مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تعاریف واصول اولیه پایپینگPiping

دیاگرام فرایند جریان (P.F.D( Process Flow Diagram

پایه واساس هرگونه طراحی سیستم piping و در نتیجه تمام نقشه های طراحی ، دیاگرام جریان (P.F.D) Process Flow Diagram است که این مهم توسط مهندس شیمی –فرایند آماده می گردد و هدف پروژه ونحوه فعالیت کارخانه را از لحاظ جریان فرایند معین می کند . این دیاگرام در مرحله  Basic Design ایجاد می شود وتجهیزات وارتباط مورد نیاز آنها را از طریق دیاگرام به همراه اطلاعات فرایندی از قبیل فشار و دما را نمایش می دهد در این سند موازنه جرم از لحاظ فرایند مورد بررسی قرار گرفته است .

دیاگرام لوله کشی به همراه ابزار دقیق Piping&Instrument Diagram (P&ID)

سندی است که بر اساس P.F.D وبا جزئیات کاربردی پایه ریزی می شود .

این دیاگرام مشخصات فرایندی تجهیزات ، اجزاء واقلام مورد نیاز در سیستم لوله کشی ، نیاز های ابزار دقیق ومحل های قرار گیری آنها ، نحوه اتصالات لوله ها را بین تجهیزات مختلف ، سیستم عایق بندی ،سایز لوله ها، کلاس های مختلف کاری بر اساس نوع سرویس وفشار کار(Rating) ، خطوط شیب دار ومقدار شیب ، جهت جریان و ... را براساس شماره خطها (Line Number) نشان می دهد.

P&ID همچنین سیستم های نگهداری لازمه که برخی نیازهای طراحی را بر سیستم تحمیل می نماید را نشان می دهد.

Line List

اعداد نشانگر شماره خط در P&ID  به منظور مشخص شدن در لیست خط (Line List)   در نظر گرفته می شوند . لیست خط شامل تمام خطوط پروژه می شود که با توجه به سیستم مربوطه  وسپس با توجه به اعداد نشانگر طبقه بندی می شوند . این لیست  تمام پارامترهای طراحی خط مربوطه شامل قطر لوله ، ضخامت دیواره، نوع سیال ،دمای کاری وطراحی ، جنس ،ضخامت عایق و استاندارد بکار رفته را در بر می گیرد . علاوه بر لیست خط، اکثر پروژه ها لیستی از شیر آلات مورد استفاده در سیستم piping  نیز دارند. شماره شیر که برای هر شیر به طور منحصر به فرد تعیین می شود ،سیستم مربوطه  ف کلاس و احتمالا نوع شیر را مشخص می کند.

مشخصات  طراحی سیستم piping  معیار مناسبی جهت طراحی وساخت سیستم های لازم برای پروژه را تعیین می کند. این مشخصات تعیین می کند که چه استانداردی ، چه ماده ای وچه روش  ساخت و چه اجزایی در سیستم بکار روند .

ماده یا جنس بکاررفته شده باید از دو منظر در مشخصات سیستم Piping  معین شود. یکی از لحاظ تنش های مجاز برای هر ماده و دیگر از لحاظ مساله خوردگی که در طراحی سیستم بسیار حائز اهمیت است . خوردگی عبارتست از هرگونه تغییر نامطلوب در ماده ناشی از فرایند های شیمیایی ویا فرایند های الکترو شیمیایی با محیط ویا خرابی مواد در تعاملات خاص مکانیکی . خلاصه اینکه واماند ناشی از خوردگی زمانی اتفاق می افتد که سیستم  piping  نتواند وظیفه اصلی خود را انجام دهد.

پیچیدگی پدیده خوردگی از لحاظ عواملی چون عوامل محیطی،شیمیایی ، الکتروشیمیایی ومتالوژی قابل توجه است . بسته به ترکیب عوامل محیطی ،بارگذاری ومکانیکی ، تعداد متنوعی از مکانیزم های خرابی ناشی از خوردگی ممکن است درآن واحد به وجود آید .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

دوره‌ی طرح زمانی است که عناصر اصلی طرح بر مبنای رفع نیازهای آن زمان طرح می‌شوند. در گزینش دوره‌ی طرح باید دقت کافی به عمل آورد، زیرا دوره‌ی طرح طولانی، موجب راکد ماندن سرمایه‌ها و دوره‌ی طرح کوتاه‌مدت، مشکلات اجرایی مجدد و غیره را در بر دارد. عوامل موثر در دوره‌ی طرح عبارتند از:

1.      طرحهای توسعه‌ی شهری از قبیل طرح جامع و هادی و غیره،

2.      میزان سود پول،

3.      آهنگ رشد جمعیت،

4.      امکانات مالی و اجرایی سازمان مجری،

5.      کیفیت بهره‌برداری،

6.       سهولت در توسعه‌ی پروژه.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

این مبحث مرور کلی در زمینه طراحی و بهره برداری از تاسیسات حذف بیولوژیکی نیتروژن است.در این مبحث کاربرد سیستم های تک مرحله ای اکسیداسیون کربن / نیترات سازی / نیترات زدایی ، به دلیل هزینه های مربوطه و سهولت استفاده مورد تاکید قرار می گیرد.به هر حال کاربرد تاسیسات نیترات زدایی به عنوان مرحله ای مجزا به صورت گزینه مناسب مورد بحث قرار می گیرد .

تجارب بدست آمده در تاسیسات واقعی ، حذف فیزیکی – شیمیایی نیتروژن ، معایبی را در مقایسه با تاسیسات حذف بیولوژیکی نیتروژن نشان می دهد. معمولا سیستم های فیزیکی –شیمیایی پر هزینه بوده و نگهداری از آنها بسیار مشکل است . همچنین ممکن است اثرات زیست محیطی ثانویه قابل توجهی را در بر داشته باشند . (نظیر رها سازی نیتروژن آمونیاکی به اتمسفر در طی هوادهی ).

بنابر این در اغلب موارد حذف بیولوژیکی نیتروژن ، سیستم انتخابی می باشد .بطور معمول ، تکنولوژی های فیزیکی شیمیایی تنها برای پالایش پساب خروجی سیستم حذف بیولوژیکی نیتروژن بکار می روند. به عنوان مثال ، هنگامیکه اختلالات بهره برداری سبب نیترات سازی ناقص می شود، کلرزنی تا نقطه شکست می تواند بجای سیستم حذف بیولوژیکی بکار برده شود.

گزینه های فرایند

حذف بیولوژیکی ترکیبات نیتروژنه از فاضلاب شهری ، شامل سه فرایند اصلی می باشد:

سنتز : ورود نیتروژن به داخل ساختار جرم میکروارگانیسم که در طی رشد سلول صورت می گیرد .

نیترات سازی : تبدیل آمونیاک و نیتروژن آلی ( به طور معمول در فاضلاب شهری یافت میشود ) به نیترات ،این عمل از طریق اکسیداسیون توسط میکروارگانیسم های نیترات ساز انجام میگیرد .

نیترات زدایی : تبدیل نیترات به گاز نیتروژن بوسیله میکروارگانیسم های نیترات زدا ، سپس نیتروژن از فاضلاب به اتمسفر رها میشود .

همه سیستم های موجود حذف بیولوژیکی فسفر ، این فرایند ها را مورد استفاده قرار می دهند . با توجه به تلفیق این فرایند ها با فرایند های تصفیه فاضلاب شهری ، بر اساس نیترات زدایی ، دو روش کاربرد دارد .:

1) نیترات زدایی در یک واحد فرایند مجزا که به عنوان " نیترات زدایی مجزا " اطلاق می گردد.

2) واحد " لجن تک مرحله ای " که شامل ترکیب اکسیداسیون کربن ، نیترات سازی و نیترات زدایی می باشد.

روش های حذف نیتروژن ممکن است بر اساس روش بکار رفته برای انجام فرایند نیترات سازی نیز تقسیم بندی گردند.

در زیر هر یک از این روش ها با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می گیرد.

 

 

 

گزینه های نیترات زائی

همان گونه که شرح داده شد ، نیترات سازی ( تبدیل بیولوژیکی آمونیاک و نیتروژن آلی به نیترات ) جزء لاینفک و ضروری هر واحد بیولوژیکی  حذف  نیتروژن است . برای انجام عمل نیترات سازی فاضلاب شهری دو روش وجود دارد :

1) نیترات سازی مرحله مجزا

2) فرایند ترکیبی اکسیداسیون کربن ، نیترات سازی .

                     مواد  BOD  نیترات سازی مرحله مجزا شامل دو فرایند بیولوژیکی سری است . در مرحله اول   

 پائینی ( ناشی از مرحله اول )BODبا  کربنه حذف می شود و در دومین مرحله نیترات سازی  پساب

  و نیترات سازی در یک       BOD انجام میشود . در سیستم ترکیبی اکسیداسیون کربن و نیترات سازی ، حذف

برایند بیولوژیکی واحد انجام می گیرد.  هر دو روش نیترات سازی بطور موفقیت آمیزی در تصفیه فاضلاب های شهری بکار گرفته شده اند . انتخاب روش مناسب به عوامل اقتصادی بستگی دارد.

گزینه های نیترات زدایی

نیترات زدایی مرحله مجزا

نیترات زدایی مرحله مجزا شامل استفاده ازیک فرایند بیولوژیکی مجزا برای حذف نیترات است . این فرایند بر روی  پساب خروجی نیترات سازی بالادست ممکن است سیستم نیترات سازی مجزا یا ترکیبی باشد .

وقتی از نیترات سازی مرحله مجزا همراه با نیترات زدایی مرحله مجزا  استفاده میشود، کل سیستم حذف بیولوژیکی نیتروژن شامل سه فرایند بیولوژیکی می گردد که به حالت سری مورد استفاده قرار می گیرند. این BOD  فرایند تحت عنوان " فرایند مرحله ای " یا " فرایند لجن سه مرحله ای " نامیده میشود.در مرحله اول

  حذف میگردد، در مرحله دوم فرایند نیترات سازی بر روی پساب مرحله اول صورت گرفته و در مرحله سوم نیترات موجود در پساب مرحله دوم حذف میشود . وقتی که سیستم ترکیبی اکسیداسیون کربن و نیترات سازی  همراه با نیترات زدایی مرحله مجزا مورد استفاده قرار می گیرد ، کل سیستم حذف بیولوژیکی نیتروژن شامل دو فرایند بیولوژیکی است . این دو فرایند که به صورت سری بکار میروند ، تحت عنوان " فرایند دو مرحله ای " یا    و نیترات سازی انجام میشود و در BOD"فرایند دو مرحله ای لجن " نامیده می شوند . در مرحله اول حذف

مرحله دوم نیترات موجود در پساب مرحله اول ، نیترات زدایی می شود . بنابراین چه در سیستم ترکیبی اکسیداسیون کربن و نیترات سازی و چه در سیستم نیترات سازی مرحله مجزا؛ فرایند نیترات زدایی در یک واحد مجزا انجام میشود.

مواد کربن و نیترات سازی ، به میزان زیادی مواد آلی کربنه موجود در فاضلاب را مصرف BODچون حذف می نماید لذا افزودن یک منبع خارجی کربن به فاضلاب فاقد این ترکیبات برای انجام فرایند نیترات زدایی ، وجود فاضلاب  ضروری است .معمولا برای این منظور از متانول استفاده می شود . ولی برای جلوگیری از

بالا در پساب خروجی تصفیه خانه ، افزایش متانول به فاضلاب بایستی با دقت کنترل شود .BOD

بطور معمول برای نیترات زدایی مرحله مجزا ، دو گزینه فرایند متفاوت بکار می رود :

 

 1)رشد معلق

2) رشد چسبیده

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

راهنمای طراحی تلمبه خانه های فاضلاب
دستورالعمل ارزیابی اثرات زیست محیطی طرح های آب و فاضلاب در مرحله اجمالی
دستورالعمل ارزیابی اثرات زیست محیطی طرح های آب و فاضلاب در مرحله تفصیلی
مشخصات فنی عمومی کارهای مربوط به لوله های آب و فاضلاب شهری
راهنمای بهره برداری و نگهداری از تصفیه خانه های فاضلاب شهری - بخش دوم: تصفیه ثانویه

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فهرست خدمات مطالعات بهسازی لرزه‌ای سامانه‌های آبرسانی شهری موجود

راهنمای کاربرد مدل های تجربی و نظری آبشویی نمک های خاک های شور

مبانی و ضوابط طراحی تجهیز و نوسازی اراضی خشکه زاری (آبیاری ثقلی) جلد یکم: کلیات، تعاریف و مفاهیم پایه

مبانی و ضوابط طراحی تجهیز و نوسازی اراضی خشکه زاری (آبیاری ثقلی) جلد دوم: ضوابط و مبانی آبیاری و تسطیح اراضی کشاورزی

مبانی و ضوابط طراحی تجهیز و نوسازی اراضی خشکه زاری (آبیاری ثقلی) جلد سوم: زهکشی

مبانی و ضوابط طراحی تجهیز و نوسازی اراضی خشکه زاری (آبیاری ثقلی) جلد چهارم: سازه های آبی و جاده های دسترسی

مبانی و ضوابط طراحی تجهیز و نوسازی اراضی خشکه زاری (آبیاری ثقلی) جلد پنجم: یکپارچه سازی اراضی کشاورزی

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

با توجه به زمینه بسیار زیاد کاربرد لوله های فلزی در خطوط انتقال آب و خطوط تحت فشار علی رغم مقاومت خوب در مقابل ضربات برگشت آب ،در برابر خوردگی محیط های اسیدی ،بازها و موارد انتقال آب شور و گوگردی در مدت زمان کوتاهی دچار خوردگی گشته و در نهایت در شرایط اعمال فشار کاری دچار شکستگی و نشتی خواهند گردید .
با تولید نسل جدید لوله های پلی اتیلن یعنی لوله های کراس (Cross Pipe ) بهترین جایگزین برای لوله های فلزی و پلی اتیلن های معمولی بوجود آمده است .
در حال حاضر این لوله در کشور های پیشرفته بدلیل داشتن ضریب اطمینان بالاتر در حال جایگزینی با لوله های پلی اتیلن تک لایه در شبکه های توزیع گاز بخصوص گازرسانی شهری و لوله های فلزی انتقال نفت خام ، گاز مایع و آب می باشد .
موارد کاربرد آن در شبکه های توزیع گاز و گاز رسانی ،انتقال نفت خام،فرآورده های نفتی و هیدرو کربن ها در صنایع نفت، انتقال مواد شیمیایی داغ و خورنده ، لوله کشی منازل (آب سرد و گرم ) شبکه های توزیع و خطوط انتقال آب، آبرسانی و آبیاری تحت فشار در شرایط سخت حاره و مناطق کوهستانی یا بیابانی می باشد .
لوله های کراس دارای طول عمر و دوام زیاد بوده و در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین قابلیت کارکرد خود را بخوبی حفظ می کند .استحکام مکانیکی و مقاومت در مقابل فشار هیدرواستاتیک بالاتر بخصوص در دمای بالا ،صرفه اقتصادی ،قابلیت استفاده از انواع اتصالات ،نصب بسیار سریع و کم هزینه و عدم نیاز به بستر سازی جهت لوله در زیر خاک (Buried Pipe ) از دیگر ویژگی های منحصر بفرد لوله کراس می باشد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

Wastewater Engineering:Treatment & reuse

http://rapidshare.com/files/324497928/WWETR.pdf

Water Reuse

http://rapidshare.com/files/324484643/Water_Reuse.pdf

Handbook of Solid Waste Management,2nd Edition

http://rapidshare.com/files/329848901/0071356231_Solid_Waste.pdf

Stormwater Collection Systems Design Handbook by Larry W Mays

http://rapidshare.com/files/329856191/0071354719.pdf

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

روابط اصلی

دو رابطه اساسی که در محاسبه افت فشار نقش مهمی دارند عبارتند از:

رابطه دارسی ويسباخ

که در آن l طول لوله, d قطر لوله, v سرعت متوسط سيال, λ ضريب افت و h مقدار افت فشار ميباشد. بسياری از روشهای محاسبه افت فشار در واقع روشهايی هستند برای بدست آوردن مقدار λ که با قرار دادن آن در رابطه دارسی مي‌توان افت فشار را محاسبه کرد.

عدد رينولدز

که در آن V سرعت متوسط سيال, d قطر لوله, ν گرانروی سيال ميباشد. عدد رينولدز در واقع شاخصی است برای تعيين ميزان مغشوش بودن جريان که در بسياری از روشها به عنوان پارامتر ورودی مورد استفاده قرار ميگيرد.

مشروح روشها

پس از بررسی و مقايسه روشهای ارائه شده در منابع ليستی از تمامی روشهای موجود به شرح زير حاصل شد.

رابطه برای جريان آرام

اين فرمول فقط برای جريان آرام کاربرد دارد (Re<2300).

رابطه کوناکف Konakov

فقط برای لوله‌های صاف و تنها وقتی که عدد رينولدز بين 2300 و 10⁶ باشد کاربرد دارد.

رابطه بلازيوس Blasius

فقط برای لوله‌های صاف و تنها وقتی که عدد رينولدز بين 2300 و 10⁵ باشد کاربرد دارد.

رابطه هرمان Hermann

فقط برای لوله‌های صاف و تنها وقتی که عدد رينولدز بين 2x10⁴ و 2x10⁶ باشد کاربرد دارد.

رابطه پراندتل Prandtle

فقط برای لوله‌های صاف و تنها وقتی که عدد رينولدز بين 2300 و 4x10⁶ باشد کاربرد دارد.

رابطه نيکورادزه Nikoradze

فقط برای لوله‌های صاف و تنها وقتی که عدد رينولدز بين 10⁴ و 10⁸ باشد کاربرد دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب