Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Wydział Melioracji i Inżynierii Środowiska

Katedra Budownictwa Wodnego

Przedmiot: ……………………………………………………………………………

Rok:………..……

Imię i nazwisko studenta:…………………………………………………………….

Ćwiczenie laboratoryjne nr ……......

Wyznaczanie zastępczej wartości współczynnika filtracji warstwy kolmatacyjnej

Wprowadzenie

Rozsączaniu ścieków na powierzchni gruntu towarzyszy proces kolmatacji, polegający głównie na osadzaniu się (akumulacji) zawiesiny i rozwoju biomasy. Skutkiem tego procesu jest tzw. warstwa kolmatacyjna. Grubość warstwy kolmatacyjnej nie przekracza zazwyczaj kilku centymetrów. Warstwa ta odznacza się przepuszczalnością mniejszą niż grunt rodzimy, niekiedy nawet o kilka rzędów wielkości. Może wtedy dochodzić do skutecznego blokowania odpływu ścieków.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest oszacowanie/obliczenie zastępczej wartości współczynnika filtracji warstwy kolmatacyjnej gruntu oraz prędkości wsiąkania i porównanie tych wartości z wyznaczonymi wcześniej dla gruntu czystego (bez warstwy kolmatacyjnej). Ćwiczenie ma również wykazać jaki wpływ na przewodność hydrauliczną ma wysokość piętrzenia ścieków ponad warstwą kolmatacyjną (zmiany wartości współczynnika filtracji na skutek wytworzenia warstwy kolmatacyjnej przedstawia ryc. 1) .

Opis stanowiska badawczego

Schemat stanowiska badawczego przedstawiono na rycinie 2. Kolumna filtracyjna (…) zasilana jest mieszaniną zawiesiny i wody wodociągowej przy pomocy pompy (…) o ustalonym wydatku Q. Pompa pobiera mieszaninę zawiesiny i wody z naczynia (…),przy czym zawartość naczynia jest mieszana dzięki jałowemu wypływowi z króćca bocznego (…). Odpływ z kolumny kierowany jest do naczynia pomiarowego (…) a dalej do kanalizacji. Kolumna filtracyjna zaopatrzona jest w otwory przelewowe (…) dla określonych poziomów zadanego piętrzenia ścieków, porty z zainstalowanymi tensjometrami (…) oraz porty do zainstalowania miernika wilgotności.

Wykonanie ćwiczenia

Zasilaj kolumnę filtracyjną zawiesiną o stężeniu …….… z natężeniem przepływu Q = …..…; po upływie czasu t = ……….. wykonaj i zanotuj wartości pomiarów w …….. powtórzeniach dla:

• grubości warstwy kolmatacyjnej (h_wk),

• poziomu piętrzenia ścieków H_0-1 = ……..., H_0-2 = ……..., H_0-3 = ……...,

• wysokości ssania kapilarnego pod warstwą kolmatacyjną (s).

Oblicz zastępczą wartość współczynnika filtracji dla H_0-1, H_0-2, H_0-3

Skorzystaj z poniższego wzoru:

gdzie:

k_fzas - zastępcza wartość współczynnika filtracji gruntu zakolmatowanego, m/s

I - gradient hydrauliczny,

H₀ - wysokość spiętrzenia nad powierzchnią infiltracji, m

h_wk - grubość warstwy kolmatacyjnej, m

s - wysokość ssania pod warstwą kolmatacyjną, m

Opracowanie sprawozdania

Zestaw w tabeli wyniki pomiarów i obliczeń dla H_0-1 = ……..., H_0-2 = ……..., H_0-3 = ……..... i wykreśl krzywą dla zastępczej wartości współczynnika filtracji w zależności od wysokości piętrzenia nad powierzchnią infiltracji (H_0-1, H_0-2, H_0-3).

Porównaj uzyskane wyniki z ryc. 3 (wykres wg Boumy, 1975).

Podaj wartość prędkości wsiąkania ścieków.

Ryc. 1 Zmiany wartości współczynnika filtracji na skutek wytworzenia warstwy kolmatacyjnej

źródło: Kanalizacja wsi, R. Błażejewski, 2003, PZITS Poznań

a) na początku eksploatacji b) po kilku latach filtracji wstępnie oczyszczonych ścieków: 1- strefa saturacji, 2 - strefa aeracji

Ryc. 2 Schemat stanowiska badawczego

Ryc.2 Przewodność hydrauliczna gleb i jej wartości pod warstwą kolmatacyjną (Bouma, 1975); R_e = h_wk/k_fzas

---