Ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου μαθηματικού μοντέλου προσομοίωσης της λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων με απομάκρυνση θρεπτικών - Γκόβα, Ελένη (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας, 2017)
Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την ανάπτυξη και εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου μοντέλου προσομοίωσης της λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων με απομάκρυνση θρεπτικών. Η πολυπλοκότητα της δομής και λειτουργίας μιας εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων, η οποία αποτελείται από πολλές υπομονάδες και συστήματα που αλληλεπιδρούν, και η ανάγκη ανάπτυξης καινοτόμων στρατηγικών ελέγχου και εκτίμησης της επίδρασής τους στην απόδοση των συστημάτων αυτών, καθιστά τα μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης απαραίτητα εργαλεία για το σχεδιασμό εγκαταστάσεων που επιτελούν πολλαπλούς σκοπούς. Το νέο ολοκληρωμένο μοντέλο βασίζεται σε προηγούμενο που είχε αναπτυχθεί στα πλαίσια ερευνητικού προγράμματος του Εργαστηρίου Υγειονομικής Τεχνολογίας του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και το οποίο τροποποιήθηκε με την προσθήκη του μοντέλου ASM2 για την προσομοίωση των διεργασιών του βιοαντιδραστήρα και ενός νέου μοντέλου, το οποίο βασίζεται στο ADM1, για την προσομοίωση των διεργασιών του αναερόβιου χωνευτή. Επιπλέον, περιλαμβάνει μοντέλο μονοδιάστατης καθίζησης για την προσομοίωση της δευτεροβάθμιας καθίζησης, ισοζύγια μαζών για την προσομοίωση της πρωτοβάθμιας καθίζησης και της γραμμής επεξεργασίας της ιλύος και εξισώσεις προσομοίωσης της λειτουργίας του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού, υπολογισμού της κατανάλωσης ενέργειας, και των δεικτών εκτίμησης απόδοσης. Την ανάπτυξη του μοντέλου ακολούθησε σειρά προσομοιώσεων, για τη διερεύνηση της επίδρασης ενδεχόμενων μεταβολών των στοιχειομετρικών και λειτουργικών παραμέτρων και κινητικών στη λειτουργία μιας εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων που στοχεύει στην απομάκρυνση θρεπτικών. Συγκεκριμένα, ελέγχθηκε η επίδραση: του συντελεστή απόδοσης ετεροτροφικής βιομάζας, του συντελεστή απόδοσης αυτοτροφικής βιομάζας, του συντελεστή απόδοσης πολυφωσφορικής βιομάζας, του συντελεστή απαιτούμενου ΡΗΑ για αποθήκευση ΡΡ, της σταθεράς ρυθμού υδρόλυσης, του συντελεστή κορεσμού σωματιδιακού COD, του μέγιστου ειδικού ρυθμού ζύμωσης, του συντελεστή κορεσμού ζύμωσης, της σταθεράς αποθήκευσης ΡΗΑ από τα πολυφωσφορικά βακτήρια, της σταθεράς αποθήκευσης ΡΡ από τα πολυφωσφορικά βακτήρια, του μέγιστου ειδικού ρυθμού ανάπτυξης πολυφωσφορικής βιομάζας, του συντελεστή κορεσμού αμμωνιακού αζώτου των πολύφωσφορικών βακτηρίων, του συντελεστή κορεσμού Ρ για την αποθήκευση ΡΡ από τα πολυφωσφορικά βακτήρια, του συντελεστή κορεσμού Ρ για την ανάπτυξη των τριών ειδών βιομάζας και του μέγιστου ειδικού ρυθμού ανάπτυξης αυτοτροφικής βιομάζας. Οι λειτουργικές παράμετροι που ελέγχθηκαν ήταν: ο χρόνος παραμονής στερεών Θc, o βαθμός απομάκρυνσης στερεών της δεξαμενής πρωτοβάθμιας καθίζησης, ο υδραυλικός χρόνος παραμονής της αναερόβιας δεξαμενής και ο όγκος της 2ης ανοξικής δεξαμενής. Το μοντέλο εξάγει αριθμητικά στοιχεία που αφορούν στην ποιότητα εκροής της εγκατάστασης, στην ποσότητα και τα χαρακτηριστικά της παραγόμενης ιλύος και των στραγγιδίων, στην απαίτηση οξυγόνου του βιοαντιδραστήρα, στην ποσότητα του παραγόμενου βιοαερίου, στην παραγόμενη θερμική ενέργεια και στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των επιμέρους μονάδων και αποτιμά τη συνολική απόδοση της εγκατάστασης.