Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)

2. szám - Szalay Miklós: Lemezes ülepítőmedencék hidraulikai kérdései és kismintavizsgálatai

Hidrológiai Közlöny 36. évf. 2. sz. 1J/3 Ha a medence keresztmetszetének R hidraulikus sugarát választjuk jellemző hosszúságnak, akkor adott v átfolyási középsebesség és a víz v kinematikai viszkozitása mellett a turbulencia kritériumaként tekinthető Reynolds-szám Re = 1A < 500 v értéke jelenti a lamináris áramlás tartományát, Re = 500 — 2000 jelenti az átmeneti zónát, 2000 feletti Reynolds számok esetén pedig feltétlenül turbulens lesz az áramlás. A gyakorlatban használatos ülepítőmedencék általában 1000 25 000 közti Reynolds-számokkal működnek. A nagyobb értékek különösen szennyvíztisztításnál mutatkoznak. Mindenesetre a turbulencia puszta jelenléte a tapasztalat szerint önmagában elegendő ok az ülepedési folyamat megzavarására, s a hatásfok alig változik a Reynolds-szám értékével, ha az utóbbi a 2000-es határértéket meghaladta. Fajsúlyk ii lön bűzeiből származó á rami ások A hordalékkal szennyezett folyadék természetesen nagyobb fajsúlyú, mint a tiszta, s így az ülepítőmedencébe érkező szennyezett víz — ha az átfolyási középsebesség kicsiny - a medence fenekére süllyed és ott folytatja útját a kifolyó bukó felé. Ez arra vezethet, hogy a szennyvíz a medence fenekén az elméleti átfolyási sebesség többszörösének megfelelő sebességgel halad át, belőle a szennyezés kiülepedni nem tud, s ugyanakkor a felső zónában visszaáramlás következik be. Ezt a jelenséget igyekszünk kiküszöbölni azzal, hogy az átfolyás áramlási stabilitását biztosítjuk, másszóval, hogy a vízrészecskék mozgási energiája veszi át a vezető szerepet a súlyerővel szemben. A Fronde-szám — bizonyos átalakítással — felhasználható ennek a mozgásállapotnak a jellemzésére. Ha jellemző hosszúságként ismét a medence hidraulikus sugarát választjuk, akkor Fr = vRj és a tört számlálóját-nevezőjét m\2-vel szorozva mv2 Fr R Ymg Ez az összefüggés kifejezésre juttatja a mozgási energia és a súlyerő arányát. Számos ülepítőmedencén végzett mérések azt mutatták, hogy Fr > 10 5 általában biztosítja az áramlás stabilitását, Rövid és mély medence esetén nagyobb Froude-számra van szükség, mint hosszú, sekély medencék esetében. Ha valamely ülepítőmedence méretezésekor egyidejűleg akarjuk kielégíteni a Fr = 10 5 és Re = 500 követelményeket, az alábbi gondolatmenetet kell követnünk. A hidraulikus sugár: „ _ Re v _ v

2 v F r g Re

2 v

2 Fr g amelybe a kívánt értékeket helyettesítve, 20 0° vízhőmérsékletet feltételezve R = 13,8 cm-t, 0 0° esetén pedig R ----- 20,1 cm-t kapunk eredményül. Vizsgáljuk meg, hogy közönséges ülepítőmedence miként képes az adott feltételeket kielégíteni. Lássunk egy számpéldát : Adott : Q = 200 l/sec, a felületi terhelés : 49 200 l/m

2 nap vRe 0,01-500 % = ri = R F 13,8 Q = Vk = 0,365 cm/sec A medence b szé módon számítható : 55,5 nies a me az alábbi F P 2 a + b 0,138 és innen 2 a -f- b = 402 m. Másrészt azonban ab = 55,5 m- és a kétismeretlenes másodfokú egyenletrendszer megoldásai : 6, = 396 m - b

2 = 0,27 m 0.14 m a., = 200 in Figyelembevévé a megadott 49 200 l/m- nap felületi terhelést, a medence szükséges alapterülete 355 m

2 s így a medence hossza : I, = 0,90 m l, = 1310 m Nem szükséges hangsúlyoznunk, hogy az így kapott medenceméretek gyakorlatilag használhatatlanok, tehát a megoldást az eddig szokásos elrendezéstől eltérő módon kell keresnünk. A medence Freudé-számának növelése csak a sebesség növelésével, vagy a hidraulikus sugár csökkentésével érhető el. Az előbbi azonban, tovább növelné a Reynolds-számot, amely a szokásos medencéknél enélkül is túlzottan nagy. Nem marad más választásúnk, mint az R hidraulikus sugár csökkentése, amely ' úton egyszerre érhetjük el a Reynolds-szám csökkentését és a Froude-szám növelését. Mivel pedig Re = vF vP es Fr = v

2P gF azért adott medence esetében F állandó lévén a P nedvesített kerületet kell növelnünk. Erre a célra a legkézenfekvőbb megoldásként kínálkozik, hogy a medencét hosszanti falakkal sávokra oszszuk. A felosztás történhetik vízszintes, ferde, vagy függőleges falak segítségével. Legelőnyösebb a vízszintes osztás, mert ilymódon nemcsak a hidraulikus sugarat, hanem a felületi terhelést is csökkentjük, hiszen a szemcsék függőleges ülepedési úthossza lényegesen csökken. A ferde osztásnak viszont előnye, hogy megfelelő elrendezés mellett a ferde leniezekre leülepedett anyag idővel önsúlyának hatására olyan térbe csúszik le, ahonnan központosán eltávolítható. Legkevésbé előnyös a függőleges osztás. Készültek olyan medencék is, amelyekben a vízszintes és függőleges, vagy ferde osztást egyidejűleg alkalmazták. Ilyen medencék felső „emeletét", — ha a vízmozgás szabadfelszínű - további osztásokkal célszerű ellátni, hogy hidraulikai