Politechnika Warszawska
Wydział Instalacji Budowlanych,
Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska
Laboratorium z technologii oczyszczania ścieków
Temat ćwiczenia:
Grawitacyjne zagęszczanie osadu
Wykonali:
Karolina Tyburska
Agata Wiecierzycka
Piotr Marczykowski
Marcin Martyniuk
Grupa ISiW 3, zespół 1
Warszawa, 15.01.2016r.
1. Część teoretyczna
Podczas procesu oczyszczania ścieków powstaje produkt uboczny - gromadzące się osady. W
związku z tym, że są one silnie uwodnione, ich transport i składowanie jest utrudnione i drogie.
Najprościej i najtaniej częściowo można  pozbyć się wody z osadu pozostawiając go do zagęszczenia,
co powoduje zmniejszenie jego objętości. 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 (samoistnego).
Jest ono najprostszym procesem odwadniania osadu. Zachodzi w wyniku sedymentacji cząstek osadu,
którą powoduje działanie sił ciężkości. Może przebiegać samorzutnie w osadnikach wstępnych lub
wtórnych, lub też być prowadzone w wydzielonych zagęszczaczach osadu. Przebieg i efekt zagęszczania
zależą od właściwości osadów (ich uwodnienia, zawartości substancji mineralnych, zastosowanego
sposobu wspomagania procesu i temperatury). Wynik tego procesu można poprawić poprzez
wspomaganie procesu za pomocą polielektrolitów.
2. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest ocena efektywności zagęszczania grawitacyjnego osadu bez jego
wstępnego kondycjonowania oraz osadu kondycjonowanego 4 różnymi dawkami polielektrolitu
OPTIFLOC C492 HMW 0,05%.
3. Zakres ćwiczenia
Zakres ćwiczenia obejmuje wykreślenie krzywych sedymentacji dla każdej próbki osadu oraz
określenie na ich podstawie optymalnego czasu zagęszczania i optymalnej prędkości zagęszczania.
Dodatkowo zakres ćwiczenia obejmuje określenie optymalnej dawki zastosowanego polielektrolitu.
4. Metodyka badawcza
a. Określenie suchej masy osadu:
Osad przeznaczony do badań dokładnie wymieszano, a następnie pobrano z niego 20ml i
przelano na zważoną wcześniej parowniczkę. Próbkę umieszczono w łaz
ni wodnej i pozostawiono aż
do całkowitego odparowania. Parowniczkę z odparowanym osadem umieszczono w suszarce
laboratoryjnej na około 2 godziny, a następnie w eksykatorze na 20 minut. Zważono parowniczkę z
wysuszonym osadem.
Strona 1 z 5
b. Zbadanie procesu grawitacyjnego zagęszczania osadu:
Do 5 cylindrów wprowadzono po 500 ml dobrze wymieszanego osadu. W pierwszym
cylindrze pozostawiono osad bez wspomagania, do drugiego, trzeciego, czwartego i piątego dodano
kolejno: 0,75 mg/l, 1,25mg/l, 2,50 mg/l, 5,00mg/l polielektrolitu. Zawartość wszystkich cylindrów
jednocześnie wymieszano, poprzez powolne obrócenie naczyń i pozostawiono do obserwacji. W
regularnych odstępach czasu (co 5 minut) odczytywano wysokość warstwy osadu w każdym z
cylindrów. Obserwację zakończono w momencie po upływie 60 minut.
Na podstawie zebranych wyników, dla każdej z analizowanych próbek wykreślono krzywą
zagęszczania H=H(t) a następnie w przypadkach gdzie było to możliwe, wyznaczono zgodnie z metodą
graficzną Richa optymalny czas zagęszczania.
5. Wyniki badań
Wyniki badania procesu grawitacyjnego zagęszczania osadu
Oznaczenie Osad bez Osad po flokulacji dawką
wspomagania polielektrolitu OPTIFLOC C292 HMW,
[ D ]
5؎�5؈� 5�ć�
0,75 1,25 2,50 5,00
Wysokość warstwy osadu [cm] po czasie [min]
0 26,5 27 27 26,5 26,5
5 23,5 25 24,3 24,5 25,5
10 20 24 23 23,5 24
15 18,5 23 21,5 22 23
20 17 21,5 20 20,5 21,5
25 16 20 18,5 19 20,5
30 15 19 17 17,5 18,5
35 14,5 18 16,6 16,5 17,5
40 13,5 16,5 15 15,5 16,5
45 12,5 15,5 14,5 14,5 15,5
50 12 15 13,5 14 15
55 11,5 13,5 13 13 14
60 11 13 12,5 12,5 13
Objętość osadu Początkowa 500 500 500 500 500
[5�"�5؎�5�Ń�] Końcowa 205 245 230 230 245
Uwodnienie osadu Początkowe 89,67 89,67 89,67 89,67 89,67
[ ] Końcowe 74,80 78,91 77,54 77,54 78,91
%
Początkowa 10,33 10,33 10,33 10,33 10,33
[ ]
Sucha masa %
Końcowa 25,20 21,09 22,46 22,46 21,09
Stopień zagęszczenia
2,44 2,04 2,17 2,17 2,04
D
5�<� = 5�"�5؎�5�Ś� 5�"�5؎�5ؐ�
Optymalna prędkość zagęszczania
0,233 0,230 0,184 0,172 0,230
[ D ]
5�"�5؎� 5؎�5؊�5�Ź�
Strona 2 z 5
Wyznaczenie suchej masy zagęszczonego osadu (S ) dla poszczególnych cylindrów:
mk
5�F�5�Z�5�\� " 5�I�5�\� = 5�F�5�Z�5�X� " 5�I�5�X�
gdzie:
S  zawartość suchej masy osadu [g/l]
mo
V
o  objętość początkowa osadu [l]
V  objętość końcowa zgęszczonego osadu [l]
k
S  zawartość suchej masy zagęszczonego osadu [g/l]
mk
Równanie powyższe przekształcono względem 5�F�5�Z�5�X� i otrzymano:
5�F�5�Z�5�\� " 5�I�5�\� 5�T� 5�`�. 5�Z�.
5�F�5�Z�5�X� = [ ]
5�I�5�X� 5�Y�
Masa parowniczki: 88,79g, masa parowniczki z osadem po wysuszeniu: 89,83g. Wynika z tego, że
zawartość suchej masy osadu w 20 ml wynosi 1,04g, tak więc:
5�T� 5�`�. 5�Z�.
5�F�5�Z�5�\� = 52 [ ]
5�Y�
Natomiast zawartość suchej masy końcowej 5�F�5�Z�5�X� osadu w poszczególnych cylindrach wynosi
odpowiednio:
Cylinder pierwszy:
52 " 0,5 = 5�F�5�Z�5�X�1 " 0,205
52 " 0,5 5�T�
5�F�5�Z�5�X�1 = = 25,20
0,205 5�Y�
Cylinder drugi:
52 " 0,5 5�T�
5�F�5�Z�5�X�2 = = 21,09
0,245 5�Y�
Cylinder trzeci:
52 " 0,5 5�T�
5�F�5�Z�5�X�3 = = 22,46
0,230 5�Y�
Strona 3 z 5
Cylinder czwarty:
52 " 0,5 5�T�
5�F�5�Z�5�X�4 = = 22,46
0,230 5�Y�
Cylinder piąty:
52 " 0,5 5�T�
5�F�5�Z�5�X�5 = = 21,09
0,245 5�Y�
6. Omówienie wyników
Na podstawie otrzymanych wyników badania procesu grawitacyjnego zagęszczania osadu
widzimy, że wraz z upływem czasu wysokość warstwy osadu w każdym cylindrze zmniejsza się. Cząstki
osadu uległy procesowi sedymentacji pod wpływem działania sił ciężkości.
Można również zauważyć, że w przypadku osadu bez wspomagania:
- stopień zagęszczenia 5��1 = 2,44 przy czasie optymalnym 5�G�1 = 47 5�Z�5�V�5�[�
5�P�5�Z�
- prędkość zagęszczania wynosi 0,233 [5�Z�5�V�5�[�]
Porównując kolejne próby wspomagane flokulacją widać, że
- stopnie zagęszczenia są co do wartości bardzo do siebie zbliżone i można przyjąć ze średni stopień
zagęszczenia wynosi 5��ś5�_� = 2,11 .
- średni optymalny czas zagęszczania wynosi 5�G�5�\�5�]�5�a�ś5�_�=57 5�Z�5�V�5�[�.
5�P�5�Z�
- prędkość zagęszczania wynosi 0,204 [5�Z�5�V�5�[�]
7. Wnioski
Analizując wyniki, można jednoznacznie stwierdzić, że polielektrolit OPTIFLOC C492 HMW
0,05%, w dawkach jakich został zastosowany, nie wspomaga procesu zagęszczania osadu w badanej
wodzie.
Porównując natomiast otrzymane wartości stopnia zagęszczenia, optymalnego czasu
zagęszczania oraz optymalnej prędkości zagęszczania osadu bez wspomagania i osady wspomaganego
polielektrolitem, można stwierdzić, że polielektrolit ten wpływa w sposób negatywny na proces
zagęszczania grawitacyjnego osadu.
Strona 4 z 5