Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)
1. szám - Dr. Dulovics Dezső: Áramlási folyamatok vizsgálata és értékelése a biológiai csepegtetőtestekben
Dr. Dulovics D.: Áramlási folyamatok Hidrológiai Közlöny 1980. 1. sz. 10 A szórásképek is bizonyítják, hogy nagy gondossággal kell — az egyenletes terhelés biztosítása érdekében — az elosztóberendezést kialakítani. A fal mentén, illetve az elosztóhenger közelében fokozottan jelentkezik az egyenlőtlen eloszlás hatása. Az üzemelés során az elosztóberendezés furatainak tisztítására rendszeresen kell ügyelni, s érdemes volna automatizálni a tisztítást. 3.2. Szennyvíz áthaladás a csepegtetőtesten Az elosztóberendezések a csepegtetőtest egy elemi felületére a szennyvizet mindig szakaszosan juttatják. Az elosztás minősége — a szakaszosság mértéke, periódus ideje, a terhelés amplitúdója — befolyásolja a csepegtetőtestben kialakuló vízmozgást. A töltőanyagra vezetett szennyvíz szétosztása után a felületen megtelepedett biológiai hártyára kerül, és azon — a hidraulikai feltételektől függően — vékonyabb-vastagabb vízlepelként halad végig. Az elosztóberendezés típusától és az elosztás minőségétől függően az átáramlás nem permanens, vagy megközelítheti a permanens mozgásállapotot. A gyakorlati megfigyelések szerint a csepegtetőtestben lefelé irányuló s a szakaszos adagolás miatt kezdetben még nem permanens vízmozgás egyre közeledik a permanens mozgásállapothoz. Ez a jelenség a szakaszos vízadagolásból eredő „árhullámok" ellapulása és összeolvadása következtében jön létre. A kiegyenlítődés függ a felület minőségétől —a súrlódástól — a folyadék fizikai tulajdonságaitól, az adagolás periódusidejétől és a terhelés amplitúdójától. A fentiekre példa, amikor a laboratóriumi kísérleti berendezésben a viszonylag gyorsan forgó elosztóberendezéssel létrehozott adagolás miatt — az árhullámok gyors ellapulása, összeolvadása és a gyűjtőrendszer kiegyenlítő hatása következtében — a csepegtetőtestből elfolyó víz hozamának változása már alig észlelhető, gyakorlatilag egyenletes. Irodalmi közlés [24] hasonló folyamatról mutat be a megfigyeléseinkkel összhangban álló eredményeket. Lepelszerű áramlást vizsgálva nagy lejtésű csatornában az áramlás minőségére a következő megállapítások tehetők. Ha az áramlás a belépésnél zavartalan, és a lejtés a kritikus lejtésnél nagyobb, akkor a belépés közelében az áramlás felgyorsul. Ekkor a gravitációs erő lejtőirányú összetevője (G • sin 0) nagyobb, mint a nyíró ellenállás (T e). A sebesség növekedésével azonban az ellenállás gyorsabban nő, mint a mozgató erő, s ezáltal csökkenti az áramlási mélységet, s a gravitációs erő lejtőirányú összetevőjét. A két erő közötti különbség egyre csökken, az egyensúly felé törekszik, (r e = 6r.sin 0) ós az energiavonal lejtése megegyezik a mederfenók lejtésével, mint a permanens egyenletes mozgásállapotban. Ezen állapot elérése utáni szakaszon a permanens egyenletes mozgásállapotban — a víz állandó fizikai tulajdonságait feltételezve — csak akkor következik be változás, ha a vízhozam, a felület érdessége, az átfolyási keresztmetszet, vagy a lejtés megváltozik. A permanens egyenletes mozgásállapotot az áramlás csak elméletileg közelítheti meg, a felület órdessógónek inhomogén volta, és a vízhozam adagolásban bekövetkező időbeni változások, lejtési viszonyok megváltozása miatt. Gyakorlatilag azonban az eltérések olyan mértékűek, hogy elhanyagolásuk kis hibát eredményez. A csepegtetőtestekben lejátszódó hidraulikai folyamatok megfigyelései alapján a vízmozgás két elkülöníthető jellegű szakaszra bontható, úgymint: — változó (pulzáló) lepelvastagságú szakasz, — közel állandó lepelvastagságú szakasz. E megfigyelések összhangban vannak az előzőkben ismertetettekkel. A vizsgált töltőanyagok egyik típusánál (BMBcsőszerű) a hézagrendszer határoló felülete a 90°-os lejtőt többé-kevésbé megközelíti, de azt beépítési, illetve gyártási egyenetlenségek miatt el nem éri. A második típusnál '(BO-lemezszerű) a határoló felületek lejtésiránya már jelentősen eltér a függőlegestől. A vizsgált csepegtetőtesteken az átfolyás hidraulikai modellezésére tehát az előzőekben ismertetett áramlási jelenségek alkalmazhatók. A fent ismertetett hidraulikai folyamatok rész-, letes vizsgálatát megnehezítik egyrészt bonyolultságuk (változó kialakítású és minőségű felületek) és másrészt a méréstechnikai nehézségek, valamint a csepegtetőtestnek, mint hidraulikai rendszernek belső kölcsönhatásaiból eredő jelenségek. A szakirodalomban fellelhető tanulmányok [17, 18, 19, 25, 26] is csak a rendszer egy-egy elemét, pl. a töltőtest felületén jelentkező áramlási viszonyokat vizsgálják, kiküszöbölve ezáltal a rendszer belső kölcsönhatásaiból eredő torzulásokat. 3.3. Átfolyási vizsgálatok a csepegtetőtest töltőanyagának hidraulikai jellemzése érdekében A csepegtetőtest hidraulikai jellemzését — figyelembe véve az előzőekben ismertetett nehézségeket — átfolyási vizsgálatokkal szokták közelíteni. Az átfolyási vizsgálatok alapján meghatározható a szennyvíz csepegtetőtestbeli tartózkodásideje, a töltőanyag hidraulikai jellemzői, és ez első lépés lehet a csepegtetőtestben végbemenő folyamatok megismeréséhez. A szennyvíztisztítás során a következő lebontási modellek [27] jöhetnek létre (1. táblázat). A lebontás időigényes, ezért a rendelkezésre álló időtől is függ a lebontási folyamat minősége. A tartózkodási idő szerepe a lebontás minőségében a hidraulikai és szervesanyag terheléstől függ. Kis terhelés esetén a tartózkodási idő változásának hatása a lebontási teljesítményre nem jelentős. Azonban nagy terhelés esetén már kis tartózkodási idő változás is nagy eltérést eredményez a lebontási teljesítményben. Műanyag töltésű csepegtetőtestek esetében — melyek gazdaságosan nagy terheléssel üzemeltethetők — a tartózkodási idő lecsökken, ezért is kell megítélésünk szerint, nagy figyelmet fordítani a szükséges tartózkodási idő biztosítására. Kísérleteink során a tartózkodási időt átfolyási vizsgálatokkal határoztuk meg. Az átfolyási vizsgálatok elméletét általánosságban a szakirodalom ismerteti [28, 29, 30, 31], ezért jelen tanulmányban tárgyalásától eltekintünk.
