Comparație între modele de decantoare secundare

SUMAR

Decantoarele secundare (secondary settling tanks-SST) se dovedesc, cel mai des, a fi problema principală în cadrul proceselor de epurare cu nămol activ a apelor uzate. Prin urmare, când se utilizează simulările computerizate pentru proiectarea şi optima operare a staţiilor de epurare, trebuie selectat un model SST adecvat pe lângă cel ce descrie procesul cu nămol activ. În acest scop, în acest studiu au fost comparate şase modele SST folosindu-se Simularea Benchmark (Simulare pe un Stand Experimental de Referinţă) dezvoltată de grupul COST 682. Modelul Takács este descris în detaliu în Benchmark. În acest studiu se cercetează, de asemenea, combinarea modelului Takács cu funcţia de corecţie Härtel-Pöpel. Se efectuează în această lucrare şi simularea alături de analiza modelelor Otterpohl şi Dupont cu trei fracţii componente, cât şi modelul Hamilton ce adaugă un termen de difuzie descrierii procesului convectiv şi un model reactiv SST.

MODELE UNI-DIMENSIONALE DE DECANTOARE SECUNDARE

Modelele uni-dimensionale obişnuite se bazează pe teoria fluxului. Se consideră că în decantoare, pe orizontală profilele vitezelor sunt uniforme şi gradienţii concentraţiilor sunt neglijabili. În consecinţă, se modelează doar procesele ce au loc pe verticală. Decantorul cilindric idealizat ce rezultă este considerat ca un reactor cu flux continuu. În Figura 1 este prezentată schema fluxului. Prin intermediul deversoarelor de intrare, fluxul de influent încărcat cu suspensii este distribuit în mod omogen de-a lungul secţiunii transversale iar suspensiile sunt diluate prin proceul de convecţie cât şi alte procese de transport. Fluxul este divizat în flux descendent direcţionat către o ieşire inferioară şi într-un flux ascendent direcţionat către zona de ieşire a efluentului într-o zonă superioară. Atât lichidul cât şi solidele în suspensie intră în cilindru prin deversoarele de intrare şi sunt reţinute atât pe fundul decantorului cât şi la partea superioară.

Se ţine seama de următoarele consideraţii :

Concentraţia de SS (Solide în Suspensie-Suspended Solids) este complet uniformă în plan orizontal în cadrul decantorului;

Fundul separatorului de lichide-solide reprezintă frontiera fizică de separaţie iar fluxul de solide este zero pe fundul decantorului datorită sedimentării gravitaţionale;

Nu există nici o reacţie biologică semnificativă care să afecteze concentraţia masei de solide din decantor.

Se iau de la prototipul decantorului valorile pentru arie, volum şi viteză a apei peste deversor q=Q⁄A cât şi timpul de retenţie hidraulică în vederea realizări modelării. În condiţii de curgere uniformă, bilanţurile de flux şi masă sunt:

Q_F=Q_E+Q_R

Q_F X_F=Q_E X_E+Q_R X_R

Figura 1: Direcţii ale fluxului în cadrul abordării modelului SST uni-dimensional

În ecuaţiile de bilanţ Q şi X sunt debitul de lichis respectiv concentraţia de SS, iar indicii F, E şi R reprezintă : Influent (Feed), Efluent (Effluent) şi Recirculare (Recycle).