165164. lajstromszámú szabadalom • Ülepítőberendezés
7 165164 dett iszap rétegvastagsága függvényében kell meghatározni. Az 5. ábrán az 1. ábra szerinti ülepítőberendezés egy cellájának nagyobb léptékű metszetét tüntettük fel. Az 5. ábrán jól felismerhető, hogy a 12 beömlőnyiláson át a 9 cellába bevezetett ülepítendő folyadék „a" rög fázisa a 8' lamella hátoldala, azaz a vízszintessel hegyes szöget bezáró alsó felülete mentén áramlik felfelé ellenáramban a 8" lamella felső, azaz a vízszintessel tompa szöget bezáró felszíne mentén lefelé áramló „b" sűrű fázissal, illetve a 8" lamella felső oldalán lefelé csúszó már leülepedett „c" iszappal. A továbbiakban a találmány szerinti ülepítőberendezés működése elméleti alapjainak vizsgálatát ismertetjük. Kismennyiségű lebegő részecskét tartalmazó folyadékokra például felszíni folyóvizek kémiai ülepítésére vagy biológiailag már tisztított felszíni vizek másodlagos ülepítésére jó közelítéssel igaz, hogy a lebegő részecskéket szállító folyadék minden 9 cellát egyenletesen megtölt és Vv átlagsebessége a következő alakban írható fel: Vv = B" S • sina (1) ahol q S a B a 9 cellákban időegységenként átáramló folyadék térfogata, a szomszédos 8 lamellák vízszintes síkban mért távolsága, a 8 lamelláknak a vízszintessel bezárt hajlásszöge, és a 8 lamellák vízszintes síkban mért szélessége, melyet levezetésünk során a továbbiakban egységnyi értéknek veszünk. Vvy = V v -sina=-3-míg vízszintes komponense: E feltétel teljesítését az alábbiakban vizsgáljuk: az AB szakasz vízszintes útösszetevője: ABX = S + L • cos a (5) az AB szakasz függőleges útösszetevője ABy = L« sin« (6) az AB szakasz vízszintes útösszetevőjének megtételéhez szükséges idő (3) és (5) kifejezésekből: S + L • cos a tx = 10 15 20 q • cos a S • sina (7) az AB szakasz függőleges útösszetevőjének megtételéhez szükséges idő (4) és (5) kifejezésekből: ty =sm a Vf (8) Feltételünk teljesítéséhez kell, hogy teljesüljön a következő egyenlőtlenség: t„^t„ (9) Helyettesítsük most be a (9) egyenlőtlenségbe a (7) és (8) kifejezéseket, melyből az egyszerűsítések és össze-25 vonások elvégzése után azt kapjuk, hogy 30 35 —i— ^—• cos a + 1 s«vf --s r Vezessük be a (2) kifejezés helyett a S a (10) (11) A 9 cellában áramló folyadék átlagsebességvektorának függőleges komponense: kifejezést, mivel egyrészt a találmány szakterületébe vágó szakirodalom az Ya jelzéssel a folyadékátbocsátást jelzi, másrészt pedig ezzel közvetlenül összeha. «ordíthatjuk a találmány szerinti, illetve az ismert és a Hazen-elméleten alapuló ülepítőberendezéseket. Ezzel kapjuk, hogy (2) 40 Y L —? £?-' cosa + 1 (12) „ ,, q • cos a V = V • cos a =^—•. TO v S »sin a Ha a folyadékban lebegő szemcsék süllyedési sebessége Vf>akkor_a felfelé áramló folyadékban mérhető tényleges Vyy eredő süllyedési sebességük: vvy s f Ha a Hazen-féle felületi terhelési elméletet most egy kiválasztott és az 5. ábrának megfelelően az A pontból a B pont felé haladó részecskére alkalmazzuk, ahol feltesszük, hogy a részecske sebességét a (3) és (4) egyenletek írják le, akkor ahhoz, hogy ez a részecske legkésőbb a B pontban leülepedjen, azt a feltételt kell teljesíteni, hogy az AB szakasz ABX vízszintes vetületének megtételéhez szükséges idő legfeljebb egyenlő legyen az AB szakasz ABy függőleges vetületének megtételéhez szükséges idővel. Ha ezeket a feltételeket teljesítjük, minden az A pontnál bevezetett, Vf sebességgel vagy annál nagyobb sebességgel süllyedő szemcsét kiülepíthetünk a folyadékból. Ez a kifejezés az ún. relatív felületi átbocsátást definiálja. A relatív felületi átbocsátás ennek megfele(3) lően egyenesen arányos a 8 lamellák L hosszával és 45 fordítottan arányos a 8 lamellák közötti S távolsággal. A 8 lamellák adott L hosszméreténél a 8 lamellák közötti S távolságok csökkentésével a relatív felületi átbocsátás elvileg minden határon túl növelhető. Mivel a Hazen-elmélet lamináris áramlási viszonyokra (4) 50 vonatkozik, a 8 lamellák méretviszonyai és a relatív felületi átbocsátás közötti összefüggést azzal a megszorítással kell figyelembe venni, hogy az ülepítőberendezésben áramló folyadékot lamináris áramlásban kell tartani. 55 Az áramló folyadékok áramlása általában R ^ 500 Reynolds-számnál megy át lamináris áramlásból turbulens áramlásba. Kísérleti tapasztalataink szerint alumíniumhidroxid-pelyheket tartalmazó víz áramlása már Re —350 Reynolds-számnál átvált turbulens 60 áramlásba. Az ismert ülepítőberendezések többsége viszont R = 1000 - 25 000 közötti Reynolds-számmal dolgozik. Lamellás rendszerű ülepítőberendezéseknél, ahol a kiülepített szediment ellenőrzése felesleges, olyan 65 Reynolds-számmal lehet dolgozni, melynél a lamináris 4
