c. A hőmérséklet hatása az ülepedési sebességre:
Ülepítés Az ülepedési sebesség: ( részletesen; lásd: Műv.-I. ) A folyadéktól eltérő sűrűségű szilárd, vagy folyadékcseppek a gravitáció hatására leülepednek, vagy a felszínre úsznak.
vog =
v0 g =
v0 g =
d 2 .Δρ .g 18η
tFOLY
=> ηFOLY
4 d Δρ .g . . 3 c ρF
„Nyár üzemi hőmérsékletek” „Téli üemi hőmérsékletek”
d 2 .Δρ .g 18η
Vog meghatározásának egyéb lehetőségei: ( lásd: Műv.- I. ! )
A turbulencia hatása az ülepedési sebességre:
vog
vog (TURBULENS ) ≅ vog (LAMINÁRIS ) − 0,012.vFOLYADÉK
Lamináris áramlás
Turbulens
vFOLLYADÉK
Gátolt ülepedés:
a tükörfelszín magassága
h Az ülepedési sebesség csökken!
ho
Állandó sebességű, „gátolatlan” ülepedés
Ha a koncentráció növekedik
Gátolt ülepedés:
v0 _"RAJ " =
dh dτ
Iszaptömörödés (sűrítés)
hZ0
hz∞
τ Ülepedési idő
1
Az ülepítés helye a szennyvíz-technológiában:
Dorr-ülepítők:
D = 20…50m !
V = 4000…5000m3
H = 1,5…2,5m A tartózkodási idő: τ ≅ több óra is lehet
H
D
V Ülepedés
Ülepedés
Radiális átfolyás
2
„Lipcsei-medence”
Hosszanti átfolyású ülepítők:
vFOLYADÉK ≅ 0,3
Függőleges átfolyású ülepítő
m s
D ~ 10…12m V ~ 400m3
Kaparószerkezet
L
H = 1,5…2,5m B =4…6m L ~ 25. H
Hosszanti átfolyású ülepítők: A levezetést lásd: Műv.-I. „Porkamrák”.
vog =
d 2 HATÁRSZEMCSE .Δρ V& .g = = TF AÜLEPÍTŐ 18η
d 2 HATÁRSZEMCSE .Δρ V& vog = .g = = TF AÜLEPÍTŐ 18η Lamináris tartományban:
Tubulens tartományban:
Felületi terhelés: 3 [TF ] = m 2 = ⎡⎢ m ⎤⎥ h.m ⎣s⎦
L = k.
V& vog .B
Az ülepítő hossza
v og TF k > 1
=1= k
„Biztonsági tényező”
AÜZEMI = k .
V& vog
Az ülepítő szélessége
3
Az ülepedés feltétele függőleges átfolyás esetén:
Ülepítők méretezésének elvei ( példák )
vog = vFOLY
vFoly
vFOLY =
vog vog =
Ülepedési sebességre: pl. Homokfogók, ( d=0,15…0,2mm )
V& A
V& AÜ V& = TF AÜ
⎡ m3 ⎤ ⎡ m ⎤ TF = felületi _ terhelés; ⎢ ; ⎥ 2⎥ ⎢ ⎣ h.m ⎦ ⎣ h ⎦
Felületi hidraulikus terhelésre (TF): Jól ülepedő anyagokra Tartózkodási időre: Nehezen ülepíthető, kis koncentrációjú pelyhesedő anyagokra Felületi lebegőanyag terhelésre; ( L = [ kg/hBELÉPŐ /m2ÜLEPÍTŐ) Iszaptérfogati indexre ( SVI ) Bukóél terhelésre
AÜLEPÍTŐ = ?
vog
pl. Homokfogók Az ülepíteni kívánt mérettartomány: d=0,15…0,2mm Méretezés ülepedési sebességre: ismert V&MÉRTÉKADÓ vog = AÜLEPÍTŐ V&MÉRTÉKADÓ AÜLEPÍTŐ = vog ?
A gyakorlatban:
AÜLEPÍTŐ
V&MÉRTÉKADÓ = α. vog
Korrekciós tényező: α > 1
A korrekciós tényező értékei homokszemcsék esetén:
Turbulencia hatásának figyelembevétele
AÜLEPÍTŐ Számítható
V&MÉRTÉKADÓ = α. vog
4
Ülepítő felület méretezése jól ülepedő anyagokra
TF ajánlott ( tapasztalati ) értékei :
AÜLEPÍTŐ = ? Méretezés felületi hidraulikus terhelésre (TF):
ismert
V& TF = AÜ
⎡ m3 ⎤ ⎢ 2 ⎥ ⎣ m .h ⎦
TF értékét felvéve az ülepítő felület meghatározható:
?
AÜ =
Ülepítő felület méretezése kis koncentrációjú, pelyhesedésre hajlamos anyagokra:
A gyakorlatban:
VÜLEPÍTŐ =
Méretezés tartózkodási időre:
τ SZÜKSÉGES VÜLEPÍTŐ =
V = ÜLEPÍTŐ V&MÉRT .
V& TF
τ SZÜKSÉGES
V&MÉRT . η
?
[m ] 3
?
τ SZÜKSÉGES
η
τ SZÜKSÉGES V&MÉRT .
„nyári” Méretezés felületi lebegőanyag terhelésre; ( L = [ kg/hBELÉPŐ /m2ÜLEPÍTŐ)
V& .c ⎡ kg ⎤ L = BE BE ⎢ 2 ⎥ AÜ ⎣ m h ⎦ „L” értéke általában: - nyáron: - télen:
L
„téli”
L≅3 L≅2
L „nyári”
L
L „téli”
5
Kritikus (határ) fenéksebesség (dh): a már kiülepedett szemcséket az áramló folyadék ne hozza mozgásba:
8 β .gΔρ .d vh = μ .ρ f
Homokfogók előlevegőztetésének szerepe: -aerob körülmények -osztályozott szétválasztás, a szerves szemcsék nem ülepednek
β ≅ 0,04...0,06
μ : súrlódásitényező d : szemcseméret Homokmosó
Pl: d = 0,05mm => vh = 3cm/s
Az ülepítők hatásfoka:
A tartózkodási idő hatása a városi szennyvíz ülepítési hatásfokára:
ηt : Technológiai ηH :Hidraulikai
ηt =
leválasztott _ szilárd _ anyag [kg ] belépő _ szilárd _ anyag _ [kg ]
A felületi terhelés és a tartózkodási idő együttes hatása:
ηt
Hidraulikai hatásfok:
ηH =
τ MÉRT
τ SZÁMÍTOTT _ ÁTLAGOS V
τ SZÁMÍTOTT _ ÁTLAGOS = BERENDEZÉS V& FOLYADÉK
6
Impulzusra adott válaszfüggvény:
co
c=c (τ) Nem keveredő (dugós)
τ MÉRT = ?
, meghatározása a válaszfüggvényből ! Első momentum:
Válasz a kilépésnél A „súlypont” c helye
∞
τ MÉRT =
Tökéletesen kevert
Reális rendszerekre: ( B,C,D eset )
τ τ
τ MÉRT
τ MÉRT
τ
∫ c.d τ .τ 0 ∞
∫ c.d τ 0
Holtidő: τH-ig nincs kimeneti jel
Elhúzódó görbe, holt terek
Holtidő; keveredés, rövidzár (th kis érték)
Hidraulikai hatásfok értékelése:
Az ülepítést befolyásoló egyéb tényezők: 1.Hőmérséklet:
Optimum?
- Δρ - η = f (t)
η
A H az ülepítő működésének megítélésében csak az egyik, nem kizárólagos szempont.
- Δt ; szabad áramlás
7
- Szél hatása. - Bukóélek vízszintes helyzete. - Terelő-merülőfalak helyzete.
2.Egyenetlen anyag be- és elvezetés, pl:
Dorr-vízhozam eloszlás
Az áramlás stabilitása: Fr =
v2 R.g
A két feltétel kielégíthető, ha a hidraulikus sugarat ( R ) , csökkentjük.
A m2 R: hidraulikai sugár
Re =
Km Az ülepedés szempontjából kedvező, ha az áramlás lamináris, Re – szám kicsi:
Re =
v.R 〈500 υ
v.R
υ
〈500
Fr =
v2 〉10 −5 R.g
Megvalósítására áramlásirányú terelőlemezeket építenek be:
és az áramlás stabil, Fr-szám nagy: Fr =
v2 〉10 −5 R.g
Froudeszám:
Fr =
v h.g
8
