Розрахунок процесу очищення стічних вод на базі експрес моделі
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/63.115Ключові слова:
очищення стічних вод; математичне моделювання; відстійник, очисні спорудиАнотація
Мета. Метою роботи є розробка чисельної моделі для розрахунку ефективності очищення стічних вод у відстійнику. Розроблена чисельна модель може бути застосована для моделювання поля швидкості і перенесення забруднювача в очисних спорудах, з урахуванням їх геометричної форми і при наявності додаткових елементів всередині споруди. Методика досліджень. Для математичного моделювання процесу очищення стічних вод у відстійнику застосовуються фундаментальні рівняння механіки суцільного середовища. Для розрахунку поля швидкості в горизонтальному відстійнику використовується модель безвихрових течій ідеальної рідини (модель потенційної течії). Побудова поля концентрації домішки в горизонтальному відстійнику ґрунтується на чисельному рішенні рівняння масопереносу. Дане рівняння враховує перенесення домішки конвекцією і за рахунок дифузійного переносу. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості використовується двокрокова схема умовної апроксимації. Чисельне інтегрування рівняння масопереносу здійснюється за допомогою кінцево-різницевої схеми розщеплення. Попередньо моделююче рівняння масопереносу розщеплюється на два рівняння. Перше рівняння описує перенесення домішки за рахунок конвекції. Друге рівняння описує перенесення домішки за рахунок дифузії. Для кожного рівняння будується різницева схема чисельного інтегрування таким чином, щоб на кожному кроці невідоме значення концентрації домішки розраховувалося за явною формулою. Результати дослідження. На основі побудованої чисельної моделі розроблено пакет програм. Пакет програм дає можливість оперативно розрахувати поле концентрації домішки в горизонтальному відстійнику і ефективність очищення. Представлені результати розрахунків по визначенню ефективності очищення стічних вод в горизонтальному відстійнику всередині якого розміщені додаткові конструктивні елементи, що впливають на гідродинаміку потоку. Наукова новизна. Розроблено швидкорахуючу чисельну модель для розрахунку процесу масопереносу домішки, що міститься в стічних водах, в горизонтальному відстійнику. Горизонтальний відстійник має додаткові конструктивні елементи. Побудована чисельна модель дозволяє проводити розрахунок процесу масопереносу у відстійниках, що мають складну геометричну форму, нерівномірне поле швидкості потоку стічних вод в очисній споруді, дифузію. Практичне значення. Розроблена чисельна модель дозволяє в режимі реального часу оцінювати ефективність роботи горизонтального відстійника. Чисельна модель може бути використана при проведенні серійних розрахунків на етапі проектування споруд для очищення стічних вод.Посилання
Василенко, О.А., Грабовський, П.О., Ларкіна, Г.М., Поліщук, О.В., & Прогульний, В.Й. (2010). Реконструкція і інтенсифікація споруд водопостачання та водовідведення. Навч. посіб . ІВНВКП «Укргеліотек»
Alharbi, A. O. M. (2016). The biological treatment of wastewater: mathematical models. Bulletin of the Australian Mathematical Society , 94 (2), 347–348. https://doi.org/10.1017/S0004972716000411
Беляев, Н.Н., & Нагорная, Е.К. (2012). Математическое моделирование массопереноса в отстойниках систем водоотведения. Монография . Новая идеология
Беляев, Н.Н., & Козачина, В.А. (2015). Математическое моделирование массопереноса в горизонтальных отстойниках. Монография . Акцент ПП
Епоян, С.М., Колотило, В.Д., & Друшляк, О.Г. (2010). Водопостачання та очистка природних вод. Навчальний посібник .Фактор
Griborio, A. (2004). Secondary Clarifier Modeling: A Multi-Process Approach . Dissertation and Theses. University of New Orleans : USA
Młyński, D., Bugajski, P., & Młyńska, A. (2019). Application of the Mathematical Simulation Methods for the Assessment of the Wastewater Treatment Plant Operation Work Reliability. Water , 11 (5), 873. https://doi.org/10.3390/w11050873
Марчук,Г.И. (1982). Математическое моделирование в проблеме окружающей среды .Наука
Згуровский, М.З., Скопецкий, В.В., Хрущ, В.К., & Беляев Н.Н. (1997). Численное моделирование распространения загрязнения в окружающей среде . Наук. думка
Biliaiev, M. (2011). Numerical Simulation of Indoor Air Pollution and Atmosphere Pollution for Regions Having Complex Topography. NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security, 87-91. http://doi.org/10.1007/978-94-007-1359-8_15
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
