Transport v2.1 - Pokročilé sanační technologie a procesy

Výzkumné centrum
Pokročilé sanační technologie a procesy
Transport v2.1
Software pro simulace kolonových experimentů
Autor: Ing. Vratislav Ţabka
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Šembera, Ph.D.
Představení programu
K čemu slouží?
Je to model pro simulaci kolonových experimentů.
Klade důraz na reakční sloţku procesů.
Proč ho vytváříme?
Pro lepší pochopení dějů probíhajících uvnitř
kolony.
Pro odhadnutí vlivu těchto jevů na výsledek
kolonových testů.
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
2
Model kolony – trojí porózita
1D model na základě
metody konečných objemů
Konvekce
3D efekt pomocí trojí
porózity
Výměny
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
3
Parametry transportu
Pórovitost
Odvození poločasu výměny
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
4
Úpravy programu Transportu
Úpravy fyzického modelu kolony
Přidání výpočtu vstupní a výstupní komory
• Přidání výpočtu situace v nádobě
•
Výpočet chemických dějů uvnitř
kolony
Úprava odhadu pH zahrnutím výpočtu
disociace vody
• Počítání chemických reakcí pomocí
geochemického programu
•
Vstupní a výstupní komora
Přiblížení k realitě
Nahrazení parametru „mrtvá doba“
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
6
Příklad úpravy modelu
Zahrnutí výstupní nádoby
•
Postupné naplňování
Porovnání koncentrací SO4--
9000
c (SO4--) [mg/l]
8000
•
Vylití se změřením
Výhody
•
•
•
7000
naměřené hodnoty
6000
komora
5000
nádoba
4000
3000
3,4
3,9
Reálnější a lépe porovnatelné výsledky
Malé prodlouţení výpočetní doby
Neovlivňuje průběh výpočtu
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
4,4
4,9
5,4
5,9
čas [h]
7
Reakční složka

Význam výpočtu chemické rovnováhy
Porovnání množství K+
35
30
c (K+) [mg/l]
25
20
PhreeqC
15
React
10
prosté
míchání
5
0
315
320
325
330
čas [h]
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
8
Geochemický software
PhreeqC volně dostupný
React je modelovací software, ne výpočetní program
Není těţké ho nastavit tak, aby něco spočítal. Ale kdyţ je nastavení
nepřesné, výsledky nemusí dávat smysl.
vliv srážení na pH
12
11
10
9
8
pH
•
povoleno
7
částečně
povoleno
zakázáno
6
5
4
3
2
0
0,2
0,4poměr dvou
0,6 roztoků
0,8
hmotnostní
1
Nastavení chemizmu roztoků
Nastavení vstupních koncentrací
Lepší kontrola chemizmu roztoků
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
10
Komunikace mezi programy
Program Transport je psán v C#
Komunikuje s geochemickými programy PhreeqC a React z balíku GWB
Komunikace probíhá pomocí textových dokumentů a skriptů v TCL
Transport
React
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
11
Schéma programu
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
12
Metody výpočtu chemické
rovnováhy
Prosté míchání
Chemie vždy
Čelo kontaminace
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
13
Metody čela kontaminace
Počítání rovnováhy pouze v místě,
kde je to opravdu potřeba
Situace v koloně na čele
kontaminace
V jednom čase v sousedních buňkách
V jedné buňce v různých časech
10600
c (SO4--) [mg/l]
10400
t = 144,5 h
10200
t = 146,5 h
10000
t = 145,5 h
9800
9600
9400
0
Výhoda:
10
20
číslo buňky
Při správné volbě parametru k je srovnatelně přesná jako
metoda „chemie vždy“, ale výrazně rychlejší.
30
Metodika práce s programem
Nastavení vlastností vstupních roztoků
Vlastní výpočet
Vyhodnocení výsledků a chyb ve výpočtu
Změna vstupních parametrů
…
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
15
Porovnání výsledků
•
Výpočet koncentrací
Porovnání koncentrací SO4--
Porovnání koncentrací SO4--
12000
10000
9000
10000
naměřeno
7000
6000
naměřeno
5000
phreeqC
4000
React
3000
baňka
2000
c (SO4--) [mg/l]
c (SO4--) [mg/l]
8000
8000
phreeqC
React
6000
baňka
4000
2000
1000
0
0
1,5
3,5
5,5
čas [h]
7,5
314
316
318
320
čas [h]
322
324
Příklad využití
Stopovací zkouška Noskových kolon
Vodivost
[uS/cm]
pH
Stopovací zkouška
Vodivost
nástřel 1
20 000
10 000
0
0
http://centrum-sanace.tul.cz
1000
2000
ARTEC
3000 čas [s]
17
Další postup
Nastavení chemizmu roztoků Noskových
kolon pro přesnější odhad pH
Příprava modelu na transport a chemizmus
nanoželeza
Zahrnutí sorpce
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
18
Shrnutí
Hlavní význam
Výukový program
Pomáhá správně pochopit kolonové experimenty
Další funkce
Návrh kolonových experimentů
Získání parametrů pro jiné modely
Modely chemických roztoků
…
http://centrum-sanace.tul.cz
ARTEC
19
Děkuji za pozornost