Ανάπτυξη μαθηματικού μοντέλου αναερόβιας χώνευσης ιλύος

Κόκκινος, Ηλίας; Kokkinos, Ilias

dc.contributor.author	Κόκκινος, Ηλίας	el
dc.contributor.author	Kokkinos, Ilias
dc.date.accessioned	2017-07-13T05:57:21Z
dc.date.issued	2017-07-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45168
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5803
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αναερόβια χώνευση	el
dc.subject	Υγειονομική Τεχνολογία	el
dc.subject	Επεξεργασία ιλύος	el
dc.subject	Βοαέριο	el
dc.subject	Μοντέλα προσομοίωσης	el
dc.subject	Matlab	el
dc.subject	Sludge	el
dc.subject	Mathematical modeling	el
dc.title	Ανάπτυξη μαθηματικού μοντέλου αναερόβιας χώνευσης ιλύος	el
dc.title	Development of a mathematical model on sludge anaerobic digestion	en
heal.type	masterThesis
heal.generalDescription	Σκοπό της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η συστηματική και λεπτομερής ανάλυση των διεργασιών της αναερόβιας χώνευσης. Συγκεκριμένα, πραγματοποιείται ανάλυση χωνευτών σε συστήματα επεξεργασίας ιλύος, ενώ ταυτόχρονα γίνεται σύγκριση με δεδομένα από υπάρχουσες μονάδες αναερόβιας χώνευσης. Για το σκοπό αυτό δημιουργούνται κώδικες ανάλυσης αλγεβρικών και διαφορικών εξισώσεων, έτσι ώστε να μελετηθεί η συμπεριφορά των συστημάτων αναερόβιας χώνευσης σε διαφορετικές συνθήκες χρόνου παραμονής, θερμοκρασίας, pH, καθώς και σε διαφορετική σύσταση μείγματος ιλύος προς επεξεργασία. Στην προσέγγιση της επίλυσης με διάφορες μεθόδους χρησιμοποιήθηκε ως εργαλείο η γλώσσα προγραμματισμού του Matlab, καθώς οι εξισώσεις που απαιτούνται είναι δύσκαμπτες (stiff ODEs) και επομένως δύσκολο να επιλυθούν από το μικρό βήμα των μεθόδων Runge-Kutta, που είναι οι πιο διαδεδομένες μέθοδοι επίλυσης, ως προς τη διάρκεια του χρόνου. Το υπολογιστικό μέρος της παρούσας εργασίας περιλαμβάνει ένα κώδικα εξισώσεων, οι οποίες προέρχονταν από το μαθηματικό μοντέλο ADM1. Ο κώδικας αυτός υφίσταται πολλαπλές τροποποιήσεις, έτσι ώστε να πραγματοποιεί διαφορετικού τύπου αναλύσεις σε συστήματα αναερόβιας χώνευσης. Η αρχική τροποποίηση περιλαμβάνει την ενσωμάτωση ενός μοντέλου, το οποίο λειτουργεί ως διεπιφάνεια μεταξύ του ASM1 και του ADM1, προκειμένου να υπάρξει η δυνατότητα ολοκληρωτικής ανάλυσης στις μονάδες επεξεργασίας λυμάτων. Στη συνέχεια πραγματοποιείται ανάλυση ευαισθησίας, με στόχο τη διερεύνηση της επίδρασης των σταθερών του προγράμματος στα αποτελέσματα της αναερόβιας χώνευσης. Όπως διαπιστώνεται από τους πίνακες που παρατίθενται, η ανάλυση ευαισθησίας, σε συνδυασμό με δεδομένα από μονάδες αναερόβιας χώνευσης, οδηγεί σε μεταβολή των τιμών των σταθερών του προγράμματος ADM1 και δίνει τη δυνατότητα περισσότερο ακριβών και ρεαλιστικών συμπερασμάτων, σε ότι αφορά τόσο στην παραγωγή βιοαερίου, όσο και στις συγκεντρώσεις των εξερχόμενων μεταβλητών. Τα αποτελέσματα του κώδικα που παράγεται αναλύονται σε αλγεβρικές εξισώσεις, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός νέου, εύχρηστου και ταυτόχρονα αξιόπιστου κώδικα, ο οποίος ενσωματώθηκε σε ένα ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο προσομοίωσης της λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων που έχει αναπτυχθεί στο Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας του Ε.Μ.Π., δίνοντας τη δυνατότητα μιας συνολικής προσομοίωσης, η οποία υπολογίζει τις συγκεντρώσεις όλων των παραμέτρων, των ενεργειακών απαιτήσεων αλλά και των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου μιας μονάδας επεξεργασίας λυμάτων.	el
heal.classification	ΜΟΝΤΕΛΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ	el
heal.classification	ΥΔΑΤΙΝΟΙ ΠΟΡΟΙ	el
heal.classification	ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ	el
heal.classification	ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ	el
heal.classification	Digester gas	el
heal.classification	sludge	en
heal.classification	DIGESTION	el
heal.classification	ΥΓΕΙΟΝΟΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/6ca5fa29c7950767cbdff3b3c2db129576fe533a
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ad5e241251c9157b8d4fd20f70ff8e62dfd10d34
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/a58c8679e0caeaa39a905eb4c5facaad96bd8dce
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/90f42a31eb7ca90cefd62816cbbccc43d69f5b61
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh89005156
heal.classificationURI	http://lod.nal.usda.gov/146186
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/d15ce2e9d21137f5765db98227221b682aebb8e0
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/26a63f776539f3ddf1ee9ac84f9fd1ca604076f4
heal.dateAvailable	2018-07-12T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-04
heal.abstract	The aim of this diploma thesis is the systematic and detailed analysis of the processes of anaerobic digestion. Specifically, digester analysis is performed in sludge treatment systems while at the same time comparing with data from existing anaerobic digestion units. For this purpose algebraic and differential equations are developed to study the behavior of anaerobic digestion systems in different conditions of HRT (Hydraulic Retention Time), Temperature, pH, as well as a different composition of sludge mixture to be treated. The Matlab programming language was used as a tool, as the required equations are stiff Ordinary Differential Equations and therefore difficult to solve by the small step of Runge-Kutta methods which is the most common methods of solving such systems. The computational part of this paper contains a code of equations, which came from the mathematical model ADM1. This code undergoes multiple modifications to perform different types of analyzes in anaerobic digestion systems. The initial modification involves the incorporation of a model that works as an interface between ASM1 and ADM1, in order to allow total analysis at sewage treatment plants. A sensitivity analysis is then performed to investigate the effect of program constants on the effects of anaerobic digestion. As can be seen from the tables listed above, the sensitivity analysis, coupled with anaerobic digestion data, leads to a change in the values of the ADM1 stables and gives more accurate and realistic conclusions as regards both biogas production and the concentrations of outgoing variables. The results of the generated code are analyzed in algebraic equations, resulting in the creation of a new, easy-to-use and reliable code incorporated in the overall model developed in the research program of the Sanitary Technology Laboratory of the N.T.U.A. This leads to a global simulation, which calculates all the concentrations of parameters, energy requirements and greenhouse gas emissions of a sewage treatment plant. This simulation is applicable to every form and layout of a whole sewage treatment plant.	en
heal.advisorName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Μακρόπουλος, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	220 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true