Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

3. szám - Horváth Imre: A forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék kismintavizsgálata

257 Hidrológiai Közlöny 1963. 3. sz. SZENNYVÍZTISZTÍTÁS A forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék kismintavizsgálata* HORVÁTH IMRE** Bevezetés Az utóbbi évtizedekben a házi és ipari szennyvizek tisztításának technológiája jelentős lépésekkel haladt előre. Ez szükségszerű következménye volt az egyes ipari és mezőgazdasági szakágazatok fejlődésének, ami a különböző minőségű és mennyiségű ipari szennyvizek jelentkezésének elsőrendű okozója. A felszíni vizek tisztaságáról szóló ljl961 sz. lcorm. rendelet és annak végrehajtási utasítása felszíni vizeink tisztaságának megőrzését célozza. De megállapíthatjuk, hogy közvetve a szennyvíztisztítási technológia fejlődésének is mozgatója. A szennyvíztisztítási technológiák kidolgozásának eszköze az elméleti megfontolásokon és következtetéseken kívül a kísérlet. A félüzemi és üzemi méretű kísérletek mellett az utóbbi pár évben a szennyvíztisztító berendezések kismintavizsgálata is egyre inkább elterjedt. A külföldi — főleg szovjet, holland, német, amerikai — példák nyomán a hazai szakemberek is egyre gyakrabban alkalmazzák a kisminta vizsgálati módszert. A Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet III. Vízminőségi Osztályának a pécsi szennyvíztisztító telepen létesített félüzemi és kismintaméretű tisztító berendezéseiben a kísérletek 1960 óta folynak. Ahhoz, hogy a kismintavizsgálatokból a minőségi eredményeken túlmenően mennyiségi következtetéseket is levonhassunk, a hasonlóság-elmélet alkalmazása elengedhetetlen. Enélkül csupán az adott méretarányú kismintán észlelhetünk hidraulikai vagy kémiai jellegű, mennyiségeket, de azokból a főkiviteli műtárgyra semminemű számszerű következtetést levonni nem tudunk. Vannak szennyvíz-technológusok, akik azt állítják, hogy a kismintában nem ugyanazok a folyamatok játszódnak le, mint az 1 : l-es műtárgyban. Ez tényleg fenn áll, ha a hasonlósági feltételeket figyelmen kivül hagyjuk a kisminta tervezésénél, ill. üzemeltetésénél, és ha a helytelen tervezés következtében fellép az úgynevezett „méretarány hálás" (scale effect), vagy ahogy helyesebben dr. Ivicsics Lajos javaslatára nevezhetjük : a „jellemzők módosulása" [7]. Tehát a kutatónak egyik feladata éppen az, hogy a kismintában a kérdéses folyamatra jellemző hasonlóságot megteremtse. Meg kell azonban említenünk, hogy a szennyvíztisztítással járó hidromechanikai, kémiai, fizikokémiai ós biológiai jelenségek együttes jelentkezése erősen megnehezíti a hasonlóság megteremtését. Sőt megemlítjük, hogy tisztán hidraulikai kismintakísórleteknél sem tudjuk megvalósítani a mechanikai hasonlóságot. * Elhangzott a Magyar Hidrológiai Társaság Szennyvíz Szakosztályának 1962. szept. 5-i előadóülésén. ** Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. Általánosságban megállapítható, hogy a vegyipari berendezések teljes hasonlósága — a geometriai, mechanikai, termikus ós kémiai hasonlóság — nem .valósítható meg [8], Meg kell elégednünk tehát a részleges hasonlósággal. A legtöbb gyakorlati esetben ezzel a célunkat el is érhetjük, ha meggondoljuk azt, hogy a kérdéses folyamat mellett fellépő, az alapjelenséget lényegében nem befolyásoló mellóktónyezőket elhanyagolhatjuk. A kismintavizsgálatok végzésekor a kutatónak egyik feladata éppen abban van, hogy kiválassza a vizsgált jelenségre alapvetően jellemző tényezőket és az azok közötti összefüggést megállapítsa. Az 196l-es év folyamán a VITUKI III. Vízminőségi Osztályának kémiai laboratóriumában megvizsgáltam a kismintaméretű forgókefés szellőztetőmedencéket. A kísérletek során igazolódott, hogy a szennyvíztisztító berendezések működése kismintakísérlet segítségével megfelelő pontossággal ellenőrizhető. Sőt a már megépült berendezések áramlástani hiányosságai is kiküszöbölhetők a kismintavizsgálat alapján. Mielőtt tanulmányunk lényegére áttérnénk, bevezetjük a továbbiakban alkalmazott jelöléseket. (Az egyvesszős jelek a főkivitelre, a kétvesszősek a kisminta adataira vonatkoznak.) 1/ a nagyított fényképen mórt távolság, m tárgytávolság, / fókusztávolság, n nagyítási szorzó, t

e expozíciós idő, c

0 az oxigénkoncentráció értéke a folyadék belsejében t = 0 időpillnatban, c

T az oxigénnek a szennyvízben levő telítési koncentrációja, c

v a szennyvíz oxigénkoncentrációja tetszőleges t időpillanatban, }. a főkivitelben és a kismintán mórt megfelelő hosszak aránya, T a főkivitelben és a kismintán mért megfelelő idők aránya, Xoe az egymásnak megfelelő OC-k aránya, t

u a szellőztető medence felszínének megújulási ideje, h

u az egymásnak megfelelő megújulási idők aránya, Q a levegőztetőmedence felszínén átdiffundált oxigónmennyiség, t idő, F felület, amelyen a diffúzió lejátszódik, * r az iszappehely sugara, d az iszappehely átmérője, k a reakciósebesség állandója (sec.1), v

r az oxigénfelvétel reakciósebessége, t'ditt diffúziósebesség az iszappehely belsejében, ü diffúziós állandó, D

p diffúziós állandó porózus anyag esetén, e az iszappehely porózussága, lm a levegőztető medence legnagyobb mélysége, vm fiktív áramlási sebesség, v a szennyvíz kinematikai viszkozitása, Ácy a telítési koncentrációk aránya, f.D a diffúziós állandók aránya, Fr Froude-szám, Re Reynolds-szám, Pr* az anyagátadásra vonatkozó Prandtl-szám, Pe* az anyagátadásra vonatkozó Peclet-szám.