Modelowanie matematyczne przelewu burzowego z cylindrycznym regulatorem wirowym odpływu

• Autorzy: Kaźmierczak B.

Warianty tytułu

EN

Mathematical Modeling of Storm Overflow with a Cylindrical Vortex Regulator

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

A simulation of the functioning of a modern overfall with a cylindrical vortex regulator on a combined sewage system was conducted in this work. In a cylindrical vortex regulator, liquid flows into the device through a connector tangent to the cylinder generator. From this, the liquid receives a vortex motion, which is maintained throughout the entire chamber width all the way to an outlet hole on the cylinder head. In the motion, peripheral speed is increased when approaching the cylinder axis. Because of the centrifugal force in the vortex chamber, the pressure decreases towards its axis until it reaches an ambient pressure on the air core surface. The air core being generated has a crucial influence on the throttling efficiency of the device. The atomized liquid in the outflow creates a cone with the angle of flare γ. For the modelling of storm overflow activity a combined drainage area of F = 60 ha was suggested. The overfall was loaded with sewage and wastewater. A typical, triangular hydrograph of the wastewater inflow to the storm overflow was applied here. The given hydraulic model of storm overflow activity includes a series of characteristic, occurring in sequence phases of filling and emptying of the overfall chamber. The phases were distinguished with the description of boundary conditions in reference to the precisely determined range of variables during the fillings and flows. On the basis of the formulated hydraulic and mathematical models of the storm overflow activity, a computer programme for the numerical simulation of the functioning of the aforementioned overflows was developed. The simulation of a storm overflow functioning on a combined sewage system proved a high level of sewage-treatment plant protection from a hydraulic overload by the application of modern, unconventional storm overflows. Irrespective of the assigned load, sewage outflow stream towards the sewage-treatment plant is stabilized on a demanded level. Current methods of designing storm overflows do not take into account the frequency of storm discharges to the receiver, as well as they do not offer the possibility of their duration and volume determination and thus they do not allow for the assessment of pollution load that is drained off in discharges towards receivers. The simulations of storm overflows functioning allow for determination of these parameters for already designed overflow and for any assigned load. Therefore they constitute a valuable instrument supporting the process of designing this type of objects, as it has been proved in this work.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie matematyczne; regulator cylindryczny

EN

municipal waste water; discharge coefficient; hydraulic parameters; drainage systems; side weirs; mathematical modeling

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: Tom 15, cz. 3
• Strony: 2158--2174
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kaźmierczak B.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• 1. Arbeitsblatt DWA-A118: Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungs-systemen. DWA, Hennef, 2006.
• 2. Dębowski M., Zieliński M., Krzemieniewski M., Białowiec A.: Wykorzystanie reakcji Fentona do ograniczania procesu zagniwania i powstawania siarkowodoru w ściekach komunalnych. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 10, 289–300 (2008).
• 3. Fidala-Szope M.: Ochrona wód powierzchniowych przed zrzutami z kanalizacji deszczowej i półrozdzielczej. Poradnik. Wyd. IOŚ, Warszawa, 1997.
• 4. Kaźmierczak B., Kotowski A.: DDF rainfall model for dimensioning and modelling of Wrocław drainage systems. Environment Protection Engineering. Vol. 38, nr 4, 127–138 (2012).
• 5. Kaźmierczak B., Kotowski A.: Weryfikacja przepustowości kanalizacji deszczowej w modelowaniu hydrodynamicznym. Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2012.
• 6. Kotowski A.: Podstawy bezpiecznego projektowania kanalizacji. Wyd. Seidel-Przywecki, Warszawa, 2011.
• 7. Kotowski A.: Podstawy wymiarowania bocznych przelewów burzowych z rurą dławiącą. Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1998.
• 8. Kotowski A.: Projektowanie separatorów i przelewów burzowych na kanalizacji deszczowej. Ochrona Środowiska. Nr 2, 25–30 (2000).
• 9. Kotowski A., Kaźmierczak B., Dancewicz A.: Modelowanie opadów do wymiarowania kanalizacji. Wydawnictwo Polska Akademia Nauk. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej. Instytut Podstawowych Problemów Techniki. Studia z zakresu inżynierii nr 68, Warszawa, 2010.
• 10. Kotowski A., Wójtowicz P.: Analysis of hydraulic parameters of cylindrical vortex regulators. Environment Protection Engineering. Vol. 34, nr 2, 43–56 (2008).
• 11. Kotowski A., Wójtowicz P.: Analysis of hydraulic parameters of conical vortex regulators. Polish Journal of Environ. Stud. Vol. 19, nr 4, 749–756 (2010).
• 12. Kotowski A., Wójtowicz P.: The new method for limiting outflow from storm overflows. Environment Protection Engineering. Vol. 33, nr 4, 41–53 (2007).
• 13. Lau J., Butler D., Schütze M.: Is combined sewer overflow spill frequency/volume a good indicator of receiving water quality impact? Urban Water 4, 181–189 (2002).
• 14. Lee S., Lee J, Kim M.: The Influence of Storm-Water Sewer Overflows on Stream Water Quality and Source Tracking of Fecal Contamination. KSCE Journal of Civil Engineering. Vol. 16, nr 1, 39–44 (2012).
• 15. Oliveto G., Biggiero V., Fiorentino M.: Hydraulic features of supercritical flow along prismatic weirs. Journal of Hydraulic Research. Vol. 39, nr 1, 73–82 (2001).
• 16. Piecuch T., Kowalczyk A., Kupś D., Gomółka D.: Sposób likwidacji uciążliwych zapachów powstających w procesie mechanicznego odwadniania komunalnych osadów ściekowych. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 13, 747–768 (2011).
• 17. PN-EN 752: Drain and sewer systems outside buildings. PKN, Warszawa 2008.
• 18. Przybyła C., Bykowski J.: Efektywność funkcjonowania gminnych oczyszczalni ścieków. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set of Environment Protection), 11, 231–239 (2009).
• 19. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych. Dz. U. Nr 137 z dnia 31 lipca 2006 r. (poz. 984).
• 20. Schmitt T.: Kommentar zum Arbeitsblatt A 118 "Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen". DWA, Hennef, 2000.
• 21. Schmitt T., Thomas M., Ettrich N.: Analysis and modeling of flooding in urban drainage systems. Journal of Hydrology. Vol. 299, 300–311 (2004).
• 22. Schütze M.R., Butler D., Beck M.B.: Modelling simulation and control of urban waste water systems. Springer-Verlag, London, 2002.
• 23. Słyś D., Stec A.: Hydrodynamic modelling of the combined sewage system for the city of Przemyśl. Environment Protection Engineering. Vol. 38, nr 4, 99–112 (2012).
• 24. Singh R., Manivannan D., Satyanarayana T.: Discharge coefficients of rectangular side weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. Vol. 120, nr 4, 814–820 (1994).
• 25. Swamee P.K., Pathak S.K., Ali M.S.: Side-weir analysis using elementary discharge coefficient. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. Vol. 120, nr 4, 742–755 (1994).
• 26. Weyand M.: Real-time control in combined sewer systems in Germany – some case studies. Urban Water 4, 347–354 (2002).
• 27. Weyrauc P, Matzinger A., Pawlowsky-Reusing E., Plume S., von Seggern D., Heinzmann B., Schroeder K., Rouault P.: Contribution of combined sewer overflows to trace contaminant loads in urban streams. Water Research 44, 4451–4461 (2002).
• 28. Wójtowicz P., Kotowski A.: Influence of design parameters on throttling efficiency of cylindrical and conical vortex valves. Journal of Hydraulic Research. Vol. 47, nr 5, 559–565 (2009).