Modeling of Biological Wastewater Treatment on the Basis of Quick-Computing Numerical Model
| dc.contributor.author | Biliaiev, Mykola M. | en |
| dc.contributor.author | Lemesh, Maksym V. | en |
| dc.date.accessioned | 2018-03-20T08:09:41Z | |
| dc.date.available | 2018-03-20T08:09:41Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.description | M. Biliaiev: ORCID 0000-0002-1531-7882; M. Lemesh: ORCID 0000-0002-1230-8040 | en |
| dc.description.abstract | EN: Purpose. The scientific paper involves the development of quick computing numerical model for prediction of output parameters of aeration tank. The numerical model may be used in predicting the effectiveness of aeration tank under different regimes of work. Methodology. To simulate the process of biological wastewater treatment in aeration tank numerical models were developed. The flow field in the aeration tank is simulated on the basis of potential flow model. 2-D transport equations are used to simulate substrate and sludge dispersion in the aeration tank. To simulate the process of biological treatment simplified model. For the numerical integration of transport equations implicit difference scheme was used. The difference scheme is built for splitting transport equations. Splitting of transport equation into two equations is carried out at differential level. The first equation of splitting takes into account the sludge or substrate movement along trajectories. The second splitting equation takes into account the diffusive process of substrate or sludge. To solve the splitting equations implicit difference scheme was used. For the numerical integration of potential flow equation the implicit scheme of conditional approximation was used. On the basis of constructed numerical model computer experiment was performed to investigate the process of biological treatment in aeration tank. Findings. Quick computing numerical model to simulate the process of biological treatment in the aeration tank was developed. The model can be used to obtain aeration tank parameters under different regimes of work. The developed model takes into account the geometrical form of the aeration tank. Originality. The numerical model which takes into account the geometrical form of aeration tank and fluid dynamics process was developed; the model takes into account substrate and sludge transport in aeration tank and process of biological treatment. Practical value. Efficient numerical model, so called «diagnostic models» was proposed for quick calculation of biological treatment process in aeration tank. | en |
| dc.description.abstract | UK: Мета. Наукова робота передбачає розробку швидкодіючої чисельної моделі для прогнозування вихідних параметрів аеротенка. Чисельну модель можна використовувати для прогнозування ефективності аеротенка при різних режимах роботи. Методика. Для моделювання процесу біологічної очистки стічних вод в аеротенках були розроблені чисельні моделі. Поле потоку в аеротенку відтворюється на основі моделі потенційної течії. 2-D рівняння масопереносу використовуються для моделювання розсіювання субстрату і мулу. Для моделювання процесу біологічної обробки застосовується спрощена модель. Для чисельного інтегрування рівнянь переносу вживалася неявна різницева схема. Різницева схема побудована для розщеплення рівнянь переносу. Розщеплення рівняння переносу здійснюється на два рівняння та виконується на диференціальному рівні. Перше рівняння розщеплення враховує рух мулу або субстрату по траєкторіях, а друге – дифузний процес перенесення домішки і мулу. Для вирішення рівнянь розщеплення використовувалася неявна різницева схема. Для чисельного інтегрування рівняння потенційної течії застосовувалася неявна схема умовного наближення. На основі побудованої чисельної моделі був виконаний комп'ютерний експеримент для дослідження процесу біологічної очистки в аеротенку. Результати. Розроблена чисельна модель дозволяє швидко моделювати процес біологічної очистки в аеротенку. Модель може використовуватися для оцінки ефективності роботи аеротенків при різних режимах роботи. Розроблена модель враховує геометричну форму аеротенка. Наукова новизна. Розроблено чисельну модель, що враховує геометричну форму аеротенка та процес динаміки рідини, а також процес руху субстрату і мулу в аеротенку. Практична значимість. Запропоновано ефективну чисельну модель класу «diagnostic models» для швидкого розрахунку процесу біологічної очистки в аеротенку. | uk_UA |
| dc.description.abstract | RU: Цель. Научная работа предполагает разработку быстродействующей численной модели для прогнозирования выходных параметров аэротенка. Численную модель можно использовать для прогнозирования эффективности аэротенка при различных режимах работы. Методика. Для моделирования процесса биологической очистки сточных вод в аэротенке были разработаны численные модели. Поле потока в аеротенке воспроизводится на основе модели потенциального течения. 2-D уравнения массопереноса используются для моделирования рассеивания субстрата и ила. Для моделирования процесса биологической очистки используется упрощенная модель. Для численного интегрирования уравнений переноса применялась неявная разностная схема. Разностная схема построена для расщепления уравнений переноса. Расщепление уравнения переноса осуществляется на два уравнения и выполняется на дифференциальном уровне. Первое уравнение расщепления учитывает движение ила или субстрата по траекториям, а второе – диффузионный процесс переноса примеси и ила. Для решения уравнений расщепления использовалась неявная разностная схема. Для численного интегрирования уравнения потенциального течения применялась неявная схема условного приближения. На основе построенной численной модели был выполнен компьютерный эксперимент для исследования процесса биологической очистки в аэротенке. Результаты. Разработанная быстродействующая численная модель позволяет быстро моделировать процесс биологической очистки в аэротенке. Модель может использоваться для оценки эффективности работы аеротенка при разных режимах работы. Разработанная модель учитывает геометрическую форму аэротенка. Научная новизна. Разработана численная модель, учитывающая геометрическую форму аэротенка и процесс динамики жидкости; а также процесс движения субстрата и ила в аэротенке и процесс биологической очистки. Практическая значимость. Предложена эффективная численная модель класса «diagnostic models» для быстрого расчета процесса биологической очистки в аэротенке. | ru_RU |
| dc.identifier | DOI:10.15802/stp2018/124882 | en |
| dc.identifier.citation | Biliaiev, M. Modeling of Biological Wastewater Treatment on the Basis of Quick-Computing Numerical Model / M. Biliaiev, M. Lemesh // Наука та прогрес транспорту. – 2018. – № 1 (73). – С. 15–23. – doi: 10.15802/stp2018/124882. | en |
| dc.identifier.issn | 2307–3489 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 2307–6666 (Online) | |
| dc.identifier.uri | http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/10455 | en |
| dc.identifier.uri | http://stp.diit.edu.ua/article/view/124882/120309 | en |
| dc.language.iso | en | en |
| dc.publisher | Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро | uk_UA |
| dc.subject | biological treatment | en |
| dc.subject | numerical simulation | en |
| dc.subject | aeration tank | en |
| dc.subject | біологічна очистка | uk_UA |
| dc.subject | чисельне моделювання | uk_UA |
| dc.subject | аеротенк | uk_UA |
| dc.subject | биологическая очистка | ru_RU |
| dc.subject | численное моделирование | ru_RU |
| dc.subject | КГВ | uk_UA |
| dc.title | Modeling of Biological Wastewater Treatment on the Basis of Quick-Computing Numerical Model | en |
| dc.title.alternative | Моделювання біологічної очистки стічних вод на основі швидкодіючої чисельної моделі | uk_UA |
| dc.title.alternative | Моделирование биологической очистки сточных вод на основе быстродействующей численной модели | ru_RU |
| dc.type | Article | en |