Cross-current lamella sedimentation tanks

• Autorzy: Kowalski P. , Mięso R.

Warianty tytułu

PL

Prostopadłoprądowe osadniki wielostrumieniowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper outlines the design of sedimentation tanks and installations utilising the Boycott's effect. Three major types of contiguration of lamella installations are presented: counter-current, cross-current and parallel flow. Cross-current sedimentation is thoroughly investigated and simulations that use thus obtained results are summarised. The results of the experimental program and of simulations reveal that the capacity of cross-current lamella tanks can be increased tenfold or sedimentation efficiency can be vastly improved. Accordingly, a computer-assisted design of a cross-current tank with the capacity of lOOm3/h is made. Such an installation will be most useful in high-efficiency clarification of suspensions from industrial processes or from water puritication and waste treatment systems.

PL

Przedstawiono genezę urządzeń sedymentacyjnych opartych na wykorzystaniu efektu Boycotta. Opisano trzy podstawowe układy, w jakich prowadzi się sedymentację wielostrumieniową. Są to: układ przeciwprądowy, prostopadłoprądowy i współprądowy. Poprawę efektywności sedymentacji w osadnikach z wkładami wielostrumieniowymi osiąga się, zwiększając powierzchnię sedymentacyjną. Miarą zwiększenia powierzchni sedymentacyjnej jest wskaźnik wyrażony przez stosunek pola powierzchni sedymentacyjnej zawartej w pakiecie do podstawy pakietu, nazywany powierzchnią właściwą. Przedstawiono typową konstrukcję pakietu wielostrumieniowego dla sedymentacji przeciwprądowej. Ograniczenia konstrukcyjne (zwiększanie długości przewodu z jednoczesnym zmniejszaniem jego przekroju poprzecznego) i wykonawcze powodują, że nie da się osiągnąć wskaźnika powierzchni właściwej o wartości wyższej od 5-6, a ponadto przepływ zawiesiny w przewodach o długości względnej l/d> 10 osiąga zakres dużych liczb Reynoldsa i przestaje być laminarny. Można jednak zastosować inną koncepcję rozwiązania konstrukcyjnego pakietów opartą na wielostrumieniowej sedymentacji prostopadłoprądowej. W tym przypadku ograniczenia konstrukcyjne i wykonawcze nie stanowią przeszkody, pakiet jest, bowiem stosem płyt o teoretycznie nieograniczonej wysokości. W artykule opisano oryginalne stanowisko do badań sedymentacji prostopadłoprądowej. Przedstawiono także matematyczny model procesu sedymentacji prostopadłoprądowej, wyniki badań oraz wyniki symulacji komputerowych. Wyniki badań i symulacji komputerowych prowadzą do wniosku, że w osadnikach tego typu można nawet ponad l0-krotnie zwiększyć wydajność lub adekwatnie podnieść efektywność sedymentacji. Na podstawie badań i obliczeń przedstawiono komputerowy projekt osadnika prostopadłoprądowego o wydajności 100 m31h. Urządzenie tego typu zajmuje około 10% miejsca niezbędnego dla tradycyjnych urządzeń sedymentacyjnych i pozwala osiągnąć dużą efektywność porównywalną z efektywnością tradycyjnych urządzeń. Dlatego może być stosowane do wysokosprawnego i wysokowydajnego klarowania zawiesin przemysłowych lub zawiesin pochodzących z obiegu uzdatniania wód i oczyszczania ścieków, zwłaszcza w przypadkach, gdy jest brak miejsca na urządzenia tradycyjne lub gdy dąży się do obniżenia kosztów budowy i eksploatacji osadnika.

Słowa kluczowe

EN

cross-current sedimentation; lamella packs; settling tanks; water clarification

PL

inżynieria sanitarna; sedymentacja wielostrumieniowa; uzdatnianie wód

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 4, no 4
• Strony: 5--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kowalski P.

• University of Mining and Metallurgy, Al. Mickiewicza 30, Kraków

autor

Mięso R.

• University of Mining and Metallurgy, Al. Mickiewicza 30, Kraków

Bibliografia

• [1] Bandrowski J., Hehlmann J., Merta H., Zioło J.: Opracowanie metody optymalnego doboru wysokosprawnych osadników z wypełnieniem na podstawie doświadczalnych badań osadników, Inż. Ap. Chem.,1 (1997), 3–8.
• [2] Bandrowski J., Hehlmann J., Merta H., Zioło J.: Podział zawiesin ze względu na możliwość zagęszczania w osadnikach z wypełnieniem oraz analiza czynników wpływających na proces sedymentacji cienkowarstwowej, Inż. Ap. Chem., 3 (1997), 3–7.
• [3] Bandrowski J., Hehlmann J., Merta H., Zioło J.: Studies of sedimentation settlers with packing, Chem. Engng. and Proc., 36, (1997), 219–229.
• [4] Bandrowski J., Merta H., Zioło J.: Analiza modeli osadników z wypełnieniem, Inż. Ap. Chem., 6, 1995.
• [5] Bandrowski J., Merta H., Zioło J.: Sedymentacja zawiesin. Zasady i projektowanie, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2001.
• [6] Bandrowski J., Merta H., Zioło J.: Analiza modeli osadników z wypełnieniem (in Polish), Inż. Ap. Chem., 6, 1995.
• [7] Bandrowski J., Merta H., Zioło J.: Modele osadników z wypełnieniem, Mat. XVI Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej Inżynierii Chemicznej i Procesowej, t. 1. Przepływy, mieszanie. Procesy dynamiczne z fazą stałą, s. 180–185, Wyd. Politechniki Gdańskiej, 12–15 września 1995.
• [8] Buer T., Margraf M.: Enhancement of activated sludge plants by lamellas in aeration tanks and secondary clarifiers, Paper presented at the Aeration Conference on Applied Techniques to Optimize Nutrient Removal and Aeration Efficiency, Helsinki, 2000.
• [9] Boycott A.E.: Sedimentation of Blood Corpuscles, Nature, 104, 532.
• [10] Camp T.R.: Sedimentation and the Design of Settling Tanks, Trans. Amer. Soc. Civ. Engrs, 111, 1946, 895–958.
• [11] Gęga J.: Wysokosprawne osadniki z wkładami rurowymi do oczyszczania ścieków hutniczych, Zesz. Nauk. AGH, 561, 9, 1976, 89–99.
• [12] Haba J., Nosowicz J., Pasiński A.: Klären und Eindicken von Suspensionen in Lamelleneneidickern, Aufbereitungs-Technik, 4, 1980, 198–201.
• [13] Haba J., Nosowicz J., Pasiński A.: Sedymentacja zawiesin w osadnikach płytowych, Rudy Metali, 23, 9, 1978, 440–444.
• [14] Haba J., Nosowicz J., Pasiński A.: Wyznaczanie stopnia sedymentacji w osadniku z wypełnieniem płytowym, Rap. Inst. Inż. Chem. Urz. Ciepl. Polit. Wrocł., seria preprints, 91, Wrocław, 1980.
• [15] Haba J., Pasiński A.: Badanie osadnika płytowego w zastosowaniu do technologii otrzymywania wodorotlenku glinu, Rap. Inst. Inż. Chem. Urz. Ciepl. Polit. Wrocł., 4, Wrocław, 1979.
• [16] Hazen A.: On Sedimentation, Trans. ASCE, 53, 1904, 45–88.
• [17] Kowalski W.: Mathematical model of sedimentation process in the bended suspension stream (in Polish), Arch Ochr. Środ., 1–2, 109–120, 1991.
• [18] Kowalski W.: Parameters of the particles composition of the emitted dust from iron metallurgy processes (in Polish), Arch. Ochr. Środ., 1–2, 67–79, 1991.
• [19] Kowalski W.: Sedimentation balance – interpretation method of information about particle composition (in Polish), Arch. Ochr. Środ., 1–2, 1991, 159–167.
• [20] Kowalski W.: Generalization of Hazen’s Sedimentation Theory, Archives of Hydroengineering, Vol. XXXIX, 2, 1992, 85–103.
• [21] Kowalski W.P.: Analiza teoretyczna i badania procesu sedymentacji wielostrumieniowej (in Polish), Problemy Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 3, Kraków, 2000, 179.
• [22] Kowalski W.P.: Podstawy teoretyczne projektowania osadników z wkładami wielostrumieniowymi (in Polish), Zeszyty Naukowe AGH, seria Mechanika, 27, Kraków, 1992, 132.
• [23] Kowalski W. P.: Modelowanie matematyczne procesu sedymentacji ziaren zawiesin polidyspersyjnych, Mat. XLIII Sympozjonu pt. „Modelowanie w mechanice” (in Polish), Gliwice, 2004.
• [24] Kujawska E.: Badania procesu sedymentacji w osadniku z wypełnieniem płytowym i profilowym, PhD Thesis, Politechnika Śląska, 2003.
• [25] Niedźwiedzki Z.: Badania teoretyczne i eksperymentalne wypełnień osadników wielostrumieniowych, Zesz. Nauk. Politechniki Łódzkiej, 863, Łódź, 2000, 162.
• [26] Merta H.: Projektowanie osadników z wypełnieniem. Część 1. Parametry projektowe i technologiczne osadników płytowych i rurowych oraz ich klasyfikacja (in Polish), Inż. Ap. Chem., 2, 1996, 3–10.
• [27] Nipl R.: O zastosowaniu uogólnionego rozkładu gamma do aproksymacji krzywych składu ziarnowego, Mat. XIII Krakowskiej Konferencji Nauk.-Techn. Przeróbki Kopalin (in Polish), Kraków, 1979, 323–330.
• [28] Olszewski W.: Osadniki wielostrumieniowe, [in:] Nowa Technika w Inżynierii Sanitarnej (in Polish), Wodociągi i Kanalizacja, t. 5, 1975.
• [29] Oden S.: Eine neue Methode zur Bestimmung der Kornerverteilung in Suspensionen, Kolloid -Z , 18, 2, 1916, 33–47.
• [30] Orzechowski Z.: Przepływy dwufazowe, jednowymiarowe, ustalone, adiabatyczne, PWN, Warszawa, 1990.
• [31] Papoulis A.: Prawdopodobieństwo, zmienne losowe i procesy stochastyczne, wyd. l, WNT, Warszawa, 1972.
• [32] Mięso R.: Badania prostopadłoprądowego procesu sedymentacji, PhD Thesis, AGH, Kraków, 2000.
• [33] Stacy E.W.: A Generalization of the Gamma Distribution, Annals of the Mathem. Statistics, Vol. 33, 3, 1962.
• [34] Stokes G.G.: On the Effect of the Internal Friction of Fluids on the Motion of Pendulums, Camb. Trans., Vol. 9.
• [35] Materiały informacyjne firmy Sala Inc.
• [36] Zioło J.: Influence of the system geometry on the sedimentation effectiveness of lamella settlers, Chem. Engng. Sci., Vol. 51, 1, 1996, 149–153.