bbk 000000

УДК 628.16.066.7

Болдырев Владимир Васильевич

Аналитическая модель процесса отстаивания на основе уравнения неразрывности потока оседающей полидисперсной взвеси (в порядке обсуждения)

Аннотация

В известных исследованиях по осаждению полидисперсной взвеси последняя идентифицируется со взвешенным (псевдоожиженным) слоем. Однако все используемые в настоящее время математические модели процессов отстаивания природных и сточных вод не учитывают это обстоятельство, а иногда ему противоречат. Модели процессов отстаивания в строгом понимании пока не разработаны, вместо них используются отдельные приемы, с помощью которых в производственных отстойниках осуществляется процесс отстаивания, реализованный в лабораторных цилиндрах. При таком моделировании значение основного параметра процесса осаждения (гидравлическая крупность, или скорость осаждения) всегда уменьшается с течением времени. В предложенной модели поток оседающей взвеси представлен как псевдоожиженный слой. При этом поток наделен свойствами сплошности и непрерывности значений его физических характеристик, а скорость такого потока остается величиной постоянной. При разработке модели выдвинуто предположение о том, что концентрация взвеси в потоке всегда остается средней по объему отстойника. С учетом уравнения неразрывности под скоростью осаждения взвеси предложено понимать такую скорость оседающей полидисперсной взвеси в выбранном сечении потока, которая соответствует массовому расходу взвеси через это сечение. На основании приведенных предпосылок составлено балансовое дифференциальное уравнение, описывающее процесс осаждения в отстойниках периодического действия, в том числе в лабораторных цилиндрах. Из решения дифференциального уравнения получены формулы для расчета эффекта осветления как для отстойников периодического действия, так и проточного типа в зависимости от времени. С целью проверки адекватности математической модели проведено сравнение результатов расчета эффекта осветления по полученным формулам с результатами экспериментов различных авторов и с решениями типовых проектов. Из анализа графиков сделан вывод о том, что значения эффекта осветления, рассчитанные теоретически, имеют хорошую сходимость с экспериментальными данными и с данными, приведенными в типовых проектах.

Ключевые слова

осветление , отстойник периодического действия , проточный отстойник , осаждение полидисперсной взвеси , концентрация неоседающих примесей , эффект осветления , аналитическая модель , уравнение неразрывности , балансовое дифференциальное уравнение

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Soleimani M., Mohammadi M. Feasibility of increasing the efficiency of primary settling tanks by using thin layer plates // Journal of American Science. 2012. № 8 (11). Р. 39–48.
2. Пат. 2173570, РФ. МПК В01D 21/02. Отстойный резервуар / Болдырев В. В., Давыдов Е. И., Кузнецов Р. С., Рожков С. И. // Изобретения. Полезные модели. 2009. № 26.
3. Пат. 2182508, РФ. МПК В01D 21/02. Отстойный резервуар / Болдырев В. В., Давыдов Е. И. // Изобретения. Полезные модели. 2005. № 14.
4. Пат. 2471717, РФ. МПК С02F 1/44, B01D 61/10, B01D63/16, С02F 103/04. Установка для очистки воды / Болдырев В. В. // Изобретения. Полезные модели. 2009. № 26.
5. Пат. 2568702, РФ. МПК B01D 21/06, С02F 1/00. Устройство для регулирования расхода и очистки сточных вод / Болдырев В. В. // Изобретения. Полезные модели. 2015. № 32.
6. Жуков А. И., Монгайт И. Л., Ициксон Б. З., Хаскин С. А.: Под редакцией Жукова А. И. Проектирование сооружений для очистки промышленных сточных вод. – М.-Л.: Госстройиздат, 1949.
7. Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Канализация промышленных предприятий. – М.: Госстройиздат, 1962. 602 с.
8. Иткин А. Л. Экспериментальное исследование процесса осветления городских сточных вод в покое и радиальном отстойнике: Дисс. … канд. техн. наук. – М., Московский инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева, 1968. 141 с.
9. Иткин А. Л. К вопросу технологического моделирования процесса осветления сточных вод / Исследования по очистке сточных вод: Сборник трудов МИСИ им. В. В. Куйбышева. – М., Московский инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева, 1970. № 66. С. 92–99.
10. Яковлев С. В., Калицун В. П. Механическая очистка сточных вод. – М.: Стройиздат, 1972. 199 с.
11. Калицун В. И., Ласков Ю. М. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточных вод. – М.: Стройиздат, 1995. 267 с.
12. Иванов В. Г., Семенов В. П., Симонов Ю. М. Применение тонкослойных отстойников в целлюлозно-бумажной промышленности. – М.: Лесная промышленность, 1989. 176 с.
13. Яковлев С. В., Карелин Я. А., Жуков А. И., Колобанов С. К. Канализация. – М.: Стройиздат, 1975. 632 с.
14. Килимник Д. Ю. Разработка метода расчета скоростей седиментации частиц в полидисперсной суспензии: Дисс. ... канд. техн. наук. – СПб., 2004. 140 c.
15. Пономарев В. Г. Моделирование и расчет отстойников // Водоснабжение и санитарная техника. 2010. № 1. С. 37–41.
16. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973. 752 с.
17. Прандль Л. Гидроаэромеханика. – Ижевск, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. 576 с.
18. Гудков А. Г. Механическая очистка сточных вод. – Вологда: Вологодский государственный технический университет, 2003. 152 с.
19. Пааль Л. Л., Кару Я. Я., Мельдер Х. А. и др. Справочник по очистке природных и сточных вод. – М.: Высшая школа, 1994. 336 с.
20. Шифрин С. М. Современные способы механической очистки сточных вод. – М.: Госстройиздат, 1956. 179 с.
21. Болдырев В. В., Давыдов Е. И. Математическая модель процесса осаждения / Подготовка научно-педагогических и научных кадров: Сборник трудов докторантов и адъюнктов. – СПб.: Издательство ВИТУ, 2000. Вып. 5. С. 122–124.
22. Болдырев В. В., Давыдов Е. И. Седиментаци­он­­­но-диффузионная модель процессов осветления природных и сточных вод / Проблемы материально-технического обеспечения ВСК на современном этапе: Сборник статей и докладов. – СПб.: Издательство ВИТУ, 2000. С. 56–64.
23. Давыдов Е. И., Лямаев Б. Ф. Методика расчета вертикального отстойника со спирально-навитой насадкой: Сборник трудов VI Международной научно-практической конференции «Технологии очистки воды» – «Техновод–2011». Чебоксары, 2011 г. – Новочеркасск: Лик, 2011. С. 110–115.
24. Давыдов Е. И. Процессы осветления природных и сточных вод в вертикальном отстойнике со спирально-навитой насадкой: Дисс. ... канд. техн. наук. – СПб., Издательство ВИТИ, 2011. 137 с.
25. Gulp G., Hansen S., Richardson G. Hign-rate sedimentation in water treatment works // JAWWA. 1968. V. 60. № 6. P. 681–697.
26. Ейтс Дж. Основы механики псевдоожижения с приложениями: Пер. с англ. Казенина Д. А., Маркова В. Г.; под редакцией Гупало Ю. П. – М.: Мир, 1986. 288 с.