Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
5.1. Opadanie cz�stek w wodzieSedymentacja jest jednym z podstawowych proces�w wykorzystywanych w oczyszczaniu wody do usuwania z niej cz�stek o g�sto�ci wi�kszej od g�sto�ci. wody, a wi�c cz�stek opadaj�cych.Opadanie cz�stek w wodzie jest zjawiskiem z�o�onym i zale�y mi�dzy innymi od ich st�enia, wymiaru, kszta�tu, g�sto�ci i temperatury oraz pr�dko�ci i kierunku przep�ywu wody. W zale�no�ci od charakteru i ilo�ci zawiesin wyr�nia si�:� opadanie cz�stek ziarnistych� opadanie cz�stek k�aczkowatych.Ze wzgl�du na warunki hydrauliczne wyr�ni� mo�na:� opadanie swobodne� opadanie skupione.Swobodne opadanie zachodzi przy ma�ej liczbie cz�stek. W�wczas ka�da cz�stka opada oddzielnie, nie oddzia�uj�c na cz�stki s�siaduj�ce i nie zmieniaj�c w�a�ciwo�ci, fizycznych. Takie opadanie wyst�puje najcz�ciej w przypadku zawiesin ziarnistychPrzy znacznym zag�szczeniu cz�stek, wyst�puje opadanie skupione, podczas kt�rego cz�stki nawzajem oddzia�uj� na siebie i przez wzajemne zderzanie tworz� aglomeraty. W wyniku tego zak��cone s� prawa rz�dz�ce opadaniem cz�stki pojedynczej. W takich warunkach cz�stki mniejsze mog� opada� z wi�ksz� od cz�stek wi�kszych pr�dko�ci�. Zjawisko to ma miejsce w czasie opadania zawiesin k�aczkowatych, powsta�ych w wyniku koagulacji, opadaj�cych w postaci �chmury" lub �warstwy osadu", oraz gdy w oczyszczanej wodzie jest bardzo du�o zawiesin ziarnistych. Dla zawiesin ziarnistych (takich, kt�re nie tworz� aglomerat�w) opad�w nie skupione nazywane jest opadaniem zak��conym [7], podczas kt�rego wiry powstaj�ce przy opadaniu cz�stek wi�kszych powoduj� wypieranie cz�stek drobniej-szych ku g�rze, zmieniaj�c tym samym ich pr�dko�� opadania. Efekt ten zale�y od st�enia zawiesin w wodzie. Przy ilo�ciach zawiesin 1000 g/m3 i 10000 g/m3 , pr�dko�ci opadania mog� by� odpowiednio mniejsze o 13% i 25% ni� w czasieW procesach oczyszczania wody opadanie swobodne zosta�o dobrze wyja�nio-teoretycznie, a uzyskany matematyczny opis zjawiska jest wykorzystywany5.1.1. Swobodne opadanie cz�stekW matematycznym uj�ciu zjawiska sedymentacji przyjmuje si�, �e opada-, j�ca pod wp�ywem si�y ci�ko�ci cz�stka jest kulista, opada w o�rodku spokojnym i w czasie opadania nie zwi�ksza swojej masy i obj�to�ci. Jest to tzw. cz�stka ziasrnista, w odr�nieniu od cz�stki k�aczkowatej. Cz�stka pocz�tkowo opada ruchem przyspieszonym, a po kr�tkim czasie nast�puje r�wnowaga mi�dzy si�ami oporu, a si�� ci�ko�ci i zaczyna opada� ruchem jednostajnym. Si�e ci�ko�ci �G" dzia�aj�cy na cz�stk� w wodzie mo�na okre�li� wzorem:natomiast si�� oporu o�rodka ciek�ego, tj. si�� przeciwstawiaj�c� si� ruchowi cz�stki, wed�ug r�wnania Newtona okre�la si� wzorem:R�wnanie (5.2) okre�la op�r przeciwstawiaj�cy si� ruchowi cz�stki zar�wno w ruchu laminarnym, przej�ciowym, jak i burzliwym. Warto�� X jest zmienna i zale�y od wielu czynnik�w. Z pewnym uproszczeniem mo�na przyj��, �e X =/(Re), natomiast liczb� Reynoldsa (Re) okre�la si� ze wzoru:Zale�no�� wsp�czynnika oporu X od liczby Reynoldsa (Re) podano na rysunku 5.1. Dla zakresu 10 -4 < Re < 0,4, a w przybli�eniu do Re < 2,0 wyst�puje opadanie laminarne, a wsp�czynnik oporu wynosi:Dla zakresu 0,4 < Re < 500, a z pewnym b��dem do warto�ci Re < 1000, wyst�puje przej�ciowa strefa opadania, dla kt�rejnatomiast dla zakresu 1000 < Re < 2 105, kt�remu odpowiada opadanie burzliwe,lepko�ci ma warto�� sta�� X = 0,44. W tym przedziale warto�ci Re wp�ywlepko�ci cieczy jest nieistotny i dlatego pomija si� warto�� Re. W wypadku cz�stek5 1 2. Zak��cone opadanie cz�stek ten rodzaj opadania zachodzi w przypadku znacznego zag�szczenia cz�stek w wodzie Ich opadanie zachodzi przy wzajemnym oddzia�ywaniu na siebie. Zaczynaj� one opada� cz�stki. opada� jako masa i mo�na m�wi� o opadaniu zbioru cz�stek, a nie pojedyncze cz�stki. Opadanie zak��cone wyst�puje przy obj�to�ciowym st�eniu zawiesin >0,22 %. odpowiada to wagowemu st�eniu 6,0 g/dm3 nieorganicznych zawiesin obecnych w wodach powierzchniowych b�d� zawiesiny w�glanu wap-niowego, ale tylko 2,5 g/dm3 zawiesin organicznych [7]. W procesach oczyszczania wody takie i wi�ksze st�enia zawiesin wyst�puj� w warstwie osadu w osadnikach i osadzie zawieszonym w osadnikach kontaktowych, natomiast tylko wyj�tkowo spotykane s� w wodach powierzchniowych niekt�rych rzek na �wiecie. Mo�e to mie� miejsce w wodach rzek i potok�w g�rskich w okresach intensywnych sp�yw�w powierzchniowych. Podczas zak��conego opadania cz�stek ziarnistych ich pr�dko�� wzgl�dem cieczy mo�na okre�li� r�wnaniem Stokesa, uwzgl�dniaj�c poza parametrami wchodz�cymi do wzoru w opadaniu swobodnym r�wnie� porowato�� uk�ad�w zawiesin, kt�ra podczas sedymentacji ulega ci�g�ej zmianie [9]. Uwzgl�dniaj�c porowato�� zawiesiny, pr�dko�� opadania cz�stek wynosi:Funkcja f(e) zale�y od wielko�ci przestrzeni mi�dzycz�steczkowych i kszta�tu opadaj�cych cz�stek. Jej warto�� okre�la si� do�wiadczalnie. Dla cz�stek kulistych mo�na j� orientacyjnie obliczy� z r�wnania empirycznego:Dla porowato�ci uk�adu zawiesin kulistych zmieniaj�cej si� w zakresie 0,3-0,7, r�wnanie okre�laj�ce pr�dko�� opadania cz�stek ma posta�:5.1.3. Opadanie zawiesin k�aczkowatychMatematyczny opis opadania zawiesin k�aczkowatych jest bardzo z�o-�ony. Wynika to z powi�za� w uk�adzie cz�stka � ciecz oraz zmieniaj�cych si� masy (obj�to�ci)i kszta�tu opadaj�cych zawiesin k�aczkowatych. Skutkiem aglomeracji cz�stek, pr�dko�� opadania pojedynczej cz�stki k�aczkowatej jest zawsze wi�ksza od pr�dko�� sendymetacji zbioru cz�stek, a wi�c sedymentacji masowej, zachodz�cej np. w wartwie osadu zawieszonego. Spowodowane to jest unoszeniem pewnej ilo�ci wody przez cz�stki flokuluj�ce. Zgodnie z teori� Smoluchowskiego przebieg ��czenia si� cz�stek w wi�ksze aglomeraty mo�na wyrazi� r�wnaniem:5.2. OsadnikiOsadniki s� to urz�dzenia, w kt�rych zachodzi proces usuwania zawiesin oczyszczanej wody. S�u�� wi�c one do zatrzymywania zawiesin �atwo opadaj�cych naturalnych lub wytworzonych w procesie koagulacji i chemicznego str�cana zwi�zk�w trudno rozpuszczalnych. Stosowane s� w uk�adach oczyszczania w�d podziemnych, jak i powierzchniowych.Ich miejsce w uk�adzie urz�dze� zale�y od jako�ci oczyszczanej wody, a wi�c rodzaju i kolejno�ci proces�w jednostkowych oczyszczania wody. W razie koniecz-no�ci usuni�cia zawiesin �atwo opadaj�cych z wody przed jej dalszym oczyszczaniem osadniki znajduj� si� na pocz�tku uk�adu urz�dze�. Je�eli natomiast w uk�adzie technologicznym uzdatniania wody stosuje si� koagulacj� lub procesy str�caniachemicznego, to miejsce osadnik�w jest po urz�dzeniach, w kt�rych zachodz� procesy prowadz�ce do powstawania zawiesin sedymentuj�cych. Woda z osadnik�w kierowana jest zwykle na filtry zapewniaj�ce dalsze usuwanie zawiesin. Istniej� r�wnie� uk�ady oczyszczania wody, w kt�rych nie stosuje si� osadnik�w,np. w przypadku stosowania filtr�w kontaktowych. Miar� skuteczno�ci dzia�ania osadnik�w jest zawarto�� zawiesin w wodzie posedymentacji. Sprawno�� sedymentacji, okre�lana jako Mo/M*100 (%), zale�y od rodzaju cz�stek sedymentuj�cych oraz czasu sedymentacji. Zale�no�� t� obrazujeczas sedymentacjiIlo�� zawiesin, kt�r� mo�na doprowadzi� po osadnikach na z�o�a filtracyjne jestograniczona. Og�lnie przyjmuje si�, �e przy stosowaniu filtracji pospiesznej, bezuprzedniej koagulacji, zawarto�� zawiesin w wodzie dop�ywaj�cej na z�o�a filtracyjnemoze dochodzi� do 50 g/m3; 10-20 g/m3 - na filtry powolne oraz 10-20 g/m3zawiesin po koagulacji w wodzie dop�ywaj�cej na filtry pospieszne. Przy za-stosowaniu wielowarstwowych z�� filtr�w pospiesznych ilo�� zawiesin w wodzie pokoagulacji mo�na zwi�kszy� do 50 g/m3 [7].Osadniki,z uwagi na kierunek przep�ywu wody, mo�na podzieli� na osadniki o przep�ywie: poziomym, pionowym i poziomo � pionowym. Ponadto, do oczyszczania wody stosowane mog� by� osadniki od�rodkowe i wielostrumieniowe (rurowe). Specjaln� odmian� osadnik�w o przep�ywie pionowym s� osadniki kontaktowe z warstw� osadu zawieszonego lub z osadem zawracanym (recyrkulatory) oraz osad-niki zespolone z komor� reakcji, w kt�rych realizowane s� r�wnocze�nie procesy flokulacji i sedymentacji. W osadnikach kontaktowych wykorzystuje si� efekt przy-spieszania koagulacji ortokinetycznej poprzez kontakt koagulowanych zanieczysz-5.2.1. Osadniki o przep�ywie poziomymW osadnikach o przep�ywie poziomym unoszenie cz�stek sta�ych zale�ne jest od pr�dko�ci przep�ywu wody w osadniku (c ) i pr�dko�ci opadania (vo). W wyniku dzia�ania tych dw�ch si� cz�stki opadaj� z pr�dko�ci�, kt�rej kierunek opadania jest wypadkow� rp i ro. Ruch cz�stek fazy sta�ej w poziomym osadniku idealnym przedstawiono na rysunku 5.8, schemat osadnika za� na rysunku 5.9. Je�eli pr�dko�� opadania cz�stek na drodze H oznaczymy jako:5.2.2. Osadniki o przep�ywie pionowymCech� tych osadnik�w jest pionowy kierunek przep�ywu wody. Budowane s� one najcz�ciej jako urz�dzenia o przekroju ko�owym (rys. 5.18), a czasami kwadratowym (rys. 5.19) i stosowane s� zwykle do oczyszczania ma�ych ilo�ci wody.Poza osadnikami, w kt�rych zachodzi tylko sedymentacja zawiesin, buduje si� r�wnie� osadniki o przep�ywie pionowym zespolone z komor� reakcji. Osadnik taki przedstawiono na rysunku 7.35.Istniej� r�wnie� osadniki, w kt�rych oczyszczana woda zawieraj�ca koagulant przep�ywa przez warstw� osadu zawieszonego. Nad warstw� osadu zawieszonego znajduje si� strefa klarowania, za� poni�ej osadu zawieszonego � komory zag�szczania osadu (rys. 5.20). Osadnik z warstw� osadu zawieszonego jest rozwi�zaniem po�rednim mi�dzy typowymi osadnikami o przep�ywie pionowym a osadnikami kontaktowymi.W osadnikach o przep�ywie pionowym woda doprowadzana jest do rury centralnej lub komory reakcji, sk�d wyp�ywa do komory klarowania lub warstwy osadu zawieszonego. Rura centralna powinna mie� w dolnej cz�ci tarcz� kieruj�c�, zapobiegaj�c� mieszaniu i unoszeniu osadu osiad�ego w leju osa...