Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

1. szám - Patziger Miklós–Józsa János–Sokoray-Varga Béla: Radiális átáramlású utóülepítők koncentrációviszonyainak helyszíni mérése

PATZIGER M., JÓZSA J., SOKORAY-VARGA B. Radiális áramlású utóülepítők 7 külső mérési profilban mérve 3 cm/s volt. A színskála kék tartománya a kotrópajzs forgási irányával megegyező sebességkomponenseket mutatja. Látható, hogy a mért tangenciális sebességkomponensek a medence külső falánál az iszapkotró sebességével megegyező irányúak és nagyságúak, amik aztán az elosztóhenger felé a sugár mentén lineárisan csökkennek. Ez azt jelenti, hogy az utóülepítő medencében lévő iszap- és víztömeg a kotrópajzs lassú mozgásával (3 cm/s a külső falnál mérve) megegyező forgómozgásban van. A kotrási iránnyal megegyező tangenciális sebességek \ / 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 [cm/sj — I I I I I MA A kotrási iránnyal ellentétes irányú tangenciális sebességek (Az elosztóhenger keltette áramlás helyi zavaró hatása) 7. ábra: Tangenciális sebességeloszlás Ez rámutat arra, hogy az iszapkotró elsősorban a medencefenéken leülepedett és besürüsödött iszap medencefenékhez való tapadásának feloldására, illetve a leülepedett és besürüsödött iszap mobilizálására szolgál, amely ezután gravitációs úton, a medencefenék lejtésének hatására jut az iszap-zsompba. A radiális átáramlású utóülepítő medencék elegendően nagy fenéklejtéssel (1:10 1:15) való kialakítása a fentiek miatt nagy fontosságú. 8. ábra: Mért radiális irányú sebességvektor- és koncén tráció-eloszlás. A 8. ábra a sugárirányú áramlási képet (vektorok) és iszapkoncentráció eloszlást (színskála) mutatja. Az osztó henger környezetében kialakuló áramlásképet és koncentráció-eloszlást a szemléletesség fokozására kinagyítva is ábrázoltuk. A bevezető nyílás környezetében nagy sebességek alakulnak ki, nagy, függőleges medencefenék felé irányuló sebességkomponensekkel. Ennek oka az utóülepítő medence bevezető nyílásának kedvezőtlenül magas helyzete. A medencébe bevezetett iszap-szennyvíz keverék ugyanis nagyobb sűrűségű, mint a bevezetés magasságában lévő, közel lebegőanyag-mentes szennyvíz. Ennek a sűrűség-különbségnek a hatására a bejövő vízsugár a bevezetést követően lefelé irányul és nagy sebességgel hatol a már leülepített, besürüsödött iszap-zsompba áramló iszapba, amit ezzel nagymértékben hígít. A belépő sugár a medencefenékről visszaverődve felfelé irányulva mozog, majd a nála kisebb koncentrációjú zónába újra kijutva ismét irányt változtat és a medencefenék felé áramlik nagy sebességgel. Ez az iszapágyban jól látható hullámképződéshez és az iszapágy jelentős mértékű felzavarásához vezet. Ez a jelenség két módon rontja az utóülepítő medence működését. Egyrészt úgy, hogy a felzavart iszap kisméretű, nehezen leülepíthető pelyhei feljutnak az utóülepítő felsőbb, tisztított szennyvizet tartalmazó zónáiba, növelve ezzel a medencéből elfolyó tisztított szennyvíz lebegőanyag-tartalmát. Másrészt, a recirkulációs iszap jelentős mértékben hígul, gátolva ezzel a hatékony iszap-recirkuláltatást az eleveniszapos medencébe. A medence sugara mentén haladva a beáramló iszapszennyvíz keverék a saját sűrűségének megfelelő magassági zónában stabilizálódik, és 3-4 cm/s nagyságrendű sebességgel, sűrűségi áramlás formájában terjed vízszintesen a medence külső fala felé. A sugárirányban megtett út mentén, a sugár határfelületén turbulens bekeveredés hatására egyre több víz keveredik a kiterjedő sűrűség-áramba, amely így a koncentrációjából egyre veszít, mígnem eltűnik. A leírt sűrűségi áramlás a medence felsőbb, közel lebegőanyagtól közel mentes, tisztított szennyvizet tartalmazó zónáiban ellentétes irányú, az elosztóhenger felé irányuló áramlást hoz létre. A medence ezen felsőbb zónáiban 1-2 cm/s nagyságú visszaáramlási sebességeket mértünk. így a sugárirányban a medence nagy részére kiterjedő, átforduló áramlás jön létre. A felső zónákban visszaáramló víztérfogat az osztóhengerhez érve újra bekeveredik a bevezető nyíláson nagy sebességgel belépő iszap-víz keverékbe, amelynek térfogatárama ezáltal nő. Ez a jelenség az utóülepítő medencék ún. belső terhelése (PATZIGER et al. 2005). A leülepedett iszap a medencefenéken a fenékesés és az iszapkotrás együttes hatására 4-5 cm/s nagyságú, egyenletes sebességgel az iszap-zsomp felé áramlik.