Analiza procesów filtracyjnych na złożach mineralnych stosowanych w filtrach naturalnych stawów kąpielowych

Abstrakt

Naturalne stawy kąpielowe jako obiekty przeznaczone na potrzeby rekreacyjne charakteryzują się prostotą rozwiązań i znaczącym udziałem procesów naturalnych. Stawy budowane są z materiałów powszechnie dostępnych występujących w przyrodzie, a ich główną cechą jest stosowanie prostych technik uzdatniania wody z wykorzystaniem odpowiednich roślin oraz filtrowania wody przez materiał porowaty. Niniejsza praca poświęcona jest procesom filtracji wody z wykorzystaniem dwóch materiałów to jest: grysu wapiennego i opoki odpowiednio preparowanej o nazwie Rockfos® Ze względu na konieczność filtrowania wody w warunkach przepływu grawitacyjnego celem badań było określenie relacji funkcyjnej strat hydraulicznych złoża zbudowanego z wybranego materiału w zależności od prędkości filtrowania wody. Znajomość tej funkcji pozwoli, przy zdanej ze względów technologicznych prędkości filtrowania określić wymaganą wysokość warstwy wody nad złożem. Badania obejmowały określenie: średnicy zastępczej i sferyczności ziaren w/w złóż, porowatości tych złóż w warunkach upakowania luźnego i zagęszczonego oraz zależności strat ciśnienia w funkcji prędkości filtracji. Określenie tych wartości jest podstawą do opracowania metodyki projektowania tych filtrów. Wykazano, że mnogość wzorów na obliczanie średnic zastępczych ziaren złóż „d” oraz sferyczności „ψ” wprowadza znaczne utrudnienie w modelowaniu strat ciśnienia w funkcji prędkości filtracji. Otrzymywane wartości liczbowe różnią się i poszczególne zestawy iloczynów „d·ψ” nie zawsze odzwierciedlają zależność zgodną z wynikami pomiarów. Stwierdzono, że wyniki modelu najbliższe wynikom pomiaru uzyskano przy wykorzystaniu średnic objętościowych i sferyczności obliczonej z uśrednionych wymiarów przestrzennych poszczególnych ziaren.