Изследване на дисперсията на ешерихия коли в сегре

Изследване на дисперсията на ешерихия коли в сегре

в случай на неизправност на станцията

Анализът на първоначалното състояние на нашия район разкрива съществен проблем: този за качеството на водата. Реките Сегре и Ангуст се считат за добри химически качества. От друга страна, биологичното качество създава проблем. Всъщност, както може да се види в резултатите от анализите, нивата на чревни ентерококи, както и Escherichia coli класифицират водата в лошо биологично състояние. Що се отнася до Angoust, замърсяването вероятно се дължи на зауствания от пречиствателната станция Font Romeu, разположена нагоре по течението. От друга страна за Segre няма пречиствателна станция нагоре по веригата. Следователно ще се съсредоточим върху заустванията от бъдещата станция, за да видим как отпадъчните води се разпръскват в реката. По този начин ще видим влиянието на скоростта на изтичане на отпадъчни води от станцията, влиянието на речния поток, както и това на концентрацията в отпадъчните води. Избрахме да използваме софтуера ANSYS Fluent, който ще ни позволи да моделираме изхвърлянето си в река Сегре .

1. Позициониране на проблема

ANSYS Fluent е софтуер за цифрова симулация. Тя позволява физическо моделиране на поток, турбуленция, пренос на топлина или дори реакции. Този софтуер изисква използването на геометрия, която след това се свързва. Затова първо ще дефинираме геометрията на нашата река, както и пристигането на отпадъчните води в нея. След това ще изпълним мрежата на геометрията.

Реката е широка 2 метра с дълбочина около 50 см. Ще проследим развитието на концентрациите на бактериите. Направихме избора на 2D моделиране, за да опростим проблема. По този начин избрахме да моделираме участък от реката хоризонтално, а не вертикално, тъй като сметнахме, че скоростта на утаяване е незначителна по отношение на потока. Изчисляването на скоростта на утаяване дава:

С d диаметърът на частиците (в m) и ρ f и ρ p плътностите на течността и частиците (kg/m 3).

Получаваме Us (бактерии) = 0,55 mm/s

Потокът на реката е 0,3 m 3/s, следователно можем да пренебрегнем скоростта на утаяване пред потока на реката (urivière = 0,2 m/s)

Речен режим на речния поток:

За да установим режима на протичане на реката, изчислихме числото на Рейнолдс. Смятахме, че водата тече в половин цилиндър с диаметър 2м.

- ρ плътността в kg/m 3

- u скоростта в m/s

- d диаметърът в метри

- μ вискозитета в Poiseuille

Re = 1000 * 0,2 * 2/0,001 = 400000 Поради това режимът е турбулентен. Следователно ще трябва да използваме модел на турбулентен поток свободно.

2. Геометрия и мрежа

• Геометрия

Следователно геометрията, която ще представлява участъка на реката, ще бъде правоъгълник с ширина 2 метра и дължина 200 метра. Дължината може да се регулира в зависимост от резултатите, които получаваме, за да се наблюдава къде замърсителите се разреждат и хомогенно се диспергират. В допълнение към това трябва да знаете повече за това.

Изображението по-горе илюстрира използваната геометрия. Поставили сме две точки на 20 м в началото на правоъгълника, за да представим изхвърлянето на отпадъци от ПСОВ в реката. Тези 20 m са необходими за установяване на режима на потока по течението.

• Мрежа

След това мрежата се извършва под DesignModeler. Знаем, че над 20 000 меша са изчисленията тежки и преди всичко много отнемащи време. Поради това избрахме да съчетаваме всеки метър и разделихме правоъгълника на 3 части:

- по дължина 3-те части се нарязват на 20 дяла.

- Първата част нагоре по течението е разделена на 20 отвора, за да има изчисление на всеки метър.

- Площта за впръскване на пречиствателната станция е 20 cm. Нарязва се на 4 бримки.

- Долната част е разделена на 100 дивизии.

Фигурата по-долу илюстрира направената мрежа:

На увеличената част можем да видим, че мрежата е прецизирана на нивото на инжекционната зона, за да има редовни и точни изчисления за тази зона.

3. Моделиране

Тъй като това моделиране има за цел да изследва дисперсията на бактериите E.Coli в реката, ние избрахме да проучим влиянието на параметрите по-долу:

1) Речен поток

2) Скорост на заустване на пречиствателни станции

3) Концентрация в E.Coli

4) Наклон на тръбата за отхвърляне на станцията

По време на проблема работихме със следните параметри:

Участък на реката: 1,57 м² Тривиер = 6 ° С

Секция за отхвърляне на тръба на станцията: 3,14,10 -2 m² Отток = 10 ° С

За случаи 1,2 и 4 поддържахме постоянни концентрациите на бактерии E.Coli.

• Хипотези:

- Сместа се състои от две съставки: вода и бактерии E.Coli

- реката е права и няма препятствия

- дебитът на реката и изходящият поток на станцията са постоянни

Масов процент в E.Coli:

Средната концентрация на E.Coli в Segre през 4-те проведени анализа е 4000 CFU/100ml. Избрахме концентрация от 400000UFC/100ml за заустване на отпадъчни води, за да представим случая на дисфункция на ПСОВ.

---