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表徵接觸罐性能

績效目標

在不同細菌負荷的活性污泥工藝中表徵氯消毒接觸槽的性能。 該模型是根據 Evans 和 Kothandramm (2000)1 的論文建立的。

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工程挑戰

自動化工作流程,允許用戶使用各種細菌負載和氯注入濃度運行多次模擬迭代。這是為了找到最小化系統出口處細菌濃度所需的最小氯量。

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FLOW-3D (x) 工作流程

初始模擬僅計算給定流速下系統的流體動力學。在 3000 秒處發現穩態條件。使用來自該模擬的流場,創建重新啟動模擬以引入反應動力學模型。氯和細菌通過入口管引入。在出口處,放置了一個助焊劑表面來測量反應物(氯和細菌)的濃度。

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FLOW-3D (x)使用節點來構建用於最佳化的自動化工作流。流入細菌濃度變量的範圍為 1.0e9 到 10.0e9,氯濃度變量的範圍為 1.0e-6 到 9.0e-5。使用FLOW-3D節點執行模擬。後處理節點從結果中提取氯和細菌的濃度,並構建帕累托前沿,它代表最小化出口處細菌所需的最小氯。

預算或允許的模擬次數設置為 20 次,然後設置為 50 次,以證明增加的預算對帕累托前沿質量的影響。單次模擬的運行時間約為 15 分鐘。

性能結果

使用FLOW-3D (x)的數據分析工具,針對 20 預算案例和 50 預算案例編制了細菌濃度相對於氯濃度的帕累托前沿。更大的預算為最佳化引擎提供了更多的時間和數據來報告更準確的帕累托前沿。

20 次模擬的預算

50 次模擬的預算

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借助FLOW-3D (x)創建的帕累托前沿,系統設計人員可以快速評估需要注入接觸罐的氯氣量,以在給定流速下最大限度地減少罐出口處的細菌。對於其他流速,定義水箱流體動力學的原始模擬將以新流速運行,並且將運行相同的FLOW-3D (x)項目,可能在入口細菌和氯變量上具有不同的範圍。

參考

1 Evans, R. 和 Kothandraman, V.,“氯接觸罐的設計和性能”,2000 年伊利諾伊州註冊和教育部第 119 號通告。