1

P

OLITECHNIKA

W

ARSZAWSKA

W

YDZIAŁ

I

NŻYNIERII

Ś

RODOWISKA

L

ABORATORIUM Z

„T

ECHNOLOGII

OCZYSZCZANIA WODY I ŚCIEKÓW

”

Temat: Zagęszczanie osadu

ISiW 1, gr. 3:

Bartosz Jóźwiak

Zuzanna Paź

Magdalena Sawa

Marta Wardzińska

Warszawa, 14.01.2013 r.

2

1. Wstęp teoretyczny

Podczas procesu oczyszczania ścieków produktem ubocznym są gromadzące się osady, które
powstają w osadnikach wstępnych i wtórnych. W związku z tym, że są one silnie uwodnione
ich transport i składowanie jest utrudnione i drogie. Najprostszym i najtańszym sposobem
częściowego „pozbycia się” wody z osadu, co powoduje zmniejszenie jego objętości, jest
poddania osadu procesowy zagęszczania. Proces ten polega na rozdziale fazy stałej od ciekłej
przy zachowaniu płynnej konsystencji osadu. Wyróżniamy zagęszczenia grawitacyjne,
flotacyjne oraz mechaniczne. W przeprowadzonym badaniu posłużono się procesem
zagęszczania grawitacyjnego.

Zagęszczanie grawitacyjne (samoistne) jest najprostszym procesem odwadniania osadu.
Występuje w wyniku sedymentacji cząstek osadu spowodowanej działaniem sił ciężkości.
Może przebiegać samorzutnie w osadnikach wstępnych lub wtórnych bądź może być
prowadzone w wydzielonych zagęszczaczach osadu, stanowiących oddzielne urządzenia.
Przebieg i efekt zagęszczania zależy od właściwości osadów, ich uwodnienia, zawartości
substancji mineralnych, zastosowanego sposobu wspomagania procesu i temperatury.
Wynik tego procesu można poprawić poprzez wspomagania procesu za pomocą
polielektrolitu.

2. Cel i zakres badań

Celem ćwiczenia jest ocena efektywności zagęszczania grawitacyjnego osadu bez jego
wstępnego kondycjonowania oraz osadu kondycjonowanego różnymi dawkami
polielektrolitu Zetag 53.

Zakres ćwiczenia obejmuje wykreślenie krzywych zagęszczania i określeniu na ich podstawie
optymalnego czasu zagęszczania. Ponadto dla osadów zagęszczanych ze wspomaganiem
określenie optymalnej dawki polielektrolitu.

3. Metodyka badań

Do czterech cylindrów o pojemności 0,5l wlano wymieszany osad. Do pierwszego cylindra nie
dodano żadnego elektrolitu, natomiast do pozostałych trzech wcześniej dodano wzrastające
dawki polielektrolitu Zetag 53: 1 mg/l, 5 mg/l, 10 mg/l. Oznaczono poziom warstwy osadu w
odstępach czasu. Obserwacje zostały zakończone w momencie, gdy poziom warstwy osadu
się ustalił. Wyznaczono uwodnienie osadu przed i po procesie zagęszczania oraz zawartość
suchej masy.

3

4. Wyniki

Oznaczenie

Osad bez

wspomagania

Osad po flokulacji, dawka polielektrolitu Zetag 53

D=1mg/l

D=5mg/l

D=10mg/l

Czas zagęszczania, t [min]

Wysokość warstwy osadu [mm]

0

265

265

260

260

2

264

261

237

241

5

258

253

211

224

10

253

243

174

189

15

248

239

151

165

20

240

229

135

149

25

231

220

125

136

30

220

211

121

129

40

200

190

113

121

50

182

174

108

119

60

168

158

103

116

75

147

139

100

116

90

137

127

97

113

Prędkość w pierwszej fazie
sedymentacji, v [mm/min]

1,4

2,4

8,6

7,1

Objętość początkowa, V

0

[cm3]

500

500

500

500

Objętość końcowa, V

k

[cm3]

258

240

187

217

Zmniejszenie objętości [%]

48,3

52,1

62,7

56,5

Redukcja osadu w stosunku do
osadu bez wspomagania [%]

-

7,3

27,8

15,9

Uwodnienie osadu [%]:

-początkowe, U

0

99,29

-końcowe, U

k

99,21

98,61

98,09

98,17

Zawartość suchej masy osadu [%]:

-początkowa, Sm

0

0,71

-końcowa, Sm

k

0,79

1,39

1,91

1,83

Stopień zagęszczenia η

z

[-]

1,94

1,11

2,68

2,56

Dla badanego osadu optymalna dawka polielektrolitu wynosi 5 mg/l.

Zawartość suchej masy osadu:

gdzie:

- masa pustych parowniczek [g]

- masa parowniczek z osadem przed wysuszeniem [g]

- masa parowniczek po wysuszeniu [g]

4

5. Wykresy

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Wysokość warstwy

osadu, H[cm]

Czas zagęszczania,

t [min]

Krzywe zagęszczania

Osad bez
wspomagania
D=1mg/l

D=5mg/l

D=10mg/l

t

x5

H

0

H

x5

H

x10

t

x10

t

x1

H

x1

t

x0

H

x0

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Wysokość warstwy

osadu, H[mm]

Czas zagęszczania,

t [min]

Wyznaczenie opymalnego czasu zagęszczania

metodą graficzną Richa dla D=5mg/l

D=5mg/l

T

opt

5

6. Analiza wyników

Na podstawie przeprowadzonego badania można zauważyć, że w przypadku osadu bez wspomagania
oraz poprzedzonego flokulacją z dawką polielektrolitu 1mg/l uzyskuje się niewiele różniące się wyniki.
W pierwszym przypadku uwodnienie osadu w stosunku do osadu surowego zmniejszyło się o ok.
0,1%, a w drugim przypadku o ok. 0,7%, a redukcja objętości osadu wyniosła kolejno: 52,1% i 48,3%.
Porównując kolejne próby wspomagane flokulacją z dawką 5mg/l oraz 10mg/l widać, że proces
zagęszczania jest bardziej efektywny. Dla dawki 5mg/l uwodnienie zmniejszyło się o 1,2%, a dla
10mg/l o 1,1%, natomiast redukcja objętości osadu wyniosła kolejno 62,7% oraz 56,5%.

Analizując wyniki stwierdzono, że dla danego polielektrolitu najefektywniejsze jest zagęszczanie z
użyciem dawki 5mg/l, gdyż widać, że dla większej dawki efektywność malała. Dla dawki 5mg/l
optymalny czas zagęszczania wyznaczony metodą graficzną Richa wynosi 38,5 min.

7. Wnioski

Najkorzystniejsze warunki uzyskano dla dawki 5mg/l polielektrolitu Zetag 53. Dla tej dawki optymalny
czas wynosi 38,5 min.

Dodanie polielektrolitu ma wpływ na zmniejszenie kosztów eksploatacji, ponieważ dzięki szybszej
sedymentacji osadów możliwe jest zastosowanie dużo mniejszych objętościowo osadników.

Aby dokładniej ustalić optymalną dawkę polielektrolitu należałoby przeprowadzić dodatkowe
badania w przedziale 1÷5 mg/l.