Magyar Vízgazdálkodás, 1983 (23. évfolyam, 1-8. szám)
1983 / 8. szám
Á csőköteges víztisztítás tapasztalatai Az elmúlt évtizedben a csöves ülepítők használata gyorsan növekedett, aminek részben az volt az dka, hogy a tervezők hellyel kívántak takarékoskodni, részben pedig a beruházási eszközökkel. Gyorsította a csöves ülepítők elterjedését az a törekvés is, hogy a szállítók komplett szennyvíztisztító berendezés szállítására vállalkoztak. Már 1904-ben tervezték olyan ülepítő berendezéseket, amikbe párhuzamos lemezeket használtak. Ezeket a lemezeket váltották fel a csőkötegek, mert a lemezek között instabil áramlási viszonyok uralkodtak. Az első vizsgálatoknál három alapvető körülményt határoztak meg a csőköteges ülepítők hatékony működtetésének feltételeként. Az első és legfontosabb, hogy a csöveken belül terminális áramlási viszonyokat kell biztosítani annak érdekében, hogy minden lassan ülepedő pehely kizárólag a cső felülete felé mozogjon, irány- és sebességváltozás nélkül. A második lényeges feltétel, hogy a csövön belül a pehely tartózkodási ideje elegendő kell, hogy legyen ahhoz, hogy a cső függőleges távolsága alatt a gyűjtőfelületre leülepedjen egyenletes iszapképződést biztosítva. A harmadik feltétéi a csövön keresztüli vízórám sebességére vonatkozik, ami az előző két feltétel következménye is, miszerint a vízórám sebessége nem haladhatja meg azt a kritikus áramlási sebességet, amely azt okozhatja, hogy a már leülepedett iszap a csőből elmozdulva a vízzel kiáramoljon. Ezért a csőnek megfelelő méretűnek kell lennie, ami kielégíti az iszap tárolása és lecsúszása térfogatigényét is, változatlan tisztított vízre vonatkoztatott keresztmetszeti igény mellett. Az irodalomból vett jelölésekkel a három alapfeltétel: A ahol d egyenértékű hidraulikus átmérőt, и lineáris áramlási sebességet, q a folyadéksűrűséget, ,u a viszkozitását jelöli, Re pedig a Reinolds szám, aminek értéke 500 alatt kell legyen, de biztonságos üzemeltetésnél lényegesen alatta kell maradni ennél a határértéknél. E legkritikusabb feltételnél felvetődik automatikusan a csövék alaki tényezője, amit a legtöbb tervező elhanyagol. A szükséges tartózkodási időt t, és a Ír tényleges tartózkodási idő viszonyát felírva: ts ^ t, 2. A csövön belüli áramlási sebesség: kQ и =------------- 3. Af (sin a) Ahol к a derítő felületének és a csövek összes belső felületének hányadosából határozható meg, Q a derítőbe beépített teljes hosszban működő csövek vízárama, Af a beépített teljes hosszban működő csövek területének összege, a pedig a csöveknek a vízelvétel síkjával a belépés helyén mért szöge (45—60°). A három alapfeltétel egyidejű teljesítése bizonyos mértékig leszorítja a csőköteges derítés megvalósításának lehetőségeit. A Reinolds szám viszonylag alacsony értéken való tartása, az áramlási sebesség kritikus mérték alatt való alkalmazása, a változó minőségű, hőmérsékletű víz és a változó mennyiségű és minőségű iszap keletkezése megannyi buktatót jelent a hagyományos derítők üzemeltetésénél is. A csőköteges derítésnél, — ahol az áramlási sebesség megnövelése alapvető elvárás — ezek a gondok nem egyszerűen összegezve jelentkeznek, kivédésükről már a tervezés stádiumában külön-külön gondoskodni kell. A feladat jobb megközelítéséhez az 1—2—3 kifejezést vizsgálva azt találjuk, hogy adott csőköteges derítő tervezésénél zömében constans értékekből lehet kiindulni és csak a и : q értékek változók, ha tervezői elhatározásnak tekintjük a d, a és Q értékek nagyságát bizonyos megszorítások között. Hasonló módon, ha kibontjuk a szükséges és tényleges ülepedési idő: Ír IAf (sin a) kQ ahol l a cső hossza és ß m cos a 2/a. 2/a. ahol a ß az ülepedési sebességhez és mértékegységekhez tartozó állandó, m pedig a csőkötegek függőleges magassága — új változó tényezők nem szerepelnek. A tervezőnek nagyon gondos módon kell eljárnia és egyetlen tényezőt sem hagyhat figyelmen kívül. A Reinólds szám korlátok közé való szorításánál, — mivel a sűrűség az idő függvényében változó —• csak úgy lehet nagy áramlási sebességgel számolni, ha biztonsággal meghatározható a hidraulikai sugár. A biztonságot pedig az adja, ha nemcsak az elméletileg meghatározható keresztmetszeteikkel és belső kerületekkel számolunk, hanem figyelembe kell venni a lerakodott iszap — áramlást gátló — keresztmetszet-szűkítő hatását is. A lerakodott iszap vastagságát, tömörségét további — változó — tényezők befolyásolják. Ebből következik, hogy egy derítőn belül csak egy hidraulikai sugárral meghatározott áramlási keresztmetszetek alkalmazhatók. Könnyen belátható, hogy különböző méretű és alakú csőkötegekben az iszaplerakódás maximumai különböző magasságoknál alakulnak ki. Az egyirányban 'kiürülő ilyen csőkötegek a hagyományos derítőnél ismert „felborulási” jelenséget mutatják. Látszólag megoldható e probléma négyzet, vagy körszelvényű csőkötegek alkalmazásával, mert gyártástechnológiai szempontból egyszerű profilok, hidraulikai szempontból jól meghatározhatók. Ezekkel és az ehhez hasonló profilokkal két alapvető körülmény figyelembevételét mulasztjuk el. A négyzetkeresztmetszetnél is és a körszelvénynél is a hidraulikai sugár értéke az iszap lerakódásával megváltozik. Látszólag megoldható a kérdés a méretek növelésével, de ez 'kedvezőtlenül befolyásolja az у iszaplerakódási magasság maximumát és ürítéskor olyan iszaptorlódásokat okoz, aminek következtében a már egyszer kiülepedett pehely újra a vízáramba jutva felúszik. Mivel a pelyhek minden másodlagos mozgását kerülni kell — felúszási veszély intenzív növekedése miatt — csőköteges derítésnél célszerűtlen minden olyan profil alkalmazása, ahol az iszap csúszófelülete és a pelyhek gyüjtőfelülete nem azonos. Az előzőekből következik, hogy téglalap keresztmetszetű csőkötegek alkalmazása a legcélszerűbb, amit Graham és Lama kísérletileg igazolt. A második ilyen fontos tényező a csőkötegek kialakítása, illetve megválasztása kérdésében az, hogy a csőkötegek nem csak felületsokszorosítási, hanem iszapadagolási feladatot is el kell, hogy lássanak. A hagyományos derítési technológiánál arra törekedtünk, hogy olyan tömör és stabil iszapfüggönyt alakítsunk ki, amit az adott pelyhesítési, hőmérsékleti és áramlási viszonyok egyáltalán megengedtek. Ezt az iszapfüggönyt a kezelő közvetlenül tudta ellenőrizni és megbomlásának jeleit látva beavatkozhatott. A csőköteges derítésnél ez a közvetlen megfigyelési lehetőség csak nagyon korlátozott módon áll rendelkezésre. Valójában nem is alakul ki hagyományos értelemben vett iszapfüggöny. Az elnehezedett és betömörödött iszap — elérve a stabilitásának határát — lecsúszik, és a csőköteg alatt iszapfelhőt képezve kell1, hogy haladjon most már a derítő gyűjtőfelülete irányába, súlyának további növekedésével. Ezért a csőkötegek alatt terelő lemezeket kell alkalmazni, vagy az iszap elosztásáról kell gondoskodni az osztósíkok mentén ellentétes irányú dőlésszög-állítással. A csőkötegek iszapadagolló hatása a derítő egész alsó terét aktív zónává teszi, ami megköveteli az iszapgyűjtők térfogatának, vagy az iszapolás gyakoriságának növelését. A feladat megoldásánál nem egyszerűen az iszap mennyiségi növekedésének az elvezetése a cél, hanem az iszap egyenletes mozgásának a fenntartása. Az itt közreadott csőköteges derítési ismeretanyag csak az eddigi üzemelési tapasztalatok egyfajta csoportosítása, amiből végleges következtetéseket nem lehet levonni. Az eljárás hazai alkalmazásának növekedése további tapasztalatok gyűjtésére ad majd lehetőséget. Valamennyi ismeretanyag birtoklása előtt is megállapítható, hogy e nemzetközi irodalomból ismert 2,5-szeres kapacitásnövelés minőségi engedmények nélkül nem valósítható meg és az eljárás alkalmazásának lényege nem az új derítők fő méreteinek csökkentési lehetőségeiben, hanem a meglevő derítők és tisztítóművek kapacitásának növelésében rejlik. Gordos Árpád 22
