Hidrológiai Közlöny 1969 (49. évfolyam)
3. szám - Horváth Imre: Az eleveniszapos szennyvíztisztítás néhány reakciókinetikai és reaktortechnikai kérdésének hasonlóságelmélet vizsgálata
Horváth I.: Az eleveniszapos szennyvíztisztítás Hidrológiai Közlöny 1969. 3. sz. 135 (31) speciális eseteként tárgyaltuk a szakaszos és a folyamatos üzemű reaktorokat, valamint utóbbi típus két alapvető változatát: a csőreaktort és a tankreaktort. Ugyancsak speciális esetként vizsgáltuk a szennyvíztisztítási technológiában közismert (43) összefüggés invarianciakérdéseit. c) A meghatározott dimenzió nélküli számok közül kiemeljük az első Damköhler-számot, illetőleg annak módosított változatait, amelyek — mint a vizsgálatok eredményeiből kitűnik — a reaktorok jellemzésekor alapvető jelentőségűek. E megállapítás összhangban van Benedek F. és László A. következtetéseivel [4]. A (31) egyenletből meghatározható dimenzió nélküli számok rendszerét az 1. táblázatban tüntettük fel. A táblázat egyes sorai, illetőleg oszlopai — csoport elméleti szempontból — a dimenzió nélküli mennyiségek bázisrendszerét képezik. d) A bemutatott hasonlóságelméleti vizsgálatok alapul szolgálnak a reaktorokat jellemző dimenzió nélküli mennyiségek (elméleti, félempirikus, vagy empirikus) kapcsolatainak felírásakor, különböző rendszerek összehasonlíthatóságának megítélésekor, és végül a modellezés feltételi egyenleteinek meghatározásakor. e) A vizsgálatok eredményei természetesen nem csak az eleveniszapos szennyvíztisztítás területén alkalmazhatók, hanem a kiindulást képező reakciókinetikai, és a reaktorokat jellemző összefüggések érvényességi tartományában általánosságban is útmutatásul szolgálhatnak. Ezúttal azonban csak azoknak az alapösszefüggéseknek az invarianciáját vizsgáltuk, amelyek a szennyvíztisztítás aerob és anaerob folyamatainak kinetikai és reaktortechnikai vizsgálatakor jelentősebbek. f) További tanulmányaink során fogjuk az elvi kérdéseket tovább fejtegetni és a szennyvíztisztítási technológia gyakorlati példáin azokat alkalmazni. JELÖLÉSEK ÉS MÉRTÉKEGYSÉGEK Dimenziós mennyiségek l jellemző hossz (m), t idő (h), tsz = VR/Q v számított átlagos tartózkodási idő (h), v jellemző sebesség (m • h l), VR a reaktor térfogata (m 3), Qr vízhozam, szennyvízhozam (m 3-h _ 1), Mi a reakcióegvenletben szereplő i-edik komponens (kg), N a reakcióegyenletben szereplő valamely komponens tömege (kg), N„ a reakcióegyenletben szereplő valamely komponens kezdeti tömege (kg), c töménység (általában) (kg-m3), c 0 kezdeti töménység (kg-m : 1), Ct az oldott O, koncentrációja t időpontban (kg -m~ 3), C„ az oldott O„ koncentráció í=0 időpontban (kg-m3), C s az oldott 0 2 telítési koncentrációja (kg-m3), Ck a reaktorból kifolyó víz, szennyvíz koncentrációja (kg-m3), C tápanyagkoncentráció (kg-m3), G a baktériumtömeg koncentrációja (kg-m~ 3), dt = Gs — Ct oxigéndeficit t időpontban (kg-m3), o oxigéndeficit t~ 0 időpontban (kg-m 3), r reakciósebesség (általában) (kgm _ 3h _ 1), r 0, Í'J, r 2, r n nullád-, első-, másod- és n-ed rendű reakció sebessége (kg-m3 • h _ 1), k 0, k u k„, k n reakciósebességi állandó nullád-, első-, másod- és n-ed rendű reakció esetében (kg -m" 3 -h _ 1; kg-i-mMi" 1; kgi-»-m 3 n3-h-i), r m reakciósebesség a Michaelis—Menten-féle egyenlet szerint (kg • m~ 3-h1), r»imax az r m maximális értéke (kg-m3 • h1), r T az eleveniszap légzési (respirációs) reakciósebessége (kg-m~ 3 • h1), K m Michaelis-konstans (szubsztrátumkonstans) (kg-m" 3), D diffúziós állandó (m ! • h _ 1), D ax axiális diffúziós állandó (m 2-h _ 1); a= A/VRO.\/1 anyagátadási felület térfogategységre vonatkoztatva (m 2-m~ 3), KL komponensátadási (anyagátadási) tényező (m-h1), KLO bővített anyagátadási tényező (h1). Dimenzió nélküli mennyiségek az i-edik komponens sztöchiometriai együtthatója, a kémiai reakció rendűsóge, baktériumtestté alakult tápanyaghányad (hozamkonstans), hasonlósági transzformációs paraméter i mennyiségre vonatkoztatva (tehát az i index jelöli a vonatkozó fizikai, kémiai mennyiséget; pl. konverzió, vi-r-l r* • l Vi n Vh Ai Xk Da\ — v-c v a kémiai reakció során keletkezett tömegáram konvektív tömegáram (első Damköhler-szám), Vi-r-l 2 r*-l 1 a kémiai reakció során keletkezett tömegáram vezetéses (diffúziós) tömegáram (második Damköhler-szám), l (Strouhal-azám, /iomokronitási vagy egyt-v idejűségi szám), t-v Pe = —^— (Peclet-szám), ű« n = Ho=Bol-v D~ (Bodenstein-szám), St=— (Stanton-szám), v Nu = Sh = L e=—; ±JL D L N = (Nusselt- vagy Sherwood-szám), K m N L« = L n = „ n-r 0 K io=k„ -t „ H-r! Au = r—; tc l -c C 7v 1 2 = k 1-t, A2 • cKifi = kn • t • c" K l a= K Lat, K l i=k 2-t-c; A', s=. „n Kji c K„ 1 ~Tíö t-V
