Levegőztetett homokfogók keresztmetszeti vizsgálata numerikus áramlástani szimulációval

A levegőztetett homokfogó műtárgyak a nagyvárosi szennyvíztisztító telepek leginkább elterjedt homokfogó típusai. Feladatuk a homok és a zsírok hatékony leválasztása a szennyvízből oly módon, hogy nagy szervesanyag tartalmú iszap ne kerüljön ki jelentős mértékben a homokkal együtt a rendszerből. Alacsony működési hatékonyság esetén a homok és a zsír nem válik le, hanem benne marad a szennyvízben a további tisztítási fokozatokon (biológiai tisztítás, iszapkezelés, rothasztásos biogáz termelés) is. Ez jelentős károkat és üzemeltetési problémákat okoz a nagyvárosi szennyvíztisztítók szennyvíztisztítási és iszapkezelési vonalán (kopások, rothasztók feltöltődése homokkal stb.).

Ha a homokfogó túl nagy leválasztási hatásfokkal működik, akkor jelentős iszapmennyiség válik le a homokfogóban, ami a mechanikailag tisztított szennyvízben a szerves szénvegyületek (szerves szubsztrát, amely a denitrifikáló baktériumok tápanyaga) hiányához vezet, így gátolva a kellő mértékű nitrogén eltávolítást, illetve az iszapvonalon a rothasztásos biogáz és energia termelést.

Mivel a levegőztetett homokfogókban a leválasztási hatékonyságot meghatározó áramlási folyamatok a keresztmetszet mentén zajlanak le, a jó működés alapfeltétele a helyes keresztmetszeti kialakítás, illetve az optimális mértékű légbefúvás (erős légbefúvás intenzitás esetén homokelúszás, gyenge légbefúvás intenzitás esetén nagymértékű iszapkiülepedés következik be).

A téma fontossága ellenére a levegőztetett homokfogók vizsgálatára nem fektettek hangsúlyt az nemzetközi szinten sem, kutatásunkkal ezt némiképp pótolni kívánjuk.

Jelen tudományos diákköri dolgozatom keretében numerikus áramlástani modellt (CFD modell) fejlesztettem egy nagy szennyvíztisztító telep levegőztetett homokfogójára, amelyet helyszíni mérések alapján kalibráltam és verifikáltam. A modell változtatható paramétereit helyszíni, félüzemi, illetve laboratóriumi mérések eredményeként vettem fel (jellemző kezdeti buborékméret, levegő és vízfázis fizikai tulajdonságai). Ezeknek, illetve a számítás numerikus alapparamétereinek (rácsháló cellakiosztása és cellaméret, időlépés, turbulenciamodell) felvételének helyességét, illetve a modell érzékenységét a kalibráción és verifikáción túlmenően érzékenységvizsgálattal ellenőriztem.

A fenti részletes vizsgálatok nagyban hozzásegítettek a levegőztetett homokfogókban lezajló áramlási folyamatok megértéséhez.

A kalibrált és verifikált modellt a keresztmetszeti kialakítás és a légbefúvás-intenzitásnak, mint a levegőztetett homokfogók legfőbb üzemi paraméterének a vizsgálatára alkalmaztam

szerző

• 
  Madarász Emese
  Infrastruktúra-építőmérnök mesterszak (MSc)
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

• 
  Dr. Patziger Miklós
  egyetemi docens, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék

helyezés