Studiul dispersiei Escherichia Coli în Segre

Studiul dispersiei Escherichia Coli în Segre

în cazul unei defecțiuni a stației

Analiza stării inițiale a zonei noastre a relevat o problemă esențială: cea a calității apei. Râurile Sègre și Angoust sunt considerate a fi de bună calitate chimică. Pe de altă parte, calitatea biologică pune o problemă. Într-adevăr, după cum se poate observa în rezultatele analizelor, nivelurile de enterococi intestinali, precum și Escherichia coli clasifică apa în stare biologică slabă. În ceea ce privește Angoust, poluarea se datorează probabil deversărilor din stația de epurare Font Romeu situată în amonte. Pe de altă parte, pentru Segre, nu există o stație de epurare în amonte. Prin urmare, ne vom concentra asupra deversărilor din viitoarea stație, pentru a vedea cum sunt dispersați efluenții în râu. Vom vedea astfel influența ratei de deversare a efluenților din stație, influența debitului râului, precum și a concentrației în efluenți. Am ales să folosim software-ul ANSYS Fluent care ne va permite să ne modelăm deversarea în râul Sègre .

1. Poziționarea problemei

ANSYS Fluent este un software de simulare digitală. Permite modelarea fizică a fluxului, turbulenței, transferului de căldură sau chiar reacțiilor. Acest software necesită utilizarea geometriei care este apoi plasată. Prin urmare, vom defini mai întâi geometria râului nostru, precum și sosirea deversării efluenților în el. Vom efectua apoi rețeaua geometriei.

Râul are o lățime de 2 metri, cu o adâncime de aproximativ 50 cm. Vom urmări evoluția concentrațiilor de bacterii. Am făcut alegerea modelării 2D pentru a simplifica problema. Am ales astfel să modelăm o secțiune a râului pe orizontală și nu pe verticală, deoarece am considerat că rata de sedimentare a fost neglijabilă în raport cu debitul. Calculul ratei de sedimentare dă:

Cu d diametrul particulelor (în m), și ρ f și ρ p densitățile fluidului și ale particulelor (kg/m 3).

Ne obținem (bacterii) = 0,55 mm/s

Debitul râului fiind de 0,3 m 3/s putem deci neglija viteza de sedimentare în fața debitului râului (urivière = 0,2 m/s)

Regimul debitului râului:

Pentru a stabili regimul de debit al râului am calculat numărul Reynolds. Am considerat că apa curge într-o jumătate de cilindru cu diametrul de 2 m.

- ρ densitatea în kg/m 3

- u viteza în m/s

- d diametrul în metri

- μ vâscozitatea în Poiseuille

Re = 1000 * 0,2 * 2/0,001 = 400000 Prin urmare, regimul este turbulent. Prin urmare, va trebui să folosim un model de flux turbulent în mod fluent.

2. Geometrie și plasă

• Geometrie

Prin urmare, geometria care va reprezenta secțiunea râului va fi un dreptunghi de 2 m lățime și 200 m lungime. Lungimea poate fi ajustată în funcție de rezultatele obținute pentru a observa unde poluanții sunt diluați și dispersați omogen. În plus, va trebui să știți mai multe despre asta.

Imaginea de mai sus ilustrează geometria utilizată. Am plasat două puncte de 20 m la începutul dreptunghiului, pentru a reprezenta deversarea deșeurilor de la stația de epurare în râu. Acești 20 m sunt necesari pentru ca regimul de curgere să se stabilească de-a lungul cursului.

• Plasă

Plasa este apoi realizată sub DesignModeler. Știm că peste 20.000 de ochiuri calculele sunt grele și, mai presus de toate, consumă mult timp. Prin urmare, am ales să ne plasăm la fiecare metru și am împărțit dreptunghiul în 3 părți:

- pe lungime, cele 3 părți sunt tăiate în 20 de diviziuni.

- Prima parte din amonte este împărțită în 20 de ochiuri pentru a avea un calcul la fiecare metru.

- Zona de injectare a efluenților de la stația de epurare măsoară 20 cm. Se taie în 4 ochiuri.

- Partea din aval este împărțită în 100 de divizii.

Figura de mai jos ilustrează rețeaua realizată:

Pe partea mărită putem vedea că ochiul este rafinat la nivelul zonei de injecție pentru a avea calcule regulate și precise pe această zonă.

3. Modelarea

Deoarece această modelare își propune să studieze dispersia bacteriilor E.Coli în râu, am ales să studiem influența parametrilor de mai jos:

1) Debitul râului

2) Rata de deversare a stației de epurare

3) Concentrația în E.Coli

4) Inclinarea conductei de respingere a stației

De-a lungul problemei am lucrat cu următorii parametri:

Secțiunea râului: 1,57 m² Triviere = 6 ° C

Secțiunea conductei de respingere a stației: 3,14,10 -2 m² Teffluent = 10 ° C

Pentru cazurile 1,2 și 4 am menținut concentrațiile de bacterii E.Coli constante.

• Ipoteze:

- Amestecul este alcătuit din doi constituenți: apa și bacteriile E.Coli

- râul este drept și nu are obstacole

- debitul râului și debitul de descărcare al stației sunt constante

Procentul de masă în E.Coli:

Concentrația medie de E.Coli în Segre peste cele 4 analize efectuate este de 4000 CFU/100ml. Am ales o concentrație de 400000UFC/100ml pentru evacuarea efluenților, pentru a reprezenta cazul unei disfuncționalități a stației de epurare.

---