Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

1. szám - Patziger Miklós–Józsa János: Radiális átáramlású utóülepítő medencék áramlási viszonyainak többdimenziós numerikus modellezése

12 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2010. 90. ÉVF. 1. SZ. süllyed. A belépő sugár egy része rögtön az iszapzsompba irányul, ezzel rövidzár-áramlást okozva a belépő sugár és a recirkulációs iszapáram között. A medence alján a sugár mentén sürüségáramlás alakul ki a medence külső fala felé. A szimuláció 16. percében már jól látható a medence fenekén a kialakuló iszapréteg. Azon a helyen, ahol a belépő sugár eléri a medencefeneket, jól látszik a kialakuló hullámos felszín, amelynek okait a mérési eredmények bemutatásánál (Patziger et al., 2008) már részletesen taglaltuk. Idővel a medencében kialakuló iszapréteg egyre sűrűbbé és vastagabbá válik, míg a medence anyagmérlege 6 óra üzem szimulációja után eléri az egyensúlyi állapotát. A 6 órás feltöltés szimulációja a Gráci Műszaki Egyetem egyik nagyteljesítményű számítógépén, a fent említett Dt = 0,1 s nagyságú időlépésekkel 8 napot vett igénybe. a» ?o ».» IS 2.T IS Modelligazolás A modell anyagmérleg-szempontú egyensúlyának beállta után a számított eredményeket a koncentráció-eloszlás, recirkuláltatott iszapkoncentráció, valamint turbulens kinetikai energia eloszlás összevetése alapján igazoltuk. E célból az utóülepítő hidraulikai és lebegőanyag-terhelésének, valamint az iszap ülepedési tulajdonságainak (iszapindex, ülepedési sebesség) folyamatos mérése mellett finom felbontású sebességméréseket végeztünk egy akusztikus Doppler elven működő sebességmérő szondával (Nortek Vektor), a 4. ábrán látható mérési raszterben, valamint ezzel egyidejűleg koncentrációprofilokat vettünk fel a raszter függélyeiben, egy optikai elven működő zavarosságmérő szondával (Endress und Hauser CUC 101). Az 5. ábra bemutatja az utóülepítőben definiált mérési függélyekben mért és számított iszapkoncentráció-adatok összehasonlítását. A mért és számított adatok között kitűnő egyezés mutatkozik. Az elosztóhenger környezetében mért és számított vektorok összehasonlítását a 6. ábra mutatja. A mérési eredmények és a szimulációk alapján, amelyek kiváló egyezést mutatnak, megállapítható, hogy a vizsgált utóülepítő medence meglévő elosztóhengere nem képes az eleveniszapos medencéből a bújtatón át 1 m/s körüli sebességgel érkező tisztított szennyvíz-eleveniszap áram kinetikai energiáját csökkenteni. Ez visszaforgó áramláshoz vezet az elosztóhengerben, amelynek sebességkomponensei már száraz időszak vízhozamánál is nagy sebesség-értékeket vesznek fel. A nagy sebességű visszaáramlás ahhoz a nem kívánt jelenséghez vezet, hogy az elosztóhenger kimeneti keresztmetszete, amely egyben maga a bevezetési keresztmetszet az ülepítő3. ábra: Koncentráció-eloszlás alakulása a medence töltés három fázisában Tisztított szennyvíz kivétel / bukógyűrű térbe, csak kis részében kihasznált az ülepítő-térbe való bevezetésre. Az elosztóhenger kimeneti keresztmetszetének nagy részében a már tisztított, kevés lebegőanyagot tartalmazó szennyvíz erőteljes visszaáramlása mutatható ki az elosztóhengerbe. Ez a tisztított szennyvíz bekerüléséhez vezet a bujtatón át az elosztóhengerbe érkező tisztított szennyvíziszap keverékbe. A tisztított szennyvíz ily módon való bekeveredése az ülepítő-térbe belépő tisztított szennyvíz-iszap keverékbe az ülepítő-térbe beáramló hozam növekedéséhez vezet, így növelve az ülepítő-tér hidraulikai terhelését. Mint már a megelőző cikkben beszámoltunk róla (Patziger et al., 2008), megállapítható az is, hogy a meglévő elosztó-hengernek a kilépési keresztmetszete túl magasan van elhelyezve. Ezáltal az ülepítő-térbe áramló tisztított szennyvíz-iszap keveréket jóval az annak megfelelő sűrűségi zóna fölött, kevés lebegőanyagot tartalmazó tisztított szennyvíz zónájában vezeti be az ülepítő-térbe. A sűrűség-különbség miatt a beáramló sugár nagy potenciális energiájú, amely az ülepítő-térbe belépést követően mozgási energiává alakulván át, nagy - függőlegesen a medencefenék irányába mutató - sebesség-komponensekhez vezet. Az említett konstrukciós hibák eredménye az ülepítő-térbe a medencefenék irányába nagy sebességgel mozgó sugár, amely a már leülepedett, az iszap-zsomphoz áramló iszapot felkavarja. Az jelentősen felhígul, az iszap-zsompba történő iszapszállítást nagymértékben gátolja, a leülepedett iszapágyban, s az iszapágy és a tisztított szennyvíz határfelületén erős belső határfelületi hullámképződéshez vezet. Turbulens bekeveredés által a felkavart iszapszemcsék újra a belövődő sugárba jutnak, amely újra a medence külső részébe szállítja ezeket így tovább növelve az ülepítő tér terhelését.