background image

 

 

Utylizacja osadów 

ściekowych 

Ćwiczenie nr 5 

 

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW 

 

 
1.  CHARAKTERYSTYKA PROCESU 

 

A.  Grawitacyjne zagęszczanie osadów: 

 

Zagęszczać osady można na wiele różnych sposobów. Miedzy innymi 

grawitacyjnie  pozwalając  na  ich  swobodne  opadanie,  lub  wspomagając  ten 
proces przez koagulację. 

Osad poddany grawitacyjnemu zagęszczaniu wyraźnie oddziela się od 

wody i opada na dno naczynia. Pod wpływem  siły ciężkości  osad  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.  
 

 

Rys. 1. Krzywa zagęszczania grawitacyjnego osadów.  

 

 

 

B.  Test odwadniania osadu na sączku 

 

Naturalne  zdolności  osadu  do  odwadniania  określa  prosty  test 

odwadniania  na  sączku.    Dobrze    odwadniający    się    osad    powinien    dać   
80  -  120    cm

3

    przesączu    z    1  dm

3

    po    1    godzinie    odwadniania.  Trudno 

odwadniający się osad daje w tych samych warunkach 20 - 50 cm

3

 przesączu. 

Osad  w  fazie  koloidalnej  odwadnia  się  bardzo  trudno  co  obrazuje  mała  

a  –    zakres  stałej  szybkości 

zagęszczania,  

 
b – zakres spadku prędkości 

zagęszczania  

 

background image

 

ilość  przesączu. Osad  taki  po  dodaniu  odpowiedniej  dawki  koagulanta   
np.    FeCl

3

    na    skutek    procesu    koagulacji  zawiesiny    znacznie    zwiększa  

swoją  zdolność  do  odwadniania.  

Uwodnienie  jest  jednym  z  parametrów  opisujących  właściwości 

fizyczne osadu. Określanie  uwodnienia  osadu  surowego  jak  i  poddanego  
odwodnieniu  obrazuje  skuteczność  zastosowanej  metody.  
 
2.  CEL I ZASADA BADANIA 
 

Celem  badania  jest  określenie  właściwości  charakterystycznych  dla  

danego  osadu  (osadu  surowego,  osadu  po  procesie  zagęszczania 
grawitacyjnego i odwadniania na sączku), 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] 

background image

 

3.  APARATURA  I  SPRZĘT 
 

Do  wykonania  tego  ćwiczenia  potrzebne  będą: 

1. Zestaw  do  określania  opadalności  osadu. 

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

waga, suszarka, eksykator. 

3. Koagulator. 

4. Roztwór  koagulantu. 

5. Zestaw  do  przesączenia: lejki, sączki, cylindry miarowe. 

6. 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  os

tygnięcia  próbki. 

7. 

Zważyć    próbkę    i    określić    masę  
suchego  osadu. 

8. Z    ilorazu    masy    suchego    osadu    i  

masy  osadu  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 1100 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  

nastawić  szybkie  mieszanie  przez  

1  min. 

4.  U

stawić  wolne  mieszanie  przez  15  

min. 

5.  Dla 

osadów  po  procesie  koagulacji 

należy  przeprowadzić  oznaczenia  
zagęszczania    grawitacyjnego  i 
odwadniania 

osadów    na    sączku  

wg  instrukcji w pkt. III i IV.  

 
 
 
 

background image

 

 
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  
notowa

ć 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. 

 

IV. 

Test  odwadniania  osadu  na  
sączku
 

 
 

1. 

Sączki    średniej    twardości    należy   
pofałdować  i  zwilżyć  wodą. 

2. 

Do 

oznaczenia 

wykorzystać 

przygotowaną  wcześniej  próbkę  
100  cm

3

  dobrze    wymieszanego  

osadu. 

3. 

Wlać    osad    na    sączki  
umieszczone  na  lejkach. 

4. 

Notować 

 

objętość 

 

filtratu  

zbieranego 

 

 

cylindrach  

miarowych  po  upływie  15, 30, 45, 
60 min. 

5. 

Po  upływie  tego  czasu  w  osadzie 
pozostałym  na  sączkach  należy 
oznaczyć uwodnienie wg instrukcji. 

 
 

 

 

 
5.  OPRACOWANIE  WYNIKÓW 

 

Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia powinno zawierać: 

 

krótkie omówienie procesu zagęszczenia grawitacyjnego osadów oraz 
odwadniania osadów, 

 

omówienie metodyki wykonania ćwiczenia,  

  tabele z wynikami (wzór tabel poniżej), 

 

wykres szybkości zagęszczania osadów, 

 

obliczenie  prędkości  zagęszczania  osadów  w  fazie  stałej  prędkości 
zagęszczania, 

  wyniki dotyczące danego sposobu zagęszczania, odwadniania. 

 

background image

 

 

Tabela do pkt. III: Wyniki badania zagęszczania grawitacyjnego osadów. 
 

Oznaczenia 

Jednostka 

Numer próby 

Wysokość warstwy 
osadu po czasie 

 

min. 

 

 

 

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  przed  dodaniem  koagulanta;  2,  3  –  osad  po  dodaniu 
określonej dawki koagulanta). 
 
Tabela do pkt. IV:  Wyniki badania odwadniania osadu na sączku. 
 

Oznaczenia 

Jednostka 

Numer próby 

Objętość przesączu  
po czasie 

 

15 

min 

 

 

 

30 

min 

 

 

 

45 

min 

 

 

 

60 

min 

 

 

 

Uwodnienie osadu 
przed filtracją 

 

 

 

Uwodnienie osadu 
filtracji