Influence of Conduit Geometrical Characteristics on Sewage Flow Parameters

• Autorzy: Jlilati A. , Jaromin K. , Widomski M. , Łagód G.

Warianty tytułu

PL

Wpływ charakterystyk geometrycznych kanału na parametry przepływu ścieków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The shape of sanitary conduits consistently defines the cross-section of the wastewater stream, which influences the basic parameters of flow hydrodynamics. The most important of these parameters are wetted perimeter and hydraulic radius, the values commonly used in sanitation systems designing and their work condition modeling. The determination of these parameters is quite simple in case of new conduits in a good technical condition, without the sediments. During the determination of old channels discharge capacity and their work modeling the providing for the sediments deposition is necessary. Deposits covering the bottom of sanitation conduits influence the hydraulic resistance of flow in three different ways: decreasing the cross-section area of the stream, increasing the roughness of the side walls and bottom of the pipe and decreasing the kinetic energy of the stream. The simulation of sanitary network working conditions concerning sediments may have a very important practical meaning. The storm spillways deliveries of the pollutant load included in sediments are, in some cases equal to yearly mean value of pollution contained in treated wastewater delivered to the rivers were observed. Additionally, the variable load of sediments causes non-uniform strain of wastewater treatment plants. The conducted in situ research showed that the height of deposited sediments sometimes was higher than the height of an active area of the stream. The analysis of changes in channel characteristics caused by sedimentation process and their influence on sewage flow parameters were presented. The gained results of calculations showed that sediments bed deposited in the 0.4, 0.5, 0.6 and 0.8 m diameter pipe caused maximum decrease of its wetted perimeter equal to 23.6 %, 22.9 %, 22.3 %, 21.6 % and 39.6 %, 38.7 %, 38.3 %, 37.9 % reduction of actual hydraulic radius value, respectively. The further research concerning other diameters and different shapes of sewer conduits should be conducted.

PL

Kształt kolektora kanalizacyjnego w sposób jednoznaczny definiuje przekrój poprzeczny strumienia ścieków, który z kolei wpływa na podstawowe parametry związane z hydrodynamiką przepływu. Najważniejsze z tych parametrów to obwód zwilżony i promień hydrauliczny, czyli wielkooeci standardowo wykorzystywane w pracach projektowych systemu kanalizacyjnego oraz przy symulacjach komputerowych pracy tych systemów. Wyznaczenie tych parametrów jest stosunkowo proste w przypadku wspomnianych nowych kolektorów w dobrym stanie technicznym, bez złogów osadów. Przy określaniu przepustowości starych kanałów oraz modelowaniu ich pracy niezbędne staje się uwzględnianie osadów odkładających się na dnie kanałów oraz narastających na ściankach. Osady zalegające na dnie przewodów kanalizacyjnych mają wpływ na opory hydrauliczne przepływu na trzy różne sposoby, a mianowicie: zmniejszają przekrój wewnętrzny kanału, zmieniają szorstkość ścian i dna oraz podczas rozmywania nagromadzonych złogów zmniejszają energię strumienia przepływających ścieków. Symulacja pracy sieci kanalizacyjnej z uwzględnieniem odkładających się osadów wydaje się mieć duże znaczenie praktyczne, z uwagi na fakt odprowadzania z sieci ogólnospławnych przez przelewy burzowe do wód odbiornika ładunku zanieczyszczeń zawartego w osadach, którego wartość średnia w skali rocznej odpowiada ładunkowi odprowadzanemu z oczyszczalni wraz z oczyszczonymi ściekami. W przypadku sieci rozdzielczej okresowo wymywane osady wpływają także na nierównomierne obciążenie ładunkiem oczyszczalni ścieków. Podczas prowadzonych pomiarów terenowych zaobserwowano, iż wysokość złogów osadów przekraczała niekiedy wysokość czynnego przekroju strumienia ścieków. Zaprezentowano w pracy analizę wpływu zmian charakterystyk kanału wywołanych przez proces sedymentacji osadów na parametry przepływu ścieków. Osady zsedymentowane na dnie przewodów o średnicy 0,4, 0,5, 0,6 oraz 0,8 m powodować mogą zmniejszenie obwodu zwilżonego maksymalnie o 23,6 %; 22,9 %; 22,3 %; 21,6 % oraz promienia hydraulicznego o 39,6 %; 38,7 %; 38,3 % i 37,9 %. Należy przeprowadzić kolejne badania rozwojowe dotyczące innych średnic, kształtów oraz materiałów przewodów kanalizacyjnych.

Słowa kluczowe

EN

gravitational sewer system; parameters of flow hydrodynamics; calibration of sewer system

PL

kanalizacja grawitacyjna; parametry hydrodynamiczne przewodów kanalizacyjnych

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 11
• Strony: 1483--1492
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Jlilati A.

autor

Jaromin K.

autor

Widomski M.

autor

Łagód G.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20–618 Lublin, Poland,

Bibliografia

• [1] Huisman J.L.: Transport and transformation process in combined sewers. IHW Schriftenreihe 2001, 10, 1–180.
• [2] Ackers J.C., Butler D. and May R.W.P.: Design of sewers to control sediment problems. Construction Industry Research and Information Association, Report 141, London 1996.
• [3] MOUSE TRAP Technical Reference – Sediment Transport. DHI Water & Environment, Horsholm 2003.
• [4] Wilderer P.A., Cunningham A. and Schnidler U.: Hydrodynamic and shear stress: report from the discussion session. Water Sci. Technol. 1995, 32(8), 271–271.
• [5] Adamski W.: Modelowanie systemów oczyszczania wód. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2002.
• [6] Henze M., Gujer W., Mino T. and van Loosdrecht M.: Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3, IWA task group on mathematical modelling for design and operation of biological wastewater treatment. IWA Publishing, London 2002.
• [7] Huisman J.L., Burckhardt S., Larsen T., Krebs P. and Gujer W.: Propagation of waves and dissolved compounds in a sewer. J. Environ. Eng. ASCE, 2000, 128(1), 12–20.
• [8] Even S., Poulin M., Mouchel J., Seidl M. and Servais P.: Modelling oxygen deficits in the Seine River downstream of combined sewer overflows. Ecol. Modell. 2004, 173, 177–196.
• [9] MOUSE PIPE FLOW – Reference Manual. DHI Water & Environment, Horsholm 2003.
• [10] ATV-DVWK-A110P: Wytyczne do hydraulicznego wymiarowania i sprawdzania przepustowosci kanalów i przewodów sciekowych. Deutsche Vereinigung fur Wasserwirtscheaft, Abwasser und Abfall e.V., GFA, Wyd. Seidel Przywecki, Warszawa 1988.
• [11] Cao Z., Li Y. and Yue Z.: Multiple time scales of alluvial rivers carrying suspended sediment and their implications for mathematical modeling. Adv. Water Resourc. 2007, 30, 715–729.
• [12] Tinkler K.J.: Critical flow in rock bed streams with estimated values for Manning’s n. Geomorphology 1997, 20, 147–164.
• [13] Dingman S.L. and Sharma K.P.: Statistical development and validation of discharge equations for natural channels. J. Hydrol. 1997, 199, 13–35.