SIMBA#

Simulační software

SIMBA# – Oblasti aplikace

Software SIMBA# lze použít k realizaci široké škály aplikací v inženýrské praxi i ve výzkumu a výuce.
Oblasti aplikace
  • Navrhování čistíren odpadních vod (mnoho možností procesu), včetně řízení
  • Optimalizace procesního návrhu a provozu stávajících čistíren odpadních vod
  • Analýza odtokových poměrů v městských oblastech
  • Vývoj a testování strategií pro správu a řízení kanalizačních sítí
  • Analýza vzájemné interakce vypouštění odpadních vod, čištění odpadních vod, zpracování kalů, a kvality vody ve vodních recipientech
  • Analýza hospodaření s procesními vodami, kalového hospodářství a spotřeby energie
  • Plánování využití „digitálních dvojčat“
  • Návrh různých koncepcí bioplynových stanic včetně jejich řízení
  • Virtuální uvedení automatizačních řešení do provozu v oblasti vodního hospodářství
  • Mapování a analýza komplexních interakcí systémů vody, energie, odpadů a potravy
Čistírny odpadních vod

Vzhledem ke stále rostoucím požadavkům v oblasti plánování a provozního řízení čistíren odpadních vod sleduje SIMBA# cíl podpořit klasické metody projektování v těchto oblastech nástrojem pro simulace. Pro oblast čistíren odpadních vod je to vyjádřeno úzkým propojením standardu DWA-A 131 s matematickými modely aktivovaného kalu ASM3 (Activated Sludge Model No. 3) a ASM3biop, jakož i moduly dostupnými v SIMBA# pro jednotlivé procesní kroky (např. denitrifikace, nitrifikace, sekundární sedimentace).

Model čistírny odpadních vod s předřazenou denitrifikací v SIMBA#

Oblasti aplikace

V oblasti čištění odpadních vod lze SIMBA# použít například jako nástroj pro podporu řešení následujících úloh:

  • Návrh čistírny, procesních a řídících konceptů
  • Optimalizace procesního návrhu, vývoj konceptu hospodaření s energií ČOV
  • Vývoj koncepcí řízení provozu založených na modelech (observer, MBPC), které lze použít i v online verzi pro provoz reálných zařízení (spolu se softwarem ifakFAST)
Reaktory a modely aktivovaného kalu

Pro simulace čistíren odpadních vod je k dispozici široká škála kombinací transportních modelů a modelů reaktorů. Transportní modely a modely reaktorů zahrnují modelovací bloky pro popis směsi aktivovaného kalu v reaktorech s intenzivním promícháváním a/nebo provzdušňováním pomocí povrchových aerátorů a pneumatických aeračních systémů, stejně jako primárních usazovacích nádrží a dosazovacích nádrží. K dispozici jsou též kaskády nádrží a SBR reaktory. Nezávisle na těchto modelech reaktorů je možné zvolit, se kterým modelem aktivovaného kalu chce uživatel pracovat. Takový model aktivovaného kalu definuje řadu látkových skupin složek odpadní vody a mikroorganismů, jakož i řadu chemických a biologických procesů, které jsou považovány za důležité pro příslušné procesy (čištění).

Pro popis degradace organických kontaminantů (CHSK) a odstraňování dusíku (nitrifikace/denitrifikace) jsou k dispozici například standardní IWA modely ASM1 (Activated Sludge Model No.1) a ASM3. Pro účely plánování jsou k dispozici modely ASM3h a ASM3bioph ve verzích středoevropské Výzkumné simulační univerzitní skupiny (HSG), které jsou kompatibilní se standardem DWA-A 131 (2016).

Modely lze libovolně upravovat nebo měnit pomocí snadno použitelného editoru v maticové notaci Gujer Petersen. V SIMBA# jsou jako výchozí zahrnuty následující modely aktivovaného kalu:

  • ASM1h – Standardní model IWA se zavedenými úpravami pro zlepšení aplikovatelnosti, parametry podle HSG,
  • ASM3h – Verze modelu IWA ASM3 s parametrizací podle návrhů HSG,
  • ASM3bioph – ASM3 od IWA s rozšířením EAWAG pro biologické odstraňování fosforu,
  • ASM_inCTRL – Rozšířený model (CHSK, vícestupňová nitrifikace/denitrifikace, bioP) poskytnutý experty společnosti inCTRL,
  • ASM_XL_lag – Rozšířený model (CHSK, vícestupňová nitrifikace/denitrifikace, anammox) jako výsledek projektu NoNitriNox (BMBF).
Bloky pro modelování primární a sekundární sedimentace

Pro mapování procesů usazování v primárních a sekundárních sedimentačních nádržích je k dispozici řada různě složitých modelů, včetně:

  • 3vrstvého modelu dosazovací nádrže s variabilním kalovým ložem kompatibilního se standardem DWA-A 131 (2016),
  • jednoduchého modelu primárního čištění podle Otterpohla/Freunda se specifikovaným odstraněním CHSK v závislosti na době zdržení,
  • Ideální sedimentační nádrže (ideální separace pevných/kapalných látek, bez objemu pro uskladňování)
  • Ideální sedimentační nádrže s objemem pro uskladňování (dopředu definovatelná separace pevných/kapalných látek a jednoduché uskladňování).
Modely aeračních systémů

SIMBA# obsahuje též podrobné modely aeračních systémů stlačeného vzduchu. Knihovna modelů obsahuje komponenty pro popis dmychadel a jejich řízení, potrubí s typickými instalacemi, regulačních ventilů (běžných i nově vyvinutých) a aeračních elementů. Tyto komponenty lze propojit mezi sebou nebo je spojit s modelem čistírny odpadních vod. Samozřejmostí je i možnost zohlednění funkcí automatizační techniky, a to do posledního detailu.

S tímto rozšířením je nyní možné:

  • Aerační systémy mohou být navrženy energeticky účinněji
  • Lze se vyhnout častým chybám při návrhu, které vedou k nepříznivému chování za provozu
  • Mohou být lépe splněny budoucí požadavky na silné výkyvy zatížení během silných srážek
  • Zefektivnit nákupy energií (hospodaření s energií, účast na trhu s energií)
  • Z hlediska plánování analyzovat, jak mohou čistírny odpadních vod inteligentněji reagovat (koncepce průmyslu 4.0)

Rozložení tlaku v potrubí aeračního systému

Kanalizační sítě

SIMBA# nabízí vysokou míru flexibility při výběru modelovacího přístupu pro kanalizační sítě.

Hydrologický
  • Zjednodušené koncepční modelování
  • Modelování srážkového odtoku
  • Transportní potrubí v kanalizační síti
  • Nádrže a odlehčovaní komory podle DWA-A 102/A 128
  • Výpočet zatížení znečištěním a dlouhodobé simulace
Hydrodynamický
  • Kompletní řešení Saint-Venantových rovnic
  • Import modelů SWMM
  • Plná integrace a rozšíření výpočetního jádra SWMM5 (viz www.epa.gov)
Jakákoli kombinace obou uvedených přístupů:

V SIMBA# je též možné simulovat části kanalizační sítě hydrodynamicky (např. páteřní sběrače), zatímco pro jiné části téže kanalizační sítě (např. okrajové) lze použít rychlejší hydrologický přístup. To umožňuje nastavit komplexnost modelu sítě podle individuálních požadavků dané úlohy.

 

Každý z obou přístupů také umožňuje:
  • Specifikace ploch podle DWA-A 102
  • Jednotné a nejednotné srážky
  • Libovolné biochemické transformační procesy v kanalizaci
  • Implementaci jednoduchých a komplexních řídících algoritmů, včetně MBPC
  • Analýzu potenciálu řízení kanalizační sítí podle DWA-M 180

Celkově, SIMBA# umožňuje bezproblémovou integraci simulace kanalizační sítě do modelů ostatních subsystémů (čistírna odpadních vod, řeka).

 

Uživatelsky přívětivé vstupy, výstupy a animace
  • Uživatelský vstup a výstup, jako je definice systému, je podporován graficky
  • Import dat z GIS
  • Automatický odhad propustných a nepropustných ploch ze satelitních dat Copernicus
  • Volně konfigurovatelné postupy vyhodnocování umožňují rychlé a snadné vyhodnocení v textové a obrazové podobě: souhrnné informace (srážky, objemy odtoku a přepadů a zatížení, využití retencí), doby trvání a četnosti přepadů
Řeky

SIMBA# umožňuje také simulaci průtoku a kvality vody v recipientech (řekách). Je zde možné použít libovolné modely biochemické transformace. Dále je též možná bezproblémová integrace s moduly kanalizační sítě, čistírny odpadních vod, stejně jako s řídícími algoritmy.

 

Modelovací přístupy
  • Hydrologické výpočty
  • Hydrodynamické výpočty
Modely kvality
  • Přístupy k transportu znečištění: CSTR a Lagrange
  • Biochemické transformační procesy volně definovatelné uživatelem v libovolné složitosti
  • Předdefinované modely (např. SWQM, RWQM1)
Aplikace
  • Simulace kvality vody v řekách
  • Analýza vypouštění z kanalizace a čistírny odpadních vod, včetně hodnocení podle směrnice pro analýzu ekologicky kritického znečištění vod spolkové země Hesensko
  • Integrované řízení
  • Sekvenční a paralelní integrovaná simulace
Vyhodnocení: DWA-M 102-3/BWK-M 3-3, Urban Pollution Management Manual

Nové rutiny pro vyhodnocení simulací kvality vody s tabulkovým a grafickým výstupem:

  • Limity frekvence a doby trvání pro kyslík a amoniak podle DWA-M 102-3/BWK-M 3-3 a britské příručky Urban Pollution Management (UPM) Manual
  • Volně konfigurovatelný textový a grafický výstup
  • Vykreslení podélných profilů
  • Časově-lokační diagramy – vše na první pohled!
  • Vypouštění a kvalita vody
Anaerobní procesy

Modelování anaerobních procesů (anaerobní čištění odpadních vod, vyhnívání čistírenských kalů) je věnována stále větší pozornost, protože se neustále objevují požadavky na energeticky optimální provoz. Používání anaerobních modelů je dále podporováno současným vývojem v odvětví bioplynu. Dílčí podknihovny Digesce, Bioplyn a Pokročilé reaktory jsou vhodné pro modelování zařízení pro anaerobní vyhnívání čistírenských kalů, anaerobní čištění odpadních vod a anaerobní vyhnívání organických látek.

 

Za tímto účelem knihovny obsahují:
  • různé anaerobní modely (ADM1, Siegrist, zjednodušené přístupy),
  • bloky pro gravitační zahušťování s odstraňováním kalu,
  • bloky pro mechanické zahušťování a odvodňování,
  • bloky anaerobních reaktorů (reaktor s přepadem, uskladňovací nádrž) s plynovou fází, UASB,
  • modely konvertorů pro spojení s modely aktivovaného kalu,
  • integrované modelování čištění odpadních vod a zpracování kalu.
Anaerobní modely umožňují predikovat:
  • degradaci CHSK, pevných látek,
  • produkci a složení plynu (oxid uhličitý, metan, vodík),
  • hodnoty pH a organických kyselin.
Bioplynové stanice

SIMBA# poskytuje všechny nezbytné komponenty pro spolehlivou analýzu zařízení pro mokrou fermentaci. Řešení zahrnuje explicitní modely reaktorů, multi-substrátový anaerobní model založený na modelu ADM1 (Anaerobic Digestion Model No. 1 of the IWA) a odpovídající model pro popis vstupů. SIMBA# lze využít k široké škále aplikací v inženýrské praxi, ve výzkumu a výuce. To zahrnuje návrh bioplynových stanic, procesů a konceptů řízení a optimalizaci procesního návrhu. Mezi další oblasti použití a charakteristiky patří následující:

  • Návrh veškerých koncepcí bioplynových stanic včetně řízení,
  • Optimalizace krmení a řízení provozu stávajících bioplynových stanic,
  • Různé koncepty pro modelování koncepcí měření a řízení (klasické funkční bloky, Petriho sítě, PLC kód)
  • Predikce CHSK, TS, oTS, NH4, N, pH, CH4, …
  • Praktické editory pro modely biochemických procesů

Model bioplynové stanice včetně plynového hospodářství a kogenerační jednotky

Tlakové potrubní sítě

V SIMBA# 5.0 byla zavedena nová knihovna bloků pro modelování tlakových potrubních sítí. Tuto knihovnu modelů lze použít k simulaci tlaku a průtoku a transportu hmot ve zcela zaplněných potrubních sítích. Tato knihovna je vhodná pro modelování:

  • Vodovodních sítí,
  • Tlakových sítí pro odpadní vody (čerpací stanice odpadních vod, tlakové kanalizace),
  • Přečerpávání odpadních vod v rámci čistíren odpadních vod,
  • Systémů procesní vody.

Pro výpočet potrubní sítě je používán speciální řešič (použití přístupu multisolver), který byl pro SIMBA# vyvinut na základě řešiče EPANET. Výpočet sítě umožňuje zohlednit spotřebu závislou na tlaku (PDD) a ztráty. Pro transport hmot (advekce-disperze) lze zvolit buď přístup kaskády CSTR, nebo Lagrangeův přístup. V případě potřeby lze simulovat také procesy kvality (SIMBA ASM model).

Systémy hospodaření s průmyslovými vodami

Vzhledem k rostoucímu nedostatku vody hraje při plánování a provozu průmyslových systémů vodního hospodářství stále důležitější roli opětovné využívání průmyslové vody a účinnější využívání materiálových a energetických zdrojů. SIMBA# nabízí možnost simulovat procesy distribuce i úpravy průmyslové vody a chladicích systémů a optimalizovat jejich provoz s ohledem na spotřebu energie a zdrojů.

Mezi oblasti aplikace a charakteristiky patří mimo jiné následující:

  • Okruhy chladicí vody a bilancování tepelných toků,
  • Akumulace chemických látek v recirkulačních systémech a odhad objemu odluhu,
  • Specifické matice provozních vod, modelování procesů odsolování,
  • Generování dynamických provozních dat pro LCA analýzu a kalkulaci nákladů životního cyklu.
Rodina produktů SIMBA#
SIMBA#

SIMBA#supply

SIMBA#classroom

Oblasti aplikace

Software SIMBA# lze použít k realizaci široké škály aplikací v inženýrské praxi i ve výzkumu a výuce. Objevte možnosti využití softwaru SIMBA# zde.

Školící kurzy SIMBA#

Pro naše zákazníky a partnery nabízíme propracovaný modulový systém školení. Pro více informací klikněte zde.

Stažení softwaru SIMBA#

Instalační balíčky softwaru SIMBA# jsou k dispozici ke stažení zde.

Prodej a technická podpora
Společnost SEWACO je oficiálním autorizovaným distributorem softwaru SIMBA# pro střední a východní Evropu.

Máte zájem o software, potřebujete s něčím poradit? Kontaktujte naši technickou podporu:

Email: simba@sewaco.cz
Telefon: +420 733 517 397 (k dispozici v pracovní dny od 9 do 16 hodin)