بررسی عددی ورودی مخازن ته‌نشست ابتدایی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب دایره‌ای شکل با Flow3D

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه عمران، دانشگاه قم، قم، ایران.

2 استادیار گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران.

3 کارشناس ارشد گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران.

چکیده

کمبود آب یکی از چالش‌ها و محدودیت‌های اساسی در توسعه و آبادانی کشور محسوب می‌شود. از طرفی روش‌های تصفیه فاضلاب در ابتدا به‌عنوان پاسخی به نگرانی در مورد بهداشت عمومی و شرایط ناشی از دفع فاضلاب در محیط‌زیست به وجود آمدند، ولی اکنون با گسترش شهرها و زندگی شهری، پاک نگه­داشتن و حفظ محیط‌زیست برای حیات اجتماعی امری ضروری است. لذا هدف تحقیق بهینه‌سازی و شبیه‌سازی مخازن ته‌نشینی ابتدایی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب است که با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D شبیه‌سازی هیدرولیک جریان عبوری از تصفیه‌خانه دایره‌ای شکل سرریز-دریچه و ته‌نشست مخازن صورت گرفت و علاوهبر ارزیابی دقت مدل در شبیه‌سازی، به تعیین پارامترهای تأثیرگذار بر نسبت ورودی عبوری از روی سرریز به ورودی عبوری از زیر دریچه پرداخته شد. در مطالعه حاضر، روابطی برای نسبت دبی ورودی عبوری از بالا به پایین تصفیه‌خانه براساس پارامترهای بی‌بعد بهدست آمد که بیانگر میزان همبستگی بالای متغیرهای فوق بوده است. همچنین از مقایسه تأثیر پارامترهای مشخصه ته‌نشست در حداکثر عمق ته‌نشست نتیجه شد که پارامتر ضریب دراگ و زاویه ایستایی تأثیر زیادی بر مقدار ته‌نشست دارد. طبق شبیه‌سازی‌های متعددی که با نرم‌افزار Flow-3D انجام شد مشخص شد که این نرم‌افزار دقت خوبی در شبیه‌سازی الگوی جریان عبوری از تصفیه‌خانه دایره‌ای شکل سرریز–دریچه در دو حالت بستر صلب و بستر متحرک دارد. همچنین از مقایسه تأثیر پارامترهای مشخصه ته‌نشست در حداکثر عمق ته‌نشست می‌توان دریافت که پارامترهای ضریب دراگ و زاویه ایستایی تأثیر زیادی بر مقدار ته‌نشست دارند. از بین مدل‌های آشفتگی مختلف، مدل LES نتایج قابلقبول‌تری در شبیه‌سازی ته‌نشست مخازن تصفیه‌خانه دایره‌ای شکل سرریز–دریچه نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


 
منزوی، م.، (1384)، فاضلاب شهری (تصفیه فاضلاب)، انتشارات دانشگاه تهران، تهران، ایران.
عظیمی ساریخان بگلو، م.، و جباری، ا.، (1395)، "بهینهسازی آرایش ورودی مخازن‌ تهنشینی اولیه مستطیلی شکل در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه قم، قم، ایران.
Anderson, N.E., (1945), “Design of final settling tanks for activated sludge”, Sewage Works Journal, 17 (4), 50-65.
Ashby, S.F., Manteuffel, T.A., and Saylor, P.E., (1990), “A taxonomy for conjugate gradient methods”, SIAM Journal on Numerical Analysis, 27(6), 1542-1568.
Aslam, M.T., Kainz, H., and Gruber, G., (2011), “Description of the settling behaviour of solidsin wastewater. In canal Management”, Journal of Civil Engineering and Urbanism, 225(2), 4-30.
Borna, M., Janfeshan A.H., Merufinia, E., and Asnaashari, A., (2014), “Numerical simulations of distribution and sediment transmission in pre-settled pools using Finite Volume Method and comparison with experimental results”, Journal of Civil Engineering and Urbanism, 4(3), 287-292.
Dobbins, W.E., (1994), “Effects of turbulence on sedimentation”, Transactions of ASCE, 10(9), 629-656.
Griborio, A.G., Rodríguez, J.A., Enriquez, L., and McCorquodale, J.A., (2021), “Use of three-dimensional computational fluid dynamics model for a new configuration of circular primary settling tank”, Journal of Water Science Technology, 84(2), 333-348.
Patziger, M., (2021), “Improving wastewater treatment plant performance by applying CFD models for design and operation: Selected case studies”, Journal of Water Science Technology, 84 (2), 323-332.
Shahrokhi, M., Rostami, F., Said, M.A.M., and Sabbagh Yazdi, S.R., (2012), “The effect of number of baffles on the improvement efficiency of primary sedimentation tanks”, Journal of Applied Mathematical, 36(8), 3725-3735
Su, J., Wang, L., Zhang, Y., and Gu, Z., (2019), “A numerical study on influent flow rate variations in a secondary settling tank” , Processes, 7(12), 884.
Winter, M., and Breitsamter, Ch., (2016), “Efficient unsteady aerodynamic loads prediction based on nonlinear system identification and proper orthogonal decomposition”, Journal of Fluids and Structures, 67(2), 1-21.
Zanganeh, H., and Narakorn, S., (2016), “Three-dimensional VIV prediction model for a long flexible cylinder with axial dynamics and mean drag magnifications”, Journal of Fluids and Structures, 66(3), 127-146.