Víztechnológiai mérőgyakorlat 1-2. Oxigénbeviteli kapacitás mérése. Jegyzőkönyv

Átírás

1 A mérést végezte: NEPTUNkód: Víztechnológiai mérőgyakorlat 1-2. Oxigénbeviteli kapacitás mérése Jegyzőkönyv Név: Szak: Tagozat: Évfolyam, tankör: Gyakorlatot tartotta: Osztályzat: Kelt: Beadandó jegyzőkönyv tartalma: - ez a címlap a résztvevők aláírásával - mérés menete (önállóan megírva, a kiadott minta szerint, kézzel vagy szövegszerkesztővel) - mért eredmények (a gyakorlaton kézírással feljegyzett adatok, rajzok eredeti kézírásos példánya, számítógépen tárolt többi mért adat önállóan számítógéppel ábrázolva) - számított eredmények (önállóan feldolgozva, kiadott minta szerinti grafikon, számítógéppel kiértékelve) Beadás formátuma: egy darab jegyzőkönyv.pdf formátumban a salamon@vki.ej.hu címre Leadási határidő: a gyakorlatot követő péntek 12:00 óra, 109-es iroda. A csoportosan leadott jegyzőkönyvre kapott érdemjegyet egyénileg leadott jegyzőkönyvvel lehet javítani, igény esetén.

2 Megrendelő: A mérés célja: I. Oxigénbeviteli kapacitás mérés alapadatok A műtárgy üzemeltetője: Mérés helye: Mérés ideje: Mérési adatok: Műtárgy jellemzői: Medence hossz m Medence szélesség m Medence mélység m Medence átmérő m Medence alapterület m 2 Medence térfogat: V m 3 Oxigénbeviteli eszköz jellemzői: Diffúzor típusa: Nettó vízmélység (diffúzor vízborítása): h E m Diffúzorok száma db Diffúzorok telepítése db/m 2 Levegő adatai Légköri nyomás Pa Levegő hőmérséklete - átlag o C K Levegő befúvás adatai Fúvott levegő hőmérséklete o C K Fúvott levegő mért térfogatárama, minimum m 3 /min = m 3 /h Fúvott levegő mért térfogatárama, maximum m 3 /min = m 3 /h Fúvott levegő mért térfogatárama, átlag: Q m 3 /min = m 3 /h Fúvott levegő túlnyomása, minimum Pa Fúvott levegő túlnyomása, maximum Pa Fúvott levegő túlnyomása, átlag: p Pa Fúvó berendezés típusa: Fúvó villamos teljesítmény felvétele: P kw Vizsgált víz adatai Vízhőmérséklet - vegyszerezés előtt o C - mérés kezdetén o C - mérés végén o C - átlag o C Telítési koncentráció Pa-n, 20 o C-n: C SS,20 (Táblázatból) mg/l Telítési koncentráció az átlag vízhőmérsékletnél: C SS,T (Táblázatból) mg/l

3 Minta megoldás/jegyzőkönyv tartalma

4 Megrendelő: cégnév, település I. Oxigénbeviteli kapacitás mérés alapadatok A mérés célja: Igazolni, hogy a XXX Szennyvíztisztító Telep XXX. sz. levegőztető medencéjébe beépített XXX típusú, XXX gyártmányú levegőztető panelekkel biztosítható a kg O2 megkívánt 310 oxigénbeviteli kapacitás. h A műtárgy üzemeltetője: cégnév, telephely Mérés helye: XXX. sz. levegőztető medence, XXX Szennyvíztisztító Telep, telephely, címe utca 40. Mérés ideje: év. hó. nap. Mérési adatok: Műtárgy jellemzői: Medence hossz 60 m Medence szélesség 10,4 m Medence mélység 4,6 m Medence átmérő - m Medence alapterület 624 m 2 Medence térfogat: V 2870,4 m 3 Oxigénbeviteli eszköz jellemzői: Diffúzor típusa: XXX, Tányéros Nettó vízmélység (diffúzor vízborítása): h E 4,4 m Diffúzorok száma 1190 db Diffúzorok telepítési sűrűsége 1,91 db/m 2 (Egyenletes, két ponton a medence geometriája miatt sűrítve) Levegő adatai Légköri nyomás Pa Levegő hőmérséklete - átlag 11,2 o C 284,35 K Levegő befúvás adatai Fúvott levegő hőmérséklete 19,8 o C 292,95 K Fúvott levegő mért térfogatárama, minimum 93,8 m 3 /min 5628 m 3 /h Fúvott levegő mért térfogatárama, maximum 94,3 m 3 /min 5658 m 3 /h Fúvott levegő mért térfogatárama, átlag: Q 94,05 m 3 /min 5643 m 3 /h Fúvott levegő túlnyomása, minimum Pa Fúvott levegő túlnyomása, maximum Pa Fúvott levegő túlnyomása, átlag: p Pa Fúvó berendezés típusa: KAESSER csg Fúvó villamos teljesítmény felvétele: P 100 kw Vizsgált víz adatai Vízhőmérséklet - vegyszerezés előtt 17,3 o C - mérés kezdetén 17,6 o C - mérés végén 17,8 o C - átlag 17,57 o C Telítési koncentráció Pa-n, 20 o C-n: C SS,20 (Táblázatból) 9,09 mg/l Telítési koncentráció az átlag vízhőmérsékletnél: C SS,T (Táblázatból) 9,55 mg/l

5 További vízminőségi jellemzők: ph Vezetőképesség Redox potenciál Lebegőanyag - [ms/cm] [mv] [g/l] - Vegyszerezés előtt 8,27 1, ,6 - Mérés kezdetén 8,08 1, ,2 0,005 - Mérés végén 8,27 1, ,0 Vegyszerezés: KOI [mg/l] 30 Ammónium-nitrogén [mg/l] 0,415 Nitrit [mg/l] 0,68 Nitrát [mg/l] 44,19 Összes szervetlen nitrogén [mg/l] 10,6 Összes foszfor [mg/l] 1,74 Itt kell leírni a beadagolandó szulfit mennyiségének kiszámítását, munkavédelmi követelményeket, R és S mondatokat, a beadagolás pontos módját, mennyiségét, eszközeit, időbeli ütemezését, térbeli elosztását, stb. Megismételt többszöri mérés esetén minden mérésre külön. Bevitt vegyszerek mennyisége: 4 kg CoCl 2 6H 2 O katalizátor és 100 kg Na 2 SO 3. Vegyszer beadagolás menete: : A 4 kg CoCl 2 6H 2 O katalizátor oldatának bevitele : 100 kg Na 2 SO 3 beadagolása. A vegyszerek beadagolása medence kerülete mentén egyenletesen elosztva történt szívlapáttal, a kobalt katalizátor esetében az oldat befecskendezésével, a nátrium-szulfit esetében beszórással. Oldott oxigén koncentrációk mérésének ideje: A mérési pontok vázlatos elhelyezkedése, a berendezés rajza, méretei, a mérés elvi elrendezése: Bukóél 4. Mérési pont 1. Mérési pont 3. Mérési pont 2. Mérési pont X. Ábra: Vizsgált műtárgy és mérési pontok vázlatos rajza, elvi elrendezés Oldott oxigén mérő szonda és műszer típusa, jellemzői:

6 II. Mért eredmények Mért adatok táblázatosan és grafikusan, vagy nagyszámú adat esetén csak grafikusan. Ha egy műtárgyban több ponton is mértük az oldott oxigén koncentrációt, akkor minden mérési pontra külön táblázat és/vagy grafikon. Ha egy vagy több ponton több megismételt mérést végeztünk, akkor minden mérésre külön, az esetleges változtatások (keverés van-nincs, vízhőmérséklet változás, vízmélység változás, levegő befúvás változás, stb.) feltüntetésével. A mérési eredmények a következők: Mérési pont WTW Oxi 315i, Hach Lange HQ30D WTW Oxi 315i, Műszer Hanna HI 9143 Mérőfej: CellOx 325 Flexi Mérőfej: CellOx 325 Észlelő XXX XXX XXX XXX Idő Mért oldott oxigén koncentrációk t C 1 (t) C 2 (t) C 3 (t) C 4 (t) [min] [g/m 3 ] [g/m 3 ] [g/m 3 ] [g/m 3 ] 0 15,64 8,54 4,71 6, ,94 8,03 5,29 7, ,96 8,42 6,30 8, ,55 8,94 7,25 8, ,89 9,43 7,92 8, ,27 9,60 8,46 9, ,07 9,98 8,99 9, ,05 10,29 9,30 9, ,55 10,43 9,48 9, ,41 10,57 9,58 10, ,28 10,61 9,79 10, ,58 10,72 9,81 10, ,28 10,79 9,90 10, ,80 10,82 10,01 10, ,16 10,90 10,04 10, ,22 11,05 10,04 10, ,08 11,00 10,11 10, ,62 10,87 10,12 10, ,26 10,95 10,16 10, ,56 10,87 10,21 10, ,96 10,93 10,24 10, ,33 10,96 10,17 10, ,36 10,97 10,16 10, ,45 10,91 10,17 10, ,56 10,96 10,14 10, ,97 10,95 10,14 10, ,20 10,99 10,12 10, ,96 10,93 10,14 10, ,95 10,87 10,18 10, ,56 10,94 10,14 10, ,29 10,94 10,17 10,31 Az eredmények grafikusan például:

7 X: ábra:

8 III. Eredmények értékelése Az illesztett paraméterrel számolt görbe és a mérési pontok közti eltérés: X. ábra. A X. mérési ponton/sorozatban a mért értékek és az illesztett C(t) függvény eltérései Látható, hogy a hiba értéke véletlenszerűen ingadozik, ezért a mérés feltehetően helyes volt, nem úgy, mint az alábbi ábra szerinti eredmények esetén: Bővített anyagátadási tényező (K L a) számítása: C s értékét addig változtatjuk, amíg a legjobb lineáris illeszkedést kapjuk az idő függvényben ábrázolt telítettségi hiány logaritmusára. T = 19.7 o C t C(t) D(t)=C s -C(t) ln D(t) [min] [g O 2 /m 3 ] Cs = 9.08 g O 2 /m Cs = 9.8 g O 2 /m Táblázatból: A legjobb illeszkedést adó: ln D(t) y = x R² = t(min) y = A+Bx ln D(t) = ln D(0) - K L a t ln D(0) = A= D(0) = g O 2 /m C(0) = C s -D(0) = g O 2 /m K L a = -B = /min K L a = /h

9 A három mérési ponton/az egyes mérési sorozatokban a paraméterek értékeire az alábbi eredmények adódtak a függvényillesztésből: C 2 (t) C 3 (t) C 4 (t) Átlag Legnagyobb eltérés az átlagtól [%] C S,T [mg/l] 10,99 10,22 10,34 10,52 2,84 C 0 [mg/l] 7,06 4,34 6,39 5,93 26,82 K L a [1/min] 0,2323 0,2401 0,2874 0,2532 8,29 Az eltérések indoklása, értékelése: Péladául: a KLa értéke az x. mérésnél azért magasabb, mert keverés is volt, a C 0 értéke azért magasabb, mert mint a mérési eredményekből is látszik, a vegyszeradagolással nem sikerült olyan mértékben lecsökkenteni az oldott oxigén tartalmat, mint a többi mérésnél, a mérés során a vízhőmérséklet egyre emelkedett, a folytatólagos szulfit adagolások miatt egyre nőtt a sótartalom és befolyásolta a telítési oldott O2 koncentráció értékét, stb. A bővített anyagátadási tényező, K L a számítása: 20 K a L 20 = K a = = L 20 T 20 17,57 1,024 15,19 1,024 16,09 h A szabványos 20 o C-hoz tarozó telítési oldott oxigén koncentráció, CS,20 számítása. A szabvány finombuborékos levegőztetésre megengedi, hogy a normál légköri nyomásnak a fél vízoszlop magasságával megnövelt értékét vegyük figyelembe az oxigénbeviteli kapacitás számításához, ezért az összehasonlítás kedvéért az így kapott értéket is közlöm. Az eredményül kapott CS, T átszámításával: C p C C C p A fél vízoszlop nyomásával becsült: OC számítása C 9, mg 10,52 9,93 9, l SS,20 0 S,20 = S, T = = SS, T he p0 4, mg = C 1+ = 9,09 1+ = 10, p l S,20 SS,20 C S,20 átszámított értékével: K La C 16,09 9,93 kg O OC= = = 0, m h 20 S, kg O SOTR=Σ OC= V OC = 2870, 4 0,160= 459,26 2 h C S,20 fél vízoszlop nyomásával becsült értékével: K La C 16,09 10,93 kg O OC= = = 0, m h 20 S, Σ OC= V OC= 2870,4 0,176= 505,19 Levegő térfogatáram számítása: kg O 2 h

10 A szabvány 0 o C-os normál állapotú levegőre vonatkoztatja a térfogatáramot a hatékonysági jellemzők számításakor. 3 3 m m Q= 94,05 = 5643 min h T p + p 273, Nm = = 5643 = ,15+ 19, h 0 l QL Q T p 0 Egy diffúzor terhelése: QL 7874 Nm q L = = = 6, h Oxigénbeviteli hatékonyságok számítása: C S,20 átszámított értékével: Σoc 385,93 g O 13, 25 % SSOTE= OC = = = 13, 25 SSOTE= OAh = = 4,42 6,62 4,4 Nm m 3 m 2 L, h 3 ql he 3 3 C S,20 fél vízoszlop nyomásával becsült értékével: OC Σoc 424, 53 g O 14,57 % = = = 14,57 OAh = = 4,86 6,62 4,4 Nm m 3 m 2 L, h 3 ql he A fúvóberendezés teljesítménye a mérés ideje alatt: 3 kw kg O2 459,29 SOTR h kg O2 SAE= OP= = = 153 P 3 kw 3 kwh

11 Minta megoldás: A mérés elméleti háttere Alapfogalmak MSZ EN Wastewater treatment plants. Part 15: Measurement of the oxygen transfer in clean water in aeration tanks of activated sludge plants című (jelenleg hatályos, magyarra még le nem fordított) szabvány szerint: A fogalmakat a szabványból (könyvtár) ki kell keresni, vagy a gyakorlaton feljegyezni magunknak! Oxigénbeviteli kapacitás: A levegőztetés hatékonysága: Specifikus oxigénbeviteli hatékonyság: Bővített anyagátadási tényező: A mérés során használt vegyszerek: A felhasznált vegyszereket a ténylegesen felhasználtaknak megfelelően kell leírni! A gyakorlaton jegyezzük fel részletesen, hogy pontosan melyik vegyszert használtuk! Nátrium-szulfit por Kobalt-klorid oldat A mérés során használt eszközök: A felhasznált eszközöket a ténylegesen felhasználtaknak megfelelően kell leírni! A gyakorlaton jegyezzük fel részletesen, hogy pontoan melyik vegyszert használtuk! gyorsmérleg vegyszereskanál főzőpohár mérőhenger HACH HQ40d oldott hordozható mérőműszer, LDO optikai leven működő oldott oxigén mérő szondával, PC-hez csatlakoztatva Mérés menete A menetét a valóságnak megfelelően, minél részletesebben kell leírni, úgy hogy az alapjána mérést meg lehessen ismételni! A gyakorlaton jegyezzünk fel mindent pontosan! 1. A tartályban beállítjuk a kívánt kobalt klorid koncentrációt. 2. A tartályban nátrium-szulfit beadagolásával 0-ra állítjuk be az oldott oxigén tartalmat. 3. Megíindítjuk a levegőztetést és felvesszük az oldott oxigén tartalaom változását a az idő függvéynében. Az adatok ismeretében kiszámítjuk a bővített anyagátadási tényezőt és a tartályra jellemző oxigénbeviteli kapacitás értékeket.

12 Mérési körülmények A mérés során fel kell jegyezni: - tartály méretei: térfogat alapterület vízmélység diffúzor vízborítása - diffúzor adatai: típus, anyag átmérő telepítési sűrűség geometriai elrendezés - oldott oxigén mérő(k) elhelyezése: típus darabszám telepítési mélység - fúvó gépészet: típus telejsítmény kompresszor esetén tartály térfogata ki- és bekapcsolási nyomás - fúvott levegő (mérés elején és végén): hőmérséklet nyomás térfogatáram (rotaméterről leolvasott érték osztva 0,03-al l/h-t ad) - vizsgált víz: hőmérséklet (mérés elején és végén) oldott oxigén tartalom a szulfit adagolás előtt (vezetőképesség, egyéb vízminőségi jellemzők) - környezeti tényezők: levegő hőmérséklet légnyomás páratartalom szél napsütés egyéb: - mérés végrehajtás: beadagolt kobalt-klorid mennyisége szulfit adagolások és az utánuk mért oldott oxigén tartalmak beadagolások, fellevegőztetések időpontjai