Research of the process neutralization of acid waste water based on the numerical model
Keywords:
alkaline and acid waste water, neutralization, impurity concentration, numerical model, computer experimentAbstract
Abstract. Purpose. The development of a numerical model for the study of the wastewater neutralization process, which considers the parameters of sewage and neutralizer input: the type and concentration of acid contaminated with industrial wastewater, the rate and regime of waste water supply for neutralization, the type and concentration of the neutralizer. Assessment of the change in acid concentration in wastewater under the influence of a neutralizer: identification of sites where complete acid neutralization occurs or «stagnant zones» are observed. Methodology. The method is developed for numerical calculation the acid concentration in wastewater under the action of a neutralizer (alkali), which is based on the joint solution of the hydrodynamic problem of determining the velocity components of a moving fluid and the problem of impurity transfer (acid or alkali). The solution of the hydrodynamic problem is based on the numerical integration of the equation for the velocity potential, and the solution of the impurity transfer problem is the numerical integration of the equation of convective-diffusion impurity transport using implicit difference schemes. Findings. Computational experiments were carried out on the basis of the developed numerical model. As a result of the performed calculations, the fields of acid concentration in the purification tank were obtained and visually represented, when it was filled with sewage water over time. The change in the concentration of the acid under the action of the neutralizer is shown with different variants of its supply (one source of the neutralizer supply or two), a comparative analysis is carried out, and the patterns of acid concentration change in the received wastewater are established. Originality. An effective numerical model is proposed for calculating the processes of hydrodynamics and mass transfer in an installation for neutralizing acid waste water. The model allows to take into account a number of important factors that were not taken into account in the mathematical modeling of the neutralization process: the shape of the container, the presence of additional elements (local constrictions), the position of the holes for the supply of sewage and neutralizing solution. Practical value. A numerical model has been developed that makes it possible to optimize the process of neutralizing industrial wastewater containing alkalis and acids that are formed in the technological processes of many industries.References
Belyaev N.N., Kozachina V.A. Matematicheskoye modelirovaniye massoperenosa v gorizontalnykh otstoynikakh [Mathematical modeling of mass transfer in horizontal sedimentation tanks]. Dnipropetrovsk: Aktsent PP Publ., 2014, 114 p. (in Ukrainian).
Yepoyan S.M., Kolotilo V.D., Drushlyak O.G., Sukhorukov G.Í., Ayrapetyan T.S. Vodopostachannya ta ochistka prirodnikh vod [Water supply and purification of natural waters]. Kharkov: Kharkivskyy derzhavnyy tekhnichnyy universytet budivnytstva ta arkhitektury, 2010, 183 p. (in Ukrainian).
Myeshkova-Klymenko N.A., Epoyan S.M., Homelya M.D., Nezdoyminov V.I., Chernyshev V.M. Intensyfikatsiya tekhnolohichnykh protsesiv kompleksnoho ochyshchennya stichnykh vod promyslovo-urbanistychnykh tsentriv [Intensification of processes of complex industrial wastewater treatment urban centers]. Kiev: TOV TO Eksklyuzyv, 2013, 239 p. (in Ukrainian).
Epoyan S.M., Sukhorukov H.I., Yarkin V.A. Metod pidvyshchennya efektyvnosti zmishuvannya pryrodnoyi vody z reahentom i metodyka provedennya doslidzhen [Method of improving the efficiency of natural water mixing with the reagent and method of research]. Naukovyy visnyk budivnytstva – [Scientific Herald of construction]. Kharkov, 2016, no. 1(83), pp. 187–193. (in Ukrainian).
Kovalchuk V.A. Ochystka stichnykh vod [Cleaning of drains]. Rivne: Rivne printing, 2002, 622 p. (in Ukrainian).
Marchuk G.I. Matematicheskoye modelirovaniye v probleme okruzhayushhey sredy [Mathematical modelling in the environmental problem]. Moscow, Nauka Publ., 1982, 320 p. (in Russian).
Epoyan S.M., Korinko I.V., Sleptsova V.G., Smirnov G.M., Isakiyeva O.G. Proektuvannya merezh vodovidvedennya stichnykh vod mista [Design of sewage system of the city sewage]. Kharkov: Caravel, 2004, 124 p. (in Ukrainian).
Zgurovskiy M.Z., Skopetskiy V.V., Khrushch V.K., Belyayev N.N. Chislennoye modelirovaniye rasprostraneniya zagryazneniya v okruzhayushchey srede [Numerical modelling of pollution in the environment]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1997, 368 p. (in Ukrainian).
Alwan Dr. G.M. pH-Control Problems of Wastewater Treatment Plants // Al-Khwarizmi Engineering Journal, 2008, Vol. 4, No. 2, pp. 37 – 45.
Damons R. E. and Petersen F. W. An Aspen Model for the Treatment of Acid Mine Water // The European Journal of Mineral Processing and Environmental Protection, 2002, Vol. 2, No. 2, pp. 69 – 81.
Kang J., Wang M. Modeling and Control of pH in Pulp and Paper Wastewater Treatment Process // J. Water Resource and Protection, 2009, Vol. 12, pp. 122–127.
Rodrigo Sislian, Flávio Vasconcelos da Silva, Rubens Gedraite, Heikki Jokinen and Dhanesh Kattipparambil Rajan Mathematical Modeling and Development of a Low Cost Fuzzy Gain Schedule Neutralization Control System // Engineering Letters, 2016, Vol. 24, pp. 3–16.
Sam Justus A, Mr. Kingston Stanley Model Based Controller of pH Neutralization in Waste Water Treatment Process // International Journal Of Innovative Research In Technology, 2014, Vol. 1, Iss. 8, pp. 106 – 111.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
