Eleveniszap reológiai tulajdonságainak hatása a csővezetékrendszer hidraulikai ellenállására
The effect of activated sludge’s rheology on pressure losses of the pipeline system
Keywords:
CFD simulation, elbow, non-Newtonian fluid, rheology, loss coefficient, CFD szimuláció, csőkönyök, nemnewtoni közeg, reológia, veszteségtényezőAbstract
A significant part of the electricity on our earth is used to pump water and wastewater. The present work examines the flow properties of activated sludge fluid used in municipal wastewater treatment plants. Based on the CFD results, we examine the significant sources of losses in the systems, such as those caused by straight pipe sections and a selected pipe with an R / D = 1 relative curvature. We present the difference between the specific pressure losses of the element with the power-law, the Bingham plastic and Herschel-Bulkley model.
Kivonat
Földünkön megtermelt villamos energia egy jelentős része a víz és szennyvíz szivattyúzásra fordítódik. Jelen munkánkban a szennyvíztisztító telepeken alkalmazott eleveniszap közegek áramlási tulajdonságait vesszük górcső alá. A CFD eredmények alapján vizsgáljuk az egyenes csőszakaszok, illetve egy kiválasztott, R/D = 1-es relatív görbületű csőkönyök okozta veszteségeket. A hatványfüggvény szerint viselkedő, a Bingham plasztikus és a Herschel-Bulkley-t anyagmodellt is elemezve kitérünk a fajlagos nyomásesés közötti különbségekre.
References
Plappally, A. K., Lienhard V, J. H. "Energy requirements for water production, treatment, end use, reclamation, and disposal". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(7), pp. 4818–4848. 2012. DOI:10.1016/j.rser.2012.05.022
Wanner, J., Jobbágy, A. "Activated sludge solids separations". In Activated sludge - 100 years and counting (pp. 171–194). Glasgow, UK: IWA Publishing. 2014.
Bakos, V., Kiss, B., Jobbágy, A. "Problems and causes of marginal nutrient availability in winery wastewater treatment". Acta Alimentaria, 45(4), pp. 532–541. 2016. DOI:10.1556/066.2016.45.4.10
Bakos, V., Gyarmati, B., Csizmadia, P., Till, S., Vachoud, L., Göde, P. N., … Wisniewski, C. "Viscous and filamentous bulking in activated sludge: Rheological and hydrodynamic modelling based on experimental data". Water Research, 214, pp. 118155. 2022. DOI:10.1016/j.watres.2022.118155
Baroutian, S., Eshtiaghi, N., Gapes, D. J. "Rheology of a primary and secondary sewage sludge mixture: Dependency on temperature and solid concentration". Bioresource Technology, 140, pp. 227–233. 2013. DOI:10.1016/j.biortech.2013.04.114
Ratkovich, N., Horn, W., Helmus, F. P., Rosenberger, S., Naessens, W., Nopens, I., Bentzen, T. R. "Activated sludge rheology: A critical review on data collection and modelling". Water Research, 47(2), pp. 463–482. 2013. DOI:10.1016/j.watres.2012.11.021
Eshtiaghi, N., Markis, F., Yap, S. D., Baudez, J. C., Slatter, P. "Rheological characterisation of municipal sludge: A review". Water Research, 47(15), pp. 5493–5510. 2013. DOI:10.1016/j.watres.2013.07.001
Ansys, C. "ANSYS CFX-solver theory guide". ANSYS CFX Release, 15317(April), pp. 724–746. 2009. DOI:10.1016/j.ijmultiphaseflow.2011.05.009
Csizmadia, P., Hős, Cs. "CFD-based estimation and experiments on the loss coefficient for Bingham and power-law fluids through diffusers and elbows". Computers and Fluids, 99, pp. 116–123. 2014. DOI:10.1016/j.compfluid.2014.04.004
Csizmadia, P., Till, S. "The effect of rheology model of an activated sludge on to the predicted losses by an elbow". Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, 62(4), pp. 305–311. 2018. DOI:10.3311/PPme.12348
Monteiro, A. C. S., Bansal, P. K. "Pressure drop characteristics and rheological modeling of ice slurry flow in pipes". International Journal of Refrigeration, 33(8), pp. 1523–1532. 2010. DOI:10.1016/j.ijrefrig.2010.09.009
