Це застарівша версія, яка була опублікована 2024-04-20. Прочитайте найбільш нову версію.

МОДЕЛЮВАННЯ МАСОПЕРЕНОСУ У СПОРУДАХ ВОДОВІДВЕДЕННЯ

Автор(и)

  • М. М. Біляєв Український державний університет науки і технологій, Україна
  • А. С. Коваленко Український державний університет науки і технологій, Україна
  • Р. П. Побєдьонний Український державний університет науки і технологій, Україна
  • М. В. Чирва Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.270224.62.1024

Ключові слова:

стічні води, відстійник, чисельне моделювання, масоперенос, обчислювальний експеримент

Анотація

Постановка проблеми. Проектування систем очищення стічних вод – складний процес, що потребує використання спеціальних математичних моделей. Як правило, на етапі проектування споруд систем водовідведення використовуються емпіричні моделі, що дозволяють отримати лише «інтегральну» характеристику ефективності очищення стічних вод. Але в низці випадків важливо мати інформацію щодо просторового розподілу концентрації домішки в споруді. Для розв’язання даної задачі потрібно мати тривимірні математичні моделі. Наразі існує дефіцит таких моделей, тому створення тривимірних багатофакторних моделей для аналізу ефективності споруд систем водовідведення бачиться актуальним. Мета роботи – розроблення тривимірної чисельної моделі для аналізу процесу масопереносу для визначення концентрації домішки у відстійнику. Методика. Аналіз концентраційних полів домішки у відстійнику здійснюється шляхом чисельного інтегрування тривимірного рівняння для потенціалу швидкості та тривимірного рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Для чисельного інтегрування рівняння Лапласа для потенціалу швидкості застосовується змінно-трикутний метод та метод Лібмана. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки використовуються скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Створено динамічну багатофакторну чисельна модель для аналізу процесу масопереносу домішки у відстійнику шляхом обчислювального експерименту. Практична значущість. Побудована багатофакторна чисельна модель дає можливість аналізувати ефективність очищення стічних вод у відстійниках, що мають складну геометричну форму та не можуть бути розраховані на базі існуючих інженерних методик. Висновки. На базі розробленої тривимірної чисельної моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє оперативно отримати інформацію про розподіл концентрації домішки у відстійнику.

Біографії авторів

М. М. Біляєв, Український державний університет науки і технологій

Кафедра гідравліки, водопостачання та фізики, докт. техн. наук, проф.

А. С. Коваленко , Український державний університет науки і технологій

Кафедра гідравліки, водопостачання та фізики, аспір.

Р. П. Побєдьонний , Український державний університет науки і технологій

Кафедра гідравліки, водопостачання та фізики, аспір.

М. В. Чирва , Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра гідравліки, водопостачання та фізики, аспір.

Посилання

Беляев Н. Н., Нагорная Е. К. Математическое моделирование массопереноса в отстойниках систем водоотведения : монография. Днепропетровск : Новая идеология, 2012. 112 с.

Беляев Н. Н., Козачина В. А. Математическое моделирование массопереноса в горизонтальных отстойниках : монография. Днепропетровск : Акцент ПП, 2015. 115 с.

Василенко О. А., Грабовський П. О., Ларкіна Г. М., Поліщук О. В., Прогульний В. Й. Реконструкція і інтенсифікація споруд водопостачання та водовідведення : навч. посіб. Київ : ІВНВКП «Укргеліотек», 2010. 272 с.

Ковальчук В. А. Очистка стічних вод : навчальний посібник. Рівне : ВАТ «Рівненська друкарня», 2002. 622 с.

Олейник А. Я., Киселев С. К., Малько В. Ф., Ягодовская О. Н. Методика инженерного расчета вторичных вертикальных отстойников. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки : наук.-техн. зб. № 7. Київ : КНУБА, 2006. С. 65–82.

Олiйник О. Я., Айрапетян Т. С. Теорія i розрахунки біологічної очистки стічних вод в аеротенках зi зваженим (вiльноплаваючим) i закріпленим на додаткових пристроях біоценозом. Прикладна гідромеханіка. Том 17, № 3. 2015. С. 35–43.

Lledo Prades Martell Computational Fluid Dynamics Techniques for Fixed – Bed Biofilm Systems Modelling: Numerical Simulation and Experimental Characterization. Doctoral Thesis. Manresa, October 2018. 201 p.

Meghdad Pirsaheb, Mitra Mohammadi, Abdollahdargahi Ali Almasi, Marzieh Naderi. Modeling and kinetic evaluation of intermittent aeration bioreactor with continuous flow in hospital wastewater treatment. Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences. 1 JCPS. Vol. 9, іss. 4. 2016.

Ramalingam K., Xanthos S., Gong M. Critical modeling parameters identified for 3D CFD modeling of rectangular final settling tanks for New York City wastewater treatment plants. Water Science & Technology. UK: Alliance House, 2012. Vol. 65 (6). Рр. 1087–1094.

Pereda M., Zamarreno J. M. Agent – based modeling of an activated sludge process in batch reactor. 19th Mediterrian Conference on Control and Automation Aquis. Corfu, Greece, June 20−23, 2011. Рр. 1128–1133.

Robescu D., Mandiş C., Robescu D. Design Lamellar Secondary Settling Tank Using Numerical Modeling. U.P.B. Sci. Bull. Series D. Vol. 72, іss. 4. Bucureşti, 2010. Рр. 211–216.

Robesku Diana, Robesku Dan, Mocanu Raluca, Moga Corina. Modeling of attached growth biological wastewater treatment process. U.P.B. Sci. Bull. Series C. Vol. 64, № 4. 2007. Рр. 593–598.

Shahrokhi M., Rostami F., Azlin Md, Said Md, Syafalni. The Computational Modeling of Baffle Configuration in the Primary Sedimentation Tanks. 2nd International Conference on Environmental Science and Technology. Vol. 6. Singapore, 2011. Рр. 392–396.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-04-20

Версії