GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Transkrypt

1 GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW Ćwiczenie nr 4 1. CHARAKTERYSTYKA PROCESU Ze względu na wysokie uwodnienie oraz niewielką ilość suchej masy, osady powstające w oczyszczalni ścieków należy poddawać procesowi zagęszczania, który to umożliwia wielokrotne zmniejszenie objętości osadów oraz zwiększenie stężenia substancji stałej. Proces zagęszczania osadów polega na rozdziale fazy stałej od ciekłej, przy jednoczesnym zachowaniu płynnej konsystencji osadu. Proces zagęszczania osadów można przeprowadzać, jako: zagęszczanie grawitacyjne cząstki osadu sedymentują w wyniku działania siły grawitacji, zagęszczanie mechaniczne oddzielenie wody wolnej od osadu następuje w procesie filtracji lub wirowania, zagęszczanie flotacyjne stosuje się czynnik flotujący np. powietrze, następuje wynoszenie cząstek osadu na powierzchnię zagęszczacza. Grawitacyjne zagęszczanie osadów zachodzi w wyniku sedymentacji cząstek oraz zmniejszania ich wielkości poprzez ścieśnianie pod wpływem działania sił ciężkości. Osad poddany grawitacyjnemu zagęszczaniu wyraźnie oddziela się od wody i opada na dno naczynia. Pod wpływem siły ciężkości osad opada na dno leja, a na powierzchni wytwarza się warstwa wody. Grubość warstwy osadu zmienia się w czasie, jest to wynikiem zagęszczania się cząsteczek osadu (Rys. 1). Na proces zagęszczania grawitacyjnego podatne są osady wstępne po procesie można uzyskać osad o stężeniu suchej masy 4-6. Osady wtórne są w minimalnym stopniu podatne na proces zagęszczania grawitacyjnego. 1

2 a zakres stałej szybkości zagęszczania, b zakres spadku prędkości zagęszczania Rys. 1. Krzywa zagęszczania grawitacyjnego osadów. 2. CEL I ZAKRES BADANIA Celem badania jest określenie efektywności grawitacyjnego zagęszczania osadu w aspekcie zastosowania procesu kondycjonowania. Zakres ćwiczenia obejmuje: określenie uwodnienia osadu surowego oraz po procesie zagęszczania, określenie stężenia zawiesiny w wodzie nadosadowej, wykreślenie krzywych sedymentacji, oznaczenie prędkości zagęszczania i efektywności zagęszczania, określenie optymalnej dawki koagulantu, 3. APARATURA I SPRZĘT zestaw do określania opadalności osadu (leje Imhoffa, statyw), zestaw do określania uwodnienia osadu lub suchej masy: łaźnia wodna, parownice, suszarka laboratoryjna, waga analityczna, eksykator, koagulator z wyposażeniem, koagulant, zestaw do oznaczenia zawiesiny: kolby stożkowe, lejki szklane, sączki, waga analityczna, suszarka laboratoryjna, eksykator. 2

3 4. WYKONANIE ĆWICZENIA I. Uwodnienie osadu surowego: 1. Włączyć suszarkę i umieścić w niej parownicę. 2. Zważyć wysuszoną parownicę na wadze analitycznej. 3. Pobrać dowolną ilość dobrze wymieszanego osadu i zważyć parownicę z osadem na wadze - z różnicy obliczyć masę uwodnionego osadu. 4. Odparować osad na łaźni wodnej. 5. Wstawić na 30 min do suszarki. 6. Przenieść osad do eksykatora w celu ostygnięcia próbki. 7. Zważyć próbkę i określić masę suchego osadu. 8. Z ilorazu masy suchego osadu i masy osadu uwodnionego obliczyć zawartość suchej masy (s.m.o.) w. 9. Uwodnienie osadu (X) jest różnicą pomiędzy 100, a zawartością suchej masy w. II. Przygotowanie prób osadu do badania: 1. Do 3 zlewek o poj. 2 dm 3 odmierzyć po 1100 cm 3 dobrze wymieszanego osadu. 2. Do zlewek nr 2 i 3 odmierzyć określone przez prowadzącego dawki koagulanta (FeCl 3 ) np. 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 [mg/dm 3 ]. Osad w zlewce nr 1 stanowi próbę porównawczą. 3. Ustawić zlewki w koagulatorze i nastawić szybkie mieszanie przez 1 min. 4. Ustawić wolne mieszanie przez 15 min. 5. Dla osadów po procesie koagulacji należy przeprowadzić oznaczenia zagęszczania grawitacyjnego. X = s.m.o. [] ms s. m. o. 100 m u [] m s masa osadu po suszeniu, [g] m u masa osadu uwodnionego, [g] 3

4 III. Określanie szybkości zagęszczania grawitacyjnego osadów: 1. Do oznaczenia wykorzystać przygotowane wcześniej próbki osadów. Do odpowiednich lejów Imhoffa przelać po 1000 cm 3 osadu. 2. W początkowym okresie w odstępach czasu co 5 min notować objętość opadłego osadu. 3. Kiedy zmiany objętości opadłego osadu będą niewielkie zwiększyć odstępy czasy co 10 min. 4. Zakończyć obserwacje z chwilą ustalenia się grubości warstwy osadu na dnie. 5. Dla zagęszczonego osadu określić uwodnienie, natomiast w wodzie nadosadowej zawartość zawiesiny. 6. Określić prędkość opadania w I strefie. 5. OPRACOWANIE WYNIKÓW Tabela 1. Wyniki badania zagęszczania grawitacyjnego osadów. Oznaczenia Jednostka Numer próby Wysokość warstwy osadu po czasie 0 min. 5 min. 10 min. 15 min. 20 min. 30 min. Uwodnienie osadu: - początkowe -końcowe s.m. osadu - początkowa (s.m. 0 ) - końcowa (s.m. k ) Stopień zagęszczania η z = s.m. 0 / s.m. k min. Zawiesina ogólna [mg/dm 3 ] Numer próby 1, 2, 3 oznacza osad jaki poddawano zagęszczaniu grawitacyjnemu (1 osad niekondycjonowany; 2, 3 osad po dodaniu określonej dawki koagulanta). 4

5 Określenia prędkości zagęszczania można dokonać w wyniku obserwacji ilości opadającego na dno osadu w czasie. Należy wykreślić krzywą jednorazowego zagęszczania osadu, na osi poziomej odkładając czas, a na pionowej wysokość słupa osadu (Rys. 1). W początkowym etapie odczytu dokonuje się w mniejszych odstępach czasu, a później (ponieważ zmiany objętości są coraz mniejsze) w większych odstępach czasu. Prędkość zagęszczania obliczany ze wzoru. V h h 0 1 [ mm/ s ] t V prędkość zagęszczania w pierwszej strefie, [mm/s] h 0 początkowa wysokość słupa osadów, [mm] h 1 wysokość słupa osadu po czasie t, w którym osad zagęszcza się z jednakową stałą prędkością, [mm]. Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia powinno zawierać: krótkie omówienie procesu zagęszczenia grawitacyjnego osadów, zakres ćwiczenia, omówienie metodyki wykonania ćwiczenia, tabelę z wynikami, krzywe zagęszczania dla wszystkich prób: h = f(t), obliczenie prędkości zagęszczania osadów w fazie stałej prędkości zagęszczania, wnioski - ocenę efektywności zagęszczania grawitacyjnego. 5