ANALIZA SITOWA ZŁOŻA FILTRACYJNEGO, WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA POROWATOŚCI ZŁÓŻ FILTRACYJNYCH ORAZ OZNACZANIE ICH WSPÓŁCZYNNIKÓW FILTRACJI. WPROWADZENIE 1. PROCES FILTRACJI Filtracja jest jednym z podstawowych procesów stosowanych w technologii uzdatniania wody. Podczas przepływu wody przez materiał filtracyjny zachodzi oddzielenie zawieszonych w niej cząstek fazy stałej. Mogą być one zatrzymane zarówno na powierzchni złoża filtracyjnego, jak i wewnątrz złoża - w przestrzeniach międzyziarnowych. W procesie filtracji mogą zachodzić procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne. 1.1. PROCESY FIZYCZNE Do procesów fizycznych zaliczamy: cedzenie zawiesiny, cząstki większe od średnic porów międzyziarnowych są zatrzymywane na powierzchni złoża, sedymentację, cząstki, które nie zatrzymały się w procesie cedzenia ulegają sedymentacji w przestrzeniach międzyziarnowych w głębszych warstwach złoża, dyfuzję, cząstki o rozmiarach mniejszych niż 10-6 m, nie podlegające procesowi sedymentacji przemieszczają się w złożu wraz ze strumieniem wody w głąb złoża. Cząstki te zostają zatrzymane na powierzchni ziaren dzięki oddziaływaniu elektrostatycznemu. 1.2. PROCESY CHEMICZNE W miarę odkładania się osadu na ziarnach złoża rośnie zdolność do zatrzymywania na powierzchni ziaren złoża cząstek zawiesiny, np. przy stosowaniu koagulacji przed filtracją mamy do czynienia dodatkowo z katalitycznym działaniem złoża, ponieważ wodorotlenki glinu i żelaza (powstające w procesie hydrolizy koagulantu) wykazują zdolność do łączenia się w duże aglomeraty, wraz z cząstkami wodorotlenków zostają zatrzymane również zanieczyszczenia niesione z wodą. Taki sposób prowadzenia procesu zapewnia silniejsze związanie zanieczyszczeń ze złożem filtracyjnym. Katalityczne działanie złoża filtracyjnego 1
wykorzystywane jest również w procesach odżelaziania i odmanganiania wód. Katalityczne działanie wykazuje w tym procesie warstewka tlenków i wodorotlenków żelaza i manganu. 1.3. PROCESY BIOLOGICZNE Wraz z wodą uzdatnianą dostają się na złoże filtrowe duże ilości drobnoustrojów. Mikroorganizmy rozwijają się i zaczynają tworzyć w korzystnych dla siebie warunkach warstwę błony biologicznej na ziarnach piasku. Rozwijające się mikroorganizmy żywią się składnikami zawartymi w uzdatnianej wodzie, a więc mogą przyczyniać się do dodatkowego usuwania z niej zanieczyszczeń. W złożu filtrów mogą przy pomocy drobnoustrojów zachodzić na przykład takie procesy jak nitryfikacja, denitryfikacja, odżelazianie czy odmanganianie. 2. PODSTAWOWA CHARAKTERYSTYKA ZŁÓŻ FILTRACYJNYCH Filtrację traktować można jako przepływ wody przez szereg bardzo drobnych kanalików łączących dwa naczynia połączone. Zasadniczo filtr powinien zatrzymywać tylko cząstki o wymiarach większych od średnicy porów. Jednak w procesie filtracji występują również zjawiska sedymentacji, sorpcji, kohezji i adhezji, co sprzyja zatrzymywaniu znacznie drobniejszych cząstek niż wynikałoby to z wymiarów ziaren złoża filtracyjnego. Proces filtracji prowadzony jest na złożach filtracyjnych odpowiednio dobranych w zależności od rodzaju procesu prowadzonego na filtrze. Złoża filtracyjne muszą spełniać również kilka wymagań dodatkowych; nie mogą wprowadzać do wody żadnych substancji toksycznych, powinny być odporne mechanicznie (podczas płukania filtrów ziarna złoża narażone są na działanie sił mogących powodować ich kruszenie i ścieranie). Wskazane jest również, by były w miarę odporne na działanie czynników chemicznych (kwasy, zasady). W procesach filtracyjnych stosowane są zarówno złoża pochodzenia naturalnego, jak również syntetycznego. Najczęściej stosowanym złożem filtracyjnym jest piasek kwarcowy o zróżnicowanym uziarnieniu. Stosuje się również takie złoża jak kruszony granit czy marmur, antracyt, diatomit, piroluzyt, zeolity. Ponadto, w procesie filtracji znajdują zastosowanie również materiały naturalne po odpowiedniej obróbce chemicznej lub termicznej np. węgiel aktywny z węgla kamiennego lub surowców roślinnych (drewno, pestki owoców), keramzyt, prażony dolomit, itp. Do materiałów filtracyjnych syntetycznych zalicza się materiały otrzymywane z tworzyw sztucznych. Podstawowymi parametrami określającymi własności materiału filtracyjnego są: średnica ziaren 2
porowatość gęstość kształt ziaren. Ponieważ stosowane materiały filtracyjne nie są jednorodne, przy określaniu średnicy ziaren stosuje się kilka dodatkowych parametrów pozwalających lepiej je scharakteryzować. W tym celu przeprowadza się analizę sitową, która polega na rozdzieleniu kruszywa na frakcje za pomocą zestawu sit o odpowiednio dobranych wymiarach oczek, a następnie ustaleniu procentowego udziału masy poszczególnych frakcji w badanej próbce. mi a i = 100 [%] m a i - procentowy udział frakcji i m i - masa frakcji zatrzymanej na sicie i m s - masa całej próbki wziętej do analizy s W oparciu o uzyskane wartości oblicza się sumaryczny przesiew b n dla danego sita, sumując procentowe udziały frakcji dla wszystkich sit o oczkach mniejszych niż sito n: bn = a1 + a2 + a3 +... + a (n- 1 ) Uzyskane wyniki przedstawia się graficznie w postaci krzywej zależności procentowego przesiewu od wielkości oczek sita (patrz rys. 1) Z otrzymanego wykresu odczytuje się: d 10 - średnicę oczek sita, przez które przechodzi 10% masy materiału filtracyjnego (tzw. wymiar czynny lub średnicę miarodajną ziarna. Jest to średnica oczek sita, przez które przechodzi w czasie przesiewu 10% wagowych piasku, a 90% wagowo zostaje zatrzymanych na tym sicie. Uzyskane 10% najdrobniejszych ziarenek piasku w złożu filtracyjnym wykazuje ten sam efekt klarowania, co pozostałe 90% ziaren (stąd pochodzi nazwa wymiar czynny). Pojęcie średnicy miarodajnej wprowadził A. Hazen na podstawie doświadczalnego badania przepuszczalności piasków i żwirów o różnym uziarnieniu. Stwierdził, że złoże różnoziarniste wykazuje taką samą przepuszczalność jak idealne złoże jednorodne składające się wyłącznie z ziaren kulistych o określonej średnicy. Tę średnicę nazwał miarodajną) 3
d 60 - średnicę oczek sita, przez które przechodzi 60% masy materiału filtracyjnego (tzw. średnicę przeciętną ziaren - odpowiadającą średnicy oczek sita, przez które przechodzi 60% piasku, a 40% zostaje na nim zatrzymane) d min - średnicę najmniejszych ziaren materiału filtracyjnego d max - średnicę największych ziaren złoża oraz oblicza średnicę efektywną: z 1 ai = d 1 100 d e i = d e - średnica efektywna a i - procentowy udział frakcji i d i - średnica ziaren złoża frakcji i liczona jako średnia arytmetyczna wielkości oczek sita na którym została zatrzymana i sita umieszczonego tuż nad nim z - całkowita ilość frakcji, na które rozdzielono próbkę materiału filtracyjnego i Prócz tego oblicza się współczynnik równomierności (występujący w literaturze również pod nazwami: współczynnik nierównomierności, współczynnik różnorodności uziarnienia, stopień równomierności uziarnienia) S r : S d = d sr r = m Stopień równomierności uziarnienia (S r ) wyraża się stosunkiem średnicy przeciętnej do średnicy miarodajnej. Im bliższy jest jedności współczynnik S r, tym bardziej równomierne jest uziarnienie złoża i tym lepsza może być jego przepuszczalność, o której decyduje również wielkość porów jak i średnica miarodajna. Z uwagi na wartość współczynnika S r złoża pochodzenia naturalnego dzieli się na 3 grupy: S r < 5 równomiernie uziarnione 5 < S r <15 nierównomiernie uziarnione S r > 15 bardzo nierównomiernie uziarnione d d 60 10 4
100 80 Sumaryczny przesiew [%] 60 40 20 d min =0,2mm d max =1,4mm d 10 =0,5mm d 60 =0,78mm SR=1,56 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 Średnica oczek sita [mm] Rys. 1. Krzywa przesiewu złoża filtracyjnego. Tab. 1. Niektóre ogólnie przyjmowane parametry złóż filtracyjnych. Rodzaj filtrów S r = d 60 /d 10 d 10 [mm] Wysokość złoża [m] Filtry powolne 2-3 0,25-0,35 0,7-1,2 Filtry pospieszne po koagulacji płukane woda 1,25-1,75 0,35-0,5 0,7-1,0 Filtry pospieszne po koagulacji płukane wodą i powietrzem 1,25-1,75 0,5-0,75 0,7-1,2 Filtry pospieszne do odżelaziania i odmanganiania płukane wodą i 1,25-1,75 0,75-1,0 1,0-1,5 powietrzem Filtry kontaktowe 2,5 0,55-0,65 2,0 Filtry ze złożem antracytowym 1,2-1,7 1,0-1,2 - Piaski naturalne są najczęściej bardzo niejednorodne, dlatego przed ich użyciem do wypełnienia filtra przesiewa się je w celu otrzymania wymaganych frakcji. Dobór właściwej wielkości ziarna odgrywa przy filtracji bardzo istotną rolę. Drobniejsze uziarnienie daje lepszy efekt usuwania zawiesin z wody, ale szybciej występuje zamulenie filtra. Dobranie grubszego uziarnienia przedłuża wprawdzie cykl filtracyjny, ale niekorzystnie wpływa na efekt oczyszczania wody. Efekt usuwania mechanicznych zanieczyszczeń z wody zależy 5
jednak nie tylko od wielkości uziarnienia i wielkości wolnych przestrzeni w filtrze, lecz i od procesów adsorpcyjnych i biochemicznych. Tym tłumaczy się fakt, że na filtrach są niekiedy zatrzymywane zanieczyszczenia o wymiarach nawet 100 razy mniejszych od rozmiarów szczelin między ziarnami, np. zatrzymywanie bakterii na filtrach powolnych. W tabeli 1 przedstawiono charakterystyczne parametry złóż filtracyjnych stosowanych w procesach uzdatniania wody. Istotną cechą charakteryzującą złoże filtracyjne jest porowatość złoża. Porowatość całkowita ε jest definiowana jako stosunek objętości wolnych przestrzeni między ziarnami złoża filtracyjnego ( p ) do objętości całkowitej materiału filtracyjnego ( c ): ε = p c Obliczyć ją można ze wzoru: ε = ρ ρ ρ p ρ - gęstość rzeczywista materiału filtracyjnego [kg/dm 3 ] ρ p -gęstość pozorna materiału filtracyjnego [kg/dm 3 ] Gęstość rzeczywista (ciężar właściwy) jest to stosunek masy próbki do jej objętości rzeczywistej (bez porów). Dla wszelkiego rodzaju żwirów i piasków przyjmuje się gęstość rzeczywistą ρ=2.65 kg/dm 3. Gęstość pozorna (ciężar objętościowy, ciężar nasypowy) jest to stosunek masy próbki do całkowitej objętości, jaką próbka zajmuje z porami. Porowatość jest bardzo wrażliwym parametrem stosowanym do charakteryzowania złóż filtracyjnych, dlatego należy wyznaczać ją bardzo dokładnie. Porowatość określa pojemność złoża filtracyjnego, w którym są zatrzymywane cząstki fazy stałej podczas filtracji. Im większa porowatość złoża, tym więcej cząstek fazy stałej może być zatrzymane w złożu i tym dłużej trwa proces filtracji bez konieczności płukania filtra. Porowatość skał zmienia się w szerokich granicach. Są skały nie zawierające praktycznie porów i inne, gdzie porowatość dochodzi do 90%. Na charakter porowatości wpływa nie tylko ilość porów, ale także ich kształt. Skały o małej ilości większych porów mogą mieć tą samą porowatość, co skały o większej ilości mniejszych porów, ale różnić się 6
będą między sobą właściwościami fizyko-chemicznymi. Kształt porów może być różny i zależy od sposobów ich powstawania. Mają one kształt pęcherzyków (po gazach wulkanicznych), nieprawidłowych próżni (przez niewypełnienie przestrzeni materiałem krystalizującym lub przez ułożenie ziaren lub okruchów), równomiernych lub nierównomiernych kanalików o kształcie rozgałęzionym i siatkowym. Kształt ziaren materiału filtracyjnego charakteryzuje parametr zwany współczynnikiem kształtu ziarna α. Definiuje się go jako stosunek powierzchni ziarna złoża do powierzchni kulki o takiej samej objętości. Przyjmuje on wartości większe od 1 (α = 1 dla ziaren idealnie kulistych), tym większe im powierzchnia ziaren jest bardziej rozwinięta. Można go oznaczyć tylko w testach laboratoryjnych, mierząc straty ciśnienia filtracyjnego czystego złoża. Wartość współczynnika kształtu ziarna można również odczytać z odpowiednich tablic. Autorzy prac dotyczących tej tematyki podają rozbieżne wartości dla tych samych rodzajów materiałów filtracyjnych. Jedynie wartość α dla piasku rzecznego o zaokrąglonych ziarnach u większości autorów przyjmuje wartość 1,1 1,2. 3. WSPÓŁCZYNNIK FILTRACJI Usuwanie cząsteczek fazy stałej z wody podczas filtracji następuje podczas wielu jednostkowych procesów zachodzących na powierzchni i w złożu filtracyjnym. Do ważniejszych można zaliczyć: cedzenie, sedymentację, sorpcję, kohezję i adhezję. Cedzenie jest procesem przebiegającym przede wszystkim na powierzchni złoża, podczas którego zatrzymywane są cząstki większe od średnicy porów i kapilar. Usuwanie z wody cząstek o średnicy mniejszej od średnicy porów i kapilar zachodzi na drodze procesów sedymentacji i flokulacji w porach i kapilarach złoża. Usuwane w procesie kłaczki tworzą się na skutek oddziaływań adsorpcyjnych pomiędzy cząstkami zanieczyszczeń a powierzchnią złoża filtracyjnego. Następuje wówczas zwiększenie wymiarów zawiesin, co sprzyja ich zatrzymywaniu wewnątrz złoża. O przebiegu wymienionych procesów decydują własności hydrauliczne warstwy filtracyjnej zależne między innymi od porowatości, średnicy cząstek i sposobu ich ułożenia. W procesie filtracji woda przepływa przez złoże filtracyjne drogami zawiłymi o nieregularnych kształtach i zmiennych przekrojach. Określenie rzeczywistej prędkości przepływu i długości drogi takiego ruchu jest niemożliwe. W praktyce przyjmuje się wartość prędkości filtracji (f) obliczoną ze stosunku objętości przepływającej wody w czasie (Q) do całkowitego przekroju złoża filtracyjnego (S) 7
Q f = [m/h] S Długość drogi przepływającej wody przyjmuje się za równą wysokości złoża filtracyjnego. Zarówno rzeczywista prędkość przepływu wody przez wolne przestrzenie złoża, jak i rzeczywista długość drogi przepływającej wody są większe od wartości przyjmowanych dla uproszczenia. wzoru: w którym : Prędkość przepływu cieczy przez ośrodek porowaty (prawo Darcy ego) obliczamy ze f = k I [m/h] f - prędkość przepływu cieczy przez ośrodek porowaty w [m/h] k - współczynnik filtracji I - spadek hydrauliczny (wyrażony w metrach słupa wody) = strata ciśnienia podczas przepływu wody przez ośrodek porowaty. Darcy nie uwzględniał zależności współczynnika k od wielkości ziaren i porowatości oraz od lepkości cieczy, która z kolei zależy od temperatury. Obecnie podaje się różne wartości współczynnika w zależności od wymiarów ziarna, porowatości i temperatury. Doświadczalne wyznaczenie współczynnika k przeprowadzić można opierając się na przekształconym wzorze Darcy ego: f k = I mierząc prędkość filtracji wody przez określony przekrój filtra i stratę ciśnienia w zależności od wysokości złoża filtracyjnego. Do oznaczenia współczynnika filtracji służą odpowiednio zaprojektowane modele filtrów, tj. szklane cylindry o stałym przekroju, wypełnione na określoną wysokość badanymi materiałami filtracyjnymi. Z boku filtrów dołączone są na różnych wysokościach rurki piezometryczne. Rurki przelewowe u góry zapewniają utrzymanie stałej wysokości słupa wody podczas badań. 2. CEL ĆWICZENIA 8
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wymiaru czynnego i obliczenie stopnia równomierności uziarnienia badanych złóż piaskowych. Porównując otrzymane wartości z wartościami przedstawionymi w Tabeli 1 należy określić, do jakiego rodzaju filtrów mogłyby zostać zastosowane badane złoża. W dalszym etapie dla badanych złóż filtracyjnych wyznaczone zostaną współczynniki porowatości oraz współczynniki filtracji przy różnych prędkościach przepływu. 3. ZAKRES MATERIAŁU WYMAGANY PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO WYKONYWANIA ĆWICZENIA Proces filtracji Pojęcia charakteryzujące złoże jak średnica ziaren, porowatość, gęstość, kształt ziaren Pojęcia charakteryzujące przebieg procesu filtracji, jak spadek hydrauliczny, współczynnik filtracji i parametry wpływające na jego wartość, Zalecana literatura 1. Jacek Nawrocki, Sławomir Biłozor: Uzdatnianie Wody, Procesy chemiczne i biologiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Poznań 2000 2. A. L. Kowal, M. Świderska-Bróż, Oczyszczanie wody, PWN, Warszawa-Wrocław 1996. 3. Zbigniew Heidrich: Urządzenia do uzdatniania wody. Zasady projektowania i przykłady obliczeń. Arkady, Warszawa 1994. 4. PN - 66/B - 04488: Oznaczanie gęstości pozornej (ciężaru objętościowego), gęstości (ciężaru właściwego), porowatości i szczelności. 5. PN - 55/B - 04488: Badania własności fizycznych. Oznaczanie ciężaru objętościowego, ciężaru objętościowego szkieletu gruntowego, porowatości i wskaźnika porowatości. 4. SPRZĘT I ODCZYNNIKI Dwie próbki złoża o różnej granulacji oznaczone Z1 i Z2 Cylinder o pojemności 250 ml Sekundomierz Model złoża filtracyjnego Elektroniczna waga techniczna Termometr 9
Zestaw sit o różnych średnicach oczek Elektryczna wytrząsarka, typ pionowy Naczyńka wagowe Arkusz białego papieru. 5. SPOSÓB WYKONANIA ĆWICZENIA. 5.1. Wyznaczanie krzywej przesiewu Przy pomocy zestawu sit umieszczonych na wytrząsarce (w kolejności zmniejszających wymiarów oczek) przesiewa się odważone 100,0 g piasku Z1. Zestaw sit wytrząsa się przez 5 minut, regulując szybkość drgań tak, aby liczba oscylacji wynosiła ok. 80 na minutę. Po zakończeniu wytrząsania pozostałą na górnym sicie frakcję piasku należy przenieść na arkusz białego papieru. W tym celu kładzie się sito dnem na arkusz i starannie oczyszcza oczka sita. Następnie piasek waży się z dokładnością do 0,1g na wadze technicznej. W analogiczny sposób oznacza się masę piasku zatrzymanego na każdym z pozostałych sit zestawu oraz na denku. Zważoną ilość piasku dla każdego sita wyraża się następnie w procentach w odniesieniu do ogólnej jego ilości użytej do analizy. Otrzymane wyniki zestawia się w tabeli 2. Następnie wykorzystując dane z rubryki sumaryczny przesiew w procentach sporządza się wykres, tzw. krzywą przesiewu, odkładając wartości sumarycznego przesiewu na osi rzędnych, a wymiary oczek sita na osi odciętych. Z otrzymanej krzywej odczytuje się średnicę miarodajną d 10 i średnicę przeciętną d 60. Korzystając z tych wartości oblicza się stopień równomierności złoża filtracyjnego. Przesiew sumaryczny dla danego sita oblicza się przez sumowanie wartości pozostałości na tym sicie z pozostałościami na wszystkich sitach o mniejszych wymiarach oczek. Wyniki podaje się z dokładnością 0,1%. Tę samą procedurę powtarza się dla piasku Z2. Tabela 2. Wyniki analizy sitowej próbki piasku kwarcowego Wymiary oczek [mm] Pozostało na sicie [g] Pozostało na sicie [%] Przesiew sumaryczny [%] 5.2. Wyznaczanie współczynnika porowatości złoża 10
Odmierzone cylindrem 250 ml piasku filtracyjnego (Z1 i Z2) wysuszonego w temperaturze pokojowej waży się z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku. Gęstość pozorną próbki oblicza się ze wzoru: m ρ p = [kg/dm 3 ] gdzie: m masa próbki w [kg] - objętość próbki w [dm 3 ] Współczynnik porowatości ε oblicza się ze wzoru: ρ ρ p ε = 100% ρ gdzie: ρ gęstość rzeczywista wynosząca dla żwirów i piasków 2,65 kg/dm 3 ρ p gęstość pozorna w [kg/dm 3 ] Współczynnik porowatości należy wyznaczyć dla złóż filtracyjnych Z1 i Z2. 5.3. Oznaczanie współczynnika filtracji Przed przystąpieniem do oznaczania współczynnika filtracji należy wypłukać wodą filtr doświadczalny wypełniony piaskiem Z1. Płukanie powinno trwać ok. 10 minut, a jego intensywność powinna być taka, aby ekspansja złoża wynosiła ok. 30%. Należy zwracać uwagę, aby podczas płukania nie usunąć złoża filtracyjnego. Podczas płukania rurki piezometryczne muszą być zamknięte. Po wypłukaniu ustalić prędkość objętościową przepływu wody przez złoże przy pomocy zaworu wyposażonego w rotametr na 20 dm 3 /h (prędkość objętościową przepływu należy przeliczyć na prędkość liniową wyrażoną w [m/h]). Następnie otworzyć rurki piezometryczne. Po kilku minutach przepływu i ustaleniu się poziomów w rurkach piezometrycznych zmierzyć różnicę poziomów wody w rurkach oznaczonych jako: h 1.2, h 2.3, h 3.4, i h og (h 1.2 - różnica poziomów wody między piezometrami 1 i 2, itd.; h og - różnica poziomów między rurkami 1 i 4) oraz odległość między rurkami l 1.2, l 2.3, l 3.4 i l og (l 1.2 - odległość między rurkami 1 i 2, itd.; l og - odległość między rurkami 1 i 4). 11
Następnie należy obliczyć wielkość spadku linii ciśnienia dla I og, I 1.2, I 2.3, I 3.4 wg. wzoru: I = h l Wielkość współczynnika filtracji k dla k og, k 1.2, k 2.3, k 3.4 obliczyć ze wzoru: f k = [m/h] I Oznaczanie współczynnika filtracji prowadzić należy w temperaturze wody +10oC. W innym przypadku uzyskany wynik należy przeliczyć mnożąc go przez odpowiednią poprawkę dla temperatury wykonanego pomiaru. Poprawki przedstawiono w tabeli 3. Obliczony współczynnik filtracji k jest stały tylko dla materiału filtracyjnego, którego ziarna będą kulami o jednakowej średnicy. W praktyce jednak współczynnik k jest zmienny i określa się go dla średnicy miarodajnej ziarna d m =d 10 oraz w zależności od porowatości złoża filtracyjnego. Doświadczenie powtórzyć dla prędkości objętościowej przepływu 50 dm 3 /h (prędkość objętościową przepływu należy przeliczyć na prędkość liniową wyrażoną w [m/h]). Następnie wyznaczyć współczynnik filtracji k og, k 1.2, k 2.3, k 3.4 dla złoża Z2 i dla prędkości objętościowych 30 dm 3 /h i 60 dm 3 /h (prędkość objętościową przepływu należy przeliczyć na prędkość liniową wyrażoną w [m/h]). Tabela 3. Poprawki do przeliczenia wielkości współczynnika filtracji k w różnych temperaturach na temperaturę 10oC. Temp.oC 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 Mnożnik 0,840 0,862 0,891 0,916 0,949 0,971 1,025 1,056 1,091 1,119 6. OPRACOWANIE WYNIKÓW 6.1. Krzywa przesiewu złóż Z1 i Z2 Opracowanie wyników polega na wykreśleniu krzywej przesiewu dla zadanego złoża i wyznaczeniu na podstawie uzyskanej krzywej parametrów: d 10 i d 60 oraz wyliczeniu stopnia równomierności uziarnienia złoża S r. Następnie na podstawie uzyskanych danych należy określić, do jakiego rodzaju filtrów nadaje się badane złoże. 12
6.2. Wyznaczanie współczynników porowatości złóż i współczynników filtracji Wyniki uzyskane w trakcie przebiegu ćwiczenia stabelaryzować w formie przedstawionej w tabeli 4. Tabela 4. Lp. Parametr 1. Prędkość liniowa l [m/h] 2. Gęstość pozorna ρ p 3. Współczynnik porowatości ε 3. Spadek hydrauliczny h 1,2 5. Spadek hydrauliczny h 2,3 6. Spadek hydrauliczny h 3,4 7. Spadek hydrauliczny h og 8. Odległość rurek l 1,2 9. Odległość rurek l 2,3 10. Odległość rurek l 3,4 11. Odległość rurek l og 12. Współczynnik filtracji k 1,2 13. Współczynnik filtracji k 2,3 14. Współczynnik filtracji k 3,4 15. Współczynnik filtracji k og 16. Temperatura wody [ o C] 17. Temp. współczynnik filtracji k og Złoże Z1 obj =20 =50 [dm 3 /h] [dm 3 /h] Złoże Z2 =30 =60 [dm 3 /h] [dm 3 /h] Wyciągnąć wnioski dotyczące wpływu porowatości złoża na jego współczynnik filtracji. 13