Комп’ютерне прогнозування адсорбційної доочистки води від домішок у швидких багатошарових фільтрах конусоподібної форми
DOI:
https://doi.org/10.32626/2308-5916.2019-20.51-68Анотація
У статі сформовано математичну модель для комп’ютерного прогнозування процесу адсорбційної доочистки води від домішок у швидких багатошарових фільтрах при додержанні сталої швидкості фільтрування з урахуванням зворотного впливу характеристик процесу (концентрацій домішок відповідно у фільтраційному потоці і на поверхні адсорбенту завантаження, температури фільтраційного потоку) на характеристики завантаження (коефіцієнти фільтрації, активної пористості, адсорбції, десорбції). Відповідна модельна задача містить рівняння руху фільтраційного потоку згідно із законом Дарсі, рівняння нерозривності, рівняння балансу маси та тепла і рівняння для дослідження зміни характеристик кусково-однорідних пористих завантажень (коефіцієнтів фільтрації та активної пористості). За умови, що конвективні складові тепло- і масоперенесення й адсорбція переважають над вкладом дифузії й десорбції, отримано алгоритм числово-асимптотичного наближення розв’язку відповідної нелінійної сингулярно-збуреної крайової задачі для модельної області конусоподібної форми, обмеженої двома еквіпотенціальними поверхнями і поверхнею течії та розділеної деякими заданими еквіпотенціальними поверхнями на кілька підобластей. Запропонована модель дозволяє шляхом проведення комп’ютерних експериментів дослідити зміну характеристик кусково-однорідних пористих завантажень (коефіцієнтів фільтрації і активної пористості фільтрувальних матеріалів у кожному шарі), спрогнозувати оптимальні варіанти використання адсорбентів і збільшення тривалості роботи фільтрів за рахунок вибору їх форми та висоти шарів з урахуванням впливу на процес адсорбційної доочистки води не лише зміни швидкості фільтраційного потоку вздовж висоти фільтру, але й температури.
Посилання
Двадненко М. В. Адсорбционная очистка сточных вод / М. В. Двадненко, Н. М. Привалова, И. Ю. Кудаева, А. Г. Степура // Современные наукоемкие технологии. — 2010. — № 10. — С. 214–215.
Корнева Д. А. Адсорбционная очистка — эффективный метод очистки сточных вод и подготовки воды для хозяйственно-питьевого водопользования / Д. А. Корнева, Л. Н. Куров // Успехи современного естествознания. — 2011. — № 7. — С. 129.
Орлов В. О. Водоочисні фільтри із зернистою засипкою / В. О. Орлов. — Рівне : НУВГП, 2005. — 163 c.
Cheremisinoff N. P. Handbook of water and wastewater treatment technologies / N. P. Cheremisinoff. — Boston : Butterworth-Heinemann, 2002. — 645 p.
Edzwald J. Water Quality & Treatment. A Handbook on Drinking Water / J. Edzwald. — McGraw-Hill Professional, 2010. — 1996 p.
Hendricks D. W. Fundamentals of water treatment unit processes : physical, chemical, and biological / D. W. Hendricks. — Boca Raton : CRC Press, 2011. — 883 p.
Quevauviller Ph. Analytical methods for drinking water: advances in sampling and analysis / Ph. Quevauviller, K. C. Thompson. — John Wiley & Sons Ltd, 2006. — 188 p.
Сакалова Г. В. Дослідження ефективності очищення стічних вод від іонів важких металів з використанням природних адсорбентів: монографія / Г. В. Сакалова, Т. М. Василінич. — Вінниця: ТОВ «Твори», 2019. — 92 с.
Невзорова А. Б. Основы автоматизации систем водоснабжения и водоотведения : пособие / А. Б. Невзорова. — Гомель: УО «БелГУТ», 2005. — 115 с.
Макаревич Н. А. Теоретические основы адсорбции: учебное пособие / Н. А. Макаревич, Н. И. Богданович; Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. — Архангельск: САФУ, 2015. — 362 с.
Зеленцов В. И. Влияние температуры на равновесие и кинетику адсорбции фторид-ионов термообработанными оксигидратами Al / В. И. Зеленцов, Т. Я. Дацко, Е. Е. Дворникова // Электронная обработка материалов, 2008, № 3. — С. 50–58.
Бомба А. Я. Моделювання нелінійно-збурених процесів очищення рідин від багатокомпонентних забруднень: монографія / А. Я. Бомба, А. П. Сафоник. — Рівне: НУВГП, 2017. — 296 с.
Минц Д. М. Теоретические основы технологии очистки воды / Д. М. Минц. — М. : Стройиздат, 1964. — 156 с.
Бомба А. Я. Методи теорії збурень прогнозування процесів тепломасоперенесення в пористих та мікропористих середовищах : монографія / А. Я. Бомба, І. М. Присяжнюк, О. В. Присяжнюк. — Рівне : О. Зень, 2017. — 291 с.
Ives K. J. Deep-bed water filters / K. J. Ives // New developments. Filtr. And Sepa. — 1969. — Vol. 6, № 1. — P. 42–48.
Kalteh A. M. Review of the self-organizing map (SOM) approach in water re-sources: analysis, modelling and application / A. M. Kalteh, P. Hjorth and R. Berndtsson // Environmental Modelling and Software. — 2008. — Vol. 23, № 7. — P. 835–845.
Maier H. R. Neural networks for the prediction and forecasting of water re-sources variables: a review of modelling issues and applications / H. R. Maier, G. C. Dandy // Environmental Modelling and Software. 2000. — Vol. 15, № 1. — P. 101–124.
Self-organizing maps in the analysis of an industrial wastewater treat-ment pro-cess / M. Heikkinen, H. Poutiainen, M. Liukkonen, T. Heikkinen and Y. Hiltunen // Mathematics and Computers in Simulation. — 2011. — Vol. 82, № 3. — P. 450–459.
Safonyk A. P. Modelling the filtration processes of liquids from multicomponent contamination in the conditions of authentication of mass transfer coefficient / A. P. Safonyk // International Journal of Mathematical Models and Methods in Applied Sciences. — 2015. — Vol. 9. — P. 189–192.
Бомба А. Я. Прогнозування зміни характеристик кусково-однорідних по-ристих завантажень швидких багатошарових фільтрів / А. Я. Бомба, Ю. Є. Климюк // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Математичне моделювання в техніці та технологіях. — Харків : НТУ «ХПІ», 2018. — № 27 (1303). — С. 8–15.
Бомба А. Я. Прогнозування оптимального використання фiльтруючих матеріалів у швидких багатошарових фільтрах iз кусково-однорiдними пористими завантаженнями / А. Я. Бомба, Ю. Є. Климюк // Журнал обчислювальної та прикладної математики : наук. журн. Київ. нац. ун-т ім. Тара-са Шевченка. — Київ: ТВіМС, 2017. — Вип. 1 (124). — С. 3–14.
Klimjuk Ju. Je. Prediction of changes in the characteristics of filter materials in rapid cone-shaped waterpurifying filters / Ju. Je. Klimjuk // Innovative solutions in modern science. — No. 8 (27). — Dubai, 2018. — P. 72–84.
doi: 10.26886/2414-634X.8(27)2018.5
Бомба А. Я. Математичне моделювання просторових сингулярно-збурених процесів типу фільтрація-конвекція-дифузія: монографія / А. Я. Бомба, Ю. Є. Климюк. — Рівне : ТзОВ фірма «Ассоль», 2014. — 273 с.
Рауз Х. Механика жидкости / Х. Рауз. — М. : Стройиздат, 1967. — 390 с.
Klimjuk Ju. Je. Modelling of spatial filtration fields for one class of rapid multi-layer filters of cone-shaped form with piecewise-homogeneous porous loads / Ju. Je. Klimjuk // Proceedings of III International scientific conference «Science: new goals». — London : SI Universum, 2017. — P. 4–10.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Authors who publish with this journal agree to the following terms:- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
