Levegőztetett homokfogók hatékonyságértékelése: első törekvések numerikus áramlástani modell fejlesztésére és alkalmazására

Dolgozatom témája a nagyvárosi szennyvíztisztító telepeken üzemelő levegőztetett homokfogók modellezése.

A homokfogók a szennyvíztisztító telepek fontos részét képzik. Alapvető feladatuk a 0,2 mm-nél nagyobb szemcsenagysággal rendelkező homok, valamint a zsírok hatékony eltávolítása.

A leválasztási hatásfok kihatással van a további technológiai egységekre, elégtelen leválasztási hatékonyság esetén a homok és zsír lerakódásokat, kopásokat, üzemeltetési nehézségeket okoz. Túl nagy leválasztási hatásfok esetén a szerves anyagban gazdag iszap a homokkal együtt leülepszik, ami a szerves szénvegyületek hiányához vezet a nitrogén eltávolítása és a rothasztásos biogáz-, és energiatermelés során.

A homokfogók egy speciális típusa a levegőztetett homokfogó, mely a levegő befúvás által keltett spirál áramlás hatására létrejövő turbulens viszonyoknak köszönhetően nagyobb hatékonysággal fogja fel a zsírokat és olajokat és nyírja le a homokszemcsékről a nagy szervesanyag tartalmú iszappelyheket.

A homokfogók tervezésekor irányelv, hogy a 0,2 mm-nél nagyobb szemcseátmérőjű homokszemcséket kiülepítsék, ehhez a légbefúvás segítségével 0,3-0,35 m/s körüli áramlási sebesség előidézése a cél. A homokfogóra érkező homokfrakciók, a szemeloszlási görbe nagyban függ a vízgyűjtő terület nagyságától és a csatornarendszer fajtájától, valamint az időjárási viszonyoktól. Mivel a homok alapvetően kis koncentrációban van jelen a szennyvízben, ezért az egyes szemcsék egymástól függetlenül ülepednek. Az ülepedést befolyásoló tényezők: a szemcsék alakja, átmérője, sűrűsége, valamint a folyadék kinematikai viszkozitása. Ezt a folyamatot jól leírja Stokes-törvénye, mely a diszkrét szemcsék ülepedési modellje.

Jelen tudományos diákköri dolgozatom keretében olyan numerikus áramlástani modellt fejlesztettem egy levegőztetett homokfogóra, melyben levegő fázis nélkül is előidézhető a spiráláramlás. A homokfrakciók ülepedésének vizsgálatát a diszkrét fázis modellbe integrálásával tettem lehetővé. A modell az eddigi többfázisú víz-levegő modellekkel ellentétben csupán víz és szilárd fázisokat tartalmaz. A modellt helyszíni mérések, korábbi modellezés eredményei segítségével kalibráltam és validáltam.

Munkám célja egy nagyvárosi szennyvíztisztító telep levegőztetett homokfogójában a homok ülepedésének és leválasztási hatásfokának vizsgálata esős és száraz idejű vízhozamok esetén.

szerző

• 
  Nagy Orsolya
  Építőmérnöki szak (műszaki alapdiploma BSc szint)
  alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

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