Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні
На базі математичної моделі вторинного відстійника, яка враховує зміну площі перерізу донної частини споруди по висоті, проведені розрахунки основних технологічних параметрів реального каналізаційного відстійника....
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
2010
|
| Назва видання: | Екологічна безпека та природокористування |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/19419 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні / Н.Г. Степова, Ю.І. Калугін // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2010. — Вип. 6. — С. 140-150. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-19419 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-194192013-02-13T02:55:11Z Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні Степова, Н.Г. Калугін, Ю.І. Основи природокористування та безпека життєдіяльності На базі математичної моделі вторинного відстійника, яка враховує зміну площі перерізу донної частини споруди по висоті, проведені розрахунки основних технологічних параметрів реального каналізаційного відстійника. На базе математической модели вторичного отстойника, которая учитывает изменение площади сечения донной части отстойника по высоте, проведен расчет основных технологических параметров реального канализационного отстойника. Based on the mathematical model of a secondary settler that takes into account the relationship between the cross-section of the unit bottom and its height, the calculation of the main technological parameters of a real sewage settler was carried out. 2010 Article Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні / Н.Г. Степова, Ю.І. Калугін // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2010. — Вип. 6. — С. 140-150. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. XXXX-0062 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/19419 625.35:532.5 uk Екологічна безпека та природокористування Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Основи природокористування та безпека життєдіяльності Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| spellingShingle |
Основи природокористування та безпека життєдіяльності Основи природокористування та безпека життєдіяльності Степова, Н.Г. Калугін, Ю.І. Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні Екологічна безпека та природокористування |
| description |
На базі математичної моделі вторинного відстійника, яка враховує зміну площі перерізу донної частини споруди по висоті, проведені розрахунки основних технологічних параметрів реального каналізаційного відстійника. |
| format |
Article |
| author |
Степова, Н.Г. Калугін, Ю.І. |
| author_facet |
Степова, Н.Г. Калугін, Ю.І. |
| author_sort |
Степова, Н.Г. |
| title |
Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні |
| title_short |
Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні |
| title_full |
Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні |
| title_fullStr |
Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні |
| title_full_unstemmed |
Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні |
| title_sort |
врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні |
| publisher |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Основи природокористування та безпека життєдіяльності |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/19419 |
| citation_txt |
Врахування конструктивних особливостей каналізаційного відстійника при його математичному моделюванні / Н.Г. Степова, Ю.І. Калугін // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2010. — Вип. 6. — С. 140-150. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| series |
Екологічна безпека та природокористування |
| work_keys_str_mv |
AT stepovang vrahuvannâkonstruktivnihosoblivostejkanalízacíjnogovídstíjnikaprijogomatematičnomumodelûvanní AT kalugínûí vrahuvannâkonstruktivnihosoblivostejkanalízacíjnogovídstíjnikaprijogomatematičnomumodelûvanní |
| first_indexed |
2025-07-02T20:18:29Z |
| last_indexed |
2025-07-02T20:18:29Z |
| _version_ |
1836567766747840512 |
| fulltext |
140
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ÓÄÊ 625.35:532.5
ÂÐÀÕÓÂÀÍÍß ÊÎÍÑÒÐÓÊÒÈÂÍÈÕ ÎÑÎÁËÈÂÎÑÒÅÉ
ÊÀÍÀ˲ÇÀÖ²ÉÍÎÃΠ²ÄÑÒ²ÉÍÈÊÀ ÏÐÈ ÉÎÃÎ
ÌÀÒÅÌÀÒÈ×ÍÎÌÓ ÌÎÄÅËÞÂÀÍͲ
Í.Ã. Ñòåïîâà, êàíä. òåõí. íàóê
Þ.I. Êàëóã³í, êàíä. ô³ç.-ìàò. íàóê
(Iíñòèòóò ã³äðîìåõàí³êè ÍÀÍ Óêðà¿íè)
Íà áàç³ ìàòåìàòè÷íî¿ ìîäåë³ âòîðèííîãî â³äñò³éíèêà, ÿêà âðàõî-
âóº çì³íó ïëîù³ ïåðåð³çó äîííî¿ ÷àñòèíè ñïîðóäè ïî âèñîò³, ïðîâåäåí³
ðîçðàõóíêè îñíîâíèõ òåõíîëîã³÷íèõ ïàðàìåòð³â ðåàëüíîãî êàíàë³çàö-
³éíîãî â³äñò³éíèêà.
Íà áàçå ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè âòîðè÷íîãî îòñòîéíèêà, êîòî-
ðàÿ ó÷èòûâàåò èçìåíåíèå ïëîùàäè ñå÷åíèÿ äîííîé ÷àñòè îòñòîéíè-
êà ïî âûñîòå, ïðîâåäåí ðàñ÷åò îñíîâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåò-
ðîâ ðåàëüíîãî êàíàëèçàöèîííîãî îòñòîéíèêà.
Based on the mathematical model of a secondary settler that takes into
account the relationship between the cross-section of the unit bottom and its
height, the calculation of the main technological parameters of a real sewage
settler was carried out.
Âñòóï.
Äî ñóòòºâèõ ñêëàäîâèõ åêîëîã³÷íîãî áàëàíñó áóäü-ÿêî¿ êðà¿íè,
ïîðó÷ ç ïîâ³òðÿì, íàëåæèòü ÷èñòà âîäà, ãîëîâíèì ÷èííèêîì äîò-
ðèìàííÿ ÿêî¿ â íàëåæíîìó ñòàí³ º ïîïåðåäæåííÿ ¿¿ çàáðóäíåííÿ,
ùî áåçïîñåðåäíüî ïîâ�ÿçàíå ç ÿê³ñíèì î÷èùåííÿì ñò³÷íèõ âîä.
Iñíóþ÷³ íà ñüîãîäí³ â Óêðà¿í³ òåõíîëî㳿 ï³äãîòîâêè ïèòíî¿
âîäè íå ìîæóòü çàáåçïå÷èòè ¿¿ ÿêîñò³ íà ð³âí³ ªâðîïåéñüêèõ
ñòàíäàðò³â òà ðåêîìåíäàö³é Âñåñâ³òíüî¿ îðãàí³çàö³¿ îõîðîíè çäîðî-
â�ÿ. Ó ïèòí³é âîä³ ï³ñëÿ îáðîáêè çàëèøàºòüñÿ ìàéæå 30% çàãàëü-
íîãî îðãàí³÷íîãî âóãëåöþ [1].
Ïðè÷îìó ïîã³ðøåííÿ çà îñòàíí³ ðîêè ÿêîñò³ ïèòíî¿ âîäè ïîâ�ÿ-
çàíå íå ñò³ëüêè ç òèì, ùî áóëà íåäîñòàòíüî ïðîäóìàíà òåõíîëî-
Í.Ã. Ñòåïîâà, Þ.I. Êàëóã³í, 2010
141
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
ã³÷íà ñõåìà ñòàíö³é âîäîî÷èùåííÿ, ñê³ëüêè ç ñóòòºâèìè çì³íàìè
ñêëàäó âîäè äæåðåë âîäîïîñòà÷àííÿ çà ÷àñ, ùî ìèíóâ ï³ñëÿ ââå-
äåííÿ â ä³þ î÷èñíèõ ñïîðóä.
Âïëèâຠíà ñèòóàö³þ ³ íàÿâí³ñòü â Óêðà¿í³ âåëèêî¿ ê³ëüêîñò³
íåêàíàë³çîâàíèõ îá�ºêò³â. Öå ïåðåâàæíî æèòëîâ³ áóäèíêè ³íäèâ-
³äóàëüíîãî òèïó, óòâîðþâàí³ ÿêèìè ñòîêè ÷àñòî ñêèäàþòüñÿ äî
íåîáëàäíàíèõ ÿì ³ â ïîäàëüøîìó áåç áóäü-ÿêîãî î÷èùåííÿ
ô³ëüòðóþòüñÿ â ´ðóíò, çàáðóäíþþ÷è ï³äçåìí³ âîäè ñïîëóêàìè
àçîòó, ôîñôîðó òà îðãàí³êîþ. I òàêà âîäà ïîò³ì, íàäõîäÿ÷è äî
ð³÷îê, îçåð, êîëîäÿç³â, âèêîðèñòîâóºòüñÿ íàñåëåííÿì ÿê äæåðå-
ëî ïèòíî¿ âîäè [1�3].
Âèð³øåííÿ ïðîáëåìè � öå ÿê³ñíà î÷èñòêà ïîáóòîâèõ òà ïðî-
ìèñëîâèõ ñò³÷íèõ âîä. Íàéåôåêòèâí³øèìè, åêîëîã³÷íî áåçïå÷íè-
ìè òà íàéá³ëüø ðîçïîâñþäæåíèìè íà ñüîãîäí³ º ìåòîäè á³îëîã-
³÷íî¿ î÷èñòêè, äå ñóá�ºêòîì î÷èùåííÿ âîäè â³ä îðãàí³÷íèõ
çàáðóäíåíü âèñòóïàþòü ì³êðîîðãàí³çìè.
Ãîëîâíèì ôàêòîðîì, ùî âïëèâຠíà åôåêòèâí³ñòü ðîáîòè
î÷èñíèõ ñïîðóä º ïðàâèëüíèé ¿õ ïîïåðåäí³é ðîçðàõóíîê, ÿêèé
â³äòâîðþº ðåàëüíó êàðòèíó ì³êðîá³îëîã³÷íèõ òà ã³äðîäèíàì³÷íèõ
ïðîöåñ³â ó ñïîðóäàõ, ¿õ êîíñòðóêòèâíèõ (âàæëèâî íà åòàï³ áóä³-
âíèöòâà) òà òåõíîëîã³÷íèõ (çàïóñê òà åêñïëóàòàö³ÿ ñïîðóä) ïà-
ðàìåòð³â, ãàðàíòóº ÿê³ñíå î÷èùåííÿ ñò³÷íî¿ âîäè, â ïîäàëüøîìó
çíèæåííÿ âèòðàò ïðè îòðèìàíí³ âîäè ïèòíî¿ ÿêîñò³ (íà âîäî-
î÷èñíèõ ñïîðóäàõ) ÿê ç ïîâåðõíåâèõ, òàê ³ ç ï³äçåìíèõ ãîðèçîíò³â.
À â ö³ëîìó ïîë³ïøóº åêîëîã³÷íó ñèòóàö³þ, òîìó ùî êðóãîîá³ã ÷èñòî¿
âîäè � îñíîâà åêîëîã³÷íî¿ áåçïåêè.
Ó ðåçóëüòàò³ î÷èùåííÿ ñò³÷íî¿ âîäè ì³êðîîðãàí³çìàìè óòâî-
ðþþòüñÿ òàê çâàí³ ïëàñò³âö³ àêòèâíîãî ìóëó, ÿê³ ïîòð³áíî âèäà-
ëèòè ç âîäè, ïåðø í³æ ñêèäàòè ¿¿ äî ïðèðîäíî¿ âîäîéìè. Ôóíêö³þ
ðîçä³ëåííÿ ìóëîâî-âîäÿíî¿ ñóì³ø³ íà êàíàë³çàö³éí³é î÷èñí³é
ñòàíö³¿ âèêîíóº âòîðèííèé â³äñò³éíèê.
Ìàòåð³àëè òà ìåòîäè.
Ìåòîþ ö³º¿ ðîáîòè áóëî ìàòåìàòè÷íå ìîäåëþâàííÿ ïðîöåñ³â,
ùî â³äáóâàþòüñÿ ó âòîðèííîìó â³äñò³éíèêó ç óðàõóâàííÿì éîãî
êîíñòðóêòèâíèõ îñîáëèâîñòåé.
Çàçâè÷àé äàíó ñïîðóäó ïðè ìîäåëþâàíí³ ïðåäñòàâëÿþòü ó
âèãëÿä³ öèë³íäðó, îá�ºì ÿêîãî óìîâíî ïîä³ëÿºòüñÿ íà ê³ëüêà çîí
142
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
(äèâ. ðèñ. 1) [4�7]. Öå çîíà î÷èùåííÿ (çîíà I, ðèñ. 1), äå ïåðåáóâàº
âîäà ç ïðèáëèçíî âèõ³äíîþ êîíöåíòðàö³ºþ çàâèñëèõ ðå÷îâèí; çîíà
ðîçáàâëåííÿ (àáî çîíà æèâëåííÿ), êóäè ïîäàºòüñÿ ìóëîâî-âîäÿíà
ñóì³ø ï³ñëÿ á³îðåàêòîðà (çîíà II, ðèñ. 1). Ç ö³º¿ çîíè ïëàñò³âö³ ìóëó
âèíîñÿòüñÿ ç âèñõ³äíèì ïîòîêîì, ùî ìຠøâèäê³ñòü Vu äî âåðõíüî¿
çîíè òà ç íèçõ³äíèì ïîòîêîì ç³ øâèäê³ñòþ Vd äî íèæíüî¿ çîíè,
ÿêà ÿâëÿº ñîáîþ îáëàñòü ñòèñíåíîãî îñ³äàííÿ é óù³ëüíåííÿ (çîíà
III, ðèñ. 1). Òóò â³äáóâàºòüñÿ íàêîïè÷åííÿ àêòèâíîãî ìóëó, ùî
îñ³äຠâ ïðîöåñ³ â³äñòîþâàííÿ. Ç ö³º¿ çîíè óù³ëüíåíèé îñàä ç
êîíöåíòðàö³ºþ Xr âèëó÷àºòüñÿ ÷åðåç ìóëîïðîâîäè. ×àñòèíà âèëó÷å-
íîãî ìóëó ç âèòðàòîþ Qr ïîâåðòàºòüñÿ íàçàä äî àåðîòåíêó. Öå
ðåöèðêóëÿö³éíèé àáî çâîðîòíèé ìóë. Íàäëèøêîâèé ìóë ç âèòðàòîþ
Qw ñïðÿìîâóºòüñÿ äî áëîêó ïåðåðîáêè îñàäó.
Ó áàãàòüîõ ðîáîòàõ [4, 5, 8, 9] âèñîòà çîíè æèâëåííÿ h
ïðèéìàºòüñÿ òàêîþ, ùî äîð³âíþº íóëþ (äèâ. ðèñ. 1). Ââàæàºòüñÿ,
ùî ìóëîâî-âîäÿíà ñóì³ø, íàäõîäÿ÷è äî ñïîðóäè íà ãëèáèí³ hf,
ìèòòºâî çì³øóºòüñÿ ç ð³äèíîþ ó â³äñò³éíèêó ïî âñ³é ïëîù³ éîãî
ïåðåð³çó. Äëÿ ìàòåìàòè÷íîãî îïèñàííÿ öüîãî ÿâèùà äî ð³âíÿíü
ìàñîâîãî áàëàíñó ââîäèòüñÿ ôóíêö³ÿ ijðàêà [5, 8].
Ðèñ. 1. Òðàäèö³éíà ñõåìà â³äñò³éíèêà ïðè éîãî ìîäåëþâàíí³.
143
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
Îñê³ëüêè ðåàëüíèé âòîðèííèé â³äñò³éíèê çàçâè÷àé ìຠêîíó-
ñîïîä³áíó ôîðìó äíà, ïëîùà ïåðåð³çó ÿêî¿ çì³íþºòüñÿ ïî âèñîò³
ñïîðóäè, öåé ôàêò, íà äóìêó àâòîð³â, ñë³ä âðàõîâóâàòè é ïðè
ìàòåìàòè÷íîìó ìîäåëþâàíí³. Íà ðèñ. 2 íàâåäåíà ñõåìà
â³äñò³éíèêà, ÿêó ïðèéíÿòî çà îñíîâó ïðè ñêëàäåíí³ ð³âíÿíü ìà-
òåð³àëüíîãî áàëàíñó.
Ðèñ. 2. Ðîçðàõóíêîâà ñõåìà â³äñò³éíèêà, ïðèéíÿòà â äàí³é ðîáîò³.
ßê ïîêàçàíî íà ðèñóíêó, âòîðèííèé â³äñò³éíèê ðîçãëÿäàºòüñÿ
ÿê ºìí³ñòü, ùî ñêëàäàºòüñÿ ç äâîõ áëîê³â: öèë³íäðè÷íîãî òà
êîíóñîïîä³áíîãî. ×åðåç çîíó æèâëåííÿ ( )ezz = äî íüîãî íàäõî-
äèòü âèòðàòà ð³äèíè eQ . Ïðè öüîìó âèêîíóºòüñÿ ð³âí³ñòü:
( )21 QQQe += , òîáòî âèòðàòà ìóëîâî-âîäÿíî¿ ñóì³ø³, ùî íàäõî-
äèòü äî â³äñò³éíèêà, äîð³âíþº ñóì³ âèòðàò î÷èùåíî¿ âîäè òà ìóëó,
ùî âèëó÷àþòüñÿ ³ç ñïîðóäè â³äïîâ³äíî ÷åðåç éîãî âåðõíþ òà
íèæíþ ÷àñòèíè (äèâ. ðèñ. 2).
гâíÿííÿ ìàñîâîãî áàëàíñó áóäå âêëþ÷àòè ÷ëåí, ùî âðàõîâóº
ã³äðàâë³÷íèé ïîò³ê VX , à òàêîæ ÷ëåí, ÿêèé âðàõîâóº ââåäåííÿ
ìóëîâî-âîäÿíî¿ ñóì³ø³. Êð³ì òîãî, äî ð³âíÿííÿ ââåäåíèé äèôó-
ç³éíèé ÷ëåí (ïðîñòîðîâà ïîõ³äíà äðóãîãî ïîðÿäêó), ÿê öå ïðîïî-
íóºòüñÿ ó ðîáîò³ [10]:
144
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
( ) ( ) ( )( ) ( )[ ]S XzAXVzV
zt
X
zA ++
∂
∂−=
∂
∂
,
] ( )( ) ( )eeee zzXVA
z
XzA
D −+
∂
∂+ δ
2
2
(1)
äå eX � êîíöåíòðàö³ÿ çàâèñëèõ ðå÷îâèí ó ìóëîâî-âîäÿí³é ñóì³ø³,
d � äåëüòà-ôóíêö³ÿ ijðàêà; ez � ïðîñòîðîâà êîîðäèíàòà ì³ñöÿ
âïðèñêóâàííÿ; V � ã³äðàâë³÷íà øâèäê³ñòü ïîòîêó, ì/ãîä; D �
êîåô³ö³ºíò äèñïåðñ³¿, ì2/ãîä; ( )zA � ïëîùà ïîïåðå÷íîãî ïåðåð³çó
â³äñò³éíèêà, ì2.
Çàêîí, ùî îïèñóº çàëåæí³ñòü øâèäêîñò³ îñ³äàííÿ â³ä êîíöåí-
òðàö³¿, çàäàìî ó âèãëÿä³:
( ) XnnX
S
aeVeVXV −− −= 00 . (2)
Ïðèðîäíî, ùî ë³í³éíå íàêëàäåííÿ äâîõ ïîòîê³â (ñåäèìåíòà-
ö³éíîãî òà ã³äðàâë³÷íîãî) º ³äåàë³çàö³ºþ ðåàëüíèõ ïðîöåñ³â ³ ââî-
äèòüñÿ äëÿ òîãî, ùîá óòðèìàòè ñêëàäí³ñòü ìîäåë³ íà ïðèéíÿòíîìó
ð³âí³.
Äëÿ âèïàäêó êîíóñîïîä³áíî¿ ôîðìè íèæíüî¿ ÷àñòèíè â³äñò³éíè-
êà ìàºìî çàëåæí³ñòü ïëîù³ ïîïåðå÷íîãî ïåðåð³çó â³äñò³éíèêà ( )zA
â³ä âåðòèêàëüíî¿ êîîðäèíàòè z . Çàëåæí³ñòü äëÿ ( )zA ìîæíà ëåãêî
âèçíà÷èòè, ÿêùî çíàòè ðîçì³ðè â³äñò³éíèêà òà ì³ñöå ðîçòàøóâàííÿ
çîíè æèâëåííÿ. Íåõàé 0zz = � ìåæà ðîçä³ëó ì³æ öèë³íäðè÷íîþ
òà êîíóñîïîä³áíîþ ÷àñòèíàìè â³äñò³éíèêà; 1R , 2R òà eR �
ðàä³óñè ïîïåðå÷íèõ ïåðåð³ç³â âåðõíüî¿ ÷àñòèíè, äíà â³äñò³éíèêà òà
îáëàñò³ æèâëåííÿ, â³äïîâ³äíî. ϳñëÿ íåñêëàäíèõ ïåðåòâîðåíü ( )zA
ìîæíà ïðåäñòàâèòè ó âèãëÿä³:
( )
( )
>
+−
−
−
≤
=
0
2
10
0max
12
0
2
1
zzïðèRzz
zz
RR
zzïðèR
zA
π
π
(3)
Çâ³äñè çíàõîäèìî, ùî
ïðè
ïðè
145
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
( )
( )
>
+−
−
−
−
−
≤
=
∂
∂
010
0max
12
0max
12
0
2
0
zzïðèRzz
zz
RR
zz
RR
zzïðè
z
zA
π . (4)
Äëÿ çðó÷íîñò³ ðåàë³çàö³¿ ÷èñåëüíîãî ð³øåííÿ çàäà÷³ îáëàñòü
â³äñò³éíèêà ðîçáèâàºìî íà äâ³ ÷àñòèíè: çîíà î÷èùåííÿ (â³ä âåð-
õíüî¿ ÷àñòèíè â³äñò³éíèêà 0=z äî çîíè æèâëåííÿ ezz = ) òà çîíà
îñ³äàííÿ (â³ä çîíè æèâëåííÿ äî äíà â³äñò³éíèêà maxzz = ). Äëÿ
òîãî ùîá çàâåðøèòè ôîðìóëþâàííÿ ìîäåë³, íåîáõ³äíî çàäàòè ãðà-
íè÷í³ óìîâè äëÿ ð³âíÿííÿ (1) íà âåðõí³é ( )0=z òà íèæí³é
( )maxzz = ãðàíèöÿõ â³äñò³éíèêà, à òàêîæ äâ³ óìîâè íà ãðàíèö³
âïðèñêóâàííÿ ( )ezz = .
Îñê³ëüêè êîíöåíòðàö³ÿ çàâèñëèõ ðå÷îâèí º íåïåðåðèâíîþ
ôóíêö³ºþ ó âñüîìó îá�ºì³ â³äñò³éíèêà, òî íà îñíîâ³ çàêîíó íå-
ïåðåðèâíîñò³ ïîòîêó ìîæíà çàïèñàòè íàñòóïí³ óìîâè íà âèùåâêà-
çàíèõ ãðàíèöÿõ (ç óðàõóâàííÿì ñïðÿìóâàííÿ øâèäêîñòåé ïîòîêó
1V òà 2V ó âåðõí³é òà íèæí³é çîíàõ â³äïîâ³äíî).
- íà âïóñêó î÷èùåíî¿ âîäè:
( ) ( ) ( ) ( )( )
01
0
1 =
=
−=
∂
∂−+−
z
z
S XzAV
z
XzA
DXVzAXVzA (5)
- íà ãðàíèö³ âïðèñêóâàííÿ çâåðõó:
( ) ( ) ( ) ( )( )
01
0
1 −=
−=
−=
∂
∂−+−
e
e
zz
zz
S XzAV
z
XzA
DXVzAXVzA (6)
- íà ãðàíèö³ âïðèñêóâàííÿ çíèçó:
( ) ( ) ( ) ( )( )
02
0
2 +=
+=
=
∂
∂−+
e
e
zz
zz
S XzAV
z
XzA
DXzAVXzAV (7)
- íà äí³ â³äñò³éíèêà:
( ) ( ) ( ) ( )( )
max
max
22 zz
zz
S XzAV
z
XzA
DXzAVXzAV
=
=
=
∂
∂−+ (8)
ïðè
ïðè
146
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Íà îñíîâ³ çàëåæíîñòåé (5) òà (8) ç óðàõóâàííÿì çíà÷åííÿ
ïîõ³äíî¿ ( )zA íà äí³ â³äñò³éíèêà
( )
2
0max
122
max
R
zz
RR
z
zA
zz −
−
=
∂
∂
=
π
ëåãêî îòðèìàòè äâ³ øóêàíèõ ãðàíè÷íèõ óìîâè íà âåðõí³é òà
íèæí³é ãðàíèöÿõ â³äñò³éíèêà
0
0
=⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
∂
∂
−
=z
S z
XDXV , (9)
02
max
22
0max
12
2 =⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
∂
∂
−
−
−
−
=zz
S z
XDADXR
zz
RRXVA π . (10)
Î÷åâèäíî, ùî íà ãðàíèö³ ðîçä³ëó çîí âíàñë³äîê íåïåðåðèâíîñò³
ôóíêö³¿ ( )zX º ñïðàâåäëèâîþ óìîâà
ezzzz
XXX
ee
==
+=−= 00 (11)
Ïî÷àòêîâà óìîâà äëÿ îáîõ çîí
00
XX
t
=
=
(12)
Íàâåäåíà êðàéîâà çàäà÷à áóëà âèð³øåíà ÷èñåëüíèìè ìåòîäàìè
ó ïðîãðàìíîìó ñåðåäîâèù³ Borland Delphi.
Ðåçóëüòàòè òà äèñêóñ³ÿ.
Îòðèìàíå ð³øåííÿ áóëî âèïðîáóâàíå äëÿ ðîçðàõóíêó ðåàëü-
íîãî êàíàë³çàö³éíîãî â³äñò³éíèêà âåðòèêàëüíîãî òèïó, ùî çàñòîñî-
âóºòüñÿ äëÿ ðîçä³ëåííÿ ìóëîâî-âîäÿíî¿ ñóì³ø³ íà î÷èñí³é ñòàíö³¿
Ðóëåáåí ì³ñòà Áåðë³í [11]. Äëÿ àïðîáàö³¿ áóëî îáðàíî â³äñò³éíèêè,
ùî ïðàöþþòü ó ë³í³¿ 2 áëîêó À ñòàíö³¿. Ó òàáë. 1 íàâåäåí³ îñíîâí³
ïàðàìåòðè ðîçðàõóíêîâîãî â³äñò³éíèêà, à ó òàáë. 2 — åêñïåðèìåí-
òàëüí³ äàí³ ùîäî âèòðàò òà êîíöåíòðàö³é çàâèñëèõ ðå÷îâèí äëÿ
ìóëîâî-âîäÿíî¿ ñóì³ø³ íà âõîä³ äî â³äñò³éíèêà, à òàêîæ î÷èùåíî¿
âîäè òà ìóëó íà âèõîä³ ç íüîãî.
147
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
Òàáëèöÿ 1 � Êîíñòðóêòèâí³ õàðàêòåðèñòèêè â³äñò³éíèêà
Íàçâà ïàðàìåòðó
Óìîâíå
ïîçíà÷åííÿ
Âåëè÷èíà
Îäèíèö³
âèì³ðþâàííÿ
ijàìåòð âåðõíüî¿ ÷àñòèíè D 12,5 ì
ijàìåòð íèæíüî¿ ÷àñòèíè d 0,4 ì
Ïëîùà âåðõíüî¿ ÷àñòèíè S 122,656 ì
2
Ïëîùà íèæíüî¿ ÷àñòèíè s 0,126 ì
2
Ãëèáèíà ïåðåõîäó íà
êîí³÷íó ôîðìó
z0 4,64 ì
Ãëèáèíà ì³ñöÿ
âïðèñêóâàííÿ
ze 4,64 ì
³äì³òêà íèçó â³äñò³éíèêà zmax 14,55 ì
Îá�ºì â³äñò³éíèêà W 979 ì
3
Òàáëèöÿ 2 � Òåõíîëîã³÷í³ ïàðàìåòðè â³äñò³éíèêà
Âõ³ä Âèõ³ä
Ìóëîâî-âîäÿíà ñóì³ø Î÷èùåíà âîäà Ìóë
Âèòðàòà ÊÇÐ
1
Âèòðàòà ÊÇÐ
1
Âèòðàòà ÊÇÐ
1
Äàòà
ë/ñ ì
3
/ãîä ã/ë ë/ñ ì
3
/ãîä ìã/ë ë/ñ ì
3
/ãîä ã/ë
18.01.2008 48,85 175,86 3,08 20,32 73,152 2 28,53 102,708 4,67
25.01.2008 49,58 178,488 3,39 21,93 78,948 3 27,65 99,54 5,21
01.02.2008 48,49 174,564 3,28 21,82 78,552 4 26,67 96,012 5,34
29.02.2008 47,91 172,476 2,93 21,09 75,924 3 26,82 96,552 4,64
17.03.2008 54,76 197,136 2,77 28,51 102,636 5 26,25 94,5 5,91
31.03.2008 45,05 162,18 2,44 19,22 69,192 6 25,83 92,988 4,16
04.04.2008 45,23 162,828 2,54 19,23 69,228 2 26,00 93,6 4,15
30.04.2008 46,30 166,68 3,31 20,70 74,52 2 25,60 92,16 4,78
1ÊÇÐ � êîíöåíòðàö³ÿ çàâèñëèõ ðå÷îâèí.
Çà â³äñóòíîñò³ åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ ùîäî øâèäêîñò³ îñ³-
äàííÿ ìóëó, ðîçðàõóíêè ïðîâîäèëèñü, âèõîäÿ÷è ç ïðèïóùåííÿ, ùî
øâèäê³ñòü îñ³äàííÿ çà óâåñü ðîçðàõóíêîâèé ïåð³îä íå çì³íþâàëàñü.
Òàêå ïðèïóùåííÿ º äîö³ëüíèì ç ìåòîþ àïðîáàö³¿ ìîäåë³, à òàêîæ
ïðè âèêîðèñòàíí³ ìîäåë³ äëÿ ö³ëåé ïðîãíîçóâàííÿ. Ïðîòå äëÿ
îòðèìàííÿ á³ëüø òî÷íèõ ðîçðàõóíê³â áàæàíî ïðîâîäèòè äîäàòêîâ³
148
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
åêñïåðèìåíòè ç ìåòîþ ç�ÿñóâàííÿ êîåô³ö³ºíò³â äëÿ çàëåæíîñò³ (2)
ñòîñîâíî øâèäêîñò³ îñ³äàííÿ ïëàñò³âö³â ìóëó, ÿê³ º õàðàêòåðíèìè
äëÿ äàíî¿ ìóëîâî-âîäÿíî¿ ñóì³ø³.
Íà ðèñ. 3 òà ðèñ. 4 íàâåäåí³ ðåçóëüòàòè ïîð³âíÿííÿ åêñïåðè-
ìåíòàëüíèõ òà ðîçðàõóíêîâèõ äàíèõ ñòîñîâíî êîíöåíòðàö³¿ çàâèñ-
ëèõ ðå÷îâèí Õ â î÷èùåí³é âîä³ òà ìóë³ íà âèõîä³ ç â³äñò³éíèêà.
Ðèñ. 3. Åêñïåðèìåíòàëüí³ òà ðîçðàõóíêîâ³ êîíöåíòðàö³¿
çàâèñëèõ ðå÷îâèí â î÷èùåí³é âîä³.
Ðèñ. 4. Åêñïåðèìåíòàëüí³ òà ðîçðàõóíêîâ³ êîíöåíòðàö³¿
çàâèñëèõ ðå÷îâèí â ìóë³.
149
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 2. Îñíîâè ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ òà áåçïåêà æèòòºä³ÿëüíîñò³
ßê âèäíî ç ðèñóíê³â, îòðèìàí³ ðîçðàõóíêîâ³ äàí³ ö³ëêîì
çàäîâ³ëüíî îïèñóþòü ðîáîòó ñïîðóäè. Íàÿâí³ ðîçõîäæåííÿ ìîæíà
ïîÿñíèòè ãîëîâíèì ÷èíîì òèì, ùî âëàñòèâîñò³ ðåàëüíîãî ìóëó, à
îòæå éîãî çäàòí³ñòü äî îñ³äàííÿ áóëà ð³çíîþ â ð³çí³ ïðîì³æêè
÷àñó. Öå ï³äòâåðäæóº òîé ôàêò, ùî ìóëîâèé ³íäåêñ òà òåìïåðàòóðà
ñò³÷íèõ âîä çà äîñë³äæóâàíèé ³íòåðâàë çì³íþâàëèñü â³äïîâ³äíî â³ä
89 äî 189 ìë/ã òà â³ä 18 äî 28,5°C (çà åêñïåðèìåíòàëüíèìè
äàíèìè, íàäàíèìè ñï³âðîá³òíèêàìè Ðóëåáåíó). À ö³ ïàðàìåòðè,
áåçóìîâíî, ìàþòü âïëèâ ³ íà øâèäê³ñòü îñ³äàííÿ ìóëó, ÿê öå
çàçíà÷àëîñü ðàí³øå [12].
Âèñíîâêè. Çàïðîïîíîâàíà ìàòåìàòè÷íà ìîäåëü âòîðèííîãî
â³äñò³éíèêà âåðòèêàëüíîãî òèïó íà â³äì³íó â³ä òðàäèö³éíèõ ìîäåëåé
âðàõîâóº çì³íó øâèäêîñò³ ïîòîêó ïî âèñîò³ ñïîðóäè, ïîâ�ÿçàíó ç³
çì³íîþ ïëîù³ ïåðåð³çó ïðè êîíóñîïîä³áíîìó äíèù³. Ìîäåëü áóëà
àïðîáîâàíà íà åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ, ðåçóëüòàòè ïîð³âíÿííÿ
ÿêèõ ç â³äïîâ³äíèìè ðîçðàõóíêîâèìè äàíèìè, äîçâîëÿþòü çðîáèòè
âèñíîâîê ïðî äîö³ëüí³ñòü âèêîðèñòàííÿ ìîäåë³ äëÿ ö³ëåé ïðàêòèêè.
* * *
1. Ñîñòîÿíèå èñòî÷íèêà öåíòðàëèçîâàííîãî âîäîñíàáæåíèÿ è
åãî âëèÿíèå íà êà÷åñòâî ïðèðîäíîé âîäû / Â.Â. Ãîí÷àðóê,
Í.À. Êëèìåíêî, Â.Ô. Ñêóá÷åíêî, Â.Â. Ìåäâåäîâñêèé. � Õèìèÿ è
òåõíîëîãèÿ âîäû, 6 (2005), ò. 27. � Ñ. 559�582.
2. Ñòåïîâàÿ Í.Ã. Ýêîëîãè÷åñêèå àñïåêòû ââåäåíèÿ ñòî÷íûõ âîä
â ãðóíò / Í.Ã. Ñòåïîâàÿ. � Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæå-
íèå, 1 (2010), 66�71.
3. Simulation der Verbringung von gereinigtem Abwasser in Boden
/ N. Stepova, V. Siry, R. Hinkelmann, M. Barjenbruch. � GWF
Wasser/Abwasser, 5 (2009), Ð. 367�371.
4.] David R. Settler dynamic modeling and MATLAB simulation
of the activated sludge process/ R. David, J.-L. Vasel, A. VandeWouwer.
� Chemical Engineering Journal, 146 (2009). Ð. 174�183.
5. Modeling and numerical simulation of secondary settlers: A
Method of Lines strategy / R. David, P. Saucez, J.-L. Vasel, A. Vande
Wouwer. � Water Research 43 (2009). � Ð. 319�330.
6. Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç ïðîöåññîâ îñàæäåíèÿ â ñèñòåìàõ áèî-
ëîãè÷åñêîé î÷èñòêè ñòî÷íûõ âîä / À.ß. Îëåéíèê, Þ.È. Êàëó-
150
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ãèí, Í.Ã. Ñòåïîâàÿ, Ñ.Ì. Çÿáëèêîâ Ïðèêëàäíàÿ ãèäðîìåõàíèêà, 4
(2004). � Ò. 78. � Ð. 62�67.
7. Ñòåïîâà Í.Ã. Àïðîáàö³ÿ îäíîâèì³ðíî¿ ìàòåìàòè÷íî¿ ìîäåë³,
ùî îïèñóº ïðîöåñè ó âòîðèííîìó â³äñò³éíèêó âåðòèêàëüíîãî
òèïó / Í.Ã. Ñòåïîâà. � Ïðîáëåìè âîäîïîñòà÷àííÿ, âîäîâ³äâåäåííÿ
òà ã³äðàâë³êè, 13 (2009). � Ñ. 81�90.
8. Diehl S. The solids-flux theory � Confirmation and extension
by using partial differential equations / S. Diehl. � Water Research,
42 (2008). �Ð. 4976�4988.
9. One-dimensional modelling of the secondary clarifierfactors affecting
simulation in the clarification zone and the assessment of the thickening
flow dependence / B.G. Plosz, M. Weiss, C. Printemps,
K. Essemiani, J. Meinhold. � Water Research, 41(2007). � Ð. 3359�
3371.
10. Modeling and pilot-scale experimental verification for
predenitrification process / J. Hamilton, R. Jain, P. Antoniou,
S.A. Svoronos, B. Koopman, G. Lyberatos. � Journal of Environmental
Engineering � American Society of Civil Engineers, 118 (1992). �
Ð. 38�55.
11. Stepova N. Validierung eines Modells fur Nachklarbecken /
N. Stepova, M. Barjenbruch. � Wasserwirtschaft Wassertechnik, 3
(2009). � Ð. 26�31.
12. Stanoveni sedimentacni rychlosty pro vypocet dosazovacich
nadrzi / N. Stepova, J. Pollert, Z. Konicek, Z. Handova. � Stavebni
Obzor, 4(2009). � Ð. 124�128.
Îòðèìàíî: 7.09.2010 ð.
EB-6_2010-05-11-2010 140.pdf
EB-6_2010-05-11-2010 141
EB-6_2010-05-11-2010 142
EB-6_2010-05-11-2010 143
EB-6_2010-05-11-2010 144
EB-6_2010-05-11-2010 145
EB-6_2010-05-11-2010 146
EB-6_2010-05-11-2010 147
EB-6_2010-05-11-2010 148
EB-6_2010-05-11-2010 149
EB-6_2010-05-11-2010 150
|