Математические модели в задачах водоснабжения и водоотведения
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/61.202Ключові слова:
водопользование; очистка воды; математическое моделирование; песколовка.Анотація
Цель. Целью работы является разработка численных моделей для расчета гидродинамики течения и массопереноса в песколовке, которая имеет дополнительные конструктивный элементы.
Методика исследований. Для решения поставленной задачи использована гидродинамическая модель вихревых течений идеальной жидкости. Для моделирования распространения примеси в песколовке используется двухмерное уравнение конвективно-диффузионного рассеивания примеси в очистном сооружении. Данное уравнение позволяет учесть основные физические факторы, которые влияют на рассеивание примеси в песколовке, а именно: поле скорости потока сточных вод, диффузионный перенос примеси, оседание примеси под действием силы тяжести. Для численного интегрирования моделирующих уравнений используются конечно-разностные схемы. Для расчета уравнения переноса завихренности применяется двухшаговая разностная схема расщепления. Для численного интегрирования уравнения для функции тока применяется многошаговая схема расщепления. Расчет функции тока на каждом шаге расщепления осуществляется по явной схеме. Для численного интегрирования уравнения, описывающего рассеивание примеси в песколовке применяется неявная разностная схема расщепления. Значение концентрации примеси в песколовке рассчитывается также на основе явной формулы.
Результаты исследования. Проведен вычислительный эксперимент на базе разработанных численных моделей. Вычислительный эксперимент проведен с целью оценки эффективности очистки сточных вод в песколовке, содержащей ряд дополнительных конструктивных элементов. Представленные результаты численного моделирования показывают, что разработанные численные модели позволяют рассчитать гидродинамику потока и рассеивание примеси в очистных сооружениях, имеющих сложную геометрическую форму.
Научная новизна. Представлены эффективные численные модели, которые дают возможность рассчитывать эффективность очистки сточных вод в песколовках, имеющих сложную геометрическую форму.
Практическое значение. Построенные численные модели могут использоваться для проведения серийных расчетов по оценке эффективности работы песколовок на стадии их проектирования или при реконструкции уже существующих очистных сооружений.
Посилання
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
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»
ДБН В.2.5-75:2013. Каналізація. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проектування . [Чинний від 2014-01-01] .(2013).Мінрегіон України
Епоян, С.М., Колотило, В.Д., & Друшляк, О.Г. (2010). Водопостачання та очистка природних вод. Навчальний посібник. Фактор
Олійник, О. Я., & Айрапетян, Т. С. (2015). Моделювання очистки стічних вод від органічних забруднень в біореакторах-аеротенках зі зваженим (вільноплаваючим) і закріпленим біоценозом. Доповіді НАНУ , (5), 55-60. https://doi.org/10.15407/dopovidi2015.05.055
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
Griborio, A. (2004). Secondary Clarifier Modeling: A Multi-Process Approach . Dissertation and Theses. University of New Orleans
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
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.
