Главная » 2014»Июль»22 » Скачать Математическое моделирование гидродинамики, кинетики процессов массопередачи и накопления биомассы для системы аппаратов бесплатно
5:24 AM
Скачать Математическое моделирование гидродинамики, кинетики процессов массопередачи и накопления биомассы для системы аппаратов бесплатно
Математическое моделирование гидродинамики, кинетики процессов массопередачи и накопления биомассы для системы аппаратов аэротенк-отстойник-рецикл
Диссертация
Автор: Цзян Чжицян
Название: Математическое моделирование гидродинамики, кинетики процессов массопередачи и накопления биомассы для системы аппаратов аэротенк-отстойник-рецикл
Справка: Цзян Чжицян. Математическое моделирование гидродинамики, кинетики процессов массопередачи и накопления биомассы для системы аппаратов аэротенк-отстойник-рецикл : диссертация кандидата технических наук : 05.17.08 / Цзян Чжицян; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева] - Москва, 2010 - Количество страниц: 147 с. ил. Москва, 2010 147 c. :
Объем: 147 стр.
Информация: Москва, 2010
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
ГЛАВАI
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ВОДООЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
11 Основы биохимической очистки сточных вод
12 Основные типы современных сооружений биологической очистки сточных вод
13 Типовые математические модели гидродинамики структуры потока и методы определения их параметров
14 Математические модели двухфазных систем газ-жидкость в процессе абсорбции (кинетика массопередачи)
15 Пути интенсификации работы очистных сооружений
16 Особенности кинетических моделей микробиологического синтеза
17 Параметрическая идентификация математических моделей реальному процессу
Выводы по главе 1
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА II
ГИДРОДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ПОТОКА ЖИДКОСТИ
В СИСТЕМЕ АППАРАТОВ АЭРОТЕНК-ОТСТОЙНИК
21 Математическая модель гидродинамики структуры потока жидкости исследуемой системы аппаратов
22 Анализ параметрической чувствительности математической модели гидродинамики
23 Анализ моментов нулевого и первого порядков функций распределения математических моделей различных структур потока жидкости
231 Модель полного перемешивания
232 Диффузионная модель
233 Модель идеального вытеснения
234 Модель идеального вытеснения с байпасом
235 Модель идеального вытеснения с рециклом
Выводы по главе II
ГЛАВА III
КИНЕТИКА ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕДАЧИ ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМ В АЭРОТЕНКЕ
31 Математическая модель массопередачи в аэротенке
32 Решение математической модели в виде профиля концентрации жидкости и эффективности массопередачи
33 Параметрическая чувствительность математической модели массопередачи двухфазной системы
Выводы по главе III
ГЛАВА IV
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КИНЕТИКИ БИОСИНТЕЗА
41 Формирование кинетической модели накопления биомассы
42 Оценка кинетических параметров непрерывного процесса накопления биомассы
43 Дискриминация конкурирующих кинетических моделей и проверка их адекватности
44 Полная математическая модель процесса накопления биомассы
Выводы по главе IV:
Введение:
Химические и смежные отрасли промышленности являются одними из самых водоемких и интенсивных загрязнителей сточных вод, что обусловливает необходимость резкого сокращения промышленных сточных вод, поступающих в водные объекты.
Мировой объем сточных вод исчисляется многими тысячами кубометров и достигает 20% и более от объема годового стока рек в некоторые моря. По сведению ЮНЕСКО ежегодно с водами рек в моря выносится свыше 320 млн. тонн соединений железа, 2,3 млн. тонн соединений свинца, 6,5 млн. тонн соединений фосфора. Наблюдения за самоочищением некоторых рек индустриальных районов показали, что оно обеспечивает нейтрализацию лишь 1/3 поступающих загрязнений.
В качестве иллюстрации несовершенства существующих систем обработки отходов промышленных предприятий можно привести такие цифры. В водные объекты России в составе сточных вод только в 1997 г. сброшено (тыс. тонн): 618,6 - взвешенных веществ; 19,2 - железа; 9,3 — нефтепродуктов; 4,0 — синтетических поверхностно-активных веществ; 0,76 -цинка и других ингредиентов; 0,2 — соединений меди.
При проектировании систем водообеспечения химических производств возникают проблемы выбора оптимального оборудования, технологической схемы водоочистки, ее структуры, методов очистки и т.д.
Из вышесказанного понятна роль мероприятий, направленных на оздоровление окружающей среды, наиболее прогрессивными среди которых является создание безотходных и безводных технологических процессов и т.д. Для реализации вышеуказанных проблем, целью которых является минимум сброса в водные объекты загрязняющих веществ с промышленными стоками, необходимо разрабатывать и поэтапно внедрять основные принципы системы автоматизированного проектирования промышленного водообеспечения с использованием современных методов математического моделирования и системного анализа, а также замкнутых систем водопользования.
Создание таких систем позволит не только предотвратить загрязнение окружающей среды, но и сократить промышленное потребление свежей воды и существенно снизить потери ценного сырья и материалов со сточными водами.
В ближайшие годы предстоит провести широкомасштабные работы по организации охраны водных ресурсов от истощения и загрязнения. В связи с этим большое значение приобретает: использование современных методов математического моделирования и системного анализа для выбора оптимальных режимных и конструктивных параметров и схем водоочистки; реализация замкнутых безотходных систем водоснабжения. Создание замкнутых систем водоснабжения позволит защитить водные объекты от загрязнения и засоления, значительно сократить объемы забираемой из них свежей воды, что приобретает особо важное народно-хозяйственное значение для тех районов, где испытывается дефицит в пресной воде.
В связи с этим, становится актуальной проблема поиска эффективных методов очистки сточных вод, позволяющих производить их сброс в водоемы при полном соответствии требованиям действующих санитарных норм.
Для решения поставленных задач необходимо использовать современные методы системного анализа, включающие построение математических моделей с прогнозирующими возможностями: по гидродинамике структуры потоков отдельных аппаратов и систем; кинетике массопереда-чи двухфазных систем; кинетике биосинтеза в процессе накопления биомассы и очистки сточных вод; формировании полной математической модели, учитывающей гидродинамику и кинетику массопередачи многофазных систем, а также кинетику биосинтеза в процессе накопления биомассы.
ОБОЗНАЧЕНИЯ а = 0Ср — расходный коэффициента по субстратам, связанным с процессами роста микроорганизмов, кг/кг;
1 - Ф0) — доля газа, растворенного в жидкости;
С*2, Сс02 - равновесное содержание 02 в жидкости при адсорбции ее твердой фазой, при десорбции С02 из твердой фазы водой соответственно, кг/м3; c(t) - функция концентрации индикатора по времени на выходе потоо ка, кг/м -ч;
D — коэффициент продольного перемешивания, м /с; е — обратный поток вещества между ячейками; f = е/L-доля обратного потока; о
F — площадь поперечного сечения потока жидкости, м ;
G — расход газовой фазы, кмоль/ч;
I = ^xdt = - начальный момент нулевого порядка, м2; о о то
J = ^xtdt - начальный момент первого порядка, м2с; о со
Jai = ^xt2clt — начальный момент второго порядка в /-ой зоне, м2с2; о
Jlx - начальный момент второго порядка в конце диффузионной зоны 0=1), м2с2;
К0х - коэффициент массопередачи по жидкой фазе, кмоль/(м3 ч); Ks, КР, Кп KPS, КРг - коэффициент удельной скорости роста микроорганизмов, связанные с субстратами, продуктами, ингибиторами, продуктами и субстратами, продуктами и ингибиторами соответственно, м3/кг; L — расход жидкости в аппарате, м /с;
U — длина пути жидкости в z-ой зоне, м; т — тангенс угла наклона равновесной линии; ш — ot^ — расходный коэффициента по субстратам, связанным с процессами поддержания жизнедеятельности микроорганизмов, кг/кг-ч; N — число ячеек; о
Р — концентрация продуктов метаболизма, кг/м ; Ре= vl/E — число Пекле в диффузионной зоне; со q = L Jxdt - количество введенного индикатора, кг; о qb(t) - количество индикатора на входе потока при импульсной его подаче, кг;
R — доля рециркулирующего потока; S — концентрация субстратов в питательной среде, кг/м ; v — скорость потока жидкости, м/с;
V\, V2 — объемы аэротенка и отстойника соответственно, м3; Уя - объем ячейки, м ; х — концентрация микроорганизмов в питательной среде, кг/м3; xt — концентрация индикатора в /-ой зоне, кг/м3;
Xj — концентрация индикатора в конце диффузионной зоны (z = 1), о кг/м ; х* — концентрация жидкой фазы равновесной газу, мол. доли;
Fj+V - v]+v2 ответственно; cjg - безразмерная дисперсия; х = V/L — среднее время пребывания жидкости, с; ть т2 - среднее время пребывания индикатора в аэротенке и в отстойнике соответственно, с; тап - среднее время пребывания индикатора в двух аппаратах, с; БПК5, БПК1ЮЛ„ -биологическая потребность в кислороде пятисуточная, для полного окисления органических соединений в данном объеме воды соответственно, кг/м3;
ИНДЕКСЫ:
0 - зона импульсного ввода индикатора;
1 - зона аэротенка (диффузионная зона);
2 - зона отстойника; вх — зона входа потока жидкости в систему аэротенк—отстойник; вых - зона выхода потока жидкость из системы аэротенк-отстойник.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
