Hidrológiai Közlöny, 2015 (95. évfolyam)
2015 / 3. szám - Tolnai Béla: A biológiai szűrésről - axiomatikus szemléletben
TOLNAI B.: A biológiai szűrésről ... 65 Kis Pe-számnál a hiperbolák függvényértéke a végtelenbe tart. Határtalanul nagy tápanyaglebontás azonban e tartományban nem képzelhető el. A függvény értékét az origóban alacsonyra várjuk. Ehhez jU = jLl(Pe^ feltételezéssel kell éljünk. A 2.-4 ábrán a piros görbe ezt az i- gényt jelzi. A szűrési tényező Pe-szám függésének megadásához a tápanyag-lebontási folyamat mélyebb ismeretére van szükség. A következőkben ezt a javarészt közismert tudásanyagot foglaljuk össze, beillesztve a modell által kijelölt gondolatmenetbe. 2.3. A biológiai szűrés logisztikai előfeltétele 2.3.1. A Pe-szám értelmezése A biológiai szűrés logisztikai feltételét a .Pe-szám a következő módon jellemzi: Pe = wdm ___rn_ Ds ahol w [m/s] szűrési sebesség dm [m] mértékadó szemcseátmérő (homok szűrőréteg esetén megegyezik a jellemző szemcseátmérővel) Ds [m2/s] szubsztrát (a lebontandó szennyezés) diffúziós tényezője A Pe-szám dimenziómentes szám. Három eltérő tulajdonságot sűrít magába: az üzemtan legfontosabb paraméterét a szűrési sebességet (w), a tisztítandó víz minőségét a szennyezőanyag diffúziós tényezőjével jellemezve (A) és a szűrőközeg vagy a biofilmhordozó réteg meghatározó sajátságát, a mértékadó szemcseátmérőt (dm) amely a hordozó felület nagyságára utal. A Pe-számot eredendően a konvektiv és a konduktív á- ram arányaként interpretálták: Pe w ~D, d„ konvektiv sebesség konduktív sebesség Ennek a felfogásnak mentén is megadható a hatékony lebontás előfeltétele, miszerint a biofilmhez megérkező tápanyagot oda be is kell jutatni, azaz Pe ~ 1 érték a kívánatos. Egy másik értelmezés azonban szemléletesebb. A tört algebrai átalakítása után a következő alakhoz jutunk: dl p _ Ds _ t diffúziós idő d,„ t tartózkodási idő w A kifejezés a dm távolságú diffúziós úthossz megtételéhez szükséges idő és a dm méretű biofilmhordozó részecske előtti tartózkodási idő hányadosa. A hatékony lebontás előfeltétele az, ha ez a két időtartam közel megegyezik egymással, azaz Pe — 1. Pe<l-nél nem érkezik elegendő tápanyag a biofilmhez, Pe» 1 e- setén a tápanyag elsiet a biofilm előtt, ahelyett, hogy oda bejutna. 2.3.2.. A Pe-szám kiszámítása A Pe-szám kiszámítása egyszerű feladatnak tűnik. A különböző víztisztítási eljárások esetén az egyes tényezők értelmezése és meghatározása azonban jelentős nehézségekkel jár. A mértékadó szemcseátmérö A nemcsak külső felszínnel, hanem belső felületi struktúrával is rendelkező anyagok esetén az egyenértékű de és a mértékadó dm szemcseátmérő megadásához néhány geometriai megfontolásra van szükség [1]. Ilyen anyagok az aktív szén és a zeolit. dm w _ w dm D d ~ D 2.5. ábra. Az egyenértékű és mértékadó szemcseátmérő Az egyenértékű és mértékadó szemcseátmérő alapján mérő annál nagyobb a rendelkezésre álló felület. A be- a használatos biofilmhordozó közegek sorba rakhatók lakható felület nagyságára a mértékadó szemcseátmérő (lásd 2-5. ábra). Minél kisebb az egyenértékű szemcseát- utal.
