Anita Sikora
Anna Kolupa
IV SOWiG
MODELOWANIE SYSTEMÓW OCZYSZCZANIA WÓD
SEDYMENTACJA
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest określenie wpływu wymiaru i gęstości sedymentujących cząstek oraz temperatury wody na końcową prędkość sedymentacji tych cząstek.
Istota procesu.
Sedymentacja to proces grawitacyjnego usuwania z oczyszczanej wody cząstek w niej zawieszonych, o gęstości większej od wody, które opadają na dno osadnika. Najważniejszym aspektem w modelowaniu tego procesu jest wyznaczenie prędkości opadania wydzielanych cząstek na dno osadnika dla danego układu.
Uzyskane wyniki.
Końcowe prędkości sedymentacji dla cząstek różnej wielkości, z uwzględnieniem zmian temperatury wody i gęstości cząstek przedstawiono w poniższej tabeli:
|
rc=2500 kg/m3 |
t=100C |
||||
Średni wymiar cząstek, dc, m |
t1=50C |
t2=100C |
t3=150C |
rc1=2300 |
rc2=2500 |
rc3=2700 |
1 x 10-6 |
5,217x10-7 |
6,622x10-7 |
7,372 x10-7 |
5,739 x10-7 |
6,622 x10-7 |
7,504 x10-7 |
1,5 x 10-6 |
1,174x10-6 |
1,490 x10-6 |
1,659 x10-6 |
1,291 x10-6 |
1,490 x10-6 |
1,688 x10-6 |
1 x 10-5 |
5,217x10-5 |
6,622 x10-5 |
7,372 x10-5 |
5,739 x10-5 |
6,622 x10-5 |
7,504 x10-5 |
1,5 x 10-5 |
1,170x10-4 |
1,490 x10-4 |
1,660 x10-4 |
1,290 x10-4 |
1,490 x10-4 |
1,688 x10-4 |
1 x 10-4 |
9,600x10-3 |
9,000 x10-3 |
9,900 x10-3 |
9,600 x10-3 |
9,000 x10-3 |
10,53 x10-3 |
Na podstawie uzyskanych wyników sporządzono wykres wpływu temperatury wody na końcową prędkość sedymentacji w zależności od wymiaru cząstek vs=f(dc,t) (wykres 1) oraz wpływu gęstości cząstek na końcową prędkość sedymentacji w zależności od wymiaru cząstek vs=f(dc,rc) (wykres 2).
Wnioski.
1)Decydujący wpływ na prędkość sedymentacji ma wymiar usuwanych cząstek - im mniejsza cząstka tym wolniej sedymentuje i tym trudniej usunąć ją z wody w procesie sedymentacji.
2) Duża gęstość usuwanych cząstek przyspiesza ich opadanie w osadniku i ułatwia oddzielenie od oczyszczanej wody.
W związku z powyższym korzystne jest łączenie się pojedynczych cząstek w większe skupiska - skoagulowane cząstki sedymentują jako całość z prędkością większa niż pojedyncze cząstki.
3)Na prędkość sedymentacji ma wpływ również temperatura oczyszczanej wody - wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się lepkość wody, przez co cząstki łatwiej i szybciej opadają. Wpływ zmian temperatury jest nieco bardziej wyraźny dla mniejszych cząstek.
Anita Sikora
Anna Kolupa
IV SOWiG
MODELOWANIE SYSTEMÓW OCZYSZCZANIA WÓD
FILTRACJA
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest określenie czasu filtracji, po upływie którego złoże filtracyjne przestanie pracować prawidłowo - zostanie przekroczona dopuszczalna strata ciśnienia, przy danych parametrach:
-filtr piaskowy pospieszny, o współczynniku równomierności złoża WR=1,75 i wysokości złoża 0,6 m, stężenie zawiesiny w dopływie c0=29 g/m3
-prędkość filtracji vf=6 m/h
-dopuszczalna strata ciśnienia ∑∆Hc=0,9 m
Istota procesu.
Filtracja to proces w którym usuwane są cząstki stałe obecne w oczyszczanej wodzie w trakcie przepływu wody przez materiał porowaty. Wydzielane zanieczyszczenia gromadzą się w złożu, co utrudnia przepływ wody, a także - po przekroczeniu pewnego poziomu-wpływa na jakość filtratu. Ważne jest zatem określenie czasu filtracji, po którym należy złoże wypłukać z nagromadzonych zanieczyszczeń.
Uzyskane wyniki.
Złoże umownie podzielono na kilka warstw, aby określić oddzielnie w każdej z nich przyrost strat ciśnienia związany z akumulacją zanieczyszczeń.
W poniższej tabeli zestawiono sumę strat ciśnienia ∑∆Hc (w cm) dla poszczególnych czasów analizy procesu, z uwzględnieniem podziału złoża na warstwy:
|
Czas filtracji t, h |
Czas pracy złoża tp, h |
|||||
Liczba warstw w złożu |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
obl. metodą aproksymacji |
odczytany z wykresu 3 |
n=1 |
3,31 |
6,57 |
9,76 |
12,90 |
15,96 |
28,40 |
26,6 |
n=2 |
7,79 |
15,08 |
21,84 |
28,01 |
33,56 |
13,66 |
14,5 |
n=3 |
12,48 |
23,6 |
33,22 |
41,26 |
47,69 |
9,62 |
10,2 |
n=4 |
17,15 |
31,66 |
43,30 |
52,07 |
58,36 |
7,81 |
8,0 |
n=5 |
21,68 |
39,06 |
51,94 |
60,70 |
66,91 |
6,74 |
6,5 |
n=6 |
26,00 |
45,75 |
59,21 |
67,71 |
75,25 |
5,92 |
5,5 |
Na podstawie danych zestawionych w powyższej tabeli wykreślono zależności strat ciśnienia ∑∆Hc od czasu filtracji dla różnych ilości warstw w złożu. Z wykresu odczytano czas pracy (po którym należy wypłukać złoże) dla każdej ilości warstw (z warunku zachowania dopuszczalnej straty ciśnienia).
W celu określenia faktycznego czasu pracy złoża sporządzono wykres zależności czasu pracy od ilości warstw w złożu. Z wykresu odczytano:
Faktyczny czas pracy złoża filtracyjnego tf = 5,5 h = 330 minut
Wnioski.
Zwiększanie ilości warstw w złożu filtracyjnym powoduje, że suma strat po przejściu przez wszystkie warstwy wzrasta w stosunku do straty na złożu jednowarstwowym, a więc równocześnie skraca się cykl filtracji. Podział złoża na kilka warstw wyraźnie zwiększa straty, ale tylko do pewnego poziomu - dalsze zwiększanie liczby warstw w złożu nie wpływa znacząco na przyrost strat i skrócenie czasu pracy filtru.
Dlatego można wyznaczyć faktyczny czas pracy złoża korzystając z wykresu 4 przyjmując, że jest to czas pracy przy liczbie warstw dążącej do nieskończoności.
Czas pracy złoża odczytany bezpośrednio z wykresów różni się od tego, uzyskanego metoda aproksymacji.