Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Laboratorium z „Technologii oczyszczania wody i ścieków”

Temat: Zagęszczanie osadu

ISiW 1, gr. 3:

Bartosz Jóźwiak

Zuzanna Paź

Magdalena Sawa

Marta Wardzińska

Warszawa, 14.01.2013 r.

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.

1. 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.

1. 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.

1. Wyniki

Oznaczenie	Osad bez wspomagania	Osad po flokulacji, dawka polielektrolitu Zetag 53
		D=1mg/l
Czas zagęszczania, t [min]	Wysokość warstwy osadu [mm]
0	265	265
2	264	261
5	258	253
10	253	243
15	248	239
20	240	229
25	231	220
30	220	211
40	200	190
50	182	174
60	168	158
75	147	139
90	137	127
Prędkość w pierwszej fazie sedymentacji, v [mm/min]	1,4	2,4
Objętość początkowa, V0 [cm3]	500	500
Objętość końcowa, Vk [cm3]	258	240
Zmniejszenie objętości [%]	48,3	52,1
Redukcja osadu w stosunku do osadu bez wspomagania [%]	-	7,3
Uwodnienie osadu [%]:
-początkowe, U0	99,29
-końcowe, Uk	99,21	98,61
Zawartość suchej masy osadu [%]:
-początkowa, Sm0	0,71
-końcowa, Smk	0,79	1,39
Stopień zagęszczenia ηz [-]	1,94	1,11

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

Zawartość suchej masy osadu:

$$Sm = \frac{m_{s} - m_{0}}{m_{m} - m_{0}} \bullet 100\ \lbrack\%\rbrack$$

gdzie:

m₀ - masa pustych parowniczek [g]

m_m - masa parowniczek z osadem przed wysuszeniem [g]

m_s - masa parowniczek po wysuszeniu [g]

1. Wykresy

2. 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.

1. 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.