Környezettechnikai eljárások gyakorlat 14. évfolyam Az ülepedés folyamata, hatékonysága Mitykó János 2009 TÁMOP 2.2.3-07/1-2F-2008-0011

Ülepítés

Az ülepedés elve A durva diszperz rendszerek (szuszpenziók, emulziók) hosszabb állás esetén többé-kevésbé szétválnak. A 0,01 mm-nél nagyobb szemcsék a vízben, ha annál nagyobb sűrűségűek, akkor ülepednek, ha kisebb sű-rűségűek, akkor felúsznak. A mozgásuk kezdetben gyorsuló, majd állandó se-bességű. A szemcse mozgása, mint minden fizikai testé a ráható erők eredőjétől függ.

Ülepedési sebesség Függ az ülepedő szemcsére ható gravitációs erőtől, a szilárd anyag és a folyadék sűrűség-különbségétől, a folyadék viszkozitásától (ami viszont hőmérsékletfüggő), valamint a szemcse átmérőjétől. Gömb alakú szemcsék esetében a Stokes-törvény jó közelítéssel adja meg az ülepedési sebességet: = kinematikus viszkozitás m2/s ∙=, dinamikus viszkozitás kg/m∙s = Pa∙s

Az ülepedés szakaszai Szabad ülepedés: a szemcsék egymásra gyakorolt hatás nélkül ülepednek. Jellemző a nyugvó zagyok felső rétegében, szemcsés anyagok és kis koncentrációjú pelyhes anyagok esetében. Akadályozott ülepedés: nagy koncentrációjú zagyok esetében alakul ki, valamint hosszabb ideje tartó ülepedés esetén a középső rétegekben. Pelyhes anyagok esetében rövidebb idő alatt, ill. kisebb koncentrációnál bekövetkezik. sűrítés: a legalsó zónára jellemző. A lebegőanyag-tartalom már igen nagy. Az iszap elveszíti pelyhes tulajdonságait, a leülepedett anyag kompressziója következik be.

Az iszap víztartalma A kiülepedett iszap víztartalma igen nagy: 98–99%. Az iszapban a víz a következő formában van jelen: Szemcsék közötti, vagy pórusvíz: a szilárd anyag és a víz között különösebb kötődés nincsen. Az iszap víztartalmának nagyobbik része van ebben a formában jelen. Jelentős része eltávolítható gravitációs sűrítéssel. Kolloidális és kapilláris víz: a szilárd anyag és a víz között adszorpciós kötőerők működnek, amelyeket gravitációs úton nem, csak különböző kondicionális technikákkal lehet megbontani. Sejtekben kötött víz: biológiailag és kémiailag kötött víz, amelyet csak termikus eljárással lehet eltávolítani.

Csökkentésének lehetősége Kémiailag kötött és adszorbeált víz Az iszap víztartalma Kötődés formája Víz mennyisége Csökkentésének lehetősége Iszap állaga Kémiailag kötött és adszorbeált víz 0–8% Csak szárítással 0-20% -ig száraz Kapilláris víz 8–30% Víztelenítéssel 20-60% lepény Pórusvíz 30% fölött Sűrítéssel 60% fölött folyékony

ÜLEPÍTŐK MÉRETEZÉSE Az ülepítő akkor dolgozik jól, ha az ülepítőben való tartózkodási idő megegyezik a még kiülepíteni kívánt szemcse ülepedési idejével. tt = tü tt = V/Q = L∙B∙H/H∙B∙vá = L/ vá Q = H∙B∙vá = H∙B∙L/tt Q = H∙B∙L/tü Q = B∙L∙vü

Ülepítők csoportosítása Az ülepítőket csoportosíthatjuk az ülepítőn történő átáramlás szempontjából, így beszélhetünk: vízszintes, függőleges és radiális átfolyású ülepítőkről. Vannak egy- és kétszintes ülepítők. Az elhelyezés szempontjából pedig a másodlagos tisztításhoz viszonyított előülepítőkről, illetve utóülepítőkről beszélhetünk.

Vízszintes hosszanti átfolyásúak A hosszanti átfolyású ülepítőket 150…2000 m3/d teljesítményűre méretezik. 50.000 m3/d feletti vízhozamok esetén célszerűen alkalmazhatók a kis helyigényű tömbös elrendezés megvalósíthatósága miatt. Alkalmazhatók: önálló mechanikai tisztítóberendezésként; öntözés előtti előtisztításra; biológiai szennyvíztisztításkor elő-, közbenső- és utóülepítőként; csapadékvíz-ülepítőként; ipari víz mechanikai előkezelésére.

Lipcsei-típusú ülepítő A medencék hatásfoka 80% körüli, ez a medencék között a legjobb. Az iszapot tolólap, vagy folyamatos iszapelvétel esetén láncos kotróberendezés juttatja a zsompba. Az iszapelvétel lehetséges: szakaszos vagy folyamatos leeresztéssel, zagyszivattyúval, mamutszivattyúval, vagy csigaszivattyúval történhet.

Vízszintes sugárirányú átfolyásúak 300–400 m3/d vízhozamok felett alkalmazhatók célszerűen elő-, közbenső- és utóülepítőként egyaránt. Hatásfokuk 70% körüli. A 18–40 m átmérőjű medencék alkalmazása a leggyakoribb. Nagyobb átmérő esetén a szél zavaró hatása miatt nehézkes a felúszó anyagok eltávolítása. A kiülepedett iszapot terelőlapátokkal ellátott keverő karok lassú forgással juttatják a középen kimélyített zsompba.

Laboratóriumi méretben Hatásfoka megállapítható a távozó víz szárazanyag tartalmának meghatározásával. Ehhez csak papírszűrőre és szárítószekrényre van szükség.

Dorr-ülepítők a gyakorlatban

Függőleges átfolyásúak Dortmundi-típusú ülepítő: Kis és közepes szennyvíztisztító telepeken 2500 m3/d szennyvízhozamig utóülepítőként alkalmazhatók. Átmérőjük kisebb vagy legfeljebb 8 m és legfeljebb 4 db-ot kapcsolnak párhuzamosan. A szennyvíz beadagolása a középen lévő merülő csövön keresztül történik a medence alsó harmadába. A medence alakja Dorr-ülepítővel ellentétben (amely hengeres) erősen kúpos. Az iszap eltávolítása az ülepítő aljára levezetett csövön keresztül történik szivattyúval.

Függőleges átfolyású ülepítő Dortmundi medence

Függőleges átfolyású ülepítő Graever-ülepítő (ülepítő kúp)

Homokfogók Nagy méretű, nagy ülepedési sebességű anyagok eltávolítását szolgálja. Általában vízszintes, hosszanti átfolyásúak. Ha megfelelően tagolt a medence, akkor a kinyerendő (ülepített) anyagok méret szerint osztályozhatók. A centrifugális erő elősegíti a kiülepedést. Ezt gyakran levegő befúvatással érik el.

Hosszanti átfolyású homokfogó Kotrószerkezet nélküli egyszerű homokfogó

Hosszanti átfolyású homokfogó

Légbefúvásos homokfogó Qd > 100000 m3/d vá = 0,15 m/s csavaráramlási sebesség: 0,3 m/s 1 m3 hasznos medencetérfogatra 2 m3/h levegővel kell számolni!

Légbefúvásos homokfogó

SŰRÍTŐK

Iszapkezelők Kétszintes ülepítők: intézmények, üdülők, társasházak szennyvizeinek kezelésére; felúsztatás, ülepítés, alsó felében pedig a leülepedett iszapok kirothasztására alkalmazzák Q ≥ 300–500 m3/d szennyvízhozam esetén. Két fajtája van: V alakú ülepítőterű W alakú ülepítőterű Oldómedencék: Q = 1–25 m3/d szennyvíz kezelésére (ülepítés, felúsztatás és anaerob biológiai tisztítás) alkalmazhatók. Az egyszerű oldómedencék kétkamrásak, a bővítettek háromkamrásak. A tartózkodási idő a medencékben 3, illetve 6 nap.

Imhoff rendszerű biológiai tartályok