УДК 628.356.324:532.5
DOI 10.35776/VST.2025.08.01

Колбасов Г. А., Королев М. А., Рафф П. А., Усманов Р. Р.

Расчет коэффициента продольной дисперсии и числа ячеек в модели последовательно соединенных реакторов
Часть 1. Обзор и инженерный анализ методик

Аннотация

Представлен обзор и сравнительный анализ инженерных методик расчета коэффициента продольной дисперсии и эквивалентного числа ячеек в модели последовательно сое­диненных реакторов, применяемой для описания гидродинамики в аэротенках. Рассмотрены как эмпирические и полуэмпирические формулы (Б. Чемберс и Дж. Джонс, К. Мерфи и Б. И. Бойко, П. Харремес, К. Фудзиэ и др.), так и размерностные и обоснованные модели (Б. М. Худенко и Е. А. Шпирт, О. Потье и Ле Муллек). Приведена классификация методик по типу данных, используемых в расчетах, и по степени чувствительности к геометрическим и аэродинамическим параметрам. Сформулированы критерии применимости подходов на разных стадиях проектирования, моделирования и реконструкции канализационных очистных сооружений. Работа представляет собой первую часть из двух статей и посвящена расчету и интерпретации числа ячеек в биореакторах. Вторая часть будет посвящена прак­тическому применению методик на примере аэротенков различной конфигурации.

Ключевые слова

сточные воды , биореактор , гидродинамика , коэффициент продольной дисперсии , модель последовательно соединенных реакторов , число ячеек

Для цитирования: Колбасов Г. А., Королев М. А., Рафф П. А., Усманов Р. Р. Расчет коэффициента продольной дисперсии и числа ячеек в модели последовательно соединенных реакторов. Часть 1. Обзор и инженерный анализ методик // Водоснабжение и санитарная техника. 2025. № 8. С. 6–12. DOI: 10.35776/VST.2025.08.01.

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

Список цитируемой литературы

1. Levenspiel O. Chemical reaction engineering. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1999, 668 p.
2. Makinia J. Mathematical modelling and computer simulation of activated sludge systems. 1st ed. IWA Publishing, 2010, 408 p.
3. Fogler H. S. Elements of chemical reaction engineering. 5th ed. Boston: Pearson Education, 2016, 958 p.
4. Murphy K. L., Timpany P. L. Design and analysis of mixing for an aeration tank. Journal of Environmental Engineering, ASCE, 1967, v. 93 (5), pp. 1–15.
5. Villermaux J. Génie de la réactionchimique. Paris: Tec & Doc, 1993, 446 p.
6. Makinia J., Wells S. A. Evaluation of empirical formulae for estimation of the longitudinal dispersion in activated sludge reactors. Water Research, 2005, v. 39, pp. 1533–1542.
7. Murphy K., Boyko B. Longitudinal mixing in spiral flow aeration tanks. Journal of the Sanitary Engineering Division, American Society of Civil Engineers, 1970, v. 96 (2), pp. 211–221.
8. Harremoes P. Dimensionless analysis of circulation, mixing and oxygenation in aeration tanks. Progress in Water Technology, 1979, v. 11 (3), pp. 49–57.
9. Fujie K., Sekizawa T., Kubota H. Liquid mixing in activated sludge aeration tank. Journal of Fermentation Technology, 1983, v. 61, pp. 295–304.
10. Khudenko B. M., Shpirt E. A. Hydrodynamic parameters of diffused air systems. Water Research, 1986, v. 20, pp. 905–915.
11. Chambers B., Jones G. L. Optimisation and upgrading of activated sludge plants by efficient process design. Water Science and Technology, 1988, v. 20 (4/5), pp. 121–132.
12. Данилович Д. А., Эпов А. Н. Расчет и технологическое проектирование процессов и сооружений удаления азота и фосфора из городских сточных вод. – М., 2020. 225 с.
    Danilovich D. A., Epov A. N. Raschet i tekhnologicheskoe proektirovanie protsessov i sooruzhenii udaleniia azota i fosfora iz gorodskikh stochnykh vod [Calculation and process design of the facilities for removing nitrogen and phosphorus from municipal wastewater. Moscow, 2020, 225 p.].
13. Potier O., Leclerc J.-P., Pons M. N. Influence of geometrical and operational parameters on the axial dispersion in an aerated channel reactor. Water Research, 2005, v. 39, pp. 4454–4462.
14. Le Moullec Y., Potier O., Gentric C., Leclerc J.-P. A general correlation to predict axial dispersion coefficients in aerated channel reactors. Water Research, 2008, v. 42, pp. 1767–1777.
15. Henze M., Gujer W., Mino T., Loosdrecht M. C. M. Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3. IWA Publishing, 2000, 121 p.
16. Zima P., Makinia J., Swinarski M., Czerwionka K. Combining CFD with biokinetic models for predicting ammonia and phosphate behavior in aeration tanks. Water Environment Research, 2009, v. 81, pp. 2353–2362.
17. Coen F., Petersen B., Vanrolleghem P. A., Vanderhaegen B., Henze M. Model-based characterization of hydraulic, kinetic and influent properties of an industrial WWTP. Water Science and Technology, 1998, v. 37 (12), pp. 317–326.
18. Zima P., Makinia J., Swinarski M., Czerwionka K. Effects of different hydraulic models on predicting longitudinal profiles of reactive pollutants in activated sludge reactors. Water Science and Technology, 2008, v. 58 (3), pp. 555–561.