Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10130
Title: Βελτιστοποίηση της απομάκρυνσης αζώτου από συστήματα βιολογικών καθαρισμών
Other Titles: Optimisation of nitrogen removal from wastewater systems
Authors: Μετζιδάκης, Στέφανος
Keywords: Βελτιστοποίηση
Απομάκρυνση αζώτου
Ενεργή ιλύς
Απόβλητα
Keywords (translated): Optimisation
Nitrogen removal
Activated sludge
Wastewater
SBR
Abstract: Οι διεργασίες βιολογικής απομάκρυνσης του αζώτου μέσω της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης βρίσκουν σήμερα ευρεία εφαρμογή στην επεξεργασία τόσο των αστικών και των βιομηχανικών υγρών αποβλήτων όσο και στην προεπεξεργασία του πόσιμου νερού. Η νιτροποίηση (βιολογική οξείδωση της αμμωνίας) υλοποιείται από δύο διαφορετικές κατηγορίες αυτότροφων βακτηριών. Η πρώτη ομάδα (νιτρωδοποιητές) μετατρέπει την αμμωνία (〖ΝΗ〗_4^+ ) σε νιτρώδη (〖ΝΟ〗_2^- ) και στη συνέχεια η δεύτερη ομάδα, οι νιτρικοποιητές, οξειδώνει περαιτέρω το ενδιάμεσο προϊόν (νιτρώδη) σε νιτρικά. Η απονιτροποίηση είναι η βιολογική διεργασία, η οποία ευθύνεται για την απομάκρυνση του αζώτου με τη μορφή των νιτρικών και/ή νιτρωδών από τα απόβλητα μέσω μετατροπή τους σε αέριο άζωτο. Τα τελευταία χρόνια, γίνεται σημαντική ερευνητική προσπάθεια για να παρακαμφθεί το στάδιο της νιτρικοποίησης. Είναι επιθυμητό η αμμωνία να οξειδώνεται σε νιτρώδη και μετά απευθείας να λαμβάνει χώρα η απονιτροποίηση, παρά να γίνεται πρώτα η μετατροπή σε νιτρικά στα συστήματα απομάκρυνσης αζώτου. Θεωρητικά εξοικονομείται περίπου 25% σε δέκτη ηλεκτρονίων (οξυγόνο) και 40% σε δότη ηλεκτρονίων, ενώ επίσης ο ρυθμός απονιτροποίησης αυξάνεται κατά 63% με μικρότερη παραγωγή βιομάζας, οφέλη ιδιαίτερα σημαντικά από οικονομικής πλευράς, καθώς μειώνεται αρκετά το κόστος λειτουργίας της μονάδας επεξεργασίας αποβλήτων. Η παράκαμψη αυτή συνήθως επιτυγχάνεται ρυθμίζοντας κατάλληλα τη συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου, το pH και τη θερμοκρασία. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η προσομοίωση της λειτουργίας αντιδραστήρα SBR για την απομάκρυνση του αζώτου από τα λύματα του με χρήση 4 διαφορετικών μοντέλων (ASM3_2N, 8state model και 2 ακόμη παραπλήσια δομικά μοντέλων), ο έλεγχος της ικανότητας τους να προσομοιάσουν 4 διαφορετικές στρατηγικές λειτουργίας (μέσω κατάλληλης ρύθμισης του πλήθους και της διάρκειας των αερόβιων και ανοξικών φάσεων λειτουργίας του) του αντιδραστήρα SBR και της συνεπακόλουθης παράκαμψης της παραγωγής των νιτρικών στη τέταρτη στρατηγική, η εύρεση των ευαίσθητων παραμέτρων των 4 μοντέλων και η βαθμονόμηση τους. Εκ των 4 μοντέλων το ASM3_2N και 8state model πετυχαν να προσομοιάσουν με επιτυχία την λειτουργία του SBR σε όλες τις στρατηγικές συμπεριλαμβανομένης και της τέταρτης στρατηγικής στην οποία παρατηρήθηκε πειραματικά η παράκαμψη των νιτρικών.
Abstract (translated): The biological nitrogen removal processes through nitrification and denitrification find today wide application in the treatment of both municipal and industrial wastewater and the pretreatment of drinking water. The nitrification (biological oxidation of ammonia) is implemented by two different categories of autotrophic bacteria. The first group (oxidizers) converts ammonia to nitrite and then the second group oxidize further the intermediate product (nitrites) to nitrate. Denitrification is the biological process that is responsible for the removal of nitrogen in the form of nitrates and / or nitrite from waste by converting them to nitrogen gas. In recent years, much research effort is made to bypass nitrate formation. It is desirable that ammonia is oxidized to nitrite and then directly to nitrogen, other than converting first into nitrate nitrogen removal systems. This way theoretically saves about 25% in electron acceptor (oxygen) and 40% in the electron donor, while the rate of denitrification is increased by 63% less biomass, which are benefits particularly important in economic terms, because the cost of waste processing unit is considerably reduced. The bypass is typically accomplished by adjusting the concentration of dissolved oxygen, pH and temperature. The purpose of this study was to simulate the SBR reactor for removing nitrogen from wastewater by using 4 different models (ASM3_2N, 8state model and 2 more similar structural models), the control of their ability to simulate four different operating strategies (by appropriate adjustment of the number and duration of aerobic and anoxic of) modes of SBR reactor and the subsequent circumvention of nitrate production in the fourth strategy, finding the sensitive parameters of the four models and their calibration. Out of the four models ASM3_2N and 8state model managed to successfully simulate the operation of SBR in all strategies including the fourth strategy in which the experimental bypassing of nitrate was observed.
Appears in Collections:Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Metzidakis(chem_eng).pdf31.17 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons