Hidrológiai Közlöny 1983 (63. évfolyam)
11. szám - Dr. Öllős Géza–Dr. Szolnoky Csaba–Várnai Iván–Dr. Kollár György–Gordos Árpád–Ivancsics János: Derítők teljesíményfokozása csőmodulok beépítésével
Hidrológiai Közlöny 1983. 10. 52. 485 Derítők teljesítményfokozása csőmodulok beépítésével DR. ö L L Ő S GÉZA a műszaki tudományok doktora*— DR. SZOLNOKY CSÁB A*— V ÁRKAI IVÁN" DR. KOLLÁR UYÖB G Y*—G ORDOS ÁRI'Á I)**—I VANCSICS .T Á N O S** 1. Bevezetés A víztisztító berendezések kifejlesztésekor a tisztításra kerülő nyersvizek minősége, a mai vízminőségekhez képest általában kedvezőbb volt. így a berendezések tisztítási hatékonysága a hagyományos tisztítórendszerekben (pl. gereb, makro szitaszűrés, homokfogás, derítés, homokgyorsszűrés, fertőtlenítés) általában megfelelt az elvárásoknak.Az egyes berendezések önmagukban is és a teljes rendszer is kielégítette az ivóvízellátással kapcsolatos egészségügyi követelményeket. Az utóbbi évtizedek azonban — a nyersvizek minőségének fokozódó rosszabbodása, — az egyre gyakrabban jelentkező rekonstrukciós problémák (pl. hidraulikai terhelhetőség fokozása), — az eutrofizáiódás következtében létrejövő kedvezőtlen vízminőségváltozások, a szerves prekurzoranyagok hatékonyabb eltávolítása, — különböző üzemelés-gazdasági szempontok felmerülése, a hagyományos geometriájú, dinamikájú és üzemelés-gazdasági mutatókkal rendelkező berendezések továbbfejlesztése iránti igényeket hozták felszínre (Bulkai, Í979). A derítő-berendezésben a flokkuláció és az ülepítés a két alapvető részfolyamat. (Öllős, 1979, Licskó, 197G, 1979.) Amennyiben a derítés kiindulási alapját képező koaguláció (destabilizálás) és a flokkuláció (pehelykópződés) kifogástalan, akkor a hagyományos derítőülepítő terében is érdemes teljesítménynövelő módosítást, bevezetni. Ennek lehetséges megoldása az ülepitőtér részekre osztása, ezáltal az ülepítési mechanizmus kedvezőbbé tétele. Itt a víz az ülepítőtér felső részében csővagy hasábalakú,terekben mozog. Ezt a már bonyolultabb geometriájú ülepítő teret előre gyártott, megfelelő anyagból kialakított csömodrdok behelyezésével érhetjük el. A következőkben az ilyen csőmodulokkal javított derítő üzemelési feltételeit és hatékonyságát elemezzük. A téma hazai súlya jelentős, hiszen az ilyen csőmodulok alkalmazhatósága, azok elterjedése tekintetében a kezdeti véleményalkotás időszerű. Az Észak-dunántúli Víz- és Csatornamű Vállalat n Lábatlani felszíni víztisztítómű derítőmedencéinek intenzifikálására hazai vonatkozásban újszerű csőmodulos eljárást alkalmazott. Ezzel kapcsolatosan a BME Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézetének Vízellátási és Csatornázási Osztálya a Vízművel összehangoltan végezte a következőkben ismertetésre kerülő vizsgálatokat. 2. Ülepítésplméleti alapok Ismert az a hidraulikai törvény, hogy az ülepítőmedencében az ülepítés mélysége olyan kicsire választandó, amilyenre csak lehetséges (Hazen, 1904, Camp. I94(i.). Ilyen feltétel teljesülésekor az ülepítés időtartama néhány percre csökkenthető. Ezt a ,, high-rate sedimentation" gondolatot Hazen és Camp után folyamatosan elhalmazták. Ezt tükrözi például Hansen és Culp tanulmány a(19G7). A gyakorlatban a széles körű elterjedést azonban két tényező akadálypzta: a) A széles, sekély, vízszintes fenekű medencében az áramlás állapota instabil. b) A választható minimális ülepedósi mélység a leülepedett iszap mechanikai eltávolítását biztosító módszertől, ill. berendezéstől függ. Ezeket a gondokat a részekre tagolt ülepítők célszerű geometriai lehatárolásával és az egész ülepítő* Budapesti Műszaki Egyetem Vízgazdálködási és Vízépítési Intézete, Budapest. ** Északdunán túli Víz- és Csatornamű Vállalat. Tata. térbe való megfelelő illesztésével igyekeznek megszüntetni. 2.1. Az ülepítőtér kialakításának hidraulikai alapelve A diszperz lebegő részecskék ülepítésére hivatott ülepítőtér hidraulikai méretezéskor a vízszintes keresztmetszet (Fi,) a vízhozam (Q) és az ülepedési sebesség (to, felületi terhelés) hányadosaként számítható: Q **,=»— (i) 0) Az ülepítőmedencékkel szerzett üzemelési tapasztalatok arra mutatnak, hogy az előbbi, a lamináris vízmozgási állapotot feltételező méretezési mód az áramlás tényleges sajátosságainak túlzott leegyszerűsítése miatt rendszerint eleve túlméretezésre vezet. Az áramlás sajátosságai közül a vízmozgás állapota különösen fontos szerepet játszik. A turbulencia szerepe általában hátrányos. Az áramlási állapot kritériumaként elfogadott Ke-szám alakja a szóban forgó esetben: vR Re= , ' (2) v ahol v az átfolyás középsebessége; 11 a nedvesített keresztmetszet hidraulikus sugara; v a víz kinematikai viszkozitása. A 7íe<500 értéktartomány a lamináris mozgást, Re =500—2000 az átmeneti tartományt, /v'e=- 2000 tartomány a turbulens áramlást képviseli. A tapasztalatok arra utalnak, hogy a turbulencia önmagában is zavarhat ja az ülepítést. Az ülepítés stabilitása a Froude szám (Fr) alapján számítható (Fischerstrom, 1955): vA számlálót és nevezőt m/2-vei szorozva kapjuk: mv2 Fr= , (4) 11 • —rng ahol m a mozgó részecske tömegét, g a gravitációs gyorulást jelenti. A (4) egyenlet a mozgási energia és a súlyerő arányát veszi figyelembe. A tapasztalatok alapján a Fr> 10" 5 tartomány általában biztosítja a mozgás stabilitását. Ugyanakkora medencetérfogatot feltételezve mély és rövid medence esetében a Froude-szám nagyobb, mint sekély és hosszú medence esetében. A (2) és (3) egyenletben foglalt áramlási állapot, ill. stabilitási szempontok egyidejű kielégítésekor az II hidraulikus sugár csökkentése a célravezető, hiszen ezáltal a Re-szám csökken, a Froude-szám pedig nő. vF Minthogy Re——— (5) vr r-P és Fr— (6) f/í ezért adott medence esetében a nedvesített keresztmetszet (F) állandó lévén, a P nedvesített kerület növelendő. Ezt legcélszerűbben az ülepítés terének lemezekkel vagy csövekkel való tagolásával, részekre bontásával érhető el. Énnek a hidraulikus elvnek a felismerése vezetett kezdetben & lemezes, (lamellás) majd a csőköteges ülepítőterek kialakítására (<SIzalay, Oomella, Roderick).
