Verification of computer application for calculation of household sewage treatment plants

Abstract

Komputerowe wspomaganie projektowania (ang. CAD - Computer Aided Design), czyli projektowanie przy pomocy komputera jest aktualnie standardem niemalże w każdej z dziedzin nauk inżynierskich. Wszędzie tam, gdzie potrzebne jest szybkie i przede wszystkim dokładne wykonanie projektu, programy typu CAD zaczynają stanowić najczęściej niezastąpioną, "komputerową deskę kreślarską". Po programy takie jak AutoCAD, ArchiCAD czy CATIA coraz częściej sięgają inżynierowie. Słowo "wspomaganie" jest tu jak najbardziej na miejscu. Pojęcie komputerowego wspomagania projektowania nie należy zawężać tylko i wyłącznie do programów umożliwiających stworzenie wirtualnych modeli obiektów dwu czy trójwymiarowych. Można zaryzykować stwierdzenie, iż każda aplikacja pozwalająca na szybsze oraz dokładniejsze zrealizowanie danego projektu może być sklasyfikowana jako komputerowe wspomaganie projektowania. Taki rodzaj projektowania znajduje coraz szersze zastosowanie w Inżynierii Środowiska. Oprócz wspomnianych wcześniej programów typu CAD, służących przede wszystkim do wizualizacji projektu, jest wiele programów znacznie bardziej specjalistycznych o zawężonych, ale zarazem skonkretyzowanych zastosowaniach. W inżynierii sanitarnej i wodnej z dużym powodzeniem mają zastosowanie takie programy jak EPANet, MikeNet, NET czy Kanalia służące do modelowania oraz analizy czy projektowania sieci wodociągowych i kanalizacyjnych. Inną grupą narzędzi są programy służące do wyliczania parametrów pracy i wymiarowania obiektów oczyszczania ścieków jak na przykład Ekspert Osadu Czynnego, pozwalające zaprojektować część biologiczną oczyszczalni ścieków. Pomimo różnego zastosowania czy przeznaczenia, aplikacje te łączy jedna cecha, a mianowicie funkcjonalność. Wariantowe rozwiązywanie danego zagadnienia wymaga wielokrotnego powtórzenia tych samych obliczeń dla różnych parametrów wejściowych. Tymczasem wykorzystanie programów komputerowych w zakresie np. projektowania przydomowych oczyszczalni ścieków pozwoli wykonać te same obliczenia przy niepomiernie mniejszym nakładzie pracy, krótszym czasie oraz większej niezawodności otrzymywanych wyników. Programy związane z tą tematyką istnieją tylko jako zamknięte aplikacje służące do doboru układu działającego na komponentach jednego producenta. Ich zadaniem jest znalezienie racjonalnego układu, jednak-że bez wyświetlenia bardziej szczegółowych parametrów jego funkcjonowania czy bezpośredniego ingerowania w dane wejściowe. Programy te opierają się na narzuconych z góry założeniach, jak również są mało fleksyjne, jeśli chodzi o możliwość przetestowania i sprawdzenia działania różnorodnych wariantów czy komponentów dla danego urządzenia oraz umieszczenia go w konkretnych warunkach zewnętrznych. Z tego względu podjęto opracowanie oprogramowania mającego na celu usprawnienie, a przede wszystkim skrócenie czasu potrzebnego na zaprojektowanie i modelowanie funkcjonowania przydomowych oczyszczalni ścieków. Program ma za zadanie: zaproponowanie odpowiedniego rodzaju przydomowej oczyszczalni ścieków dla zadanych warunków wejściowych, obliczenie parametrów poszczególnych urządzeń wchodzących w skład przyjętego układu technologicznego, dobór możliwie jak najodpowiedniejszych podzespołów spośród kompo-nentów dostępnych na polskim rynku. Aplikacja ta dotyczy przydomowych oczyszczalni ścieków, jako sposo-bu na osiągnięcie wymaganego stopnia oczyszczenia ścieków wraz z ich odprowadzeniem do wody lub do gruntu, na terenach nie objętych systemem kanalizacyjnym. Unieszkodliwiane ścieki mogą być odprowadzane zarówno z pojedynczych domów, ich skupisk oraz niewielkich obiektów użyteczności publicznej. Program pozwala na obliczenie parametrów pracy, jak również zwymiarowanie urządzeń wchodzących w skład pięciu najczęściej stosowanych w tej tematyce układów technologicznych. Do prawidłowego funkcjonowania aplikacja wymaga od użytkownika podania szeregu zmiennych wejściowych na podstawie, których będzie mógł obliczyć parametry poszczególnych urządzeń. Wartości te są wyliczane na pod-stawie wzorów, zależności i danych tabelarycznych znajdujących się w literatu-rze, jak i normach zamieszczonych na końcu opracowania w bibliografii. Dodatkowo aby podnieść funkcjonalność programu dodana została do niego możliwość doboru rzeczywistych urządzeń oferowanych na polskim rynku. Są one wybierane na podstawie obliczonych teoretycznych parametrów tego urządzenia ze wcześniej sporządzonej bazy danych. Niestety informacje przedstawiane przez producentów na oficjalnych stronach internetowych są na tyle ubogie, iż w efekcie jedynym urządzeniem na jakiego dobór pozwala program jest osadnik gnilny. W przypadku pozostałych urządzeń (przede wszystkim złóż biologicznych i komór osadu czynnego) dane zamieszczane przez producentów są na tyle niekompletne (lub czasem w ogóle ich nie ma), że stworzenie konkretnej bazy produktów było niemożliwe dla pełnej weryfikacji programu.A preliminary information describing application for calculation of household sewage treatment plants is presented in this paper. It is a set of tools allowing to stream-line the whole of preparatory actions, essential to carry out the planned task, which is to calculate working parameters and dimensioning of such an object. The paper presents the application called "Calculator of household sewage treatment plants". Moreover this application gives the wide freedom when introducing input data depending on the demand of the user. This allows to model and change solution in a considerable degree. Such application will also shorten the needed time for designing. It allows to calculate technical parameters of five, most often used systems in rural sew-age treatment plants. Algorithms allowing to calculate parameters of these devices were created bas-ing on literature and standards data, frequently in the effect of their synthesis and modi-fication. In his part comparison of results obtained from the application with available standards and literature data. A few cases of household sewage treatment plants are calculated, and obtained technical parameters of individual devices are compared with recommendations