Hidrológiai Közlöny 1991 (71. évfolyam)
5. szám - Abdullah Haj Soliman: Az ülepítők méretezése a határréteg ülepedési sebessége alapján
269 Az ülepítők méretezése a határréteg ülepedési sebessége alapján Ahdullah Haj Solinian Nehézipari Műszaki Egyetem Ásványelőkészítési Tanszék 3515 Miskolc—Egyetemváros Kivonat A szilárd részekből és folyadékból álló rendszerekben a fázisszótválasztás klasszikus művelete az ülepítés, amelynek a víz- és szennyvíztisztítási technológiában fontos szerepe van. Az ülepítők hatékonysága, üzemük gazdaságossága méreteik optimalizáltságának függvénye. Az eleveniszapos ülepítő medencék méretezésének pl. igen fontos alapadata az iszapfelhő ülepedési sebessége, amelynek meghatározása elsősorban laboratóriumi vizsgálatokkal a legcélszerűbb. A cikk az eleveniszapos ülepítő medencékre vonatkozó laboratóriumi vizsgálatokról, ezek alapján kidolgozott méretezési eljárásokról, továbbá az alkalmazás üzemi ellenőrzésének eredményeiről számol be. Kulcsszavak Szennyvíztisztítás, ülepedós, sűrítés, eleveniszap 1. Bevezetés A gravitációs erőtérben végbemenő ülepítés és sűrítés közötti eltérés elsősorban a céljukból adódik. Az ülepedés és a sűrítés során fizikai, erőtani különbségek is megfigyelhetők. Ülepedés esetén az egymás alatt elhelyezkedő lebegő anyagszemcsék között nincs közvetlen kapcsolat, csupán hidrosztatikai erőhatások működnek a részecskék felületén. A sűrítésben a hidrosztatikai erőkön kívül, a pehelyhalmaz struktúrájától függő normális és nyírófeszültségek is részt vesznek. A viszonylag sűrű, koagulált szuszpenziók ülepedésére nem az önálló szemcsék, pelyhek ülepedése jellemző, hanem az egész lebegőanyag egy tömegben süllyed le, miközben az alsó része lassanként tömörödik. A közegnek a sűrű iszapot tartalmazó részét éles határréteg* választja el a felette képződött ülepített, tiszta víztől. E határréteg a tömörülő iszap koncentrációjának növekedésével fokozatosan csökkenő sebességgel süllyed lefelé. A tiszta vízben esetlegesen visszamaradó szemcse, pehely szabad ülepedési sebessége nagyobb a tömörülő iszap (zagy) gátolt ülepedési sebességénél, így a tiszta, ülepített vízben ülepedő pehely, szemcse utoléri a tömörülő iszapot elválasztó határréteget. 2. A kísérletek célja Az eleveniszapos szennyvizek ülepedésére nem az önálló szemcsék, pelyhek ülepedése jellemző, hanem a gátolt, együttülepedés. A pelyhek ugyanis kölcsönös érintkezés révén összefüggő vázat al* Nem tévesztendő össze az áramlástanban ismert L. Prand tl-féle ha tárréteggel. kotnak, amelyben együtt ülepednek, miközben a váz alsó része tömörödik. A tömörülés fázisában a koncentráció a határrétegben is, de főleg az alsóbb rétegekben fokozatosan nő, a határréteg ülepedési sebessége pedig csökken. Kezdetben ugyanis a pelyhek belsejében az érintkező szemcséknek csupán a sarkait, éleit fűzi lazán össze az adhézió, s ezek között nagy a pórustérfogat, amely a tömörülés fázisában a szemcsék átrendeződése folytán csökken. Az említetteket figyelembe véve indokoltnak tűnik a zagysűrítés elméletben elterjedten alkalmazott, a határréteg ülepedésén alapuló méretezési módszer (Kynch, ill. Talmage és Fitch) alkalmazása a levegőztetett eleveniszapot ülepítő műtárgyak méretezésére. 3. A méretezési módszer rövid ismertetése A zagysűrítés során az egyedi, vagy a pelyhesedett szemcsék sebességének mérése helyett az ülepített vizet és a sűrűsödő iszapot elválasztó vékony határréteg H=H(t) magasságát olvassuk le a t idő függvényében. Egy ilyen méréssorozat összetartozó t t—H(^) értékpárjainak felhasználásával megrajzoljuk az ülepedési görbét [6, 7, 9, 11], A határréteg pillanatnyi w(t) sebességét a H(<)-görbéhez húzható érintő iránytangense adja. A réteg ülepedési sebessége — többek között -— a határréteg C' koncentrációjának vagy h' hígításának függvénye [2, 10]. Különböző koncentrációjú iszapszuszpenziók kezdő ülepedési sebességének megfigyelése (Coe és Clevenger módszere) helyett [5] a sűrítő egyetlen ülepedési vizsgálata H=f(t) görbéjének felvételével is méretezhető (Kynch, ill. Talmage és Fitch módszere). E görbe különböző t időpontokhoz tartozó érintők hajlásszögének tangense ugyanis közvetlenül a
