3D-визуализация сложного технологического оборудования на примере водочистных сооружений

Обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека в современном мире во многом связано с использованием сложных технических устройств и установок, знание устройства и принципа работы которых, необходимо специалистам разных областей.

Но изучение особенностей некоторого оборудования является достаточно затруднительным, рассматривая напрямую сам исследуемый объект. Так же изучение чертежей и описательных статей, не позволяют полноценно изучить многие установки, помочь в данной ситуации может 3D-моделирование.

Рассмотрим возможность применения 3D-моделирования при изучении процесса очистки сточных вод.

На рисунке 1 изображена модель, отображающая основные элементы предприятия, занимающегося водоочистной деятельностью. Сам процесс очистки делится на этапы:

• - Механическая очистка, первый этап очистки сточных вод, на котором происходит удаление крупных твердых объектов, а так же нерастворимых примесей и взвеси;

• - Биологическая очистка, этап на котором происходит удаление биологических загрязнений при помощи бактерий и простейших;

• - Физико-химический очистка, дополнительный этап для улучшения результатов очистки сточных вод, к таким методам относятся: флотация, сорбция, центрифугирование, ионообменная и электрохимическая очистка, нейтрализация, кристализация и другие;

• - Обеззараживание, или дезинфекция [1, 15].

Рисунок 1 - 3D-модель водоочистных сооружений, вид сверху

Первым этапом очистки сточных вод является очистка от крупных механических загрязнений, более 1 сантиметра. Упаковочные материалы, остатки пищи, бумага, предметы одежды, вместе с водой попадают в здание решеток, на стержнях которых задерживается крупный мусор, грабли, которые двигаются вдоль стержней снизу вверх, соскребают крупный мусор и направляют его в сборный контейнер, рисунок 2 [2, 390].

Рисунок 2 - Грабельные решетки на очистных сооружениях

На втором этапе происходит отстаивание сточных вод с целью выпадения в осадок минеральных примесей, для этого применяются песколовки, рисунок 3. Под действием силы притяжения и медленном течении воды в установке, взвесь оседает на дно, после чего соскребается в приямок, где засасывается в трубу и отправляется на песчаные карты [2, 395].

Рисунок 3 – Горизонтальная песколовка

Из песколовок вода по трубам попадает в первичные отстойники, рисунок 4. Труба подачи, расположена снизу, по ней вода, загрязненная продуктами промышленной и бытовой деятельности человека поступает в резервуар отстойника снизу вверх через распределительную чашу, которая способствует движению потока в радиальном направлении со снижением скорости движения потока от центра к периферии, труба имеет расширение для снижения скорости движения жидкости; подвижную ферму со скребками, при вращении фермы, скребки направляют осевшую взвесь, скопившуюся на дне, в приямок; жироуловитель, который также вращается вместе с фермой, направляя плавающий на поверхности воды легкий мусор, пленки нефтепродукты и жиров в сборный лоток [2, 409].

Рисунок 4 – Радиальный отстойник

Отстоявшаяся вода через зазоры у кромки отстойника сливается в желоб, откуда по трубе направляется в аэротенк, рисунок 5. В аэротенке вода смешивается с активным илом, который представляет собой смесь микроорганизмов, которые перерабатывают органические соединения, содержащиеся в воде. Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов в воду, через специальные аэраторы – подается кислород. Затем, смесь из активного ила и воды – направляется на вторичные отстойники, где происходит разделение активного ила от очищаемой воды. Аэротенк состоит из основного резервуара в котором происходит смешение сточных вод с активным илом, а так же процесс аэрация, подающего лотока по которому вода из первичных отстойников попадает в аэротенк, заслонок подающего лотка, и перегородок аэротенка.

Затем вода с активным илом попадает в сборный лоток через переливную перегородку, откуда по трубе попадает во вторичный отстойник, вместе с водой отстойник покидает до 25% активного ила. [2, с. 419].

Рисунок 5 – Коридорный аэротенк

Очищаемая вода отправляется на этап обеззараживания, а активный ил попадает в илоуплотнитель, рисунок 6. В илоуплотнители взвесь теряет излишнюю влагу, оседает и попадает в отверстие на дне установки, в дальнейшем проходя этапы удаления остаточной влаги, активный ил возвращается в аэротенк [1, 29].

Рисунок 6 – Илоуплотнитель

Рассмотрение сложных технологических процессов, используя наглядные 3D-модели, при должной их достоверности и подробности могут облегчить процесс понимания и изучения работы различных, применяемых установок.

3D-модели так же отличаются тем, что все их элементы находятся в полном доступе, модель можно рассмотреть со всех сторон, а так же, увидеть те элементы моделируемого объекта, которые в реальности, скрыты. Проще говоря, модель можно поворачивать, увеличивать, отдолять, различным образом, деформировать, то есть делть все необходимое для ее подробного изучения.

Так же безоговорочным плюсом компьютерных моделей являетсяд оступность, при наличии базы данных, необходимую модель можно элементарно скачать через интернет.