Διερεύνηση της εφαρμογής ONLINE αισθητήρων για την παρακολούθηση , τον έλεγχο και τη βελτιστοποίηση συστημάτων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων

Γουργουλέτης, Γεώργιος; Gourgouletis, Georgios

dc.contributor.author	Γουργουλέτης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Gourgouletis, Georgios	en
dc.date.accessioned	2022-02-18T16:45:26Z
dc.date.available	2022-02-18T16:45:26Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54773
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22471
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Onlinesensor	en
dc.subject	Wastewater	en
dc.subject	Breakingpoints	en
dc.subject	Controlstrategies	en
dc.subject	Sbrsensors	en
dc.subject	Υγρά απόβλητα	el
dc.subject	Online αισθητήρες	el
dc.subject	Στρατηγικές ελέγχου online	el
dc.subject	Online δεδομένα βιολογικού καθαρισμού	el
dc.subject	Βιολογικός καθαρισμός	el
dc.title	Διερεύνηση της εφαρμογής ONLINE αισθητήρων για την παρακολούθηση , τον έλεγχο και τη βελτιστοποίηση συστημάτων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	Investigation of the ONLINE sensor application for monitoring, control and optimization of wastewater treatment systems	en
heal.classification	Επιστήμη και Τεχνολογία Υδάτινων Πόρων	el
heal.classification	Water Resourses and Science Technology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-06
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία διερευνώνται οι εφαρμογές Online αισθητήρων και συγκεκριμένα φυσικοχημικών αισθητήρων σε μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων . Οι αισθητήρες παρακολούθησης φυσικοχημικών παραμέτρων σε πραγματικό χρόνο εφαρμόζονται ολοένα και περισσότερο στη λειτουργία και τη βελτιστοποίηση των συστημάτων βιολογικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων είτε συμβατικών μεθόδων ενεργού ιλύος είτε νέων τεχνολογιών όπως συστημάτων Anammox. Με την εγκατάσταση Online αισθητήρων ενισχύεται η συλλογή δεδομένων με αποτέλεσμα να υπάρχει καλύτερη απεικόνιση της κατάστασης του συστήματος, διευκολύνοντας την λήψη άμεσων μέτρων για την αύξηση της απόδοσης του συστήματος ως προς την απομάκρυνση των ρύπων. Η εφαρμογή online αισθητήρων δεν υποκαθιστά τις απαιτούμενες εργαστηριακές αναλύσεις, αλλά αποτελεί ένα εξελισσόμενο τρόπο αποτίμησης της λειτουργίας του συστήματος επεξεργασίας και σύγκρισης με τα αποτελέσματα του εργαστηρίου. Η συλλογή δεδομένων των Online αισθητήρων, με την τακτική συντήρηση και βαθμονόμηση των αισθητήρων για αξιόπιστα & επαναλήψιμα αποτελέσματα , δίνει τη δυνατότητα άμεσης απεικόνισης της λειτουργίας και απόδοσης του συστήματος, πράγμα το οποίο δεν μπορεί να επιτευχθεί με τις εργαστηριακές αναλύσεις. Επιπλέον υπάρχει η ικανότητα βελτιστοποίησης της απόδοσης του συστήματος επεξεργασίας, καθώς η λεπτομερής πληροφόρηση από τους αισθητήρες μπορεί να αναδείξει χρόνους και απόδοση νιτροποίησης-απονιτροποίησης αλλά και τα σημεία στα οποία η μονάδα επεξεργασίας ωφελείται ενεργειακά και υπάρχει η δυνατότητα για αυξημένη ικανότητα επεξεργασίας θρεπτικών και οργανικού φορτίου . Η μελέτη μεθόδων και στρατηγικών ελέγχου όπως η παρακολούθηση παραμέτρων PH, ORP, DO και η σύνδεση μεταξύ τους, είναι σημαντικό βήμα ώστε να αποτυπωθούν τα οφέλη και οι δυνατότητες της αντίστοιχης μεθόδου . Επομένως, στην παρούσα εργασία διερευνήθηκαν απλές στρατηγικές δυναμικής σύνδεσης παραμετρικών τιμών όπως NH4-N & DO αλλά και απλή παρακολούθηση και ρύθμιση της παραμέτρου διαλυμένου οξυγόνου. Στη συνέχεια και με βάση την εγκατάσταση επιπλέον αισθητήρων μελετήθηκαν στρατηγικές ελέγχου με βάση τους αισθητήρες όπως οξειδοαναγωγικό δυναμικό (ORP), pH, NH4-N και πιο ενεργό έλεγχο στις εγκαταστάσεις βιολογικής επεξεργασίας καθώς εκεί παρατηρείται η υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε μια ΕΕΛ. Με την εφαρμογή αισθητήρων μέτρησης pH ,ORP,DO,NH4-N , διαπιστώθηκε πως είναι δυνατόν να έχουμε διαφορετικές επιλογές στρατηγικών ελέγχου της μονάδας. Για παράδειγμα η συνεχής μέτρηση NH4-N στην βιολογική βαθμίδα και αντίστοιχα η τοποθέτηση αισθητήρα σε μονάδα αερισμού ή ανοξική ζώνη μπορεί να αναδείξει καλύτερα αποτελέσματα για την ικανότητα και πορεία της νιτροποίησης/απονιτροποίησης του συστήματος και σε συνδυασμό με τιμές DO να επιτευχθεί καλύτερη διαχείριση του αερισμού και των ζωνών αερισμού. Η εγκατάσταση online αισθητήρων όπως DO, NH4-N, ORP έχουν ως στόχο να επιτευχθεί σύνδεση με βασικά συστήματα της μονάδας όπως την παροχή αερισμού και τους διαχυτήρες, τα σημεία υδραυλικών επανακυκλοφοριών και την επιλεκτική αλλαγή μονάδων σε διαφορετικές φάσεις αερισμού ή ανοξικές και τέλος την βελτιστοποίηση των χρόνων και των φάσεων σε μονάδες μικρής κλίμακας όπως αντιδραστήρες διαλείποντος έργου τύπου SBR (Sequencing Batch Reactor). Ο όρος στρατηγική ελέγχου στη διαχείριση της μονάδας και συγκεκριμένα στη βιολογική βαθμίδα αφορά την διαχείριση , σύνδεση και εξάρτηση των παραμετρικών τιμών pH,ORP,DO και ενδεχομένως NO3-N, NH4-N με ηλεκτρομηχανολογικό εξοπλισμό όπως το σύστημα και η παροχή αερισμού στη μονάδα ή αντλίες επανακυκλοφορίας και βάνες τροφοδοσίας χημικών ή ηλεκτρολυτών . Σημαντικό στις στρατηγικές ελέγχου που είδαμε όπως η closed loop με συγκεκριμένες αλληλουχίες δράσεων όπως η ρύθμιση παροχής οξυγόνου βασισμένη σε όριο DO στη μονάδα αερισμού & δυναμικός έλεγχος με συνεχείς μετρήσεις NH4-N σε σημεία της μονάδας αερισμού και την ανοξική ζώνη , να τοποθετούνται αισθητήρες σε συγκεκριμένα σημεία /ζώνες εγκατεστημένοι και στόχο τις αποδόσεις του συστήματος , με την λογική ότι το σύστημα έχει την δυνατότητα ψηφιακού ελέγχου και αλληλεπιδράσεων αλλά και τη διασφάλιση για την σωστή εγκατάσταση των αισθητήρων στα καίρια σημεία . Σκοπός της παρούσας εργασία είναι διερεύνηση της εφαρμογής online αισθητήρων αποτίμησης της ποιότητας με στόχο την παρακολούθηση, τον έλεγχο και τη βελτιστοποίηση μιας μονάδας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Στην πιλοτική μονάδα SMART-PLANT που αποτελεί μονάδα επεξεργασίας στραγγιδίων του ΚΕΛ Ψυττάλειας , απομονώθηκαν συγκεκριμένες χρονικές περιόδους από τις καταγραφές των online αισθητήρων προκειμένου να διαπιστωθούν συσχετίσεις παραμέτρων και διερευνηθούν σε πραγματικό δείγμα σημεία βελτιστοποίησης και ελέγχου του συστήματος. Συγκεκριμένα απομονώθηκαν οι παράμετροι της αγωγιμότητας και του αμμωνιακού αζώτου (COND & NH4-N) σε τυχαία δείγματα όπου διαπιστώθηκε συσχετισμός των δεδομένων και παρόμοιες τάσεις των αισθητήρων όπου αποδίδουν καλύτερη εικόνα στα σημεία απόδοσης της νιτρωδοποίησης και της απονιτρωδοποίησης. Τέλος παρατηρήθηκε με την χρήση οικονομικών αισθητήρων pH, ORP, DO η απόδοση του συστήματος και τα σημεία δυναμικής επέμβασης στη μονάδα SBR του πιλοτικού .	el
heal.abstract	In the present master's thesis, the applications of Online sensors and specifically physicochemical sensors in wastewater treatment plants are investigated. Real-time physicochemical monitoring sensors are increasingly being applied to the operation and optimization of biological wastewater treatment systems, either conventional activated sludge methods or new technologies such as Anammox systems. The installation of Online sensors enhances data collection resulting in a better display of the system status, facilitating immediate measures to increase system performance in terms of the removal of pollutants. The application of online sensors does not replace the required laboratory analyzes, but is an evolving way of evaluating the operation of the processing system and comparing it with the results of the laboratory. The collection of data of Online sensors, with the regular maintenance and calibration of the sensors for reliable & repeatable results, enables the direct display of the operation and performance of the system, which can not be achieved with laboratory analyzes. In addition, there is the ability to optimize the efficiency of the treatment system, as detailed information from the sensors can highlight times and nitrification-denitrification efficiency but also the points where the treatment unit benefits energy and there is the possibility for increased ability to process nutrients and organic load. . The study of control methods and strategies such as monitoring the parameters pH, ORP, DO and the connection between them, is an important step to capture the benefits and capabilities of the respective method. Therefore, in the present work, simple dynamical coupling strategies of parametric values such as NH4-N & DO but also simple monitoring and adjustment of the dissolved oxygen parameter were investigated. Then, based on the installation of additional sensors, control strategies based on sensors such as redox potential (ORP), pH, NH4-N and more active control in biological treatment plants were studied as there is the highest energy consumption in an EEL. By applying pH, ORP, DO, NH4-N measurement sensors, it was found that it is possible to have different options of control strategies of the unit. For example, continuous measurement of NH4-N in the biological stage and respectively placement of a sensor in a ventilation unit or stainless steel zone can show better results for the nitration / denitrification capacity of the system and in combination with DO values to achieve better ventilation and zone management. ventilation. The installation of online sensors such as DO, NH4-N, ORP aim to achieve connection to basic systems of the unit such as ventilation and diffusers, hydraulic recirculation points and selective change of units in different ventilation phases or anoxic and finally the optimization of times and phases in small scale units such as SBR (Sequencing Batch Reactor) type reactors. The term control strategy in the management of the unit and specifically in the biological stage refers to the management, connection and dependence of the parametric values pH, ORP, DO and possibly NO3-N, NH4-N with electromechanical equipment such as the system and the supply of ventilation to the unit or recirculation pumps and supply valves for chemicals or electrolytes. Important in the control strategies we saw such as the closed loop with specific sequences of actions such as the regulation of oxygen supply based on DO limit in the ventilation unit & dynamic control with continuous measurements NH4-N at points of the ventilation unit and the anoxic zone, to place sensors in specific points / zones installed and target the performance of the system, with the logic that the system has the ability of digital control and interactions but also ensuring the correct installation of sensors at key points. The purpose of this work is to investigate the application of online quality assessment sensors in order to monitor, control and optimize a wastewater treatment plant. In the pilot unit SMART-PLANT, which is a drain treatment unit of KEL Psyttalia, specific time periods were isolated from the recordings of the online sensors in order to ascertain parameter correlations and to investigate in a real sample points of optimization and control of the system. Specifically, the parameters of conductivity and ammonia nitrogen (COND & NH4-N) were isolated in random samples where correlation of the data and similar sensors tendencies were found where they give a better picture at the nitrification and denitrification performance points. Finally, the performance of the system and the dynamic intervention points in the pilot SBR unit were observed using economical pH, ORP, DO sensors.	en
heal.advisorName	Μαλαμής, Συμεών	el
heal.advisorName	Malamis, Simos	en
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπακωνσταντής, Ηλίας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	139 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false