Vízügyi Közlemények, 1996 (78. évfolyam)

2. füzet - Rövidebb tanulmányok, közlemények, beszámolók

Keverés a koagulációban és a flokkulációban 237 den egyes ilyen térfogategység reaktornak tekintendő. A tartózkodási idő elmélet a csomagokra vonatkozik. Kezdeti koncentrációja minden csomagnak azonos (Сь

е), de a kilépő csomag koncentrációja (C

c

s(t)) az adott tartózkodási időtől függ. így az átlagos kilépési koncentráció: cki = í Ccs (0/(0 dl. (27) 0 Vagyis tökéletes elkülönülés esetén a molekulák elkeveredve lépnek be a reaktorba, ahol azután semmiféle molekuláris keveredés nem történik. Amikor az egyes csomagok „kora" (ai) megegyezik az adott csomag tartózkodási idejével (a = t), akkor ezen csomagok kiáramolnak a reaktorból, miközben molekulárisán összekeverednek a reaktor kijáratánál. Tehát a keveredés a lehető legkésőbbi időpontban történik. A maximális elkeveredés esete a másik szélső eset, mikor is az elkeveredés a lehető legkorábbi pillanatban történik, a reaktor bejáratánál. (Gyakorlatilag a legtöbb gáz- és folyadékfázisú reaktor a maximális elkeveredés határa közelében üzemel.) A belépő molekulahalmaz (a

t = 0) a belépés után azonnal elkeveredik a reaktorban lévő különböző korú anyaggal. Bevezetve a maradvány idő (A.) fogalmát, felírható: X = t- a,. (28) A kilépési koncentráció az alábbi differenciálegyenletből határozható meg: ^+/-^(C

t

e-C(A)) + J?(C) = 0,ha (29) *

i

m £ = 0 (30) \->cc dX A mikrokeveredés jelentősége a legtöbb, iparban alkalmazott reaktor esetén kicsi, az alábbi feltételek fennállása esetén azonban meghatározó szerephez juthat: - a tartózkodási idő eloszlása a csöreaktor delta eloszlásától jelentősen eltér, - a reakció kinetikája nemlineáris és relatíve gyors, - a rendszer fizikai jellemzői lehetővé teszik a tökéletes elkülönülés létrejöttét. Az 5. ábra (Neuman-Buffham, 1983) kvalitatív módon érzékelteti a mikrokeveredés jelentőségét különböző reaktorok esetén. (Az x tengelyen a makrokeveredés a tartózkodási idő eloszlás szórásnégyzetének értéke alapján van ábrázolva.) A reaktor normál üzemelési tartománya három sarokpont által van meghatározva, melyek a csőreaktor, a tökéletes elkülönülésü, illetve a maximális elkeveredésü keverös reaktorok üzemelési pontjai. Helyesen működtetett reaktorok a normál tartományon belül találhatók. Ritka esetektől eltekintve (mint pl. a koaguláció gyors elkeverője) a rendszer a sarokpontok által meghatározott állapotokban optimális működésű. A tartózkodási idő elmélet lehetőséget biztosit a kívánatos tartózkodási idő eloszlás meghatározásához. Ez a lehetőség mind tervezés, elemzés és kismintakísérletek esetére adott. A víztisztítás, ezen belül a koaguláció-flokkuláció területéről jelenleg még nem állnak megbízható eloszlási adatok rendelkezésre, melyek a reaktor típusán túlmenően a be- és kiáramlás körülményeit is elfogadhatóan tükröznék.