Моделювання процесу біологічного очищення стічних вод на базі камерних моделей
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UK: Мета. Основною метою статті є розробка багатофакторних камерних моделей для експрес-оцінки ефективності роботи реакторів біологічного очищення стічних вод. Методика. Для комп’ютерного моделювання процесу біологічного очищення стічних вод розроблено дві чисельні камерні моделі. В основу моделей покладено закон збереження маси для субстрату та активного мулу. Моделі є нуль-вимірними. У першій камерній моделі процес окислення забруднювача розраховують на базі реакції першого порядку. У другій камерній моделі для розрахунку окислення забруднювача використано модель Monod. Для чисельного інтегрування моделювальних рівнянь використано метод Ейлера. Моделі дозволяють під час розрахунку біореактора, враховувати зміну з часом концентрації активного мулу, субстрату, що потрапляють до реактора для біологічного очищення стічних вод. Результати. Здійснено програмну реалізацію розроблених чисельних моделей. Наведено результати комп’ютерних експериментів із дослідження ефективності очищення стічних вод у реакторах біологічного очищення для різних умов експлуатації споруд. Наукова новизна. Розроблено дві комп’ютерні камерні моделі, що дозволяють швидко оцінити ефективність роботи біореактора для очищення стічних вод. Практична значимість. Моделі можуть бути корисні під час проведення розрахунків у випадку проєктування споруд біологічного очищення або під час реконструкції наявних біореакторів для їх перспективної роботи в нових умовах.
RU: Цель. Основной целью статьи является разработка многофакторных камерных моделей для экспрессоценки эффективности работы реакторов биологической очистки сточных вод. Методика. Для компьютерного моделирования процесса биологической очистки сточных вод разработаны две численные камерные модели. В основу моделей положен закон сохранения массы для субстрата и активного ила. Модели нольмерные. В первой камерной модели процесс окисления загрязнителя рассчитывают на базе реакции первого порядка. Во второй камерной модели для расчета окисления загрязнителя использовано модель Monod. Для численного интегрирования моделирующих уравнений использован метод Эйлера. Модели позволяют при расчете биореактора учитывать изменение со временем концентрации активного ила, субстрата, попадающих в реактор для биологической очистки сточных вод. Результаты. Осуществлена программная реализация разработанных численных моделей. Приведены результаты компьютерных экспериментов по исследованию эффективности очистки сточных вод в реакторах биологической очистки для различных условий эксплуатации сооружений. Научная новизна. Разработаны две компьютерные камерные модели, позволяющие быстро оценить эффективность работы биореактора для очистки сточных вод при различных условиях эксплуатации. Практическая значимость. Модели могут быть полезными при проведении расчетов в случае проектирования сооружений биологической очистки или во время реконструкции существующих биореакторов для их перспективной работы в новых условиях.
EN: Purpose. The aim of the work is to develop multifactor chamber models for rapid evaluation of the efficiency of reactors for biological wastewater treatment. Methodology. Two numerical chamber models have been developed for computer simulation of the biological wastewater treatment process. The models are based on the law of mass conservation for substrate and activated sludge. The models are zero-dimensional. In the first chamber model, the pollutant oxidation process is calculated based on a first-order reaction. The second chamber model uses the Monod model to calculate pollutant oxidation. Euler's method is used for numerical integration of modeling equations. The models allow, when calculating the bioreactor, to take into account the change over time in the concentration of activated sludge, the substrate entering the reactor for biological wastewater treatment. Findings. The software implementation of the developed numerical models is carried out. The results of computer experiments to study the efficiency of wastewater treatment in reactors for biological wastewater treatment for different operating conditions are presented. Originality. Two computer chamber models have been developed to quickly evaluate the efficiency of a bioreactor for wastewater treatment under different operating conditions. Practical value. The developed computer models can be used to determine the efficiency of biological wastewater treatment in reactors under different operating conditions.
RU: Цель. Основной целью статьи является разработка многофакторных камерных моделей для экспрессоценки эффективности работы реакторов биологической очистки сточных вод. Методика. Для компьютерного моделирования процесса биологической очистки сточных вод разработаны две численные камерные модели. В основу моделей положен закон сохранения массы для субстрата и активного ила. Модели нольмерные. В первой камерной модели процесс окисления загрязнителя рассчитывают на базе реакции первого порядка. Во второй камерной модели для расчета окисления загрязнителя использовано модель Monod. Для численного интегрирования моделирующих уравнений использован метод Эйлера. Модели позволяют при расчете биореактора учитывать изменение со временем концентрации активного ила, субстрата, попадающих в реактор для биологической очистки сточных вод. Результаты. Осуществлена программная реализация разработанных численных моделей. Приведены результаты компьютерных экспериментов по исследованию эффективности очистки сточных вод в реакторах биологической очистки для различных условий эксплуатации сооружений. Научная новизна. Разработаны две компьютерные камерные модели, позволяющие быстро оценить эффективность работы биореактора для очистки сточных вод при различных условиях эксплуатации. Практическая значимость. Модели могут быть полезными при проведении расчетов в случае проектирования сооружений биологической очистки или во время реконструкции существующих биореакторов для их перспективной работы в новых условиях.
EN: Purpose. The aim of the work is to develop multifactor chamber models for rapid evaluation of the efficiency of reactors for biological wastewater treatment. Methodology. Two numerical chamber models have been developed for computer simulation of the biological wastewater treatment process. The models are based on the law of mass conservation for substrate and activated sludge. The models are zero-dimensional. In the first chamber model, the pollutant oxidation process is calculated based on a first-order reaction. The second chamber model uses the Monod model to calculate pollutant oxidation. Euler's method is used for numerical integration of modeling equations. The models allow, when calculating the bioreactor, to take into account the change over time in the concentration of activated sludge, the substrate entering the reactor for biological wastewater treatment. Findings. The software implementation of the developed numerical models is carried out. The results of computer experiments to study the efficiency of wastewater treatment in reactors for biological wastewater treatment for different operating conditions are presented. Originality. Two computer chamber models have been developed to quickly evaluate the efficiency of a bioreactor for wastewater treatment under different operating conditions. Practical value. The developed computer models can be used to determine the efficiency of biological wastewater treatment in reactors under different operating conditions.
Description
М. Лемеш: ORCID 0000-0002-1230-8040; Н. Беляев: ORCID 0000-0002-1531-7882; Л. Татарко: ORCID 0000-0002-2080-6090; З. Якубовская: ORCID 0000-0002-9893-3479
Keywords
очищення води, чисельне моделювання, біореактор, водокористування, очистка воды, численное моделирование, биореактор, водопользование, water purification, numerical simulation, bioreactor, water use, КГВ
Citation
Лемеш М. В., Біляєв М. М., Татарко Л. Г., Якубовська З. М. Моделювання процесу біологічного очищення стічних вод на базі камерних моделей. Наука та прогрес транспорту. 2020. № 3 (87). С. 16–24. DOI: 10.15802/stp2020/208553.