Ανάπτυξη μαθηματικού μοντέλου για την προσομοίωση συστημάτων ενεργού ιλύος υψηλής φόρτισης

Γκουμάς, Φίλιππος; Gkoumas, Filippos

dc.contributor.author	Γκουμάς, Φίλιππος	el
dc.contributor.author	Gkoumas, Filippos	en
dc.date.accessioned	2020-12-08T17:24:18Z
dc.date.available	2020-12-08T17:24:18Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52388
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20086
dc.rights	Default License
dc.subject	Μαθηματική προσομοίωση	el
dc.subject	Συστήματα ενεργού ιλύος υψηλής φόρτισης	el
dc.subject	Ανάπτυξη μαθηματικού μοντέλου	el
dc.subject	Παραγωγή υψηλής ενεργειακής απόδοσης ενεργούς ιλύος	el
dc.subject	Συμβατικό σύστημα ενεργού ιλύος υψηλής φόρτισης	el
dc.subject	Mathematical model	en
dc.subject	High rate activated sludge system	en
dc.subject	Development of mathematical model	en
dc.subject	High-rate conventional activated sludge	en
dc.title	Ανάπτυξη μαθηματικού μοντέλου για την προσομοίωση συστημάτων ενεργού ιλύος υψηλής φόρτισης	el
dc.contributor.department	Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	DEVELOPMENT OF HIGH-RATE ACTIVATED SLUDGE MATHEMATICAL MODEL	el
heal.classification	Υγειονομική μηχανική	el
heal.classification	Μαθηματική προσομοίωση	el
heal.classification	Sanitary engineering	en
heal.classification	Mathematical model	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-08
heal.abstract	Στη πλαίσιο της ανάγκης προστασίας του περιβάλλοντος, μέσω της εξεύρεσης καινοτόμων μεθόδων για την μείωση του ενεργειακού αποτυπώματος των εγκαταστάσεων επεξεργασίας αποβλήτων, στη παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός ενός μαθηματικού μοντέλου, ικανού να προσομοιώνει τη λειτουργία συστημάτων υψηλής φόρτισης HRAS, παρέχοντας ικανοποιητικά αποτελέσματα. Ως βάση χρησιμοποιήθηκε το μαθηματικό μοντέλο ASM1 της IWA (Henze et al., 2000). Το μοντέλο ASM1 τροποποιήθηκε με τέτοιο τρόπο ώστε να περιγράφονται όλοι οι σημαντικοί μηχανισμοί που συντελούν στην απομάκρυνση του οργανικού φορτίου. Ο κύριος μηχανισμός που περιγράφεται στο μοντέλο και θεωρείται ότι διακατέχει τον σημαντικότερο ρόλο στη διαδικασία της μη οξειδωτικής απομάκρυνση του οργανικού φορτίου είναι αυτός της προσρόφησης. Θεωρείται ότι η προσροφητική ικανότητα της ενεργούς βιομάζας είναι ποσοστιαία σταθερή, διαμορφώνοντας έτσι μια ισορροπία μεταξύ των οργανικών που βρίσκονται στην υγρή και στερεή φάση. Ακόμη πραγματοποιείται διαφοροποίηση του κολλοειδούς από το σωματιδιακό COD, προσδίδοντας διαφορετικούς ρυθμούς υδρόλυσης στο καθένα. Στο πλαίσιο της ανάπτυξης των μικροοργανισμών, θεωρήθηκε ότι οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται αποκλειστικά από τα εσωτερικά αποθηκευμένα πολυμερή. Τα απαραίτητα πειραματικά δεδομένα προήλθαν από το πιλοτικό σύστημα υψηλής φόρτισης που λειτουργεί στο Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων Ψυττάλειας. Συγκεκριμένα, προσομοιώθηκαν πέντε κύκλοι λειτουργίας όπου το μοντέλο κατόρθωσε να εξάγει ενθαρρυντικά αποτελέσματα στο φάσμα φορτίσεων που εφαρμόστηκε. Συγκεκριμένα, το μοντέλο λειτούργησε σε όρους φόρτισης από 1,7 έως περίπου 10 kgCOD/(grvss-d). Στο προτεινόμενο μοντέλο έγινε ανάλυση ευαισθησίας ως προς τις παραμέτρους και τις μεταβλητές του, βαθμονόμηση μέσω των πειραματικών αποτελεσμάτων και τέλος η αξιολόγηση της απόδοσης του συγκριτικά με το πιλοτικό σύστημα. To μοντέλο παράγει ικανοποιητικά αποτελέσματα ως προς το ολικό, το διαλυτό ευκολοδιασπώμενο και το σωματιδιακό COD για τους πέντε κύκλους λειτουργίας, συγκριτικά με τις πειραματικές παρατηρήσεις. Ωστόσο, τα αποτελέσματα του μοντέλου για το κολλοειδές, δεν συνάδουν με τα πειραματικά.	el
heal.abstract	During the last decades, the scientific community has been troubled with environmental awareness and alternative, eco-friendly, energy resources. In a worldwide scale, it is crucial to develop new practices regarding all parts of engineering and science. The High Rate Activated Sludge process is a promising method used for removal and redirection of organic ingredients from wastewater to energy generating processes. As a result, the excess sludge consists of biodegradable organic materials, that can be utilized for energy production. The following thesis elaborates the development of a new mathematical model, capable to simulate the operation of HRAS process. The model is based on ASM1 and ASM3 models, modified to introduce the mechanism of adsorption. According to relevant literature, the removal of COD in HRAS systems is dominated by biological adsorption, which is the most critical of the non-oxidized mechanisms. Moreover, it is assumed that biomass, in the contact tank, has the ability to adsorb particulate and colloidal COD, while maintaining a constant percentage between adsorbed and non-adsorbed COD materials. The adsorbed particulate and colloidal COD portion that transits to solid phase, is available for hydrolysis and is removed as excess sludge. On the other hand, the non-adsorbed portion of particulate and colloidal COD remains in liquid state and is removed as effluent COD. Also, the colloidal is individuated from particulate COD, establishing a lower hydrolysis rate for colloidal. The growth of micro-organisms is achieved solely from storage polymers, as it was initially suggested in ASM3 model. Data was gathered from pilot-scale High rate Convecional Activated Sludge system, located in Wastewater Treatment Plant in Psyttaleia, Greece. The HRAS model successfully simulated five cycles, with organic loading rate vary between 1,7 and 10 kgCOD/(gvss d). The agreement between the experimental data and the simulations is remarkable for steady state conditions, as the model successfully predicts total COD, effluent soluble COD and particulate COD with great tendency. However, there was significant deviation of colloidal COD in all five cycles.	en
heal.advisorName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.advisorName	Ανδρεαδάκης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Παπακωνσταντής, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Ανδρεαδάκης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false