Αξιολόγηση μαθηματικού μοντέλου BSM2 για την προσομοίωση λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων

Αποστολάκη, Λυδία; Apostolaki, Lydia

dc.contributor.author	Αποστολάκη, Λυδία	el
dc.contributor.author	Apostolaki, Lydia	en
dc.date.accessioned	2023-02-03T09:43:33Z
dc.date.available	2023-02-03T09:43:33Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57059
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24757
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων	el
dc.subject	Μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης	el
dc.subject	BSM2	el
dc.subject	ASM1	el
dc.subject	ADM1	el
dc.subject	Wastewater treatment plants	en
dc.subject	Mathematical simulation models	en
dc.title	Αξιολόγηση μαθηματικού μοντέλου BSM2 για την προσομοίωση λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υγειονομική Τεχνολογία	el
heal.classification	Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-11-18
heal.abstract	Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη της επίδρασης των μεταβολών ορισμένων λειτουργικών παραμέτρων στην απόδοση των εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Για την προσομοίωση της λειτουργίας των εγκαταστάσεων χρησιμοποιήθηκε το Benchmark Simulation Model no. 2 (BSM2), όπως υλοποιήθηκε σε Matlab/ Simulink από το Πανεπιστήμιο Lund της Σουηδίας. Η λειτουργία του βιολογικού αντιδραστήρα προσομοιώνεται με το Activated Sludge Model no. 1 (ASM1), και η λειτουργία της μονάδας αναερόβιας χώνευσης με το Anaerobic Digestion Model no. 1 (ADM1). Για τη λειτουργία της δεξαμενής τελικής καθίζησης χρησιμοποιείται ένα μονοδιάστατο μοντέλο οριζόντιων στρώσεων, ενώ για τη λειτουργία των υπόλοιπων μονάδων χρησιμοποιούνται ισοζύγια μάζας βάσει του βαθμού απόδοσής τους. Προσομοιώθηκε πλήθος σεναρίων στα οποία μεταβάλλονταν λειτουργικές παράμετροι της εγκατάστασης. Ανάλογα με τις μεταβολές που εξετάσθηκαν, τα σενάρια μπορούν να ομαδοποιηθούν ως εξής: Α) Μεταβολές στο διαλυμένο οξυγόνο των αεριζόμενων διαμερισμάτων του βιολογικού αντιδραστήρα Β) Μεταβολές της αποτελεσματικότητας της μονάδας πρωτοβάθμιας καθίζησης Γ) Μεταβολές της αποτελεσματικότητας των μονάδων πάχυνσης και αφυδάτωσης Δ) Μεταβολές στο χρόνο παραμονής στερεών της μονάδας αναερόβιας χώνευσης Ε) Μεταβολές στη θερμοκρασία της μονάδας αναερόβιας υδρόλυσης, σε μια εναλλακτική διάταξη της εγκατάστασης που περιλαμβάνει έργα αναερόβιας υδρόλυσης και πάχυνσης πριν η πρωτοβάθμια ιλύς οδηγηθεί στη μονάδα αναερόβιας χώνευσης. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων περιλαμβάνουν ένα δείκτη ποιότητας στην εκροή, δείκτες με τα επιμέρους λειτουργικά κόστη των εγκαταστάσεων καθώς και τον αριθμό των ημερών που οι συγκεντρώσεις στην εκροή παραβίασαν τα όρια ολικού αζώτου, COD, αμμωνιακού αζώτου, ολικών αιωρούμενων στερεών και BOD5. Τα κυριότερα συμπεράσματα που προέκυψαν από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων είναι τα εξής:  Μείωση του ολικού αζώτου στην εκροή μπορεί να επιτευχθεί με μείωση της συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου στα αεριζόμενα διαμερίσματα του βιολογικού αντιδραστήρα μέχρι ενός σημείου, με μείωση της απόδοσης της μονάδας πρωτοβάθμιας καθίζησης, με μείωση του υδραυλικού χρόνου παραμονής της αναερόβιας χώνευσης.  Μείωση του αμμωνιακού αζώτου στην εκροή μπορεί να επιτευχθεί με αύξηση της συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου στο βιολογικό αντιδραστήρα.  Αύξηση της αποτελεσματικότητας της μονάδας πρωτοβάθμιας καθίζησης μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στη λειτουργία ολόκληρης της εγκατάστασης, καθώς περισσότερο φορτίο παρακάμπτει τη βιολογική βαθμίδα.  Μείωση της απόδοσης των μονάδων πάχυνσης και αφυδάτωσης έχει μικρή επίδραση στην απόκριση της εγκατάστασης.	el
heal.abstract	The purpose of this thesis is to study the effect of several functionality parametrs on the performance of wastewater treatment plants. The treatment plants are simulated with the Benchmark Simulation Model no. 2 (BSM2), as it was implemented in Matlab/ Simulink from Lund University, Sweden. For the simulation of the bioreactor the Activated Sludge Model no. 1 (ASM1) is selected, and the Anaerobic Digestion Model no. 1 (ADM1) is selected for the anaerobic digestion unit. For the secondary clarifier a ten layer one-dimensional model is used, and as for the remaining units of the treatment plant, mass equilibrium equations are used based on their efficiency. Various scenarios were simulated, during which the plant’s functionality parameters were modified. Depending on the changes made each time, the aforementioned scenarios can be categorized as follows: A) Changes regarding the dissolved oxygen in the aerated compartments of the bioreactor B) Changes regarding the efficiency of the primary clarifier C) Changes regarding the efficiency of the thickener and dewatering unit D) Changes regarding the solids retention time of the anaerobic digester E) Changes regarding the temperature of hydrolysis, in an alternative layout of the plant where an anaerobic hydrolysis unit and a thickener have been added for the primary sludge, before it makes its way to the anaerobic digester. The results of the simulations include an effluent quality index, indices with the plant’s operational costs, as well as the number of days the effluent quality limits were crossed. The limits include total nitrogen, COD, ammonia nitrate, total suspended solids and BOD5. The following are the main conclusions drawn:  The effluent total nitrogen can be lowered by decreasing the dissolved oxygen concentration in the aerated compartments of the bioreactor (to a certain point), by lowering the efficiency of the primary clarifier and by decreasing the hydraulic retention time of the anaerobic digestion unit.  The effluent ammonia nitrate can be lowered by increasing the dissolved oxygen concentration in the bioreactor.  Increased efficiency of the primary clarifier can have quite an impact on the whole treatment plant, as greater load bypasses the activated sludge system.  Decreased efficiency of the thickener and dewatering units has an insignificant impact on the treatment plant’s response.	en
heal.advisorName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Ευστρατιάδης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μαλαμής, Συμεών-Αλέξανδρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	104 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false