Hidrológiai Közlöny 1968 (48. évfolyam)
3. szám - Horváth Imre: Levegőztető medencék vizsgálata a turbulenciaviszonyokra való különös tekintettel
S'127 Hidrológiai Közlöny 1968. 2. sz. SZENNYVÍZTISZTÍTÁS Levegőztető medencék vizsgálata a turbulenciaviszonyokra való különös tekintettel* HORVÁTH IMRE'* 1. Bevezetés Az ún. intenzív levegőztetési eljárás bevezetése és elterjedése óta ismeretes, hogy a levegőztető medencékben végbemenő folyamatokat a turbulencia foka jelentősen befolyásolja. A. A. Pasveer matematikai és kísérleti úton egybehangzóan igazolta azt, hogy a szennyvízbe, illetőleg az iszappelyhekbe való oxigénbevitel, a pelyhek mérete ós több más fontos paraméter -— amely a biológiai lebontási folyamatokat befolyásolja — a turbulencia alapvető függvénye. Felismerte az ún. makroilletve mikroturbulencia jelenségeit levegőztető medencéknél, amelyek a hidrodinamikában ugyan ismertek, de szennyvíztisztítási vonatkozásban felismerésük mégis fejlődést jelentett az áramlás jellegének megítélésében [13, 14]. Pasveer munkásságán túlmenően J. Rybinszki kutatásai emelhetők még ki, amelyeknek kapcsán a szerző a turbulenciaviszonyoknak az eleveniszap struktúrájára, a mikroorganizmusok életműködésére gyakorolt hatását elemezte [15]. A szakirodalom tanulmányozása során azonban mégis megállapítható, hogv a levegőztető medencék vizsgálata esetében a turbulencia számszerű jellemzésére csak kezdeti kísérletek történtek. A turbulencia mértékét leggyakrabban az „erős, közepes, gyenge turbulencia" kifejezésekkel jellemzik, amelyeknek kvantitatív tartalma bizonytalan. A turbulencia fokának fenti jellemzését gyakran még paraméterenként is alkalmazzák, aminek kvalitatív jellegét nem kell különösképpen indokolni. Jelenleg még nem állnak rendelkezésre olyan sebességmérő műszerek, amelyek a levegőztető medencékben végbemenő hidraulikai folyamatok szabatos mérését lehetővé tennék, különösen kis sebességértékek és kisméretű berendezések, modellek esetéb e n. E megállapítás a turbulens áramlások jellem zőinek, különösen a pulzációs sebességeknek a meghatározására is vonatkozik. Sőt ha rendelkeznénk i s megfelelő sebességmérő műszerekkel, akkor is jel e ntős nehézségek merülnének fel a levegőztető műtárgyakban végbemenő turbulens áramlások térben és időben történő jellemzésekor, az áramlási viszonyok összetett jellegének következtében. A fentieknek megfelelően a turbulenciavizsgálatok közismert elméleti és méréstechnikai nehézségeit tekinthetjük a levegőztető medencék turbulenciaviszonyainak kutatásában jelenleg fennálló elmaradás alapvető okának. A kérdés fontosságának figyelembevételével mégis indokolt a probléma lehetőleg kvantitatív módszerekkel történő megközelítése. Az ÉKME Vízgazdálkodási Tanszékén az akadémia kutatási téma keretén belül 1966-ban kezdtünk részletes * A tanulmány az ÉKME Vízgazdálkodási Tanszékén készült 1966-ban. ** Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. vizsgálatsorozatot a levegőztető medencékben lejátszódó hidraulikai folyamatoknak a turbulenciaviszonyok figyelembevételével történő jellemzésére. Kísérleti berendezésként függőlegestengelyű levegőztető medencét alkalmaztunk. Ilymódon kapcsolódni tudtunk az 1965. évi oxigénfelvételi vizsgálatainkhoz, amelyeknek eredményeit a szakirodalomban már ismertettük [9]. A többoldalú vizsgálat eredményeképpen a függőlegestengelyű levegőztető medencék üzeméről jelenleg már nagyszámú tervezési alapadat áll rendelkezésünkre. A műtárgytípus — a külföldi példáknak megfelelően — előnyös üzemi, gazdaságossági tulajdonságai alapján a jövőben hazánkban is jelentős szerepet kell, hogy betöltsön a szennyvíztisztítási technikában. Jelen tanulmányunk célja a függőlegestengelyű levegőztető medencékben kialakuló turbulenciaviszonyok közvetett úton történő vizsgálatával kapcsolatos elgondolások és kezdeti eredmények ismertetése. Ezen túlmenően az elméleti vizsgálatokból adódóan néhány gyakorlati következtetést teszünk a levegőztető medencék hidraulikailag kedvező kialakításával kapcsolatban a reaktortechnika figyelembevételével. 2. A levegőztető műtárgy mint reaktor Az utóbbi években a szennyvíztisztító berendezések vizsgálatánál is tért hódít világviszonylatban a reaktortechnikai szemlélet. Ez feltétlenül indokolt, hiszen a vegyipar legkülönbözőbb ágaihoz hasonlóan a víz- és szennyvíztisztítás is vegyipari műveletek tervszerű sorozata. E szemlélet bevezetése különösen azért jelentős, mivel a vegyipari műveletekben és azoknak vizsgálati módszertanában, de kölönösen a reaktortechnikában rendkívül sok olyan elvi és gyakorlati ismeretanyag található, amely a víz- és szennyvíztisztító berendezések vizsgálatánál és tervezésénél — sőt a mérnöki gyakorlatnak a vegyipartól látszólag egészen távoleső területein is — célszerűen felhasználható. Hazai viszonylatban is tapasztalható, hogy az új szemlélet egyre inkább elterjed. Ilyen értelemben újszerű kezdeményezés volt „A hasonlóságelmélet alkalmazása a szennyvíztisztítási technológiában" c. kutatási témának 1962-ben a VITUKI tématervébe történő témafelvétele. A téma célkitűzése a szennyvíztisztító műtárgyak, különösen a levegőztető reaktorok méretnövelési, modellezési lehetőségeinek a vizsgálata. Az elért eredményekről a szakirodalomban több közleményben ós előadásban beszámoltunk [5, 6, 7, 8]. Ugyancsak a VITUKI-ban Benedek Pál végez széleskörű elméleti és kísérleti vizsgálatokat az eleveniszapos levegőztető medencékben végbemenő tisztítási folyamat reakciókinetikai vonatkozásainak reaktortechnikai szemlélet alapján történő elemzésével [2], Az ÉKME Vízgazdálkodási Tanszékén 1964-ben a reaktortechnika másik jelentős kutatási módszerének, az átfolyási elméletnek a továbbfejlesztését tűztük ki célul a víz- és a szennyvíztisztítóberendezések vizsgálatára való különös tekintettel.
