1

PRZERÓBKA I UNIESZKODLIWIANIE

OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Ćwiczenie

nr 4

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

1. CHARAKTERYSTYKA PROCESU

Proces zagęszczania osadów, który polega na rozdziale fazy stałej od

ciekłej przy zachowaniu płynnej konsystencji osadu, można realizować po
przez:

 zagęszczanie grawitacyjne – cząstki osadu sedymentują w wyniku

działania siły ciężkości,

 zagęszczanie flotacyjne – cząstki osadu, w wyniku działania czynnika

flotującego np. powietrza, wynoszone są na powierzchnię
zagęszczacza,

 zagęszczanie mechaniczne – wodę wolna od osadu oddziela się w

procesie filtracji lub wirowania.
Osad poddany grawitacyjnemu zagęszczaniu pod wpływem siły

ciężkości opada na dno leja, a na powierzchni wytwarza się warstwa
wody. Grubość warstwy osadu zmienia się w czasie, jest to wynikiem
zagęszczania się cząsteczek osadu. Proces ten można wspomagać koagulacją.

Rys. 1. Krzywa zagęszczania grawitacyjnego osadów.

Uwodnienie jest jednym z parametrów opisujących właściwości

fizyczne osadu. Określanie uwodnienia osadu surowego jak i poddanego
zagęszczaniu obrazuje skuteczność zastosowanej metody.

a – zakres stałej szybkości

zagęszczania,

b – zakres spadku prędkości

zagęszczania

2

2. CEL I ZASADA BADANIA

Celem badania jest określenie właściwości charakterystycznych dla

danego osadu (osadu surowego, osadu po procesie zagęszczania
grawitacyjnego), a mianowicie:



uwodnienia osadu,



prędkości zagęszczania osadów i efektywności zagęszczania,



określenie optymalnej dawki koagulantu,



wpływu koagulacji na zagęszczanie osadu.

Określenie uwodnienia osadu polega na oznaczeniu masy osadu

uwodnionego, a później masy osadu po odparowaniu na łaźni wodnej
oraz po wysuszeniu w suszarce. Uwodnienie (X) stanowi różnicę
procentową pomiędzy 100%, a suchą masą wyrażoną także w
procentach, a obliczoną na podstawie ilorazu masy osadu uwodnionego i
osadu po odparowaniu.

X = 100% - s.m.o. [%] lub

[%]

100

)

(

c

b

a

X







u

s

m

m

o

m

s



.

.

.

· 100%

Określenia prędkości zagęszczania można dokonać w wyniku

obserwacji ilości opadającego na dno osadu w czasie można wykreślić
krzywą jednorazowego zagęszczania osadu, na osi poziomej odkładając czas
a na pionowej wysokość słupa osadu. W początkowym etapie odczytu
dokonuje się w mniejszych odstępach czasu a później ponieważ zmiany
objętości są coraz mniejsze w większych odstępach czasu.

Prędkość zagęszczania obliczany ze wzoru.

t

h

h

V

1

0





, [mm/s]

V – prędkość zagęszczania w pierwszej strefie, [mm/s]
h

0

– początkowa wysokość słupa osadów, [mm]

h

1

– wysokość słupa osadu po czasie t, w którym osad zagęszcza się z jednakową

stałą prędkością, [mm].

m

s

– masa osadu po suszeniu, [g]

m

u

– masa osadu uwodnionego, [g]

3

3. APARATURA I SPRZĘT

Do wykonania tego ćwiczenia potrzebne będą:

1. Zestaw do obserwacji grawitacyjnego zagęszczania osadu.

2. Zestaw do określania uwodnienia osadu: łaźnia wodna, parownice,

waga, suszarka, eksykator.

3. Koagulator.

4. Roztwór koagulantu.

5. Lewar do pobierania prób.

4. WYKONANIE ĆWICZENIA

Z uwagi na

długotrwałość wykonywanych oznaczeń zaleca się

wykonywać jednocześnie poniższych czynności.

I. Uwodnienie osadu surowego:


1.

Włączyć suszarkę i umieścić w niej
parownicę.

2.

Zważyć wysuszoną parownicę na
wadze analitycznej.

3.

Pobrać dowolną ilość dobrze
wymieszanego osadu i zważyć
parownicę z osadem na wadze - z
różnicy obliczyć masę uwodnionego
osadu.

4.

Odparować osad na łaźni wodnej.

5.

Wstawić na 30 min do suszarki.

6.

Przenieść osad do eksykatora
w celu ostygnięcia próbki.

7.

Zważyć próbkę i określić masę
suchego osadu.

8. Z ilorazu masy suchego osadu i

masy os

adu uwodnionego obliczyć

zawartość suchej masy w %.

9.

Uwodnienie osadu

jest różnicą

pomiędzy 100 %, a zawartością
suchej masy w %.

II.

Przygotowanie prób osadu do
badania:

1. Do 3 zlewek o poj. 2 dm

3

odmierzyć

po 1000 cm

3

dobrze wymieszanego

osadu.

2. Do zlewek nr 2 i 3

odmierzyć

określone przez prowadzącego
dawki koagulanta (FeCl

3

) np. 100,

200, 300, 400, 500, 600, 700, 800
[mg/dm

3

]. Osad w zlewce nr 1

stanowi próbę porównawczą.

3.

Ustawić zlewki w koagulatorze
i

nastawić szybkie mieszanie przez

1 min.

4.

Ustawić wolne mieszanie przez 15
min.

5. Dla

osadów po procesie koagulacji

należy przeprowadzić oznaczenie
zagęszczania grawitacyjnego wg
instrukcji w pkt. III.

4

III.

Określanie

szybkości

zagęszczania grawitacyjnego
osadów:

1.

Do

oznaczenia

wykorzystać

przygotowane

wcześniej

próbki

osadów. Do odpowiednich lejów
Imhoffa

przelać po 1000 cm

3

osadu.

2.

W początkowym okresie w
odstępach czasu co 5 min
no

tować objętość opadłego osadu.

3.

Kiedy zmiany objętości opadłego
osadu będą niewielkie zwiększyć
odstępy czasy co 10 min.

4.

Zakończyć obserwacje z chwilą
ustalenia się grubości warstwy
osadu na dnie.

5.

Określić prędkość opadania w I
strefie.

6.

Zlewarować wodę znad osadu, a dla
pozostałego

osadu

określić

uwodnienie

wg

instrukcji.

Osad

można również pobrać wykorzystując
próbnik.

5. OPRACOWANIE WYNIKÓW

Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia powinno zawierać:

 krótkie omówienie procesu zagęszczenia grawitacyjnego osadów,
 omówienie metodyki wykonania ćwiczenia,
 tabelę (Tab. 1) z wynikami,
 wykres szybkości zagęszczania osadów,
 obliczenie prędkości zagęszczania osadów w fazie stałej prędkości

zagęszczania,

 wyniki dotyczące danego sposobu zagęszczania.

5

Tabela 1: Wyniki badania zagęszczania grawitacyjnego osadów.

Oznaczenia

Jednostka

Numer próby

Wysokość warstwy
osadu po czasie

1

2

3

0

min.

5

min.

10

min.

15

min.

20

min.

30

min.

…

min.

Uwodnienie osadu:
- początkowe
-końcowe

%
%

s.m. osadu
- początkowa (s.m.

0

)

- końcowa (s.m.

k

)

%
%

Stopień zagęszczania
η

z

= s.m.

0

/ s.m.

k

Numer próby 1, 2, 3 oznacza osad jaki poddawano zagęszczaniu

grawitacyjnemu (1 – osad bez dodatku koagulanta; 2, 3 – osad po dodaniu
określonej dawki koagulanta).