Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

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

260 Hidrológiai Közlöny 1963. 3. sz. Horváth I.: A forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék 2. képen mutatjuk be a 3 db klotoid ívből összeállított medence kismintáját az áramképpel együtt. A szomszédos ívek csatlakozásánál az iránytangens azonos. 12 mm (6,0 cm) kefemerülés esetén a „víztér felé történő keféléssel" a fenék vonalban 10,0—11,0 cm/sec (22,4—24,6 cm/sec) sebességek adódnak. Ez lényegesen nagyobb érték az 1—3. pontban vázolt medencék esetén észleltekkel szemben, különösen ha figyelembe vesszük azt, hogy ezúttal a medence keresztmetszete jóval nagyobb (4,1 m

2), és így nagyobb víztömeget kell forgatni. Ez azt jelenti, hogy azonos bemerülés és fordulatszám esetén (azonos energiafelvétel) klótoid medence esetében a fentihez viszonyítva nagyobb sebességeket kapunk. * A kísérleti adatok értékelése 1. A szellőztetőmedencékben létrejövő áramlási sebesség értelmét adott medence keresztmetszet esetén a kefe forgási értelme és bemerülési mélysége határozza meg. Megállapítható, hogy ugyanazon medence keresztmetszetnél a 0—5 mm (0—2,5 cm) kefebemerülés között a rotor forgási értelmének megváltozása esetén az áramkép sebességvektorainak értelme is megváltozik. A gyakorlatban minden esetben előforduló nagyobb kefebemerülések esetén az áramlási értelem független a rotor forgásirányától. (A medencében a felszíni sebesség a rotortól a szemközti fal felé irányul.) Véleményem szerint ennek okozója nem csupán a rotor által felemelt víztömeg helyzeti energiája, hanem elsődlegesen e víztömeg mozgási energiája. A mozgási energia által meghatározott tehetetlenségi erő vízszintes komponense kényszeríti a medence felszínén levő víztömeget a kefétől távolodó mozgásra. A kis kefebemerülésnél tapasztalt áramlási értelemváltozás oka véleményem szerint az, hogy ez esetben a felületi erők jelentős szerephez jutnak, és ugyanakkor a megemelt csekély víztömegnél a tehetetlenségi erő lényegesen lecsökken. Végezetül a kísérletekből megállapítható, hogy a forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék rotorjainak forgásirányául áramlási szempontból a ,,víztér felé történő kefélés" iránya javasolható egyértelműen. A kefebemerülés értéke véleményem szerint általánosan nem adható meg (még az alkalmazott rotor átmérőjének arányában sem). Nagyságrendje — amint vizsgálataink mutatják — 5—15 cm között változhat az iszapkoncentráció, a medenceméret és alak függvényében. A célszerű bemerülés meghatározására esetenként kismintakísérlet végzése javasolható. 2. A szellőztetőmedencék jó működésének másik fontos feltétele a rotor célszerű elhelyezése. A szokásos két változat: a medence sekélyebb, illetőleg a mélyebb oldalára történő elhelyezés. Kísérleteink során az utóbbi megoldás mutatkozott megfelelőbbnek. Ez esetben az egész medencetérfogatra vonatkoztatott átlagsebesség nagyobb, és pehelyképződés szempontjából kedvező kisebb 9 holtteret ad. Ezek a megállapításaink összhangban vannak Lindner, W. eredményeivel [9]. Megjegyezzük, hogy ennek a kérdésnek a végleges tisztázása céljából hazai viszonylatban is folyamatba vannak további kísérletek. A nagyobb átlagsebesség oka véleményem szerint az, hogy ez esetben a folyadéktömeg súlypontja az impulzus gerjesztés helyéhez közelebb esik. így ahelyett, hogy a rotor helyileg túlzott turbulenciát idézne elő (ami a sekélyebb oldalon történő elhelyezés esetén rotor környezetében észlelhető), az egész folyadéktér átlagsebességét növeli. Ezáltal csökken az iszapleülepedés veszélye. Természetesen a rotorhoz közeli folyadéktérben így is nagyobb a turbulencia, mint egyéb helyeken. Ez a levegőztető medence jó üzemelése szempontjából előnyös is, hiszen a medence elején kívánatos a nagy oxigénbevitel és a kis pehelyméret, az elfolyási oldalon pedig a kisebb oxigénbevitel és a nagy pehelyméret, így az elfolyási oldal egyúttal flokkulációs tér gyanánt működik. 3. A szellőztetőmedencék helyes üzemelésének alapvető feltétele a hidraulikailag kedvező keresztmetszet kialakítása. Ha a medence fenékvonalában a sebességek megfelelő nagyságúak, akkor iszap nem rakódik le. A klotoid-alak esetében a fenék közelében az áramlási holtterek kiküszöbölhetők és nagy fenéksebességet érhetünk el. Az egyszeri többlett költség, amit a nehezebb zsaluzhatóság okoz, az állandó üzemköltség csökkenése révén megtérül. Nem célszerű a helyi nagygörbületű medence kialakítás, és áramlási szempontból nem megfelelő a túlzottan elnyújtott (függőleges vagy vízszintes irányban) medencealak sem. Ez utóbbi esetben a nyújtott medence mélyebb részén önálló vízhenger alakul ki, ami az egész teret kitöltő egységes áramlás kialakulása szempontjából kedvezőtlen. 4. Az irodalomban gyakran találkozunk a terelőelemek beépítésének kérdésével. A már korábban hibásan megépített medencéknél az áramkép megfelelő módosítása céljából gyakran alkalmaznak terelőelemeket. Kismintaberendezésünknél az áramlási térbe 2 mm vastag, 30 cm széles alumíniumlemezt különféle módon helyeztünk el a medencében. Kísérleteink eredményeképpen megállapíthatjuk, hogy általában a terelőelemek alkalmazása szellőztetőmedencék áramlási terének megjavítására nem javasolható. A medence alakját kell úgy megválasztani, hogy az áramkép kedvező legyen, leülepedés ne történjen. Terelőlapok beépítésével elérünk ugyan hely

1 sebességnövekedéseket (pl. a medence fenékvonalában), de azonos energiafelvétel esetén máshol még jelentősebb sebességcsökkenések mutatkoznak, ami a mozgó közeg átlagsebességének csökkenését eredményezi. Az elveszített mozgási energiát a megnövelt súrlódás emésztette fel. Egyidejűleg a medence átlagos Reynolds-száma lecsökkent az átlagsebesség és a jellemző hosszak megváltozásának eredményeképpen. Következtetéseink gyakorlati helyességét igazolja Lindner példája is, aki egy négyszögletes keresztmetszetű medence rossz áramlási terét