Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11866
Title: Моделювання очистки води у вертикальному відстійнику
Other Titles: Моделирование очистки воды в вертикальном отстойнике
Modeling of Waste Water Treatment in Vertical Settler
Authors: Петренко, Володимир Дмитрович
Нетеса, Микола Іванович
Тютькін, Олексій Леонідович
Громова, Олена Вячеславівна
Козачина, Віталій Анатолійович
Keywords: очищення стічних вод
чисельне моделювання
вертикальний відстійник
очистка сточных вод
численное моделирование
вертикальный отстойник
wastewater treatment
numerical simulation
vertical settler
КМТ
КБВ
КУПББМ
КГВ
Issue Date: 2019
Publisher: Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Citation: Петренко В. Д., Нетеса М. І., Тютькін О. Л., Громова О. В., Козачина В. А. Моделювання очистки води у вертикальному відстійнику. Наука та прогрес транспорту. 2019. № 6 (84). С. 37–44. DOI: 10.15802/stp2019/195294.
Abstract: UK: Мета. Підвищення ефективності роботи очисних споруд у системах водопостачання та водовідведення є важливою технічною задачею. Для аналізу ефективності очищення води конкретної споруди, на етапі проектування, потрібно мати спеціальні математичні моделі. Метою роботи є побудова математичних моделей для оцінки ефективності роботи відстійників з додатковими конструктивними елементами, які використовують у системах очищення стічних вод. Методика. Процес розповсюдження забруднювача в очисній споруді (відстійнику) розраховують за допомогою рівнянь гідродинаміки течії в’язкої, нестисливої рідини. Додатковим рівнянням є рівняння поширення забруднювача у вертикальному відстійнику. Рівняння, що використовуються для розрахунку вертикального відстійника, враховують найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на ефективність роботи відстійника. Для чисельного інтегрування моделювального рівняння переносу домішки в споруді використовують різницеві схеми розщеплення. Чисельний розв’язок рівняння, що описує процес руху забруднювача у вертикальному відстійнику, базується на розщепленні цього рівняння на рівняння більш спрощеної структури. Для чисельного інтегрування моделювальних рівнянь течії нев’язкої рідини використовують неявні різницеві схеми розчеплення. Чисельний розрахунок здійснюють на прямокутній різницевій сітці. Результати. На базі розроблених чисельних моделей створено пакет прикладних програм. Цей пакет дозволяє оперативно, методом обчислювального експерименту, визначати ефективність роботи відстійника. Наведено результати проведеного обчислювального експерименту з визначення ефективності роботи відстійника з двома пластинами. Наукова новизна. Розроблені математичні моделі дають можливість визначити поле швидкості та процес переносу домішки з урахуванням геометричної форми відстійників та використання в них пластин, що впливають на гідродинаміку потоку в споруді, а значить – на ефективність очищення води. Практична значимість. Час розрахунку одного варіанта завдання на базі побудованих математичних моделей складає кілька секунд. Моделі можна використовувати для отримання експертної оцінки роботи очисних споруд, які проектуються.
RU: Цель. Повышение эффективности работы очистных сооружений в системах водоснабжения и водоотведения является важной технической задачей. Для анализа эффективности очистки воды конкретного сооружения, на этапе проектирования, нужно иметь специальные математические модели. Целью работы является построение математических моделей для оценки эффективности работы отстойников с дополнительными конструктивными элементами, которые используют в системах очистки сточных вод. Методика. Процесс распространения загрязнителя в очистном сооружении (отстойнике) рассчитывают с помощью уравнений гидродинамики течения вязкой, несжимаемой жидкости. Дополнительным уравнением является уравнение распространения загрязнителя в вертикальном отстойнике. Уравнения, используемые для расчета вертикального отстойника, учитывают наиболее существенные физические факторы, влияющие на эффективность работы отстойника. Для численного интегрирования моделирующего уравнения переноса примеси в сооружении используют разностные схемы расщепления. Численное решение уравнения, описывающего процесс движения загрязнителя в вертикальном отстойнике, базируется на расщеплении этого уравнения в уравнение более упрощенной структуры. Для численного интегрирования моделирующих уравнений течения невязкой жидкости используют неявные разностные схемы расщепления. Численный расчет совершают на прямоугольной разностной сетке. Результаты. На базе разработанных численных моделей создан пакет прикладных программ. Этот пакет позволяет оперативно, методом вычислительного эксперимента, определить эффективность работы отстойника. Приведены результаты проведенного вычислительного эксперимента по определению эффективности работы отстойника с двумя пластинами. Научная новизна. Разработанные математические модели дают возможность определять поле скорости и процесс переноса примеси с учетом геометрической формы отстойника и использования в них пластин, которые влияют на гидродинамику потока в сооружении, а значит – на эффективность очистки воды. Практическая значимость. Время расчета одного варианта задания на базе построенных математических моделей составляет несколько секунд. Модели можно использовать для получения экспертной оценки работы очистных сооружений, которые проектируются.
EN: Purpose. Increasing the effectiveness of water treatment plants is an urgent technical problem. To obtain the efficiency analysis of certain facility of water treatment plant, at the design stage, it is necessary to have special mathematical models. In the paper, the development of mathematical models for assessing the performance of vertical settler having additional structural elements and used in wastewater treatment systems is considered. Methodology. The pollutant distribution in the settler has been computed using the hydrodynamics equation for the viscous incompressible fluid. Additional equation is the equation for the spread of contaminants in a vertical settler. The equations used to calculate the vertical settler take into account the most significant physical factors affecting efficiency of the settler. For numerical integration of the modeling impurity transfer equation in the water treatment plant, difference splitting schemes are used. The numerical solution of the equation describing the process of pollutant movement in a vertical settler is based on splitting this equation into the equation of a more simplified structure. For numerical integration of the modeling equations of the inviscid fluid flow, implicit difference splitting schemes are used. Numerical calculation is performed on a rectangular difference grid. Findings. On the basis of the developed numerical models, a package of application programs was created. This package allows quick determining the settler efficiency using a computational experiment. The results of a computational experiment to determine the efficiency of the settler with two plates are presented. Originality. The developed mathematical models make it possible to determine the velocity field and the impurity transfer process, taking into account the geometric shape of the settler and the use of plates, which affect the flow hydrodynamics in the water treatment plant, and therefore the efficiency of water treatment. Practical value. The calculation time for one version of the task based on the constructed mathematical models is several seconds. The models can be used to obtain an expert assessment of the operation of water treatment plants that are being designed.
Description: В. Петренко: ORCID 0000-0003-2201-3593; М. Нетеса: ORCID 0000-0003-1730-7642; О. Тютькін: ORCID 0000-0003-4921-4758; О. Громова: ORCID 0000-0002-5149-4165; В. Козачина: ORCID 0000-0002-6894-5532
URI: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11866
http://stp.diit.edu.ua/article/view/195294/198101
http://stp.diit.edu.ua/article/view/195294
Other Identifiers: DOI: https://doi.org/10.15802/stp2019/195294
Appears in Collections:Статті КМТ
Статті КБВ
Статті КУПББМ
Статті КГВ
№ 6 (84)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Petrenko.pdf917,7 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.