Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

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

A 9. ábra a mérésekből becsült turbulens kinetikai energia nagyságrendi eloszlását mutatja. Az utóülepítő medencék különböző részein a helyi áramlási sajátosságoktól függően különböző mértékű turbulencia alakul ki. Az osztóhenger környezetében kialakuló turbulens kinetikai energia általában a medence egyéb részein kialakuló turbulens kinetikai energia többszöröse. Az utóülepítő közege tehát egy egyenlőtlen sűrűséggel, és a helyenként nagy sűrűség miatt egyenlőtlen viszkozitással rendelkező közeg, amelyben térben nagyságrendileg különböző mértékű turbulens kinetikai energiával jellemezhető áramlási rendszer alakul ki. A mérésekből önmagukból levonható következtetéseken túl, ezt az utóülepítő medencék numerikus áramlás-modellezésénél is mindenképpen célszerű figyelembe venni. Következtetések Jelen tanulmányban egy radiális átáramlású utóülepítő medence áramlástani vizsgálatát és annak eredményeit mutattuk be. A vizsgálatok alapját képező helyszíni mérésekre a vizsgált medence kvázi-statikus terhelési állapotában került sor. A mérés időtartama alatt az utóülepítő medencébe befolyó és onnan elfolyó iszap- és vízhozamokat valamint koncentrációkat folyamatosan mértük. Ugyancsak folyamatosan mértük a mérés időtartama alatt az iszap ülepedési tulajdonságait, különös tekintettel a numerikus áramlásmodellezés szempontjából fontos ülepedési sebességre. Az áramlási sebességeket a korszerű technológiát képviselő, akusztikus Doppler-elven működő Nortek Vector áramlási sebességmérővel mértük. A medencében kialakuló iszapkoncentráció-eloszlást optikai elven működő koncentrációmérő műszerrel határoztuk meg (Endress & Hauser CUC 101). A mérések eredményeként feltártuk az utóülepítő medence fő áramlási struktúráit és a medencében kialakuló iszapkoncentráció-eloszlást. Ezek alapján felismerhető vált a túl magasan elhelyezett bevezetőnyílás hátrányos hatása. Ilyenkor a bevezető nyílás környezetében nagy függőleges komponensekkel rendelkező sebességek alakulnak ki. A belépő sugár az utóülepítő medence feneke felé nagy sebességgel áramlik, amely hígítja, és kedvezőtlen mértékben felkavarja a leülepedett, besürűsödött, iszap-zsomp felé áramló iszapot. Ez az osztóhenger környezetében az iszaprétegben kialakuló markáns hullámzásban jelentkezik. Fontos megállapítás, hogy a vizsgált utóülepítő medencében lévő iszap- és víztömeg a kotrópajzs lassú mozgásával lassú forgómozgásban van. Ez rámutat arra a tényre, hogy az iszapkotró elsősorban a medencefenéken leülepedett és besűrűsödött iszap medencefenékhez való tapadásának feloldására illetve a leülepedett és besűrüsödött 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. Az áramlásmérések nagy időbeni felbontása a medencében kialakuló turbulens kinetikai energia nagyságrendi becslését és vizsgálatát is lehetővé tette, amelynek nagy hasznát vettük a későbbi numerikus áramlás-modellezésben. A vizsgált utóülepítő medence numerikus áramlás-modellezésére következő tanulmányunk tér ki, amelyben a modell részletes ismertetésén túl bemutatjuk a jelen tanulmányban áttekintett mérési eredmények modellezésben való felhasználását. Bemutatásra kerül továbbá az utóülepítő további vizsgálata és optimálási lehetőségeinek elemzése az igazolt modellel. Irodalom Anderson, N. E. (1945): Design of final settling tanks for activated sludge; Sewage Works Journal 17 (1) S. 50 - 63. ATV A 131 (2000): Arbeitsblatt A 131 Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen über 5000 EW; Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser, und Abfall e.V., GFA Verlag, Hennef. Deininger, A. (1997): Geschwindigkeits- und Feststoffverteilung in radial durchströmten Nachklärbecken; Bericht, Institut für Wassergütewirtschaft und Gesundheitsingenieurwesen, Technische Universität München. Ekama, G. A., Barnard. J. L., Günthert, F. W., Krebs, P., McCorquodale, J. A., Parker, D. S. und Wahlberg, E. J. (1997): Secondary Settling Tanks: Theory, Modelling, Design and Operation; IAWQ Scientific and Technical Report No. 6, London. Freimann, R. (1999): Strömungsstrukturen in horizontal durchströmten Nachklärbecken; Mitteilung Nr. 65, Lehrstuhl für Hydraulik und Gewässerkunde Technische Universität München. Hazen, A. (1904): On Sedimentation; Transactions ASCE 53. Jardin, N. Hunze, M. und Krebs, P. (2002): Optimierung flacher, rechteckiger Nachklärbecken mit Hilfe von Strömungssimulationen; Tagungsband der Essener Tagung, 2002. Krebs, P. (1991): Modellierung und Verbesserung der Strömung in Nachklärbecken; Schriftenreihe Umwelt 157, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern. Larsen, P. (1977): On the hydraulics of rectangular settling basins; Report No. 1001, Dep. Water Research Engineering, Lund Institute for Technology, University of Lund. Patziger, M (2007): Untersuchung der Schlammbilanz in Belebungsanlagen aufbauend auf den Prozessen im Nachklärbecken, Schriftenreihe zur Wasserwirtschaft, Band 48, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Landschaftswasserbau, Technische Universität Graz, ISBN 978-3-902465-80-1. Patziger, M., Kainz, H.; Józsa, J., Hunze, M. (2005): Messung und Modellierung von physikalischen Prozessen in Nachklärbecken; Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 12/05, 57. S. 177-184., Wien. Ponn, J. (1975): Geschwindigkeitsverteilung in radial durchströmten Nachklärbecken - Verwendung einer neu entwickelten Thermosonde, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Grund9. ábra: Turbulens kinetikai energia nagyságrendi eloszlása