Διαχείριση και ανάλυση δεδομένων από
 αισθητήρες σε αντιδραστήρα διαλείποντος
 έργου για την επεξεργασία στραγγιδίων
 αφυδάτωσης

Πολλάκης, Γεώργιος; Pollakis, Georgios

dc.contributor.author	Πολλάκης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Pollakis, Georgios	en
dc.date.accessioned	2018-11-09T11:46:14Z
dc.date.available	2018-11-09T11:46:14Z
dc.date.issued	2018-11-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47982
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16031
dc.rights	Default License
dc.subject	Στραγγίδια	el
dc.subject	SBR	en
dc.subject	Διαχείριση δεδομένων	el
dc.subject	Στατιστική ανάλυση	el
dc.subject	Προσομοίωση ORP	el
dc.title	Διαχείριση και ανάλυση δεδομένων από αισθητήρες σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου για την επεξεργασία στραγγιδίων αφυδάτωσης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μαθηματικά και άλλα μοντέλα	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/574f487f82939479b3ea067f3ef3ab91d83e620b
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-29
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και η στατιστική επεξεργασία των δεδομένων που συλλέγονται σε πραγματικό χρόνο (online) από ένα αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (SBR). Κεντρικός στόχος είναι η αναζήτηση συσχετίσεων μεταξύ των μετρούμενων φυσικών διεργασιών του συστήματος του αντιδραστήρα και της ανάπτυξης εμπειρικών σχέσεων που τις περιγράφουν. Για τη διερεύνηση των συσχετίσεων συλλέχτηκαν δεδομένα από έναν πιλοτικό SBR στην Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυμάτων της Ψυττάλειας, που έχει ως στόχο την απομάκρυνση αζωτούχου φορτίου από τα στραγγίδια αφυδάτωσης. Η μέθοδος απομάκρυνσης αζώτου που εφαρμόζεται είναι αυτή της νιτρωδοποίησης – απονιτρωδοποίησης. Κατά τη διάρκεια ενός κύκλου λειτουργίας του SBR πραγματοποιούνται οι φάσεις της τροφοδοσίας με στραγγίδια, οι αερόβιες και ανοξικές φάσεις, η καθίζηση και η έξοδος των επεξεργασμένων στραγγιδίων. Τα δεδομένα αφορούν στις μεταβλητές της συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου (DO), του pH, του οξειδοαναγωγικού δυναμικού ORP (Oxidation Reduction Potential), της συγκέντρωση αμμωνιακού αζώτου και της αγωγιμότητας. Τα δεδομένα αυτά λήφθηκαν από το Σεπτέμβριο του 2017 έως το Σεπτέμβριο του 2018, επεξεργαστήκαμε και χωρίσαμε σε κύκλους και σε φάσεις λειτουργίας του αντιδραστήρα. Έπειτα, δημιουργήθηκαν διαγράμματα διασποράς (scatter plots) μεταξύ όλων των μεταβλητών του συστήματος για τις αερόβιες και τις ανοξικές φάσεις και βρέθηκαν οι συσχετίσεις μεταξύ των μεταβλητών, κάποιες εκ των οποίων προέκυψαν ισχυρές. Αυτές οι ισχυρές συσχετίσεις ήταν ανάμεσα στο ORP και το pH με συντελεστή συσχέτισης ίσο με -0,967 και ανάμεσα στο ORP και το DO με συντελεστή συσχέτισης ίσο με 0,812, στις αερόβιες φάσεις λειτουργίας του αντιδραστήρα. Εν συνεχεία, εξετάστηκε η εφαρμογή τριών εμπειρικών σχέσεων που είχαν ως σκοπό να περιγράψουν τη μεταβλητή του ORP μέσω των άλλων δύο μεταβλητών. Δημιουργήθηκε ένα απλό μοντέλο προσομοίωσης αυτών των διεργασιών σε φύλλο επεξεργασίας του Excel και υπολογίστηκαν οι παράμετροι των αντίστοιχων σχέσεων μέσω βαθμονόμησης. Η πρώτη σχέση είχε ως μεταβλητές το ORP και τον χρόνο, αλλά από τη βαθμονόμησή δεν εξήχθη κάποιο συμπέρασμα αναφορικά με τις τιμές των συντελεστών λόγω μεγάλης μεταβλητότητας. Η δεύτερη σχέση είχε ως μεταβλητές το pH το DO και τον χρόνο, αλλά και πάλι δεν εξήχθη κάποιο συμπέρασμα από τη βαθμονόμηση. Εν τέλει, στην τρίτη σχέση προστέθηκε ένας σταθερός όρος και οι συντελεστές της χωρίστηκαν ανά αερόβια φάση και σε ομάδες (clustering) με βάση τη μέγιστη συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου Έτσι δημιουργήθηκαν δώδεκα διαφορετικές περιπτώσεις μοντέλων, τα οποία βαθμονομήθηκαν και προέκυψαν παράμετροι με αρκετά μικρό συντελεστή μεταβλητότητας για κάθε μια περίπτωση. Ωστόσο η εφαρμογή των σχέσεων αυτών σε δεδομένα της ίδια περιόδου δεν ανέδειξε κάποια ικανοποιητική επίδοση στη βαθμονόμηση λόγω της ευαισθησίας της υπόψη σχέσης ως προς κάποιες παραμέτρους της. Συμπερασματικά, η περιγραφή του ORP μέσω των μεταβλητών του συστήματος του αντιδραστήρα διαλείποντος έργου δεν είχε τα επιθυμητά αποτελέσματα. Ωστόσο αυτό το γεγονός δεν σημαίνει ότι είναι αδύνατο να δημιουργηθεί εμπειρική σχέση προσδιορισμού του ORP. Ενδεχομένως απαιτείται η εισαγωγή περισσότερων μεταβλητών στο σύστημα και διερεύνηση περισσότερων εμπειρικών σχέσεων, προκειμένου να εξασφαλιστεί μικρή ευαισθησία στις παραμέτρους και, συνεπώς, καλή προγνωστική ικανότητα. Επιπλέον, κρίνεται αναγκαία η συλλογή αξιόπιστων δειγμάτων μετρήσεων, που καλύπτουν μεγαλύτερες χρονικές περιόδους.	el
heal.abstract	The purpose of this study is to analyze and process the statistical properties of the data collected from a sequencin g batch reactor. This is attempted through the investigation of the correlation between the online variables of the reactor system and the creation of empirical equations that be used to describe them. Observations collected from a pilot scale sequencing batch reactor (SBR) are utilized in the process of determining this correlation. The pilot SBR was installed and is operating in Psyttalia WWTP and its objective is to remove the nitrogen load from sludge liquors . The method which is applied in order to achieve this is that of nitritation – denitrit ation. One operation cycle of the SBR consists of the phases of the inflow of the sludge liquors , the aerobic and anoxic phases of reaction , the sedimentation and the outflow of the treated sludge liqu ors. The collected data refer to the variables of the dissolved oxygen (DO), the pH, the oxidation reduction potential (ORP), the concentration of ammonium nitrogen and the conductivity. These observations are collected from September 2017 until September 2018, analyzed and divided into reactor operation phases. Moreover, the system variables regarding the aerobic and anoxic phases are plotted in X - Y scatter diagrams. Τ he aforementioned correlations between the variables are determined, the strongest of which ar e between the ORP and the pH with correlation coefficient equal to - 0,967 , as well as the ORP and DO with correlation coefficient equal to 0,812 in the aerobic reactor operation phases. Three empirical relationships were then developed to describe the ORP variable according to the other two variables. A simulation of these relationships was created in an Excel spreadsheet and the coefficients of the formula were calculated through a calib ration procedure . The first was a relationship between the ORP and time variables, but the calibration procedure did not result in a conclusion regarding the coefficients values because of high variability . The second relationship used the pH, the DO and t he time as variable, but concluded in the same results , via calibration, as the first. Finally , a constant coefficient is added to the third relationship and its variables are divided by aerobic phases and into clusters, according to the maximum concentrat ion of the dissolved oxygen. This, led to twelve separate equations, which were calibrated and different coefficients with low v ariation coefficient were determined for each equation. However, employing these relationships to data from the same operation p eriod did not show any satisfactory performance in the calibration , due to their vulnerability to some parameters. In conclusion, the description of ORP through the SBR variables was not effective . However, this does not mean that it is impossible to extract an empirical relationship determining the ORP. With better data quality, by introducing more variables into the ΣΕΛΙΔΑ \| v system and creating an empirical relationship without sensitivity to its coefficients, the desired result can be achieved	en
heal.advisorName	Μαλαμής, Συμεών	el
heal.committeeMemberName	Μαλαμής, Συμεών	el
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	92 σ.
heal.fullTextAvailability	true