COMUNE DI CASTIGLION FIORENTINO (Provincia di Arezzo) APPROVVIGIONAMENTO IDRICO DELL INVASO DI MONTEDOGLIO SCHEMA IDRAULICO DI CASTIGLION FIORENTINO COSTRUZIONE DELL IMPIANTO DI POTABILIZZAZIONE DI CASTIGLION FIORENTINO PROGETTO DEFINITIVO Relazione di idraulica e degli impianti elettromeccanici
Sommario 1 CALCOLI IDRAULICI...2 1.1 TORRINO DI CARICO... 2 1.2 LINEA CORREZIONE PH CON CO2... 5 1.3 SOLLEVAMENTO RICIRCOLO DAF... 9 1.1 STIMA PERDITE FILTRI A SABBIA E GAC... 13 1.2 SOLLEVAMENTO PER ALIMENTAZIONE FILTRI A SABBIE E GAC... 19 1.1 SOLLEVAMENTO CONTROLAVAGGIO FILTRI... 23 1.2 SOLLEVAMENTO SURNATANTI ISPESSITORI... 28 1.3 SOLLEVAMENTO FANGHI... 30 1.4 SOLLEVAMENTO FINALE... 31 pag. 1
1 Calcoli idraulici 1.1 Torrino di carico La condotta di alimentazione al torrino di carico è corredata di una valvola di regolazione della portata in funzione del livello dell acqua che si instaura nel torrino. Tale livello è tale da fornire un portata allo stramazzo in parete grossa sul torrino pari a 144 mc/h che è la portata di progetto dell impianto. Il livello dell acqua sul torrino può subire, temporaneamente, delle fluttuazioni in ragione del fatto che sono inviate al torrino parte delle acque derivanti dal lavaggio dei filtri oltre che i surnatanti provenienti dai due ispessitori. Quando il livello sul torrino aumenta sopra il valore predefinito la valvola di regolazione di portata, posta sulla condotta di alimentazione dell impianto, si chiude fino a che il livello sul torrino non si ristabilisce al valore di progetto. Sono comunque presenti n. 2 scarichi di troppo pieno in caso che si superi un certo livello. Le quote sono riferite alla quota del terreno allo stato attuale (pari a circa 251,0). QUOTA RELATIVA ALLA SOGLI SFIORANTE POSTA SUL TORRINO m 6.45 QUOTA H2O SOPRA SOGLIA SFIORENTE (LIVELLO) m 6.50 INNALZAMENTO SULLO STRAMAZZO DEL TIPO A BOCCA LIBERA IN PARETE GROSSA ** DATI DI PROGETTO PORTATA mc/h 144 LARGHEZZA m 1.8 ** RISULTATO INNALZAMENTO m 0.054 pag. 2
Dal torrino partono n.2 condotte DN200 in pvc per alimentare i due flottatori posti a valle. In condizioni normali tali condotte devono far defluire una portata pari a 72 mc/h ciascuna. Nel caso in cui è chiusa l alimentazione ad un flottatore (per un guasto o per effettuare una manutenzione) una singola linea è in grado di far defluire l intera portata di progetto ovvero 144 mc/h. CONDOTTA DI COLLEGAMENTO TORRINO DI CARICO FLOCCULAZIONE ** DATI DI PROGETTO LUNGHEZZA m 40 40 DIAMETRO m 0,200 0,200 PORTATA mc/h 72 144 COEFF.TUBAZIONE 1,0 1,0 IMBOCCO n 1 1 SBOCCO n 1 1 CURVE 90 n 9 9 VALVOLE FARFALLA n 3 3 ** RISULTATI VELOCITA' m/sec 0,637 1,273 PERDITE DISTR. m 0,073 0,265 PERDITE CONC. m 0,097 0,389 PERDITE MAX VFA DN200 m 0,114 0,454 PERDITE TRATTO m 0,284 1,109 H2O ALL'INGRESSO DEL FLOCCULATORE IN LINEA CONDOTTA DI COLLEGAMENTO FLOCCULATORE IN LINEA FLOTTATORE ** DATI DI PROGETTO LUNGHEZZA m 20 20 DIAMETRO m 0,200 0,200 PORTATA mc/h 72 144 COEFF.TUBAZIONE 1,0 1,0 IMBOCCO n 1 1 SBOCCO n 1 1 CURVE 90 n 7 7 VALVOLE FARFALLA n 1 1 ** RISULTATI VELOCITA' m/sec 0,637 1,273 PERDITE DISTR. m 0,037 0,133 PERDITE CONC. m 0,077 0,308 PERDITE TRATTO m 0,114 0,441 PERDITE TOTALI TRATTO TORRINO FLOTTATORI m 0,40 1,55 Quota nel torrino a valle dello stramazzo m 4,80 5,95 pag. 3
Essendo la quota del pelo libero dei flottatori pari a +4.40 il livello dell acqua nel torrino a valle dello stramazzo sarà pari a 4.80 (=4.40+0.40) nel caso di funzionamento con portata pari a 72 mc/h; mentre sarà pari a +5.95 nel caso di funzionamento di una sola linea. Per cui a valle dello stramazzo il livello dell acqua potrà oscillare tra questi 2 valori a meno di transitori occasionali. Nel calcolo delle perdite di carico sono state verificate a parte le perdite sulla valvola di regolazione di portata a flusso avviato. A valle della flottazione l impianto è alimentato tutto in pressione tramite sollevamenti meccanici. Di seguito si riportano i calcoli di dimensionamento dei principali organi di sollevamento. pag. 4
1.2 Linea correzione PH con CO2 Sollevamento CP W 100 01 pag. 5
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1.3 Sollevamento ricircolo DAF Sollevamento portata di ricircolo (CP W 102 01/02/03) pag. 9
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1.1 Stima perdite filtri a sabbia e GAC Calcolo delle perdite totali sul filtro sabbia Calcolo delle perdite di carico a vuoto Ho Cd coefficiente di resistenza o fattore di attrito Y fattore di forma particelle 0.8 sabbia Re numero di Reynolds Y*d*v/n d diametro efficace 1 mm v velocità filtrazione 12 m/h 0.003333 m/s n viscosità dinamica a 15 1.139E 06 mq/s Re 2.34 Cd 12.55 L altezza filtro 2 m n porosità sabbia 0.4 d diametro efficace 0.001 m v velocità filtrazione 0.0033 m/s g accelerazione di gravità 9.81 m/s2 Ho perdite di carico a vuoto 1.48 m perdita a vuoto Calcolo perdite di carico in esercizio Hi Eq. di G. Fair J. Geyer t Hi qi tempo di esercizio in ore perdite sul singolo strato in m ca. quantità di solidi depositati nello strato i esimo (mgsst/cmc) v velocità filtrazione 12 m/h x C1 C2 spessore dello strato in cm concentrazione SST affluente dello strato mgsst/l concentrazione SST effluente dello strato mgsst/l pag. 13
H altezza totale 2 m Xi singolo strato 0.05 m 5.00 cm N strati 40 I valori di C1 e C2 per ciascuno strato si calcolano conoscendo la funzione della curva normalizzata C(x)/Co in, funzione della profondità per cui per il primo strato si può scrivere: Co=C1 10 SST mg/l concentrazione massima solidi t= tempo stimato tra 2 contro lavaggi 24 h Strato Prof. sup [m] Prof. inf. [m] C1 [mg/l SST] C2 [mg/l SST] q1 (h) [mgsst/cm3] Dhi [m] Kg SST trattenuti S1 0 0.05 10 6.17 22.06 3.86966303 3.31 S2 0.05 0.1 6.17 5.01 6.67 0.29595635 1.00 S3 0.1 0.15 5.01 4.44 3.31 0.06539961 0.50 S4 0.15 0.2 4.44 4.07 2.11 0.0249902 0.32 S5 0.2 0.25 4.07 3.81 1.52 0.01227162 0.23 S6 0.25 0.3 3.81 3.60 1.17 0.00697268 0.18 S7 0.3 0.35 3.60 3.44 0.94 0.00436035 0.14 S8 0.35 0.4 3.44 3.31 0.78 0.0029183 0.12 S9 0.4 0.45 3.31 3.19 0.66 0.00205466 0.10 S10 0.45 0.5 3.19 3.09 0.57 0.00150455 0.09 S11 0.5 0.55 3.09 3.01 0.50 0.0011368 0.08 S12 0.55 0.6 3.01 2.93 0.45 0.00088122 0.07 S13 0.6 0.65 2.93 2.86 0.40 0.00069781 0.06 S14 0.65 0.7 2.86 2.80 0.36 0.00056261 0.05 S15 0.7 0.75 2.80 2.74 0.33 0.00046066 0.05 S16 0.75 0.8 2.74 2.69 0.30 0.00038226 0.05 S17 0.8 0.85 2.69 2.64 0.28 0.00032093 0.04 S18 0.85 0.9 2.64 2.59 0.26 0.00027223 0.04 S19 0.9 0.95 2.59 2.55 0.24 0.00023305 0.04 S20 0.95 1 2.55 2.51 0.22 0.00020115 0.03 S21 1 1.05 2.51 2.48 0.21 0.0001749 0.03 S22 1.05 1.1 2.48 2.44 0.20 0.00015309 0.03 S23 1.1 1.15 2.44 2.41 0.19 0.00013481 0.03 S24 1.15 1.2 2.41 2.38 0.18 0.00011938 0.03 S25 1.2 1.25 2.38 2.35 0.17 0.00010625 0.03 S26 1.25 1.3 2.35 2.32 0.16 9.5006E-05 0.02 S27 1.3 1.35 2.32 2.30 0.15 8.5319E-05 0.02 S28 1.35 1.4 2.30 2.27 0.14 7.6926E-05 0.02 S29 1.4 1.45 2.27 2.25 0.14 6.9615E-05 0.02 S30 1.45 1.5 2.25 2.22 0.13 6.3217E-05 0.02 S31 1.5 1.55 2.22 2.20 0.13 5.7592E-05 0.02 S32 1.55 1.6 2.20 2.18 0.12 5.2625E-05 0.02 S33 1.6 1.65 2.18 2.16 0.12 4.8222E-05 0.02 S34 1.65 1.7 2.16 2.14 0.11 4.4305E-05 0.02 S35 1.7 1.75 2.14 2.12 0.11 4.0808E-05 0.02 S36 1.75 1.8 2.12 2.11 0.10 3.7675E-05 0.02 S37 1.8 1.85 2.11 2.09 0.10 3.486E-05 0.01 pag. 14
S38 1.85 1.9 2.09 2.07 0.10 3.2324E-05 0.01 S39 1.9 1.95 2.07 2.06 0.09 3.0031E-05 0.01 S40 1.95 2 2.06 2.04 0.09 2.7954E-05 0.01 Htot = Ho+ΔHi 5.78 m Kg SST trattenuti in 1 ciclo lavaggio 6.88 Kg SST in ingresso 10 SST mg/l Ciclo lavaggio 24 h Totale 4.29272 6.88 pag. 15
Calcolo delle perdite totali sul filtro a carbone Calcolo delle perdite di carico a vuoto Ho Cd coefficiente di resistenza o fattore di attrito Y fattore di forma 0.7 Re numero di Reynolds Y*d*v/n d diametro efficace 1.4 mm v velocità filtrazione 12 m/h 0.0033 m/s n viscosità dinamica a 15 C 1.139E 06 mq/s Re 2.87 Cd 10.48 L altezza filtro 2 n Porosità carbone 0.6 carbone antracitico d diametro efficace 0.0014 m v Velocità filtrazione 0.003 m/s g acc. gravità 9.81 Ho perdite a vuoto 0.20 m perdita a vuoto Calcolo delle perdite di carico in esercizio Hi Eq. di G. Fair J. Geyer T Hi Qi tempo di esercizio in ore perite sul singolo strato in m ca. quantità di solidi depositati nello strato i esimo (mgsst/cmc) V velocità filtrazione 12 m/h X spessore dello strato in cm C1 concentrazione di SST nell'affluente dello strato mgsst/l C2 concentrazione di SST nell'effluente dello strato mgsst/l H altezza totale 2 m pag. 16
Xi singolo strato 0.05 m N strati 40 5.00 cm I valori di C1 e C2 per ciascuno strato si calcolano conoscendo la funzione della curva normalizzata C(x)/Co in, funzione della profondità per cui per il primo strato si può scrivere: Co=C1 conc. media ingresso 1.00 SST mg/l t= tempo stimato tra 2 contro lavaggi 240 h 10 gg Strato Prof. sup [m] Prof. inf. [m] C1 [mg/l SST] C2 [mg/l SST] q1 (h) [mgsst/cm3] Dhi [m] Kg SST trattenuti S1 0 0.05 1.00 0.62 22.06 3.870 0.03 S2 0.05 0.1 0.62 0.50 6.67 0.296 0.01 S3 0.1 0.15 0.50 0.44 3.31 0.065 0.00 S4 0.15 0.2 0.44 0.41 2.11 0.025 0.00 S5 0.2 0.25 0.41 0.38 1.52 0.012 0.00 S6 0.25 0.3 0.38 0.36 1.17 0.007 0.00 S7 0.3 0.35 0.36 0.34 0.94 0.004 0.00 S8 0.35 0.4 0.34 0.33 0.78 0.003 0.00 S9 0.4 0.45 0.33 0.32 0.66 0.002 0.00 S10 0.45 0.5 0.32 0.31 0.57 0.002 0.00 S11 0.5 0.55 0.31 0.30 0.50 0.001 0.00 S12 0.55 0.6 0.30 0.29 0.45 0.001 0.00 S13 0.6 0.65 0.29 0.29 0.40 0.001 0.00 S14 0.65 0.7 0.29 0.28 0.36 0.001 0.00 S15 0.7 0.75 0.28 0.27 0.33 0.000 0.00 S16 0.75 0.8 0.27 0.27 0.30 0.000 0.00 S17 0.8 0.85 0.27 0.26 0.28 0.000 0.00 S18 0.85 0.9 0.26 0.26 0.26 0.000 0.00 S19 0.9 0.95 0.26 0.26 0.24 0.000 0.00 S20 0.95 1 0.26 0.25 0.22 0.000 0.00 S21 1 1.05 0.25 0.25 0.21 0.000 0.00 S22 1.05 1.1 0.25 0.24 0.20 0.000 0.00 S23 1.1 1.15 0.24 0.24 0.19 0.000 0.00 S24 1.15 1.2 0.24 0.24 0.18 0.000 0.00 S25 1.2 1.25 0.24 0.23 0.17 0.000 0.00 S26 1.25 1.3 0.23 0.23 0.16 0.000 0.00 S27 1.3 1.35 0.23 0.23 0.15 0.000 0.00 S28 1.35 1.4 0.23 0.23 0.14 0.000 0.00 S29 1.4 1.45 0.23 0.22 0.14 0.000 0.00 S30 1.45 1.5 0.22 0.22 0.13 0.000 0.00 S31 1.5 1.55 0.22 0.22 0.13 0.000 0.00 S32 1.55 1.6 0.22 0.22 0.12 0.000 0.00 S33 1.6 1.65 0.22 0.22 0.12 0.000 0.00 S34 1.65 1.7 0.22 0.21 0.11 0.000 0.00 pag. 17
S35 1.7 1.75 0.21 0.21 0.11 0.000 0.00 S36 1.75 1.8 0.21 0.21 0.10 0.000 0.00 S37 1.8 1.85 0.21 0.21 0.10 0.000 0.00 S38 1.85 1.9 0.21 0.21 0.10 0.000 0.00 S39 1.9 1.95 0.21 0.21 0.09 0.000 0.00 S40 1.95 2 0.21 0.20 0.09 0.000 0.00 Totale 4.2927 0.069 Htot = Ho+ΔHi 4.49 m Kg SST trattenuti in 1 ciclo 0.07 Kg SST in ingresso 1 SST mg/l Ciclo lavaggio 240 h pag. 18
1.2 Sollevamento per alimentazione filtri a sabbie e GAC Sollevamento alimentazione filtri (CP W 201 01/02) pag. 19
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1.1 Sollevamento controlavaggio filtri Sollevamento acqua di lavaggio filtri a sabbia e GAC (CP W 202 01/02) pag. 23
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Aria di lavaggio filtri a sabbia (CC A 202 01/02) pag. 26
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1.2 Sollevamento surnatanti ispessitori Sollevamento surnatanti da ispessimento CP F 302 01/02 pag. 28
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1.3 Sollevamento fanghi Sollevamento fanghi flottati VP F 102 01/02 Sollevamento fanghi controlavaggio VP F 202 01/02 pag. 30
1.4 Sollevamento Finale Sollevamento n.1 CP W 204 01/02 pag. 31
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