m 3 /h BOD 5 (g/m 3 ) 200 1000 ph 7,1 4,9 10
Ερωτήματα Να υπολογισθούν τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων στην είσοδο της εγκατάστασης επεξεργασίας. Να υπολογισθεί η διακύμανση στο χρόνο παραμονής των αποβλήτων στην εγκατάσταση επεξεργασίας αν δεν υπάρχει δεξαμενή εξισορρόπησης ροής. Να υπολογισθεί ο απαιτούμενος όγκος δεξαμενής εξισορρόπησης, η μέση παροχή εξόδου και η συγκέντρωση εξόδου ως προς BOD 5. 11
1. Χαρακτηριστικά αποβλήτων Χρονικές περίοδοι - 8 π.μ. 4 μ.μ. Δευτέρα Παρασκευή Βιομηχανικά + Αστικά απόβλητα - 4 μ.μ. 8 π.μ. τις καθημερινές Αστικά απόβλητα - 4 μ.μ. 8 π.μ. Παρασκευή Δευτέρα Αστικά απόβλητα 12
1. Χαρακτηριστικά αποβλήτων Αστικά απόβλητα (m 3 /d) 5000 BOD 5 (g/m 3 ) 200 ph 7,1 13
1. Χαρακτηριστικά αποβλήτων Βιομηχανικά + Αστικά απόβλητα Νόμος της αραίωσης αστικά + βιομηχανικά = τελ. αστικά C αστικά +. βιομηχανικά C βιομηχανικά =. τελ C τελ τελ (m 3 /d) 258,33 C τελ = BOD 5 (g/m 3 ) 354,84 ph 5,6 Προσοχή στις μονάδες! Ισοζύγιο [Η + ] 14
Χρόνος παραμονής θ = 1. Αστικά απόβλητα θ = αστικά 2. Διακύμανση χρόνου παραμονής αστικά 2. Βιομηχανικά + Αστικά απόβλητα θ = αστικά+ βιομηχανικά τελ Διακύμανση = θ θ αστικ ά αστικά τελ = = = αστικά+ βιομηχανικά τελ αστικά 1,24 15
3. Σχεδιασμός Δεξαμενής Εξισορρόπησης t (h) Δt (h) (m 3 /h) n- tot,n- out- tot,out- Δ 8 8 258,33 2067 2067 1762 1762 305 24 16 208,33 3333 5400 3524 5286 114 32 8 258,33 2067 7467 1762 7048 419 48 16 208,33 3333 10800 3524 10571 229 56 8 258,33 2067 12867 1762 12333 533 72 16 208,33 3333 16200 3524 15857 343 80 8 258,33 2067 18267 1762 17619 648 96 16 208,33 3333 21600 3524 21143 457 104 8 258,33 2067 23667 1762 22905 762 168 64 208,33 13333 37000 14095 37000 0 168 37000 3 = 220,24 m / h δεξαμενής = 762 m 3 16
Γραφική Λύση Αθροιστικός όγκος 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 tot-n tot-out 0 50 100 150 200 t (h) 17
t (h) Δt (h) (m 3 /h) C f BOD (g/m 3 ) C out, (g/m 3 ) 8 8 258,33 305 354,84 354,82 24 16 208,33 114 200,00 212,97 32 8 258,33 419 354,84 347,40 48 16 208,33 229 200,00 216,46 56 8 258,33 533 354,84 341,05 72 16 208,33 343 200,00 219,46 80 8 258,33 648 354,84 335,57 96 16 208,33 457 200,00 222,06 104 8 258,33 762 354,84 330,78 168 64 208,33 0 200,00 207,07 18 Ξεκινάω το σχεδιασμό από όταν η δεξαμενή είναι άδεια.
Γραφική Απεικόνιση C (mg/l) 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Cout Cn 0 50 100 150 200 t (h) 19