Μαθηματική προσομοίωση επιλογής μικροοργανισμών βιοσυσσώρευσης PHA σε σύστημα επεξεργασίας στραγγιδίων με απομάκρυνση αζώτου μέσω νιτρωδών - Γκουτζιούπα, Βικτωρία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2016)
Η παρούσα εργασία αφορά στην μαθηματική προσομοίωση της λειτουργίας ενός συστήματος που συνδυάζει την επεξεργασία στραγγιδίων, εγκατάστασης επεξεργασίας αστικών λυμάτων, μέσω νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης, και παράλληλα επιλέγει τους μικροοργανισμούς που μπορούν να αποθηκεύουν στο εσωτερικό τους πολυ-β-υδροξυαλκανοϊκά (PHAs). Η ανάγκη για περαιτέρω επεξεργασία των στραγγιδίων προκύπτει λόγω της επανακυκλοφορίας τους στην μονάδα επεξεργασίας. Τα στραγγίδια περιέχουν υψηλή συγκέντρωσή αμμωνιακού άζωτου και κατά συνέπεια είναι πιθανό να προκαλέσουν προβλήματα στη λειτουργία της μονάδας. Από την άλλη, το ενδιαφέρον για την παραγωγή PHAs οφείλεται στη βιολογική προέλευσή τους, στη βιοδιασπασιμότητα τους και επιπλέον στην ομοιότητας τους με συμβατικά πλαστικά. Για την προσομοίωση του συστήματος τροποποιήθηκε κατάλληλα το Μοντέλο Ενεργού Ιλύος 3 (ASM3). Οι τροποποιήσεις έχουν να κάνουν με τον διαχωρισμό των οξειδωμένων μορφών του αζώτου σε νιτρώδη και νιτρικά και της αυτοτροφικής βιομάζας σε AOB (Ammonium Oxidizing Bacteria) και NOB (Nitrite Oxidizing Bacteria). Για τη μοντελοποίηση των διεργασιών κατασκευάστηκε κώδικας σε γλώσσα Matlab. Οι συγκεντρώσεις των συστατικών, κάθε χρονική στιγμή του πειράματος, υπολογίσθηκαν με την μέθοδο των προς τα εμπρός πεπερασμένων διαφορών. Οι κινητικές και στοιχειομετρικές παράμετροι του μοντέλου επιλέχθηκαν με βάση τη βιβλιογραφία, αλλά και από την ανάλυση ευαισθησίας, που πραγματοποιήθηκε, στις σημαντικότερες απ’ αυτές. Η ρύθμιση και η επαλήθευση του μοντέλου έγινε με χρήση των πειραματικών δεδομένων των Frison et al. (2015). Ακόμα εξετάστηκε η επίδραση, μίας σειράς λειτουργικών παραμέτρων, στην συμπεριφορά του συστήματος. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης είναι σε καλή συμφωνία με τα αντίστοιχα πειραματικά. Επιτεύχθηκε, τόσο η απομάκρυνση του αζώτου μέσω νιτρωδών, όσο και η απόκριση της επιλεγμένης βιομάζας σε συνθήκες δυναμικής τροφοδοσίας. Αποδείχθηκε ότι το ASM3, μετά από κατάλληλες αλλαγές, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν εργαλείο για τον σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση τέτοιων συστημάτων.