Az Escherichia Coli diszperziójának vizsgálata a Segre-ben
Az Escherichia Coli diszperziójának vizsgálata a Segre-ben
állomás meghibásodása esetén
Területünk kezdeti állapotának elemzése lényeges problémát tárt fel: a víz minőségét. A Sègre és az Angoust folyókat jó vegyi minőségűnek tartják. Másrészt a biológiai minőség problémát jelent. Valójában, mint az elemzések eredményeiben látható, a bél enterococcusok és az Escherichia coli szintje rossz biológiai állapotba sorolja a vizet. Ami az Angoust illeti, a szennyezés valószínűleg a Font Romeu tisztítóberendezésből eredő kibocsátásoknak köszönhető. A Segre számára viszont nincs upstream tisztítóberendezés. Ezért a jövőbeni állomásról érkező kibocsátásokra fogunk összpontosítani, hogy lássuk, hogyan oszlanak el a szennyvizek a folyóban. Így látni fogjuk az állomásról származó szennyvíz kibocsátási sebességének, a folyó áramlásának, valamint a szennyvíz koncentrációjának hatását. Úgy döntöttünk, hogy az ANSYS Fluent szoftvert használjuk, amely lehetővé teszi számunkra a Sègre folyóba történő kibocsátásunk modellezését .
1. A probléma pozícionálása
Az ANSYS Fluent egy digitális szimulációs szoftver. Lehetővé teszi az áramlás, turbulencia, hőátadás vagy akár reakciók fizikai modellezését. Ez a szoftver megköveteli a geometria használatát, amelyet aztán összekötnek. Ezért először meghatározzuk folyónk geometriáját, valamint a belépő szennyvíz kibocsátását. Ezután elvégezzük a geometria hálóját.
A folyó 2 méter széles és körülbelül 50 cm mély. Követni fogjuk a baktériumok koncentrációinak alakulását. A probléma egyszerűsítése érdekében a 2D modellezést választottuk. Ezért a folyó egy szakaszának vízszintes és nem függőleges modellezését választottuk, mivel úgy véltük, hogy az üledékképződés mértéke elhanyagolható az áramláshoz képest. Az ülepedési sebesség kiszámítása a következőket adja:
D-vel a részecskék átmérője (m-ben), ρ f és ρ p pedig a folyadék és a részecskék sűrűsége (kg/m 3).
Megkapjuk Us (baktériumok) = 0,55 mm/s értéket
A folyó áramlása 0,3 m 3/s, ezért elhanyagolhatjuk az ülepedési sebességet a folyó áramlása előtt (urivière = 0,2 m/s)
Folyófolyási rendszer:
A folyó áramlási rendszerének megállapításához kiszámoltuk a Reynolds-számot. Úgy gondoltuk, hogy a víz 2 m átmérőjű félhengerben folyik.
- ρ a sűrűség kg/m 3 -ben
- u a sebesség m/s-ban
- d az átmérő méterben
- μ a viszkozitás Poiseuille-ben
Re = 1000 * 0,2 * 2/0,001 = 400000 A rendszer ezért turbulens. Ezért folyékonyan turbulens áramlási modellt kell használnunk.
2. Geometria és háló
- Geometria
A folyó metszetét ábrázoló geometria tehát egy téglalap lesz, amelynek szélessége 2 m és hossza 200 m. A hossz a kapott eredmények függvényében állítható be, hogy megfigyeljük a szennyező anyagok hígítását és homogén diszpergálását. Ezen felül többet kell tudni róla.
A fenti kép szemlélteti az alkalmazott geometriát. A téglalap elejére 20 m-re két pontot helyeztünk, amelyek a szennyvíztisztító telepről a folyóba engedik a hulladékot. Ez a 20 m szükséges ahhoz, hogy az áramlási rendszer létrejöjjön a patak mentén.
- Háló
A hálót ezután a DesignModeler alatt hajtják végre. Tudjuk, hogy 20 000 háló felett a számítás nehéz és mindenekelőtt nagyon időigényes. Ezért úgy döntöttünk, hogy minden métert hálózunk, és a téglalapot három részre osztottuk:
- hosszában a 3 részt 20 részre vágjuk.
- Az első részt az áramlás előtt 20 hálóra osztják fel annak érdekében, hogy minden méterenként számítást lehessen végezni.
- A szennyvíztisztító szennyvíz befecskendezési területe 20 cm. 4 öltésre van vágva.
- A lefelé eső rész 100 részre oszlik.
Az alábbi ábra szemlélteti a készült hálót:
A nagyított részen láthatjuk, hogy a háló finomított az injektálási zóna szintjén annak érdekében, hogy rendszeres és pontos számítások történjenek ezen a zónán.
3. Modellezés
Mivel ez a modellezés az E.Coli baktériumok folyóban való elterjedésének tanulmányozására irányul, az alábbi paraméterek hatásának tanulmányozását választottuk:
1) Folyó folyása
2) A szennyvíztisztító telep kibocsátási sebessége
3) Koncentráció E.Coli-ban
4) Az állomás visszautasító csövének lejtése
A probléma során a következő paraméterekkel dolgoztunk:
A folyó szakasza: 1,57 m² Triviere = 6 ° C
Állomáselutasító csőszakasz: 3,14,10-2 m² Teffluent = 10 ° C
Az 1.2. És a 4. esetben az E.Coli baktériumok koncentrációját állandó szinten tartottuk.
- Hipotézisek:
- A keveréket két alkotóelem alkotja: víz és E.Coli baktériumok
- a folyó egyenes és nincs akadálya
- a folyó és az állomás kibocsátási áramlása állandó
Tömeg százalék E. coliban:
Az átlagos E. coli koncentráció a segre-ben a 4 elvégzett elemzés során 4000 CFU/100 ml. 400000UFC/100ml koncentrációt választottunk a szennyvíz kibocsátására, annak érdekében, hogy bemutassuk a szennyvíztisztító üzemzavarát.