Temat: Filtracja

1. Cel ćwiczenia

Celem naszego ćwiczenia jest wyznaczenie rzeczywistego czasu filtracji dla różnych stężeń zawiesin i dla różnych prędkości filtracji, oraz określenie wpływu stężenia zawiesin i prędkości filtracji na rzeczywisty czas pracy złoża filtracyjnego.

1. Dane

• Stężenie zawiesiny w dopływie C₀ (g/m³): 18,23,28

• Liniowa prędkość filtracji V_f (m/h): 5, 10, 15

• Dopuszczalna założona strata ciśnienia ΣΔH_c (m): 1

• Czas analizy procesu od początku cyklu t_i (h): 5

• Analizowana głębokość złoża H_n (cm): 60.

1. Wyznaczenie rzeczywistego czasu filtracji – strata ciśnienia w zależności od czasu pracy

• Zmienna stężenia zawiesin w dopływie przy stałej prędkości równej 5 (m/h)

Tab. 1. stężenie zawiesin w dopływie równe 18 (g/m³).

czas pracy, h	Liczba analizowanych głębokości /strata ciśnienia [cm]
	1
1	0,68
2	1,34
3	1,99
4	2,63
5	3,26
Czas wyznaczony metodą aproksymacji	155

Tab. 2. stężenie zawiesin w dopływie równe 23 (g/m³).

czas pracy, h	Liczba analizowanych głębokości /strata ciśnienia [cm]
	1
1	1,22
2	2,42
3	3,6
4	4,75
5	5,88
Czas wyznaczony metodą aproksymacji	85,77

Tab. 3. stężenie zawiesin w dopływie równe 28 (g/m³).

czas pracy, h	Liczba analizowanych głębokości /strata ciśnienia [cm]
	1
1	1,96
2	3,89
3	5,78
4	7,64
5	9,45
Czas wyznaczony metodą aproksymacji	53,4

• Zmienna prędkość przy stałym stężeniu zawiesin w dopływie równym 18 (g/m³).

Tab. 4. Prędkość równa 5m/h

czas pracy [h]	Liczba analizowanych głębokości /strata ciśnienia [cm]
	1
1	0,68
2	1,34
3	1,99
4	2,63
5	3,26
Czas wyznaczony metodą aproksymacji	155
Czas wyznaczony z wykresu

Tab. 5. Prędkość równa 10 m/h

czas pracy, h	Liczba analizowanych głębokości /strata ciśnienia [cm]
	1
1	3,6
2	7,13
3	10,6
4	13,99
5	17,32
Czas wyznaczony metodą aproksymacji	29,1
Czas wyznaczony z wykresu

Tab. 6. Prędkość równa 15 m/h.

czas pracy, h	Liczba analizowanych głębokości /strata ciśnienia [cm]
	1
1	9,55
2	18,94
3	28,15
4	37,18
5	46,01
Czas wyznaczony metodą aproksymacji	10,9
Czas wyznaczony z wykresu

1. Wyznaczenie rzeczywistego czasu filtracji przy stałej prędkości równej 5 m/h

2. Strata ciśnienia w zależności od czasu pracy złoża filtracyjnego dla różnej liczby analizowanych głębokości- prędkość liniowa filtracji 15 m/h

3. Wnioski

Filtracja to proces który zapewnia usuwanie z wody cząstek (zawiesin) o średnicy większej od 0,10um. Proces realizowany jest w urządzeniach zwanych filtrami.

Usuwanie cząstek zachodzi wyniku wielu procesów jednostkowych:

• cedzenie i sedymentacja,

• flokulacja,

• dyfuzja,

• adhezja i kohezja.

Analizując wyniki przeprowadzonego ćwiczenia można zauważyć rosnące straty ciśnienia w zależności od czasu pracy złoża filtracyjnego oraz liczby analizowanych głębokości. Czasy osiągnięcia dopuszczalnej straty przy określonej liczbie analizowanych głębokości złoża można porównać do czasów odczytanych z wykresów- są one bardzo podobne. Gdy prędkość filtracji osiągnęła wynik 15 m/h pojawiły się bardzo niskie wartości- w tym momencie proces filtracji już nie przebiegał. Należy wyjaśnić, że filtracja jest skutecznie zatrzymywana przy przekroczonej dopuszczalnej stracie ciśnienia, ponieważ porowatość międzyziarnowa pierwsze wypełniana jest przez cząstki o relatywnie dużej średnicy, a następnie przez cząstki o mniejszych średnicach. Jeśli dojdzie do przekroczenia dopuszczalnej wartości dopuszczalnej straty ciśnienia należy zanieczyszczone złoże filtracyjne.

Podczas przeprowadzonego ćwiczenia zauważono kilka zależności:

• Na większe straty ciśnienia wpływa większa ilość warstw złoża;

• im dłuższy czas filtracji tym większe straty ciśnienia dla każdej z analizowanych głębokości;

• większe straty ciśnienia wynikają również ze zwiększającej się liczby analizowanych głębokości;

• czasy filtracji odczytane z wykresu są podobne do czasów odczytanych metodą aproksymacji poszczególnych liniowych prędkości filtracji dla danego stężenia zawiesin;

• czas filtracji maleje wraz ze wzrostem wartości stężenia zawiesiny, przy stałej prędkości filtracji;

• przy stałym stężeniu zawiesiny, wraz ze wzrostem wartości liniowej prędkości filtracji oraz czas filtracji maleje.