Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)

6. szám - K. I. Ives: A víztisztítás korszerű irányzatai

Hidrológiai Közlöny 1973. 5. sz. 260 A víztisztítás korszerű irányzatai K. I. IVES egyetemi tanár, University College, London Bevezetés A víztisztítás három alapművelete a pelyhesités, ülepítés és szűrés. Ezek a viszonylag korén kialakult eljárások alkotják jelenleg is a víztisztítás alapvető módszereit, de technológia a kutatás és műszaki fejlesztés eredményeképpen folyamatosan fejlődik. A víztisztításban új módszert jelent a flotálás. Ezt az eljárást az ércelőkószítés során már régóta használják a vízben levő finom szemcsék leválasztására. A víztisztítás hagyományos eljárásait ismertnek tételezve fel, a tanulmányban kizárólag a tudományos kutatás terén elért legújabb eredményekkel és azok gyakorlati alkalmazásaival kívánunk foglalkozni. Pelyhesités Az ülepedés meggyorsítása és a szűrés lehetővé tétele érdekében a vízben lebegő finom részecskéket nagyobb pelyhekké kell alakítani. A hagyományos eljárások során ezt hidrolizáló vegyi koagulánsok, .pl. alumíniumszulfát, vagy klórral kombinált vasszulfát adagolásával érték el. Az eredményül kapott vizes oxidok igen nagyszámú részecskét alkotnak a pelyhesedési folyamat meggyorsítására, a természetes részecskék felületi töltésével azonos elekromos töltés felületükön alig van, következésképpen taszítás sem áll elő, és polimer jellegű csapadékot képeznek, amelyek a részecskéket összekapcsolják. Annak érdekében, hogy ezek a részecskék képesek legyenek egymással összeütközni és pelyhekké összeállni, gyenge keverés szükséges, ami megvalósítható mechanikailag (keverőlapátokkal), hidraulikailag (terelőfalakkal), hidrodinamikailag (úszó pehelyréteg), vagy pneumatikailag (légbuborékokkal). A részecskék ütközését elősegítő keverési eljárást ortokinetikus pelyhesítésnek nevezik. + C 1. ábra. Couette-rendszerű laboratóriumi, pelyhesitő Ortokinetikus pelyhesités Az ortokinetikus pelyhesités elmélete szerint a jelenséget befolyásoló legfontosabb tényezők a jelenlevő részecskék száma és mérete, valamint a vízben a keverés révén előállított sebesség-gradiens. A sebesség-gradiens csak lamináris áramlási térben mérhető nehézség nélkül. A gyakorlatban a pelyhesités azonban rendszerint nem-lamináris áramlású térben jétszódik le, de laboratóriumban lamináris rendszer előállítható a Couette rendszerű berendezésben. Ez vízszintes, közös tengelyű hengerekből áll, a hengerek között állandó szélességű térrel. A külső henger forgatása az ebben a térben levő szuzspenzióban ismert értékű sebesség-gradienst állít elő. Egy szakaszos adagolású és két folyamatos táplálású Couette-rendszerű pelyhesitő vázlatát mutatja az 1. ábra. Az lc ábrán látható kúpos pelyhesítőben a sebesség-gradiens csökken annak megfelelően, ahogy a pelyhek a berendezésben való áthaladás közben növekszenek. Ezzel csökken annak a valószínűsége, hogy a már összeállt pelyheket a vízben uralkodó nyírófeszültségek újból megbontsák. A Couette-rendszerű pelyhesítőkkel kapcsolatos elméleti és kísérleti vizsgálatok eredményei szerint a kúpos pelyhesitő mind eredetileg monodiszperz, mind polidiszperz szuszpenziók esetében kedvezőbb hatásfokkal dolgozik. A kúpos pelyhesitő más típusokhoz viszonyított hatásfoka annál nagyobb, minél nagyobb a sebesség-gradiens értéke és a részecskék eredeti koncentrációja. A pelyhesedési hajlamot laboratóriumban a több-poharas vizsgálattal szokás meghatározni. Ezekben a keverőlapáttal ellátott poharakban az áramlás nem lamináris. Ilyen esetekben a sebességgradiens értéke a lapát által bevitt és a víz által felemésztett energia alapján számítható. A bevitt teljesítmény a lapát tengelyén nyomatékerővel mérhető, de számítható is, ha a keverőlapát viszonylagos sebességét a vízhez képest ismerjük. Feltevések, vagy becslések szerint a pohárban mozgó víz sebessége a lapátcsúcs sebességének 0,24—0,40-szerese. Egyetlen tájékoztató úszós mérés eredményéről számol be a szakirodalom. Eszerint az arány 0,53 volt. A közelmúltban pontosabb méréseket végeztek a vízbe merülő, tűre függesztett kisméretű gömb segítségével. Az áramló víz a gömböt eltérítette és ezt csak külső erő kifejtésével lehetett eredeti helyzetébe visszajuttatni. Az erő nagyságát előzetesen mérőcsatornában végzett kalibrációs kísérletek alapján meghatározva, a függőgömb segítségével a sebességeloszlás mérhető. A kapott eredmények szerint kis sebességgradiens értékek (10 sec^

1) esetén az arányszám 0,75 körüli volt és nagyobb sebesség-gradiensek (50 sec"1) esetén 0,5 körüli értékre csökkent . Jellegzetes sebességeloszlást a 2. ábra tüntet fel. A kapott adatok alapján lehetővé vált a laboratóriumi vizsgáló pohárban és a Couette-rendszerű pelyhesítőben lejátszódó pelyhesedési folya31 1 b,