Analiza numeryczna CFD przy użyciu programu Simcenter FloEFD procesu separacji w wybranych osadnikach wirowych

• Autorzy: Matuszak, Magdalena , Ochowiak, Marek , Włodarczyk, Sylwia , Krupińska, Andżelika , Bielecki, Zdzisław
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy numerycznej CFD procesu separacji prowadzonego przy użyciu osadnika wirowego o standardowej konstrukcji oraz osadnika wirowego o zmodyfikowanej konstrukcji. Modyfikacja konstrukcji polegała na zastosowaniu zanurzonego króćca wlotowego oraz przegrody umieszczonej w osi aparatu. W celu przeprowadzenia symulacji wykorzystano oprogramowanie Simcenter™ FloEFD™ SC firmy Siemens. Przedstawione trajektorie ruchu cząstek data stałego potwierdzają powstawanie ruchu wirowego i umożliwiają wyznaczenie czasu przebywania cząstek wewnątrz aparatu oraz sprawność urządzenia przy zadanym obciążeniu hydraulicznym. Wyznaczono ponadto wartości spiętrzeń cieczy w aparacie. Zaproponowana modyfikacja konstrukcji wykazała wyższy stopień separacji w porównaniu do standardowego osadnika, gdzie materiałem badawczym były cząstki stałe ciężkie.

EN

The paper presents the results of a numerical CFD analysis of the separation process carried out using a standard-design swirl settling tank and a modified swirl setting tank. The modification involved using a submerged inlet and a baffle located in the center of the device. The Simcenter™ FloEFD™ SC software from Siemens was used to perform the simulations. The presented trajectories of solid particle movement confirm the formation of vortex flow and allow the determination of the residence time of particles inside the device and the efficiency of the equipment at a given hydraulic load. In addition, the liquid head values in the swirl settling tanks were determined. The proposed design modification showed a higher degree of separation compared to the standard swirl setting tank, where heavy solid particles were used as the research material.

Słowa kluczowe

PL

osadnik wirowy; zintegrowany proces separacji; oczyszczanie wód opadowych; modelowanie matematyczne; ochrona środowiska

EN

settling tank; separation process; stormwater treatment plant; mathematical modeling; environmental protection

• Czasopismo: Technologia Wody
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 1 (79)
• Strony: 16-20
• Opis fizyczny: Bibliogr 17poz., rys.

Twórcy

autor

Matuszak, Magdalena

• Wydział Technologii Chemicznej Politechnika Poznańska, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań

autor

Ochowiak, Marek

• Wydział Technologii Chemicznej Politechnika Poznańska, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań

autor

Włodarczyk, Sylwia

• Wydział Technologii Chemicznej Politechnika Poznańska, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań

autor

Krupińska, Andżelika

• Wydział Technologii Chemicznej Politechnika Poznańska, ul. Berdychowo 4, 60-965 Poznań

autor

Bielecki, Zdzisław

• Kuncar S. A.
• Politechnika Śląska Katedra Automatyki i Robotyki, ul. Akademicka 2A 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Gromiec, M,, Sadurski, A., Zalewski, M., Rowiński, P., (2014). Zagrożenia związane i jakością wody. Nauka, 1,99-122.
• [2] Trębicka, A., (2016), Modeling of water distribution system parameters and their particular importance in environment engineering processes. Ecological Engineering, 47, 47-53. DO1:10.12912/23920629/62846.
• [3] Shah, M.T., Parmar, H.B., Rhyne, L.D., Kalli, C., Utikar, R.P., Pareek, V.K., (2019). A novel settling tank for produced water treatment: CFD simulations and PIV experiments. J. Petrol. Sci. Eng., 182,106352.
• [4] Czernek, K., Ochowiak, M., Janecki, D., Zawilski, T., Dudek, L, Witczak, S., Krupińska, A., Matuszak, M., Wtodarczak, S., Hyrycz, M., Patflenko, L, (2021). Sedimentation Tanks for Treating Rainwater: CFD Simulations and PIV Experiments. Energies, 14(23), 7852; https://doi.org/10.3390/ en14237852
• [5] Nikou, N.S.R., Ziaei A.N., Ansary H„ McOonough J.M., (2020). Flow field investigation in a vortex settling basin using Acoustic Doppler Velocimetry and large Eddy simulation. Water Erviron. J., 35,865-883.
• [6] Li, L., Wang, P., Ma, Y., Wu, Y., (2020). Reducing sediment deposition on deflector in vortex settling basins. J. Irrig, Drain Eng., 145, 1-8.
• [7] Yaseen, D.A., Abu-Alhail, S., Mohharned, R.N., (2021). An experimental sedimentation tank for enhancing the settling of solid particles. J, Water Land Dev., 49, 63-73.
• [8] Patziger, M., Günther, F.W., Jardin. N., Kainz, H., Londong. J., (2016). On the design and operation of primary settling tanks in state of the art wastewater treatment and water resources recovery. Water Sci. Technol., 74, 2060-2 067
• [9] Nawrót, N., Wojciechowska E„ (2017), Review of the quality of sediments from rainwater drainage system and methods of classification of sediments deposited in rainwater receivers in the urban catchment area, in Polish. Inżynieria Morska i Geotech., 6, 276-281.
• [10] Graf, R., Kałużna, J., (2020). Zarządzanie wodą opadową w mieście w aspekcie minimalizacji ryzyka podtopień i powodzi typu „flash flood" (na przykładzie Kalisza), Wrzesiński D., Fraf, R., Perz, A., Plewa, K. (red.): Naturalne i antropogeniczne zmiany obiegu wody, Współczesne problemy i kierunki badań, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań, 171-191
• [11] Karaczun, Z.M., (2020). Gospodarka kontra woda, Magazyn Polskiej Akademii Nauk, 2, 62, 21-25.
• [12| Czerniakowski, Z.W., Gargała-Polar M., (2020). Ogrody deszczowe jako sposób retardacji strat wody opadowej w terenach zieleni miejskiej. Pol. J. Sustain. Dew., 24,1, 17-24.
• [13] Markowska, M., Ochowiak, M., Włodarczak, S., Matuszak, M., (2020). The modified primary swirl sedimentation tanks in waste liquids treatment plant: liquid viscosity effect. Arch. Environ. Prot., 46, 3, 42-46.
• [14] Skoczko, I., Ofman, O., Szatyłowicz, E., (2016). Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do modelowania procesu oczyszczania ścieków w malej oczyszczalni ścieków. Annual Set The Environment Protection, 18, 493-506.
• [15] Trębicka, A., (2011). Zastosowanie technik informatycznych w pracach dotyczących modelowania i symulacji sieci wodociągowych. Logistyka-Nauka, 3, 2845-2853.
• [15] Kruszyński, W., (2016). Computer modeling of selected water quality parameters in water distribution systems Ecological Engineering, 48,125-129. DOI: 10.12912/23920629/63283.
• [17] Markowska, M., (2021). Analiza procesu separacji ciało stałe-ciecz i ciecz-ciecz w zmodyfikowanych osadnikach wirowych. Rozprawa doktorska. Politechnika Poznańska.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).