Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 35

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
PL
Zaprezentowano możliwość wykorzystania sztucznych sieci neuronowych do prognozowania zawartości azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych w funkcji jego różnych postaci występujących w odpływie z oczyszczalni ścieków. W badaniach zastosowano dane z lat 2010–2016, zawierające pomiary zawartości związków azotu w ściekach odpływających z oczyszczalni obsługującej aglomerację o równoważnej liczbie mieszkańców powyżej 100000. Zbiór danych wejściowych został wstępnie poddany analizie skupień i następnie wykorzystany do trenowania sieci neuronowej w postaci perceptronu wielowarstwowego. Na podstawie uzyskanych symulacji stwierdzono, że najmniejsze wartości błędów prognozy ilosci azotu ogólnego (2÷3%) uzyskano w wariancie, gdy jego wartość była funkcją wszystkich postaci azotu występujących w oczyszczonych ściekach. W przypadku modelu wykorzystującego jedynie dane o zawartości azotu nieorganicznego oraz azotanów otrzymane wyniki symulacji niewiele różniły się od wartości rzeczywistych, na co wskazuje bardzo duża wartość współczynnika korelacji (>97%). Wartość średniego błędu bezwzględnego w tym przypadku zwiększyła się tylko o około 4 punkty procentowe do wartości 6,2% (proces uczenia) oraz 6,9% (proces testowania/walidacji) w stosunku do symulacji wykorzystującej wszystkie postacie azotu w ściekach.
EN
Potential application of artifi cial neural networks (ANN) to forecast total nitrogen content (TNC) in treated wastewater was presented as a function of selected nitrogen forms present in the secondary effl uent. The analyzed data from the period of 2010–2016 covered measurements of the nitrogen content in the effl uent from the treatment plant servicing agglomeration with a population equivalent of more than 100,000. The input data set was initially subjected to cluster analysis and then, used to train a neural network in the form of a multilayer perceptron (MLP). The simulations demonstrated that the smallest error values for the forecast of TNC (2–3%) were obtained for the variant, the value of which was a function of all the forms of nitrogen present in the secondary effl uent. For the total nitrogen model based on inorganic nitrogen and nitrates data only, the simulation results did not differ signifi cantly from the actual values, as indicated by a very high correlation coeffi cient (over 97%). In this case, the value of the mean absolute error increased only by nearly 4% to 6.2% (learning process) or 6.9% (testing/validation process), compared to the simulation based on all the nitrogen forms in the sewage.
PL
W pracy przedstawiono wyniki prognozowania ilości ścieków dopływających do oczyszczalni komunalnej w Rzeszowie z wykorzystaniem perceptronowych wielowarstwowych sztucznych sieci neuronowych. W modelu prognostycznym przyjęto następujące zmienne niezależne: zmierzona ilość ścieków dopływających do oczyszczalni określona w poprzednich dobach, poziom wody w Wisłoku (odbiornik ścieków), suma dobowych opadów atmosferycznych oraz dobowa ilość wody tłoczonej do sieci wodociągowej. Przeprowadzone obliczenia wykazały, że wśród rozpatrywanych zmiennych istotny wpływ na zdolność predykcyjną modelu prognostycznego miał poziom wody w Wisłoku, wysokość opadów atmosferycznych oraz ilość ścieków dopływająca do obiektu zmierzona w poprzednich dniach. Analizowano również wpływ poszczególnych parametrów strukturalnych modelu opartego na sztucznych sieciach neuronowych na wyniki prognozowania. Przeprowadzone badania, z wykorzystaniem drzew klasyfikacyjnych, wykazały, że na liczbę neuronów w warstwie ukrytej wpływała liczba sygnałów wejściowych do modelu, natomiast rodzaj funkcji aktywacji w warstwach ukrytej i wyjściowej miał mniejsze znaczenie, co potwierdziły wartości o znaczeniu predykcyjnym. Badano również możliwość zastosowania liniowej analizy dyskryminacyjnej do oceny zdolności predykcyjnych skonstruowanych modeli prognostycznych. Uzyskane wyniki wykazały, że liniowa analiza dyskryminacyjna może być ciekawym narzędziem do oceny doboru zmiennych w modelu prognostycznym ilości ścieków dopływających do oczyszczalni.
EN
The paper presents the results of forecasting the sewage inflow into the municipal wastewater treatment plant in Rzeszow using multilayer perceptron neural networks. For the forecast model, the following independent variables were adopted: the measured inflow volume to the treatment plant from the previous days, the water level in the Wislok River (effluent receiver), the total daily precipitation and the daily water inflow into the network. The calculations led to conclusions that variables substantially affecting the prognostic capacity of the forecast model included the water level in the Wislok River, the volume of precipitation and the sewage inflow to the facility from the previous days. Additionally, the impact of individual structural parameters of the model based on artificial neural networks on forecasting results was analyzed. The research conducted with the use of classification trees demonstrated that number of neurons in the hidden layer was influenced by the number of inputs to the model, while the type of activation function in the hidden and output layer was of minor importance which was confirmed by the data of prognostic value. The applicability of a linear discriminant analysis for assessment of prognostic ability of the constructed forecast models was also investigated. The results obtained demonstrated that the linear discriminant model might be an interesting assessment tool to select variables for the forecast model of sewage inflow to a treatment plant.
PL
Istotną cechą osadu czynnego jest formowanie kłaczków, które w osadniku wtórnym oddzielane są od ścieków w procesie sedymentacji. Istotnym składnikiem kłaczków są bakterie nitkowate, które stanowią swego rodzaju szkielet, na którym rozwijają się bakterie, a wytwarzane przez nie pozakomórkowe biopolimery nadają kłaczkom odpowiednią spoistość. Jednakże, nadmierny rozwój bakterii nitkowatych prowadzi do pogorszenia zdolności sedymentacyjnych osadu czynnego, a co za tym idzie również jakości ścieków na odpływie z oczyszczalni [ i inni 2009]. Aby uniknąć powyższych problemów na oczyszczalniach ścieków wdrażane są modele matematyczne pozwalające na prognozowanie i odpowiednie działania zmierzające do poprawy zdolności osadu do sedymentacji.
EN
Temperature is a significant parameter affecting wastewater treatment , because its increase accelerates decomposition of organic compounds. The optimum temperature of this process falls within the range of 18-22°C (Bugajski et al., 2012). As far as the biological phosphorus removal process is concerned, there are conflicting reports in reference sources with regard to the temperature optimum. Due to the existing discrepancies in the relevant literature on the effect of the sewage sludge temperature on the phosphorus removal processes, this study attempts to provide a speciation analysis of phosphorus in activated sludge in an annual cycle (in temperate climate), in which the sewage sludge temperature may range from 5°C to 25°C. The studies conducted to evaluate the effect of temperature cycling on the phosphorus speciation in activated sludge involved performing monthly speciation analyses of phosphorus in activated sludge collected at six sewage treatment plants. The content of different phosphorus fractions was determined in the sewage specimens using the fractionation scheme proposed by Golterman. The speciation analysis performed by this method allows to distinguish mineral phosphorus forms adsorbed on the surface of the sludge particles. These forms are considered as the most mobile, bioavailable (fractions of Ca-EDTA and Na-EDTA). This method is also used to extract phosphorus bound in strong combinations with aluminosilicates (NaOH fraction) and phosphorus identified primarily with organic forms, i.e. forms of phosphorus found in soluble combinations with organic matter (H2SO 4fraction) as well as the forms of phosphorus contained in organic matter (NaOH). Forms of phosphorous bound in combinations with aluminosilicates and identified with organic forms are distinguished by Golterman as forms difficult to access (H2SO 4and NaOH fractions). The results presented in the study show that the shares of different phosphorus fractions in activated sludge demonstrate high variability in value, however, in the case of their classification into one of the two groups on the basis of bioavailability (fractions: mobile and difficult to access), one can notice a pattern occurring in the annual cycle. There is a noticeable increase in the share of mobile (mineral) phosphorus forms which accompanies a rise in the sludge temperature (with the temperature increase by 1°C the mobile forms shares grow from 1.2% to 3%). The increase in the mineral forms share under the influence of temperature may indicate the direct effect of the activated sludge temperature on the rate of enzymatic reactions. The fact that the share of phosphorus forms difficult to access (H2SO 4and NaOH fractions), identified primarily with organic forms, is dominant in winter while the share of mobile forms is minor (24%), confirms the reduction of phosphorus removal at a low sludge temperature.
PL
Istotnym parametrem wpływającym na proces oczyszczania ścieków jest temperatura, ponieważ jej wzrost przyspiesza procesy rozkładu związków organicznych. Optymalna temperatura tych procesów mieści się w granicy 18-22°C (Bugajski i in. 2012). Z kolei w przypadku procesu defosfatacji biologicznej istnieją sprzeczne doniesienia literaturowe dotyczące optimum temperaturowego. Ze względu na występujące rozbieżności w doniesieniach literaturowych dotyczących wpływu temperatury osadu ściekowego na procesy defosfatacji, w niniejszej pracy podjęto się wykonania analizy specjacyjnej fosforu w osadach czynnych w cyklu rocznym (w klimacie umiarkowanym), w którym temperatura osadów ściekowych może wahać się od 5°C do 25°C. W celu oceny wpływu cyklicznych zmian temperatury na specjacje fosforu w osadach czynnych zostały wykonane badania, które polegały na wykonaniu comiesięcznych analiz specjacyjnych fosforu w osadach czynnych pochodzących z sześciu oczyszczalni ścieków. W pobranych próbach osadu oznaczano zawartość poszczególnych frakcji fosforu wykorzystując schemat frakcjonowania zaproponowany przez Golterman’a. Analiza specjacyjna wykonana tą metodą pozwala wyróżnić formy mineralne fosforu, zaadsorbowane na powierzchni cząstek osadów. Formy te uważane są jako najbardziej mobilne, biodostępne (frakcje Ca-EDTA i Na-EDTA). W metodzie tej ekstrahuje się również fosfor związany w silnych połączeniach z glinokrzemianami(frakcja NaOH) oraz fosfor utożsamiany przede wszystkim z formami organicznymi, czyli formami fosforu występującymi w rozpuszczalnych połączeniach z materią organiczną (frakcja H2SO 4) oraz formami fosforu zawartymi w materii organicznej (NaOH). Formy fosforu związanego w połączeniach z glinokrzemianami oraz utożsamiany z formami organicznymi Golterman wyróżnia jako formy trudnodostępne (frakcje H2SO 4 i NaOH). Przedstawione w pracy wyniki świadczą iż wartości udziałów poszczególnych frakcji fosforu w osadach czynnych wykazują dużą zmienność, jednak w przypadku ich przyporządkowania do dwóch grup pod względem biodostępności (frakcje mobilne i trudnodostępne) można dostrzec występowanie tendencji w cyklu rocznym. Zauważalny jest wzrost udziału form mobilnych(mineralnych) fosforu wraz ze wzrostem temperatury osadu (przy wzroście temperatury o 1°C udziały form mobilnych wzrastają od 1,2% do 3%). Zwiększenie udziałów form mineralnych pod wpływem temperatury może świadczyć o bezpośrednim wpływie temperatury osadów czynnych na szybkość reakcji enzymatycznych. Dominujący w okresie zimowym udział form trudnodostępnych fosforu (frakcji H2SO 4i NaOH), utożsamianych przede wszystkim z formami organicznymi oraz niewielki udział form mobilnych (24%) potwierdza obniżenie procesów defosfatacji w przypadku niskiej temperatury osadu.
EN
This article presents the results of a study on hourly and daily variations in water demand patterns, depending on a season. The study was conducted in the years 2014–2015 on a selected rural water supply line. The analysis was based on values of hourly water demand as measured by a water meter coupled with a recording device. The research showed that both the volume and fluctuations in daily water demand were higher in the spring and the summer, versus the autumn and the winter. This was most probably caused by water consumption for additional purposes, specific for rural areas. Individual water demand was the highest in the summer, and the lowest in the winter. Two peaks for hourly water demand were determined for the analyzed seasons. The morning peak always occurred at 7 a.m. on working days, while on days off work it fell at 9 a.m. or 10 a.m., depending on the season. The evening peak always fell at 8 p.m., regardless of a season or a day of a week. On working days, the evening peak was always higher than the morning one, while on days off work the morning peak was higher than the evening one in the autumn and in the winter, and both peaks were the same in the spring and in the summer.
PL
W artykule przedstawiono analizę wyników badań zmienności dobowego i godzinowego zapotrzebowania na wodę w wybranym wodociągu wiejskim. Wykonano ją dla dni tygodnia i pór roku w latach 2014–2015. Podstawą do przeprowadzenia analizy były wartości godzinowego zapotrzebowania na wodę zmierzone za pomocą wodomierza współpracującego z rejestratorem zamontowanego na przewodzie odpływowym z początkowego zbiornika sieciowego. Przeprowadzone badania wykazały, że wartość i nierównomierność dobowego zapotrzebowania na wodę była większa wiosną i latem niż jesienią i zimą. Najbardziej prawdopodobną przyczyną takiego stanu było występowanie celów dodatkowych zużycia wody, charakterystycznych dla terenów wiejskich. Jednostkowe zapotrzebowanie na wodę największe wartości przyjmowało latem, a najmniejsze zimą. W analizowanych porach roku stwierdzono występowanie dwóch szczytów godzinowego zapotrzebowania na wodę. W dni powszednie szczyt poranny przypadał zawsze na godzinę 7, natomiast w dni wolne od pracy, w zależności od pory roku, na godzinę 9 lub 10. Z kolei bez względu na porę roku i dzień tygodnia szczyt wieczorny przypadał zawsze na godzinę 20. W dni powszednie szczyt wieczorny był zawsze większy od szczytu porannego, natomiast w dni wolne od pracy zimą i jesienią szczyt poranny był większy od wieczornego, a latem i wiosną wartości szczytowe były takie same.
PL
W niniejszej publikacji przedstawiono inżynierską metodę wymiarowania zbiornika retencyjnego zasilanego spływem powierzchniowym, którego zmienność w czasie obrazuje hydrogram złożony powstały ze złożenia dwóch hydrogramów o trójkątnym kształcie opisanych przepływami kulminacyjnymi (Qdmax1,2) przesuniętymi w czasie (tps), całkowitą objętością (Vc1,2), czasem trwania przyboru (tp1,2). W analizach tych wykorzystano autorską metodę opisu kształtu hydrogramu uwzględniającą nierównomierność rozkładu objętości ścieków w hydrogramie (S = Vc1/Vc2) oraz zróżnicowanie przepływów kulminacyjnych (ɣ=Qmax1/Qmax2) przesunięcie w czasie (ɤ=tps/tp1). W przedstawionej metodzie projektowania zbiorników przeanalizowano zależność między parametrem (Kd) opisującym średnicę spustu (D), współczynnikiem jego wydatku (µ) i polem powierzchni przekroju poprzecznego komory akumulacyjnej (A) a wskaźnikiem jednostkowej pojemności. Wykonane obliczenia wykazały, że największą pojemność akumulacyjną zbiornika otrzymano w przypadku gdy stosunek wartości poszczególnych przepływów kulminacyjnych wynosi ɣ = 1,0. Natomiast, wzrost wartości ilorazu przepływów (ɣ) prowadzi do zmniejszenia się wymaganej pojemności akumulacyjnej zbiornika. Ponadto, na podstawie wykonanych analiz sporządzono zależność między minimalną wartością parametru ɤ a charakterystykami zbiornika (Kd) i zróżnicowaniem przepływów kulminacyjnych (ɣ), dla której częściowo napełniony zbiornik nie zostanie przepełniony.
EN
This study presents an engineering method for the sizing of a detention tank. The complex inflow hydrograph comprises two hydrographs, triangular in shape, which are described by peak flows (Qdmax1,2) shifted in time (tpsc1,2), and the duration of the runoff stormwater (tp1,2). In the analyses, an original method developed by the study author for the hydrograph shape description was employed. The method accounts for non-uniformity of wastewater volume distribution in the hydrograph (S = Vc1/Vc2max1)/Qmax2), and their time shift (ɤ=tps/tp1). In the detention tank design method of concern, the dependence between the parameter parametrem (Kd) describing the discharge diameter (D), the coefficient of discharge output (µ), the cross-sectional area of the detention tank (A), and the factor of volume was analyzed. The computations demonstrate that the greatest detention capacity is received for the case when the ratio of the values of individual peak flows is ɣ =l,0. Conversely, an increase in flow quotient (ɣ ) leads to a reduction in the required detention volume of the tank. In addition, based on the analyses performed for the study, a dependence was developed, which holds between the minimal value of parameter ɤ and the tank characteristics (Kd), and also variation in peak flows (ɣ). The dependence concerns each inflow hydrograph on condition that a successive hydrograph flowing into the partially filled tank will not overflow it.
PL
W artykule przedstawiono analizę wyników badań godzinowego i dobowego zapotrzebowania na wodę w małym wodociągu wiejskim funkcjonującym we wsi Wola Zachariaszowska (woj. małopolskie, gm. Zielonki). Badania przeprowadzone w latach 2014-2015 wykazały, że średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę odniesione do przeliczeniowego mieszkańca oraz przyłącza wodociągowego wyniosło odpowiednio 130,2 dm3 ∙PM-1 ∙d-1 oraz 0,32 m3∙ przył-1 ∙d-1 . Obliczona wartość współczynnika nierównomierności dobowej wyniosła 2,77 dla roku 2014 oraz 2,35 dla 2015 r., a współczynnik nierównomierności godzinowej osiągnął wartość 1,97 dla 2014 r. oraz 1,67 dla 2015 r. Dodatkowo, analizy statystyczne wykonane za pomocą metody analizy skupień wykazały istotne zróżnicowanie zmienności zapotrzebowania na wodę w przeciągu doby w dni powszednie oraz soboty, niedziele i święta. Przeprowadzone analizy wykazały również, że metodę k - średnich można wykorzystać do obliczenia wartości średnich zbiorów w poszczególnych godzinach doby dla dni powszednich oraz wolnych od pracy.
EN
The paper presents an analysis of hourly and daily water consumption in small, rural water supply located in the village of Wola Zachariaszowska (Malopolska voivodeship, Zielonki district). The study, undertaken in the period of 2014-2015, showed that the average water consumption per conversion inhabitant and per farm was 130,2 dm3 ∙PM-1 ∙d-1 oraz 0,32 m3∙ przył-1 ∙d-1 . The calculated value of 2,77 for 2014 and 2,35 for 2015, and the coefficient of hourly inequality reached the value of 1,97 for 2014 and 1,67 for 2015. Furthermore, the statistical analysis, by the cluster analysis method, showed significant differences in variation of water consumption between weekdays and Saturdays, Sundays and holidays. The analysis also presented that the k-means clustering method could be used for the calculation of average data, set in particular hours of the day for weekdays and non-working days.
EN
The paper described how the results of measurements of inflow wastewater temperature in the chamber, a degree of external and internal recirculation in the biological-mechanical wastewater treatment plant (WWTP) in Cedzyna near Kielce, Poland, were used to make predictions of settleability of activated sludge. Three methods, namely: multivariate adaptive regression splines (MARS), random forests (RF) and modified random forests (RF + SOM) were employed to compute activated sludge settleability. The results of analysis indicate that modified random forests demonstrate the best predictive abilities.
EN
The aim of the study was to evaluate the possibility of applying different methods of data mining to model the inflow of sewage into the municipal sewage treatment plant. Prediction models were elaborated using methods of support vector machines (SVM), random forests (RF), k-nearest neighbour (k-NN) and of Kernel regression (K). Data consisted of the time series of daily rainfalls, water level measurements in the clarified sewage recipient and the wastewater inflow into the Rzeszow city plant. Results indicate that the best models with one input delayed by 1 day were obtained using the k-NN method while the worst with the K method. For the models with two input variables and one explanatory one the smallest errors were obtained if model inputs were sewage inflow and rainfall data delayed by 1 day and the best fit is provided using RF method while the worst with the K method. In the case of models with three inputs and two explanatory variables, the best results were reported for the SVM and the worst for the K method. In the most of the modelling runs the smallest prediction errors are obtained using the SVM method and the biggest ones with the K method. In the case of the simplest model with one input delayed by 1 day the best results are provided using k-NN method and by the models with two inputs in two modelling runs the RF method appeared as the best.
PL
Celem pracy jest ocena możliwości zastosowania różnych metod data mining do modelowania dopływu ścieków do komunalnej oczyszczalni ścieków. Do opracowania modeli statystycznych metodą wektorów nośnych, lasów losowych, k – najbliższego sąsiada i regresji Kernela wykorzystano szeregi pomiarowe dobowych wartości opadów deszczu, stanów wody w odbiorniku oraz dopływów do komunalnej oczyszczalni ścieków w Rzeszowie. Z obliczeń wykonanych metodami SVM, RF, k-NN i K wynika, że dla modeli z jedną zmienną objaśniającą opóźnioną o dobę w stosunku do wartości dopływu, najlepsze wyniki otrzymano modelem autoregresyjnym bazującym na metodzie k-NN a najgorsze regresją Kernela. W przypadku modeli z dwoma zmiennymi objaśniającymi najmniejsze wartości błędów uzyskano, dla modeli uwzględniających dopływ ścieków i całkowitą wysokość opadu deszczu z jednodobowym opóźnieniem; najlepsze wyniki uzyskano metodą RF a najgorsze regresji Kernela. Dla modeli z dwiema zmiennymi objaśniającymi, ale trzema sygnałami wejściowymi, najmniejsze błędy dopływu ścieków do OŚ uzyskano metodą SVM, a najgorsze regresji Kernela. Z wykonanych symulacji stwierdzono, że w większości przypadków najmniejsze wartości błędów dopływu ścieków do oczyszczalni otrzymano metodą SVM a największe metodą K. W przypadku najprostszego modelu z jednym sygnałem wejściowym opóźnionym o 1 dobę najlepsze wyniki obliczeń uzyskano metodą k-NN, a w dwóch przypadkach modeli, gdzie ujęto 2 sygnały wejściowe, najlepsza okazała się metoda RF.
PL
Prognoza jakości i ilości ścieków deszczowych oraz osadów ściekowych jest bardzo złożona ze względu na stochastyczny charakter zjawisk opadowych oraz procesów gromadzenia i zmywania zanieczyszczeń deponowanych na powierzchni zlewni. Ma to szczególnie duże znaczenie w projektowaniu ciągów technologicznych oczyszczalni wód deszczowych (OWD), gdzie przyjęcie błędnych założeń na etapie obliczeń może doprowadzić do nieprawidłowego funkcjonowania poszczególnych obiektów i urządzeń. Przedstawiona w artykule wstępna ocena funkcjonowania oczyszczalni wód deszczowych przy ul. Witosa w Kielcach, do której dopływają ścieki głównie z terenu pod zabudową jedno- i wielorodzinną, stanowi pierwszy etap badań, mających na celu stworzenie modelu matematycznego analizowanego fragmentu sieci kanalizacyjnej. Model numeryczny oczyszczalni wód deszczowych (OWD) wykonano w programie SWMM (ang. Storm Water Management Model) na podstawie dokumentacji projektowej obiektu oraz wizji terenowej, natomiast model hydrodynamiczny zlewni wraz z siecią kanalizacji deszczowej – na podstawie map topograficznych i zasadniczych. Do obliczeń średniego jednostkowego natężenia deszczu (q) wykorzystano 33 zdarzenia opadowe zarejestrowane w latach 2010–2011, podczas których czas trwania deszczu i wysokość warstwy opadu zmieniały się odpowiednio w zakresach td = 12–1244 min oraz P = 1,8–44,6 mm. Przeprowadzone symulacje działania OWD wykazały, że gdy średnie jednostkowe natężenie deszczu przyjmowało wartości poniżej 10 dm3∙(ha∙s)-1, stopień redukcji zawiesin ogólnych (η) w osadniku zmieniał się w granicach 0,78–0,98, a gdy q = 10–75 dm-1∙(ha∙s), to η = 0,69–0,88. Wykonane w pracy obliczenia mają charakter wyłącznie szacunkowy, ponieważ model nie został skalibrowany na podstawie rzeczywistych wartości natężenia przepływu ścieków deszczowych oraz stężenia zawiesin ogólnych.
EN
Due to the stochastic character of precipitation phenomena combined with an accumulation of pollutants in the catchment area and their wash-off, the prediction of stormwater quantity and quality, its sediments is very complex. It is especially important when designing the stormwater treatment plant’s (STP) stages of technological lines, because there can be massive calculation errors at selection and functions of particular objects and equipment. The preliminary evaluation, of stormwater treatment plant in Witosa St., Kielce shown in the above article, where stormwater runs off mainly from housing estates of single and multi-family houses, is the first stage of researches concerning preparation of the mathematical model of analysed part of a sewer system. The numerical model STP was made by SWMM software and was based on the working plans of the object and field studies, whereas the hydrodynamic modelling with stormwater drainage system were made according to topographic and basics maps. 33 rainfall events were used to measure the amount of average rainfall intensity. They were registered between 2010 and 2011. During that time the rainfall duration and depth of precipitation changed as follows: td = 12–1244 min and P = 1.8– 44.6 mm. The simulations done by STP shown that in case of average rainfall intensity below 10 dm3∙(ha∙s)-1 the reduction of TSS (η) in a catch basin would change into 0,78–0,98, for q = 10–75 dm3∙(ha∙s)-1, the result was η = 0,69–0,88. The calculations carried out at work are only approximate, because the model was not calibrated on the basis of the actual value of the stormwater flow, the rainfall amount and total suspended solids concentrations.
EN
Operation of a sewage treatment plant is a complex task because it requires maintaining the parameters of its activities at the appropriate level in order to achieve the desired effect of reducing pollution and reduce the flow of sediment discharged from the biological reactor. The basis for predicting the amount of excess sludge and operational parameters WWTP can provide physical models describing the biochemical changes occurring in the reactor, in which the input parameters, ie. Indicators of effluent quality and quantity of wastewater are modeled in advance. However, due to numerous interactions and uncertainty of the data in the physical models and forecast errors parameters of the inlet to the treatment plant Simulation results may be affected by significant errors. Therefore, to minimize the prediction error parameters of operation of the technological objects deliberate use of a black box model. In these models at the stage of learning is generated model structure underlying the projections analyzed the operating parameters of the plant. This publication presents the possibility of the use of methods: support vector, k – nearest neighbour and trees reinforced to predict the amount of the resulting excess sludge during wastewater treatment in the WWTP located in Sitkówka – News with a capacity of 72,000 3/d with a load of 275,000 PE . Due to the fact that did not have the quality parameters of wastewater at the inlet to the activated sludge chambers it was not possible to verify the empirical relationships commonly used in engineering practice to determine the size of the daily flow of excess sludge. Due to the significant differences in the amount of excess sludge generated in the period (t = 1-7 days) the simulation of the amount of sludge into the time were performed. To assessment the compatibility of measurement results and simulations quantities of sludge the mean absolute error and relative error of prediction for the considered parameter of technology was used. The analyzes carried out revealed that the amount of generated excess sludge can be predicted on the basis of parameters describing the quantity and quality of influent waste water (slurry concentration of total nitrogen and total phosphorus, BOD5) and the operating parameters of the biological reactor (recirculation rate, concentration and temperature of the sludge, the dosed amount of methanol and PIX). On the basis of computations, it can be concluded that the most accurate forecasting results amounts of sediment were obtained by using a reinforced trees (t = 2 to 5 days) and Support Vector Machines methods (t = 1, 6, 7 days). While the highest values of forecast errors sediments was obtained using a k – nearest neighbor (t = 2 to 5 days) and reinforced trees (t = 1, 6, 7 days).
EN
Sludge sedimentation depends on various factors like: air temperature, quality of wastewater (BOD), characteristics of a bioreactor (sludge age, oxygen concentration in nitrification chamber, recirculation rate, concentration of sludge in a bioreactor), dosage of coagulants for phosphorus removal and a presence of filamentous bacteria. However, still there is a lack of a mathematical model that would established the dependency between all these inputs, because of their number, and sludge sedimentation. In the presented study, such model is proposed, moreover its structure allows for a direct interpretation of its parameters, making it especially useful for operators of treatment plants. The article presents the application of the logistic regression for the estimation of sludge sedimentation potential, using the characteristic of the sludge (concentration and temperature) in a respect of the presence of filamentous bacteria. The sludge deterioration was measured using a threshold a value of the Sludge Volume Index (SVI = 150 mg/dm3). Results suggests that Sphaerotilus natans and Nostocoida sp. bacteria are the most noticeable factor for the sludge deterioration and the sediment potential.
PL
Określenie ilości osadów dennych gromadzonych w zbiornikach przepływowych ma podstawowe znaczenie w obliczeniu tempa ich zamulania, a tym samym szacowaniu czasu, po upływie którego powinno się je oczyścić z namułów. Zagospodarowanie osadów dennych wydobytych z dna zbiornika możliwe jest wyłącznie po rozpoznaniu ich jakości, która jest ściśle związana z charakterem zlewni, sposobem jej zagospodarowania, a tym samym z jakością spływu powierzchniowego trafiającego do cieku i zbiornika. W artykule przedstawiono wyniki badań stężeń wybranych metali ciężkich (Fe, Hg, Pb, Zn, Ni, Mn, Cu, Cr, Cd) w osadach i wodzie zbiornika zaporowego zlokalizowanego w południowej części miasta Starachowice, na cieku Lubianka, którego przeważającą część zlewni stanowią lasy. Badania terenowe przeprowadzono dwukrotnie: pod koniec czerwca 2012 r., pobierając 8 próbek osadów dennych w stanie quasi-nienaruszonym i dzieląc je do analiz na 20 cm warstewki, oraz na początku marca 2013 r., kiedy zbiornik pokryty był pokrywą lodową - 3 próbki. W przypadku badań jakości wody oprócz metali ciężkich (łącznie 11 próbek) wykonano w 2012 r. podstawowe badania fizykochemiczne (pH, temperatura, azotany, tlen rozpuszczony, zasolenie) przy pomocy przenośnego miernika wyposażonego w odpowiednie sondy, prowadząc pomiary w pionach co 0,5 i 1,0 m. Odnotowane maksymalne stężenia metali ciężkich dla analizowanych próbek osadów dennych i wody wynosiły odpowiednio: 1170 mg·kg–1 i 642 µg·dm–3 (Fe), 0,0023 mg·kg–1 i 0,0020 µg·dm–3 (Hg), 14,35 mg·kg–1 i 7,14 µg·dm–3 (Pb), 7,44 mg·kg–1 i 74,15 µg·dm–3 (Zn), 5,98 mg·kg–1 i 5,79 µg·dm–3 (Ni), 815 mg·kg–1 i 794 µg·dm–3 (Mn), 3,69 mg·kg–1 i 35,12 µg·dm–3 (Cu), 3,73 mg·kg–1 i 46,86 µg·dm–3 (Cr), 4,37 mg·kg–1 i 0,48 µg·dm–3 (Cd).
EN
Determining the amount of bottom sediments that accumulate in flow-through water reservoirs is of key importance for calculating the rate of their silting. The latter provides a basis for estimating the time after which it is necessary to desilt the reservoir. The use of bottom sediments is only possible after evaluating the sediment quality, which is closely related to the catchment character and type of management. Those factors affect the quality of the surface run-off, which is delivered to the water course, and then, the reservoir. The paper presents the results of investigations into concentrations of selected heavy metals (Fe, Hg, Pb, Zn, Ni, Mn, Cu, Cr, Cd) in the sediments and water of a dammed reservoir located in the southern part of the town of Starachowice, on the Lubianka watercourse. A major part of the catchment is covered by forests. Field test were conducted twice: at the end of June 2012, when eight bottom sediment samples were collected in the quasi - undisturbed state, and divided for the sake of analysis into 20 cm layers, and at the beginning of March 2013 with the reservoir covered in ice, when three samples were collected. As regards water quality tests, in 2012, in addition to the determination of heavy metal concentrations (eleven samples in total), typical physical and chemical tests were conducted (pH, temperate, nitrates, dissolved oxygen, salinity). A portable meter equipped with appropriate probes was used, vertical measurement were carried out every 0.5 and 1.0 m. The maximum concentrations of heavy metals in the analysed samples of bottom sediments and water were as follows: 1170 mg·kg–1 and 642 µg·dm–3 (Fe), 0.0023 mg·kg–1 and 0.0020 µg·dm–3 (Hg), 14.35 mg·kg–1 and 7.14 µg·dm–3 (Pb), 7.44 mg·kg–1 and 74.15 µg·dm–3 (Zn), 5.98 mg·kg–1 and 5.79 µg·dm–3 (Ni), 815 mg·kg–1 and 794 µg·dm–3 (Mn), 3.69 mg·kg–1 and 35.12 µg·dm–3 (Cu), 3.73 mg·kg–1 and 46.86 µg·dm–3 (Cr), 4.37 mg·kg–1 and 0.48 µg·dm–3 (Cd), respectively.
PL
Prognozowanie ilości i jakości ścieków dopływających do oczyszczalni komunalnej z odpowiednim wyprzedzeniem czasowym daje możliwość optymalnego sterowania wieloma parametrami procesów oczyszczania ścieków. Dlatego prowadzi się badania mające na celu opracowanie modeli matematycznych (fizykalnych deterministycznych i operatorowych statystycznych), prognozujących zarówno ilość, jak i jakość ścieków dopływających do oczyszczalni. W artykule zbadano możliwość zastosowania prostszych modeli operatorowych do prognozowania wartości wybranych wskaźników jakości ścieków na dopływie do oczyszczalni (BZT5, zawiesiny ogólne, azot ogólny i amonowy, fosfor ogólny) jedynie na podstawie wyników pomiarów natężenia przepływu ścieków oraz – w celu porównania – na podstawie ich zmierzonych wartości. Do tego celu zastosowano metody czarnej skrzynki typu MARS oraz lasy losowe (RF). Dodatkowo przedstawiono możliwość połączenia metody lasów losowych z modelem klasyfikacyjnym (RF+SOM). Do identyfikacji danych określających zmienność wybranych wskaźników jakości ścieków zastosowano metody drzew wzmacnianych (BT) i analizy składowych głównych (PCA). Modele opracowano na podstawie wyników ciągłych pomiarów dobowych przeprowadzonych w latach 2013–2015 w oczyszczalni ścieków komunalnych w Rzeszowie.
EN
Forecasting the amount and quality of wastewater flowing into a treatment plant sufficiently in advance, enables effective control of numerous treatment process parameters. Therefore, mathematical (physical deterministic and time series statistical) models forecasting both the amount and quality of wastewater inflow into a sewage treatment plant are under development. In this paper, a possibility of simpler time series models application to forecasting values of selected indicators (biochemical oxygen demand (BOD5), total suspended solids (TSS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and ammonium (NH4+)) of sewage quality in the inflow into a treatment plant was investigated. The research was based solely on sewage flow rate data and – for the purpose of comparison – the actual measured indicator values. For this purpose, MARS type black-box and random forest (RF) methods were used. Also, a possibility of combining the RF method with a classification model (RF+SOM) was investigated. Boosted trees (BT) and principal component analysis (PCA) methods were applied for identification of data that determine variability of the selected sewage quality indicators. The models were developed on the basis of continuous daily measurements performed in the period of 2013–2015 in the municipal sewage treatment plant in Rzeszow.
PL
Modelowanie ilości ścieków oraz napełnień przewodów sieci kanalizacyjnej stanowi istotny element umożliwiający ocenę funkcjonowania systemów odprowadzania wód opadowych z terenu zlewni. Złożoność procesów fizycznych, które są symulowane oraz ograniczona liczba danych dostępnych do kalibracji powoduje dużą niepewność uzyskanych wyników. W artykule przedstawiono przykład zastosowania techniki GSA-GLUE do analizy wrażliwości i probabilistycznej identyfikacji parametrów (szerokość drogi spływu, wysokość retencji terenowej powierzchni uszczelnionych i nieuszczelnionych, udział powierzchni uszczelnionej, współczynnik szorstkości kanałów, spadek podłużny zlewni) w przypadku modelu zlewni zurbanizowanej wykonanego w programie SWMM (storm water management model). Do kalibracji i walidacji modelu zlewni wykorzystano wyniki pomiarów wysokości opadów oraz przepływów ścieków deszczowych wykonanych w latach 2009–2011. Przeprowadzone obliczenia wykazały, że największy wpływ na kształt hydrogramu odpływu wód opadowych ze zlewni zurbanizowanej w opracowanym modelu hydrodynamicznym miały współczynnik szorstkości ścian kanałów oraz wysokość retencji terenów uszczelnionych. Uzyskane wyniki przeprowadzonej symulacji potwierdziły, że zastosowane w pracy metody oceny wrażliwości i identyfikacji parametrów mogą być pomocne przy kalibracji modeli hydrodynamicznych zlewni zurbanizowanych.
EN
Modeling of sewage volume and sewer system filling-ups is an important element that allows performance assessment of a rainfall drainage system from a basin area. The complex nature of physical processes being simulated and limited amount of observation data available for calibration make the model outcomes highly uncertain. The presented case study demonstrates an application of the GSA-GLUE technique (global sensitivity – generalized uncertainty estimation) to the sensitivity analysis and probabilistic identification of parameters (surface runoff width, water capacity of impervious and pervious surfaces, impervious surface fraction, the Manning roughness coefficient of channels and longitudinal basin slope) for the urban catchment model designed with the SWMM software. Measurement data of rainfall intensity and rain water flow from the period of 2009 to 2011 was used for calibration and validation of the basin model. The numerical experiments revealed that the channel roughness coefficient and water capacity measures of impervious surfaces had the highest impact on shape of the calculated hydrograph for storm water runoff in an urban basin. The simulation results confirmed that the sensitivity analysis and parameter identification methods applied might be useful in calibration of urbanized basin hydrodynamic models.
EN
The article presents a method of designing single-chamber rectangular detention reservoirs based on nomographs connecting the parameters and the shape of the inflow with the reservoir hydrograph (triangular, described by the power function and described by the gamma distribution) as well as the hydraulic characteristics of the accumulation chamber and the orifice. The preparation of nomographs involved using the SWMM (Storm Water Management Model) program with the application of numerical calculations’ results of a differential equation for the stormwater volume balance. The performed analyses confirm a high level of similarity between the results of calculating the reservoir volume obtained by using the above mentioned program and using the developed nomographs. The examples of calculations presented in the paper confirm the application aspects of the discussed method of designing the detention reservoir. Moreover, based on the conducted analyses it was concluded that the inflow hydrograph described by the gamma distribution has the greatest impact on the reservoir’s storage volume, whereas the hydrograph whose shape in the rise and recession phases is described by the power function has the smallest effect.
PL
W artykule przedstawiono metodę projektowania jednokomorowych prostopadłościennych zbiorników retencyjnych opierającą się o nomogramy wiążące parametry i kształt hydrogramu dopływu (trójkątny, potęgowy i opisany rozkładem gamma) do zbiornika oraz charakterystyki hydrauliczne komory akumulacyjnej i spustu. Do opracowania nomogramów tych wykorzystano wyniki obliczeń numerycznych równania różniczkowego bilansu objętości ścieków deszczowych w programie SWMM (Storm Water Management Model). Wykonane analizy potwierdzają wysoką zgodność wyników obliczeń pojemności zbiorników przeprowadzonych w powyższym programie oraz przy pomocy opracowanych nomogramów. Zamieszczone w pracy przykłady obliczeniowe potwierdzają aspekty aplikacyjne przedstawionej metody projektowania zbiornika retencyjnego. Ponadto, na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że największy wpływ na pojemność akumulacyjną zbiornika ma hydrogram dopływu opisany rozkładem gamma a najmniejszy hydrogram, którego kształt w fazie przyboru i opadania jest wyrażony funkcją potęgową.
PL
Proces urbanizacji prowadzi do zwiększania udziału powierzchni szczelnych na terenie miast, co w znacznym stopniu ogranicza rozbudowę i przebudowę istniejących sieci telekomunikacyjnych. Żeby tego uniknąć, opracowano metody układania kabli teleoptycznych w sieciach kanalizacyjnych. Na uwagę zasługuje technologia TOP COTE, ponieważ pozwala na wykonanie w trakcie renowacji kanału dodatkowej „rury”, w której można poprowadzić kable teleinformatyczne. W artykule omówiono wpływ zastosowania tej technologii na przepustowość istniejącego przewodu kanalizacyjnego i przedstawiono metodykę obliczania średnicy komory na kable z uwzględnieniem aspektów hydraulicznych.
EN
The urbanization leads to an increase in the share of sealed areas in the cities what largely limits the expansion and reconstruction of existing telecommunications networks. To avoid this method of laying optic fiber cable at sewage systems was developed. One of a noteworthy technology is TOP COTE. This is a systems of restoration pipe that includes additional “tubes” use to route a ICT within. The article discusses the impact of the technology on the sewage pipe capacity and the methodology for calculating the diameter of the chamber for cables with regard to hydraulics.
PL
Ze względu na stochastyczny charakter zjawisk opadowych, a także akumulacji oraz zmywania zanieczyszczeń zgromadzonych na powierzchni zlewni, prognoza jakości i ilości ścieków deszczowych jest bardzo złożona, co może prowadzić do znacznych błędów obliczeniowych na etapie doboru i projektowania ciągów technologicznych oczyszczalni wód deszczowych. Wytyczna ATV A-118 oraz norma PN-EN 752 zalecają do obliczeń hydraulicznych systemów kanalizacyjnych zastosowanie modelowania hydrodynamicznego dla zlewni o powierzchni przekraczającej 200 ha, ale również w przypadku występowania w sieci zjawiska wylania ścieków na powierzchnię terenu, co zdarza się na terenach miejskich stosunkowo często. Ponadto, ze względu na to, że w większości opracowane programy obliczeniowe (SWMM, Mouse, Mike Urban, Civil Storm) mają oprócz zaimplementowanych modułów do symulacji spływu także moduły określania jakości ścieków, wydaje się wskazane przeprowadzenie kompleksowych analiz w tym kierunku. Celem artykułu jest omówienie wyników symulacji numerycznych jakości i ilości ścieków uzyskanych przy pomocy programu SWMM dla zlewni kanału Si9 zlokalizowanej na terenie Kielc. W artykule wykonano obliczenia hydrogramów odpływu ze zlewni i stężeń zawiesiny przy założeniu stałego natężenia deszczu dla czasu trwania td = 15-180 min i prawdopodobieństwa wystąpienia opadu p = 20%. Ponadto opracowano model matematyczny oczyszczalni ścieków deszczowych, który pozwolił określić obciążenia ładunkiem zanieczyszczeń istniejącego ciągu technologicznego oraz ustalić objętość i ładunek zawiesiny ogólnej zrzucanej przelewem burzowym bezpośrednio do odbiornika. Przeprowadzone obliczenia wykazały nieznaczny wpływ jednostkowego spływu na masę zawiesiny ogólnej odpływającej z przedmiotowej zlewni zurbanizowanej.
EN
Due to the stochastic character of precipitation phenomena, and also accumulation of pollutants in the catchment area and their wash-off, predicting the quantity and quality of rainfall wastewater is a very complex task. That can lead to massive calculation errors at selection and design stages of technological lines in rainfall wastewater treatment plants. For hydraulic sewer systems, the guideline ATV A-118 and the PN-EN 752 standard recommend using hydrodynamic modelling for the catchment area of more than 200 ha, but also for cases where the surface flooding occurs, which happens quite often in urban areas. As a majority of computational software tools (SWMM, Mouse, Mike Urban, Civil Storm), in addition to modules for run-off simulations also have those dedicated to wastewater quality assessment, it is justifiable to conduct complex analyses. The paper aims to discuss the results of wastewater quality and quantity numerical simulations obtained with SWMM software for Si9 sewer catchment located in the area of Kielce. For the paper, hydrogram computations were made for the catchment run-off and the suspension concentrations at the assumption of constant intensity of the rainfall of the duration of td = 15-180 min and the precipitation occurrence probability of p = 20%. In addition, a mathematical model of rainfall wastewater treatment plant was developed. That allowed determination of the pollutant load of the existing technological line, and volume and load of suspended solids discharged by the stormwater overflow structure directly into the receiver. The computations that were conducted showed a limited impact of a unit runoff on the mass of suspended solids flowing in from the catchment under consideration.
PL
W artykule przedstawiono zmodyfikowaną metodę analizy szeregów czasowych w zastosowaniu do modelowania natężenia ruchu pojazdów. Zaproponowana modyfikacja polegała na utworzeniu generatorów dla wartości funkcji zmian cyklicznych i losowych w opisanym modelu mulitplikatywnym. Metodyka utworzenia generatorów wynika z teorii metody Monte Carlo. Model mulitplikatywny z generatorami umożliwił przeprowadzenie symulacji komputerowych natężenia ruchu pojazdów.
EN
This paper presents a modified method of time series analysis as applied to modeling traffic flow. The proposed modification was to create a function random generator for the cyclic and random changes in the described multiplicative model. Methodology for the creation of generators due to the theory of Monte Carlo method. Multiplicativce model with random generators enabled computer simulation of traffic flow.
20
Content available remote Zastosowanie analizy statystycznej i wymiarowej do prognozy odprężenia iłów
PL
Wykorzystanie analizy statystycznej i wymiarowej do opisu zjawiska odprężenia iłów zaliczanych powszechnie do gruntów ekspansywnych. Założenia i parametry do analizy. Wytypowanie wzorów opisujących zmiany objętości iłów wywołane odprężeniem wyrażone przez zmiany wskaźnika porowatości Δe. Weryfikacja wzoru najdokładniej opisującego odprężenie gruntu. Model weryfikacyjny oparty na schemacie i warunkach in situ stacji metra A19 „Marymont” w Warszawie.
EN
The use of the statistical and dimensional analysis to describe the phenomenon of rebound clays – the expansive soils. The assumptions and parameters to the analysis. The selection of the equations describing the volume changes in rebound clay expressed by changes in void ratio Δe. The verification of the best correlated equation. The verification model based on the scheme and conditions of the metro station A19 „Marymont” in Warsaw.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.