Badania modelowe efektywności funkcjonowania separatora fazy stałej ścieków deszczowych

• Autorzy: Kozak B. , Widomski M. K. , Łagód G.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2014.8(2)061

Warianty tytułu

EN

Modeling the efficiency of storm water solid phase separator

• Konferencja: ECOpole’14 Conference (15-17.10.2014, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odprowadzanie ścieków deszczowych z terenów zurbanizowanych związane jest z koniecznością przeciwdziałania zrzutowi znacznych ładunków zanieczyszczeń, w tym zawiesiny łatwo opadającej i ropopochodnych oraz tłuszczów, do odbiorników ścieków. W tym celu, przed skierowaniem ścieków do kanalizacji deszczowej, stosowane są różnego rodzaju separatory mające za zadanie oddzielić i zatrzymać fazy rozproszone - ciekłą i stałą. Efektywność ich pracy jest zatem miarą ochrony wód odbiorników ścieków deszczowych. Praca niniejsza przedstawia wyniki trójwymiarowych badań modelowych efektywności pracy prostego separatora fazy stałej oczyszczającego ścieki deszczowe. Badania modelowe zostały przeprowadzone w komercyjnym programie CFD Fluent Ansys Inc. Zaprezentowane obliczenia symulacyjne objęły przepływ ścieków deszczowych zawierających trzy frakcje fazy rozproszonej. Zastosowano trzy zróżnicowane prędkości przepływu ścieków deszczowych oraz trzy średnice ziaren fazy rozproszonej charakterystyczne dla frakcji piaskowej, pylastej i ilastej. Czas trwania odwzorowywanego zjawiska przepływu ścieków przez separator oraz zawartość procentową danej frakcji oparto o wartości charakterystyczne dla warunków lubelskich. Wyniki zaprezentowanych obliczeń numerycznych obejmowały rozkład prędkości przepływu wody i poszczególnych badanych frakcji przez separator, a także masę oraz rozkład przestrzenny zatrzymanych osadów w objętości zbiornika. Przeprowadzone badania umożliwiły ocenę skuteczności zatrzymywania poszczególnych frakcji oraz kształt objętości czynnej zbiornika separatora w funkcji prędkości przepływu. Ze względu na brak walidacji modelu otrzymane wyniki należy traktować jako wyniki badań wstępnych.

EN

Storm water management in urbanized areas is directly connected to limiting the significant discharge of pollutants, including TSS, fats and oil derivatives, to the receivers. Thus, the various types of separators allowing to separate and retain the dispersed solid or liquid phase are applied before surface runoff waters enter the storm water system. Therefore, their efficiency is a measure of storm water receiver quality protection. This paper presents the results of three dimensional modeling studies concerning the operation efficiency of simple solid phase separator treating storm water. Our numerical researches were performed in the commercial CFD (computational fluid dynamics) software Fluent Ansys Inc. The presented numerical simulations covered flow of storm water containing there factions of dispersed fraction through the solid phase separator. Three velocities of flow and three particles’ dimensions representative for sand, silt and clay fractions were applied. Time duration of modeled storm water flow as well as percentage distribution of applied solid phases were based on values typical for Lublin region. Results of our numerical calculations covered velocities of flow distribution for storm water and tested solid phases as well as the accumulated masses and spatial development of retained solid phases particles inside the separator’s water body. The performed numerical simulations allowed assessment of retaining efficiency for the applied solid phase fraction and shape of separator’s active volume as a function of storm water velocity of flow. The lacking validation of our modeling attempt influences the fact that our studies should be treated as preliminary.

Słowa kluczowe

PL

separator fazy stałej; ścieki deszczowe; modelowanie numeryczne

EN

solid phase separator; storm water; numerical modelling

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 8, No. 2
• Strony: 542--547
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kozak B.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, tel. [phone]

autor

Widomski M. K.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, tel. [phone]

autor

Łagód G.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Bertrand-Krajewski JL, Chebbo G, Saget A. Distribution of pollutant mass vs volume in stormwater discharges and the first flush phenomenon. Water Res. 1998;32(8):2341-2356. DOI: 10.1016/S0043-1354(97)00420-X.
• [2] Gnecco I, Berretta C, Lanza LG, La Barbera P. Storm water pollution in the urban environment of Genoa, Italy. Atmos Res. 2005;77(1-4):60-73. DOI: 10.1016/j.atmosres.2004.10.017.
• [3] Göbel P, Dierkes C, Coldewey WG. Storm water runoff concentration matrix for urban areas. J Contam Hydrol. 2007;91(1-2):26-42. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2006.08.008.
• [4] Królikowska J, Królikowski A. Wody opadowe, odprowadzanie, zagospodarowanie, podczyszczanie i wykorzystanie. Warszawa: Wyd. Seidel-Przywecki; 2012.
• [5] Jaromin-Gleń KM, Widomski MK, Łagód G. Stężenia zanieczyszczeń w ściekach deszczowych dla wybranej zlewni miasta Lublin. Proc ECOpole. 2012;6(2):725-730. DOI: 10.2429/proc.2012.6(2)099.
• [6] Luo HB, Luo L, Huang G, Liu P, Li J, Hu S, et al. Total pollution effect of urban surface runoff. J Environ Sci-China. 2009;21(9):1186-1193. DOI: 10.1016/S1001-0742(08)62402-X.
• [7] Lee JH, Bang KW. Characterization of urban stormwater runoff. Water Res. 2000;34(6): 1773-1780. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00325-5.
• [8] Ellis JB, Hvitved-Jacobsen T. Urban drainage impacts on receiving waters. J Hydraulic Res. 1996;34(6):771-783. DOI: 10.1080/00221689609498449.
• [9] Ellis JB. Risk assessment approaches for ecosystem responses to transient pollution events in urban receiving waters. Chemosphere. 2000;41(1-2):85-91. DOI: 10.1016/S0045-6535(99)00393-8.
• [10] Kominkova D, Stransky D, St'astna G, Caletkova J, Nabelkova J, Handova Z. Identification of ecological status of stream impacted by urban drainage. Water Sci Technol. 2005;51(2):249-256. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15790250.
• [11] Słyś D. Zrównoważone systemy odwodnienia miast. Wrocław: Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne; 2013.
• [12] Ellis JB. The characterization of particulate solids and quality of water discharged from an urban catchment. UNESDOC-UNESCO. 1977;283-291.
• [13] ANSYS FLUENT 12.0. User’s guide. ANSYS Inc; 2009.
• [14] PN-EN 858-2:2005. Instalacje oddzielaczy cieczy lekkich (np. olej i benzyna) - Część 2: Dobór wielkości nominalnych, instalowanie, użytkowanie i eksploatacja.
• [15] PN-EN ISO 14 688-1. Badania geotechniczne. Oznaczenia i klasyfikacja gruntów. Część 1. Polski Komitet Normalizacji, czerwiec 2006.
• [16] Mannina G, Viviani G. An urban drainage stormwater quality model: Model development and uncertainty quantification. J Hydrol. 2010;381(3-4):248-265. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2009.11.047.
• [17] Ociepa E, Kisiel A, Lach J. Zanieczyszczenia wód opadowych spływających do systemów kanalizacyjnych. Proc ECOpole. 2010;4(2):465-469. http://tchie.uni.opole.pl/ecoproc10b/ OciepaKisielLach_PECO10_2.pdf.
• [18] Bąk Ł, Górski J, Górska K, Szeląg B. Zawartość zawiesin i metali ciężkich w wybranych falach ścieków deszczowych w zlewni miejskiej. Ochr Środ. 2012;34(2):49-52. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2012/2-2012/Bak_2-2012.pdf.
• [19] Bowen RM. Theory of mixtures. In: Continuum Physics, Vol. Ill, Eringen AC, editors. New York: Academic Press; 1976.
• [20] Kołodziejczyk K. Symulacje numeryczne procesu sedymentacji w laboratoryjnym osadniku wielostrumieniowym. Inż Ap Chem. 2013;52(3):194-195. http://inzynieria-aparatura-chemiczna.pl/pdf/2013/ 2013-3/InzApChem_2013_3_194-195.pdf.
• [21] Kołodziejczyk K. Numerical simulations of polydispersed suspension sedimentation in Ansys CFX. Pol J Environ Stud 2014;23(3):1003-1008. http://www.pjoes.com/abstracts/2014/Vol23/No03/39.html.
• [22] Pollert J, Stransky D. Combination of computational techniques - evaluation of CSO efficiency for suspended solids separation. Water Sci Technol. 2003;47(4):157-166. http://www.iwaponline.com/wst /04704/wst047040157.htm.