Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

3. szám - Horváth Imre: A forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék kismintavizsgálata

262 Hidrológiai Közlöny 1963. 3. sz. Horváth I.: A forgókefés eleveniszapos szellőztetőmedencék zi. A továbbiakban elemezzük végig az egyes dimenzió nélküli számokat fizikai értelmezés alapján. A (6) egyenlet baloldalán levő tlt

u dimenzió nélküli szám az egyidejűség feltételének fogható fel, amit az irodalom nyomán Ho-val jelölünk. D-t 11 D Vm ' In dimenzió nélküli számról megállapíthatjuk, hogy az a diffúziós folyamatokkal kapcsolatos, anyagátadást jellemző invariáns, a hasonlóság-elméletben közismert Peclet-szám reciproka. A vm érték egy elképzelt sebesség, amelynél adott medencealak esetén az állandó legnagyobb medencemélységet osztjuk a változó idővel. Megemlítjük, hogy a Peclet-szám helyett szokás bevezetni a Prandtl-féle diffúziós feltételt a Pr = Pe ~Re~ v 1) egyenlőség szerint, amelyben csupán a kinematikai változóktól mentes anyagi jellemzők szerepelnek. A harmadik dimenzió nélküli szám elemzésével kapcsolatban mindenekelőtt vissza kell tekinteni annak kezdeti, a (4) egyenlőség baloldalán szereplő alakjára. rtp. hányados integrálja analóg fogalom a CT — Colburn és Ohilton által bevezetett, a kémiai technológiában közismert átviteli egységszámmal [2]. Ez fontos dimenzió nélküli jellemzője az anyagátadásnak. Az átviteli egysógszám a folytonos anyagátadási folyamatokra jellemző. (Esetünkben a móltörtek helyett koncentrációk szerepelnek.) Abban az esetben, ha e dimenzió nélküli szám nevezőjében szereplő c

0 töménység értékét nullával helyettesítjük, 10 C°-on ós 760 higanymillimóter nyomás esetén, akkor a számlálóban levő oxigénfelvétel (Of) az OC-vel azonos értékű lesz. A három alkotó dimenzió nélküli számra tett megállapításaink szerint a (6) összefüggést most már az alábbiak szerint írhatjuk : V CT J\ Vm, 'lm ) \ U) vagy rövidebben Ii

1.Pe 1

2-Ho r

i = K, *»/ — l/o / 2 rr„ / 2 (?) (8) ahol K

x = t.QC CT A K

x invariáns a szellőztetőmedencék oxigénfelvételére alapvetően jellemző szám. A Pe* és Ho dimenzió nélküli számokkal együtt alkotott K invariáns függvény pedig megadja a kisminta és a főkivitel geometriai, fizikai és fizikokémiai jellemzői közti matematikai kapcsolatot, mivel K számszerű értéke tetszőleges méretaránynál, hasonló műtárgyak esetén azonos. Meg kell említeni, hogy gázoknak folyadékokban történő abszorpciójára a felületaktív anyagok jelenléte lényeges hatású. Ezt Tyernovszkaja, A. N. és Bjelopolszkij, A. P. kutatók ki is mutatták [14]. Megállapították, hogy ezen anyagok jelenléte -— bár kis mennyiségben a felületi feszültséget erősen nem változtatják meg — az anyagátvitelt csökkentik. Kísérleteiknél nagyobb mosószerkoncentrációnál további változás nem mutatkozott. Tekintettel arra, hogy az anyagátadás a folyadékfilm felületi feszültségétől is függ, egyes kutatók a W eber-számot is alkalmazták a gázok abszorpciójának hasonlósági feltételeként. A szennyvíztisztítási irodalomban a mosószereket általában az ülepedést gátló, a káros habzást előidéző, az áramlási teret módosító és a biológiai lebontást csökkentő hatása miatt tartják veszélyesnek. De ezeken túlmenően a fenti irodalmi adatok alapján a felületaktív anyagok károsak az oxigénfelvétel csökkentése miatt is. A VITUKI pécsi kísérleti telepén végzett vizsgálatok szerint is ezzel egyértelmű eredményeket kaptunk. A „Sulfaril 40" jelű mosószer alkalmazásával 10 mg/l aktívanyag tartalmú adagolás esetén, 3 cm kefebemerülés mellett OC = = 44,3 g/m

3 óra értéket kaptunk. Mosószer adagolás nélkül, egyébként azonos berendezésnél azonos körülmények mellett OC = 50,1 g/m

3 óra oxigénfelvétel adódott. Korábban már említést tettünk arról, hogy az oxigénfelvétel nemcsak a medence felszínén, hanem a szennyvíz belsejébe juttatott buborékok falán keresztül is végbemegy. A buborékok számszerűsége, mérete és valószínű térbeli elhelyezkedése analitikai úton nem közelíthető meg. Esetünkben ez nem is jelent különösebb nehézséget, ha meggondoljuk azt, hogy az oxigénfelvételt úgy sem számítással, hanem valamely adott méretű berendezésben végzett mérés útján nyerünk. Ilymódon a ténylegesen felvett összes oxigéntartalommal számolhatunk. Továbbmenően bármilyen úton jutott is az oxigén az áramló közegbe, a lejátszódó folyamatra mindenképpen a diffúzió alapegyenletei érvényesek, amelyekből a (7) illetőleg a (8) invariáns függvényeket levezettük. Ezekből a feltételekből következik, hogy az adott oxigénfelvételi folyamat közelítéssel úgy tekinthető, mintha csupán a medence felszínén játszódna le. Ez annál is inkább fennáll, mivel felületi levegőztetésről lévén szó, és az oxigén jelentős része az áramló szennyvíz felszínén keresztül abszorbeálódik. Csupán felszíni abszorpció esetén eltérő K érték adódna a felszíni és buborékokból származó abszorpció esetén kapott K-tói. Mivel azonban a kisminta és a főkivitel esetén az oxigénfelvételi viszonyok azonosak, a K invariáns megváltozása közelítéssel mindkét esetben azonos módon érvényesül, ha a „jellemzők módosulása" nem következik be. A főkivitelben és a hozzá hasonló kismintában mérhető OC-k arányát a (7), illetőleg a (8) egyenlőségekből kaphatjuk, ha a fizikai és kémiai változók helyére azok megfelelő hányadosait írjuk be. Mivel azonos szennyvíz alkalmazása és azonos természeti körülmények fennállása esetén X

C

T = 1; Áo = 1, ezért 11 "hoc • X • Kt 1. (9) A (9) egyenlet ad összefüggést a geometriai, kinematikai és fizikokémiai ,,méretszorzók" között. Minthogy a kismintában és a főkivitelben a mikro-