Розглянуто процес освітлення стічних вод в низхідно-висхідному потоці рідини в конструкції модифікованого вертикального відстійника з перегородкою для малих витрат стічних вод. Показано надійність, ефективність і зручність експлуатації нової конструкції у порівнянні з існуючими. Запропоновано математичну модель освітлення стічних вод у вертикальному відстійнику з перегородкою. Проведено дослідження його конструкції, в результаті якого одержано коефіцієнти швидкості видалення завислих речовин зі стічної води. Здійснено реалізацію запропонованої математичної моделі, на підставі якої з використанням результатів експериментальних і теоретичних досліджень розроблено інженерні методи розрахунку технологічних і конструктивних параметрів очистки. Сформульовано основні положення та рекомендації щодо реалізації нових методів. Обгрунтовано доцільність використання модифікованої конструкції відстійника, наведено приклади його впровадження в інженерну практику.

Вирішено актуальне завдання вдосконалення роботи очисних споруд. Підвищено ступінь очистки стічних вод на базі дослідження промислових відстійників щодо наявності застійних зон та їх впливу на гідравлічний режим роботи споруд. Вивчено профіль швидкостей руху водних потоків і розподіл вмісту розчиненого кисню залежно від глибини та довжини відстійника. За розробленою методикою отримано епюри розподілу швидкостей руху води та концентрації розчиненого кисню по перетину та довжині горизонтального відстійника. Запропоновано й обгрунтовано методи підвищення коефіцієнта використання об'єму первинного та вторинного відстійників шляхом суміщення відстоювання та аерації в одному об'ємі, застосування сифонних труб. Наведено технічні рішення, які наблизили якість відчищених стічних вод відповідно до вимог, що висуваються до водоймищ рибогосподарського призначення.

Рассмотрено построение новых многомерных CFD моделей транспорта загрязнителя в вертикальных отстойниках. Расчет гидродинамики течения реализуется на базе модели потенциального течения, а для решения задачи массопереноса используется уравнение транспорта загрязнителя. Приведено описание структуры пакетов прикладных программ и алгоритм решения задачи. Представлены результаты вычислительного эксперимента по оценке эффективности очистки воды в вертикальных отстойниках различной конструкции.

Розроблено нову двовимірну CFD модель процесу масопереносу в вертикальних відстійниках, що дозволяє, на відміну від існуючих моделей, оперативно розрахувати ефективність очищення води (ОВ) в споруді з урахуванням його геометричної форми й конструктивних особливостей. Розроблено нову тривимірну CFD модель процесу масопереносу в вертикальних відстійниках, що дозволяє, на відміну від існуючих моделей, оперативно розрахувати ефективність очищення води в споруді з урахуванням його геометричної форми й конструктивних особливостей. На основі розроблених CFD моделей методом математичного моделювання проведено наукове обгрунтування технологічного процесу ОВ у вертикальних відстійниках з перегородкою й водозливом, з центральною трубою та дефлектором, з горизонтальною й вертикальною пластинами.

В настоящее время в мире активно развивается научное направление по созданию теоретических методов расчета канализационных отстойников. На практике инженеры используют, как правило, балансовые модели и одномерные кинематические модели. Данные модели не учитывают гидродинамику потока внутри отстойника и его сложную геометрическую форму. Это является существенным препятствием на пути широкого применения уравнений Навье - Стокса в повседневной практике проектирования. Применение CFD-моделей, основанных на решении уравнений Навье - Стокса требует применения очень мелкой сетки, что приводит к существенным затратам компьютерного времени на получение прогнозных данных. С этой целью необходимым является создание эффективной CFD-модели для исследования процесса очистки сточных вод в вертикальных отстойниках с учетом их геометрической формы и конструктивных особенностей. Применяются разностные схемы расщепления, реализуемые методом бегущего счета. Разработана 2-D-CFD модель, позволяющая в течение нескольких секунд выполнить расчет вертикального отстойника с учетом его геометрической формы, наличия центральной трубы, ее параметров, наличия рассекателя перед выходом из трубы. Применение в построенной модели метода маркирования расчетной области дает возможность выполнять прямое численное моделирование гидродинамики течения и массопереноса в отстойниках без ограничения на их форму. Создание CFD-моделей, позволяющих, с одной стороны учесть геометрическую форму отстойника, основные физические процессы массопереноса в сооружении, а с другой стороны - требующих небольших затрат времени на получение результатов. Разработанная CFD-модель и построенный на ее основе код позволяют при малых затратах компьютерного времени - примерно таких же, как и при расчете одномерной модели, - решать сложные многопараметрические задачи, возникающие на этапе проектирования вертикальных отстойников с учетом их формы и конструктивных особенностей.

Представлены эффективные CFD модели для теоретического исследования процессов массопереноса в горизонтальных отстойниках, имеющих сложную геометрическую форму. Рассмотрены различные гидродинамические модели, на основе которых осуществляется расчет поля скорости в данных очистных сооружениях. Для описания процесса массопереноса применяется уравнение конвективно-диффузионного переноса примеси. Представлены результаты вычислительных экспериментов на базе разработанных CFD моделей.

Рассмотрены конструкции и принцип работы тонкослойных отстойных сооружений с противоточным движением воды и взвешенных веществ. Приведены результаты гидравлических исследований по распределению потоков воды в ячейках тонкослойного отстойника и установлены рациональные размеры каналов (осадительных ячеек). Описаны конструкции камер флокуляции тонкослойных флокуляторов, указаны значения оптимальных градиентов скорости. Предложена методика определения оптимального времени пребывания воды в камере флокуляции, необходимого для расчета рационального объема этой камеры. Реализация данной разработки позволит повысить эффективность осветления воды в тонкослойных флокуляторах.