Комп’ютерне моделювання процесу аеробного очищення стічних вод

Автори

А. П. Сафоник, Національний університет водного господарства та природокористування (33028, Україна, м. Рівне,
вул. Соборна, 11), e-mail: safonik@ukr.net, ORCID: 0000-0002-5020-9051

І. М. Таргоній, Національний університет водного господарства та природокористування (33028, Україна, м. Рівне,
вул. Соборна, 11), e-mail: tamplier.targoniy.93@ukr.net

Анотація

Побудовано математичну модель процесу аеробного очищення стічних вод, що враховує взаємодію бактерій, органічної і біологічно неокиcної речовин. Розроблено алгоритм розв’язання відповідної модельної задачі, на основі якого проведений комп’ютерний експеримент засобами пакета прикладних програм MatLab. Розглянуто вплив основних параметрів на ефективність біологічного очищення. Показано вплив концентрації кисню та активного мулу на якість процесу очищення.

Ключові слова: математична модель, аеробне очищення, зворотний вплив, асимптотика, стічні води, активний мул

Література

1. Яковлев, С. В. Водоотведение и очистка сточных вод : Учеб. для вузов. – 4-е изд., доп.и перераб. / С. В. Яковлев, Ю. В. Воронов. – М. : Изд-во АСВ. – 2006. – 702 с.
2. Святенко, А. І. Розрахунок процесу біологічного очищення міських стічних вод за допомогою математичних моделей з урахуванням структури потоків / А. І. Святенко, Л. М. Корнійко // Екологічна безпека. – 2009. – Т. 3(7). – С. 77–80.
3. Козачек, А. В. Иследование математической модели процесса аэробной очистки сточных вод как стадия оценки качества окружающей водной среды / А. В. Козачек, И. М. Авдашин, В. А. Лузгачев // Вестн. Тамбов. техн. ун-та. – 2014. – Т. 19, вып. 5. – С. 1683–1685.
4. Математическое моделирование и управление качеством очистки сточных вод / С. А. Понкратова, В. М. Емельянов, А. С. Сироткин, М. В. Шулаев // Вестн. Казан. технолог. ун-та. – 2010. – № 5–6. – С. 76–85.
5. Нелінійні задачі типу фільтрація-конвекція-дифузія-масообмін за умов неповних даних / А. Я. Бомба, В. І. Гаврилюк, А. П. Сафоник, О. А. Фурсачик. – Рівне : Нац ун-т водного госп-ва та природокористування. – 2011. – 276 с.
6. Bomba, A. Mathematical modeling of aerobic wastewater treatment in porous medium / Andrij Bomba, Andrij Safonyk // Zeszyty Naukowe WSInf Vol. – 2013. Vol. 12, № 1. – Р. 21–29.
7. Adetola, V. Adaptive estimation in nonlinearly parameterized nonlinear dynamical systems / V. Adetola, D. Lehrer, M. Guay // American Control Conf. on O’Farrell Street. – San Francisco, USA, 2011. – P. 31–36. https://doi.org/10.1109/ACC.2011.5991365
8. A nonlinear observer for an activated sludge wastewater treatment process / B. Boulkroune, M. Darouach, S. Gille et al. // USA, American Control Conf. – 2009. – P. 1027–1033. https://doi.org/10.1109/ACC.2009.5160499
9. Practical idcntifiability of ASM2d parameters – systematic selection and tuning of parameter subsets / R. Brun, M. Kiihni, W. Gujer et al. // Water Research. – 2002. – № 36. – P. 4113–4127. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(02)00104-5
10. Brune, D. Optimal control of the complete-mix activated sludge process / D. Brune // Environmental Technology. – 1985. – №6:11. – P. 467–476. https://doi.org/10.1080/09593338509384365
11. Dochain, D. Dynamical modelling and estimation in wastewater treatment processes / D. Dochain, Р. Vanrolleghem. – London: IWA Publishing, 2001. – 342 p.
12. Task group on mathematical modelling for design and operation of biological wastewater treatment processes / М. Henze, G. Р. L. Grady, W. Gujer et al. // Activated sludge model no. 1. Scientific and Technical Report 1, IAWPRC. – London, 1987. – 243 p.
13. Task group on mathematical modelling for design and operation of biological wastewater treatment. / M. Ilenze, W. Gujer, T. Mino et al. // Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3. Scientific and Technical Report 9, IWA, London: IWA Publishing, 2000. – 122 p.
14. Knightes, G. D. Statistical analysis of nonlinear parameter estimation for monod biodegradation kinetics using bivariate data / G. D. Knightes, G. A. Peters // Biotechnol. Biocng. 69. – 2000. – № 2. – P. 160–170. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0290(20000720)69:2<160::AID-BIT5>3.0.CO;2-J
15. Ghai, Q. Modeling, estimation and control of biological wastewater treatment plants / Q. Ghai // Doctoral Theses at NTNU 2008:108 at IliT, Porsgrunn. Telemark University College. – 2008. – 187 p.

Надійшла до редакції 02 квітня 2016 р.