Ανάπτυξη και εφαρμογή ολοκληρωμένου μοντέλου προσομοίωσης λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων - Σαραντόπουλος, Βασίλειος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος, 2015)
Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη και η εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου μοντέλου προσομοίωσης λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Για την προσομοίωση του βιοαντιδραστήρα της εγκατάστασης το μαθηματικό ομοίωμα βασίστηκε στο μοντέλο ενεργού ιλύος ASM1, ενώ για τη δεξαμενή τελικής καθίζησης χρησιμοποιήθηκε ένα μονοδιάστατο μοντέλο, το οποίο στηρίζεται στη θεωρία ζωνικής καθίζησης. Για τις υπόλοιπες μονάδες της εγκατάστασης χρησιμοποιήθηκαν ισοζύγια μάζας βάσει του βαθμού απόδοσης κάθε μονάδας. Εκτός από την προσομοίωση των διεργασιών εντός των μονάδων της εγκατάστασης, το αναπτυσσόμενο μοντέλο έχει την ικανότητα να εκτιμά την παραγωγή βιοαερίου, τις καταναλώσεις οξυγόνου στα αεριζόμενα διαμέρισματα του βιοαντιδραστήρα, τις καταναλώσεις ενέργειας σε κάθε μονάδα της εγκατάστασης και τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου. Στη συνέχεια, το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται για να ελεγχθεί μια σειρά από εφαρμογές που σχετίζονται με την επίδραση ορισμένων στοιχειομετρικών και κινητικών παραμέτρων στην απόδοση μιας προσομοιούμενης εγκατάστασης, καθώς και η επίδραση λειτουργικών παραμέτρων. Επιπλέον, διερευνάται η δυναμικότητα του συστήματος και, τέλος, η απόκριση της εγκατάστασης σε περιπτώσεις δυναμικής φόρτισης. Τα κυριότερα ευρύματα που προέκυψαν από την αξιολόγηση των εξεταζόμεων εφαρμογών είναι τα εξής: • Η παράμετρος των λυμάτων με τη μεγαλύτερη επίδραση στην απόδοση της εγκατάστασης είναι ο μέγιστος ειδικός ρυθμός ανάπτυξης της αυτοτροφικής βιομάζας (μΑ). • Η εγκατάσταση δεν λειτουργεί αποδοτικά σε χαμηλούς χρόνους παραμονής (Θc) και χαμηλές θερμοκρασίες λυμάτων. • Υψηλοί βαθμοί απόδοσης στις μονάδες πρωτοβάθμιας καθίζησης, πάχυνσης και αφυδάτωσης οδηγούν σε μείωση της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. • Το παραγόμενο βιοαέριο αυξάνεται όταν οι μονάδες πρωτοβάθμιας καθίζησης και χώνευσης λειτουργούν αποδοτικότερα. • Οι παράμετροι που επηρεάζουν σε μεγαλύτερο βαθμό τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου είναι ο χρόνος παραμονής στερεών στο σύστημα (Θc), η θερμοκρασία των λυμάτων και η αποτελεσματικότητα του χωνευτή. • Η αναχαίτιση της νιτροποιητικής ικανότητας μειώνει τη δυναμικότητα του συστήματος.