Politechnika Zielonogórska
Wydział Budownictwa
I Inżynierii Sanitarnej
Kinetyka frakcji zawiesin na podstawie badań w kolumnie sedymentacyjnej
Wykonały:
HONORATA KURIATA
HONORATA JURGA
MARTA SZNAJDROWSKA
1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Sedymentacja jest procesem stosowanym do wydzielenia cząstek stałych ze ścieków. Na cząstki stałe opadające w cieczy działają siły ciężkości , wyporu oraz oporu ośrodka. Siła wypadkowa nadająca ruch cząstce jest równa różnicy sił ciężkości oraz oporu i wyporu.
W zależności od charakteru i zawartości zawiesin w ściekach rozróżnia się sedymentację :
Odrębnych cząstek - proces dotyczy usuwania zawiesin ziarnistych , np. piasku, miału węglowego itp. Cząstki te opadają oddzielnie , nie oddziałują na siebie i nie zmieniają podczas sedymentacji wielkości , kształtu i gęstości. Prędkość ich opadania jest stała.
Zawiesin kłaczkowatych - zachodzi często w surowych ściekach miejskich , a także w przemysłowych o zawartości zawiesin nie przekraczającej 500g/m3. Wskutek łączenia się cząstek , prędkość ich opadania wzrasta wraz z głębokością osadnika.
Sedymentacja strefowa - zachodzi w ściekach , w których zawartość jednorodnych zawiesin kłaczkowatych przekracza 1000g/m3. Proces ten może jednak zachodzić również w ściekach o dużej zawartości zawiesin niekłaczkujących. Przykładem tej sedymentacji jest grawitacyjne zagęszczanie osadów ściekowych.
W związku z sedymentacją zawiesin kłaczkowatych sprawdzoną i dającą powtarzalne wyniki metodą jest metoda Eckenfeldera i O`Connora. Aparatura doświadczalna składa się z kolumn sedymentacyjnych.
Celem badań jest określenie efektów usuwania zawiesin opadających z różną prędkością w zależności od czasu sedymentacji i głębokości kolumny. Sporządza się wykres tej zależności , a następnie wykreśla wyrównane krzywe dla różnych stopni usuwania zawiesin η1 , η2 , η3 .... wynoszących np.10 ,40 , 60%. Dla poszczególnych czasów sedymentacji wyznacza się miarodajne prędkości opadania zawiesin wg wzoru:
Vo = H/t [m/h]
oraz całkowite efekty usuwania zawiesin. W danym czasie t ze ścieków będą usunięte w całości wszystkie cząstki o prędkości opadania v≥vo , cząstki o prędkości opadania v<vo będą natomiast usunięte w stosunku v/vo. Wychodząc z tego założenia , całkowity efekt usunięcia zawiesin dla określonego czasu t i głębokości kolumny sedymentacyjnej H można wyznaczyć ze wzoru:
ηc = η1 + h1/H( η2 - η1 ) +h2/H( η3 -η2 ) + …
gdzie:
h1 , h2 , h3 ... wysokości pomiarowe
η1 , η2 , η3 - stopień usuwania zawiesiny wyznaczony wg wzoru:
η = 
gdzie:
Co - stężenie zawiesiny w ściekach surowych [mg/l]
C - stężenie zawiesiny w ściekach po sedymentacji [mg/l]
Na podstawie wyznaczonych wartości sporządza się wykresy określające zależność stopnia usuwania zawiesin od czasu sedymentacji i prędkości opadania.
2. CEL ĆWICZENIA
Określenie efektów usuwania zawiesin opadających z różną prędkością w zależności od czasu sedymentacji i głębokości kolumny sedymentacyjnej.
3. WYKONANIE ĆWICZENIA
Do rury ustawionej na statywie wlewamy ścieki do oznaczonego poziomu . Po upływie 30 min. od momentu napełnienia pobieramy próbki ścieków z rury z 6 poziomów celem oznaczenia zawiesin. To samo wykonuje się po czasach 60 i 90 minut.
Następnie próby te wraz z próbą ścieków surowych , które nie sedymentowały zostają odparowane i wysuszone w wysokiej temperaturze do stałego ciężaru i w ten sposób otrzymujemy wyniki zawiesin.
WYNIKI
Czas sedymentacji |
Głębokość kurka probierczego [m] |
Zawartość zawiesin ogólnych [mg/l] |
Spadek zawartości zawiesin og. [mg/l] |
Stopień usuwania zawiesin og. [%] |
surowe |
- |
0,2656 |
- |
- |
30 minut |
1,3 |
0,0922 |
0,1734 |
39,68 |
|
0,9 |
0,1285 |
0,1371 |
35,22 |
|
0,7 |
0,1548 |
0,1108 |
33,45 |
|
0,3 |
0,1990 |
0,0666 |
25,11 |
60 minut |
1,3 |
0,0892 |
0,1764 |
41,12 |
|
0,9 |
0,1102 |
0,1554 |
34,43 |
|
0,7 |
0,1451 |
0,1205 |
32,15 |
|
0,3 |
0,1978 |
0,0678 |
23,27 |
90 minut |
1,3 |
0,0838 |
0,1818 |
35,98 |
|
0,9 |
0,1030 |
0,1626 |
32,74 |
|
0,7 |
0,1142 |
0,1514 |
29,22 |
|
0,3 |
0,1924 |
0,0732 |
21,36 |
Czas [godz.] |
Całkowity efekt usunięcia zawiesin ηc [%] |
0,5 |
η1 = 51 |
1,0 |
η1,5 = 55 |
1,5 |
η2 = 56 |
4. WNIOSKI
Podczas sedymentacji zawiesiny wskutek łączenia się cząstek zmieniają swe właściwości: kształt , wielkość , gęstość. Tworzą większe aglomeraty wraz z głębokością , a tym samym wpływa to na ich prędkość opadania , która właśnie wzrasta wraz z głębokością.
Pożądany efekt sedymentacji uzależniony jest także od czasu przetrzymania w osadniku i wraz ze wzrostem czasu sedymentacji i głębokością uzyskujemy lepszy efekt usunięcia zawiesiny kłaczkowatej.
Jeżeli czas przetrzymania ścieków w osadniku t = 1,5 - 2,0h uzyskuje się usunięcie zawiesin rzędu 60-70% . Tutaj jednakże tych wartości nie odczytano w owym czasie sedymentacyjnym - być może wynika to z dużej zawartości zawiesin w ściekach surowych lub też jakiś błędów przy poborze prób czy odczycie na wadze analitycznej.
LITERATURA:
Bartoszewski K. „Oczyszczanie ścieków”
4
Wyszukiwarka