PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Zastosowanie modeli matematycznych w symulacji procesów oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego

Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Application of mathematical models to simulation of activated sludge wastewater treatment
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
Modelowanie matematyczne staje się nieodłącznym narzędziem w projektowaniu i obsłudze oczyszczalni ścieków z osadem czynnym. Opublikowany w 1987 roku model ASM1 otworzył nowe możliwości w dziedzinie tworzenia i wykorzystania modeli biokinetycznych oczyszczania ścieków i stał się standardem w modelowaniu procesu osadu czynnego. Model oczyszczalni ścieków składający się z podmodeli osadu czynnego i procesów towarzyszących (np. sedymentacji) zaimplementowany w odpowiednim oprogramowaniu ma wiele zastosowań w nauce oraz w praktyce inżynierskiej. Warunkiem uzyskania zadowalających wyników symulacji (eksperymentu prowadzonego na modelu) jest skalibrowanie wykorzystywanego modelu. Przebieg kilkuetapowej procedury kalibracji zależy od przeznaczenia modelu i polega na scharakteryzowaniu go na podstawie dostępnych danych określających właściwości modelowanego obiektu. Brak jednoznacznych zasad kalibracji modelu i dowolność w sposobie jej wykonania często uniemożliwiają porównanie jej jakości i efektów. Próby usystematyzowania kalibracji modeli procesów oczyszczania ścieków podjęli się autorzy tzw. protokołów kalibracyjnych, podając wytyczne kalibracji modelu. Zasady kalibracji omówione w poszczególnych protokołach kalibracyjnych są zbliżone pod względem kolejności i celów etapów kalibracji, różną się jednak pod względem metodyki. Z tego powodu konieczne jest opracowanie ujednoliconego zbioru wytycznych kalibracji modeli procesów oczyszczania ścieków.
EN
Mathematical modelling has become an inherent part of the design and operation of activated sludge systems. The ASM1 model is the international standard for modelling of the activated sludge process. The model was published in 1987 to bring new opportunities for development and application of biokinetic models of wastewater treatment processes. Wastewater plant model consisting of submodels of the activated sludge process and accompanying processes (eg. sedimentation) may be implemented in relevant software for various engineering and scientific applications. In order to obtain acceptable results of simulation (experiment on model) the applied model must be calibrated. The steps within the calibration procedure in which model is characterized based on available real-world plant data may vary depending on the goal set. The lack of standard approach in performing the calibration study makes it virtually impossible to compare different calibrations with each other. In order to bring guidance to the modelling of wastewater treatment processes systematic calibration protocols have been proposed. The calibration procedures presented in the calibration protocols are similar in terms of goals and order of calibration steps but they introduce different methodology. Hence, it is necessary to develop unified calibration protocol for wastewater treatment processes models.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
50--56
Opis fizyczny
Bibliogr. 44 poz.
Twórcy
autor
autor
autor
  • Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Katedra Biotechnologii Środowiskowej, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Adam.Sochacki@polsl.pl
Bibliografia
  • [1] Batstone D.J., Keller J., Angelidaki I., Kalyuzhnyi S.V., Pavlostathis S.G., Rozzi A Sanders W.T.M., Siegrist H., Vavilin V.A (2002). Anaerobic Digestion Model No.: (ADM1). IWA Scientific and Technical Report #13. IWA Publishing, London, UK.
  • [2] Chambers B., Jones G. L., (1988). Optimisation and uprating of activated sludge plant by efficient process design. Wat. Sci. Tech, 20,121-132.
  • [3] Cinar Ó., Daigger G.T., Graef S.P., (1998) Evaluation of IAWQ Activated Sludge Model No.2 using steady-state data from four full-scale wastewater treatment plants. Water Environ. Res., 70 (6), 1216 - 1224.
  • [4] Copp J.B., (2002). The COST Simulation Benchmark: Description and Simulator Manual. Office for Official Publications of the European Community, Luxembourg. ISBN 92-894-1658-0., 154.
  • [5] De Clercq B., Coen R, Vanderhaegen B. Vanrolleghem P.A., (1999). Calibrating simple models for mixing flow propagation in wastewater treatment. Wat. Sci. Tech., 39(4), 61-69
  • [6] De Clercq B., (2003). Computational fluid dynamics of settling tanks: development of experiments and rheological, settling and scraper submodels. Ph.D. Thesis, Ghent University, Belgium.
  • [7] Daigger G.T, Roper R.E., (1985). The relationship between SVI and activated sludge settling characteristics, J. Wat. Pollut. Cont. Fed., 57(8), 859-866.
  • [8] Dochain D., Vanrolleghem, P.A., (2001). Dynamical Modelling and Estimation in Wastewater Treatment Processes. IWA Publishing, London, UK.
  • [9] Dold, P., Ekama, G.A., Marais, G.Y.R., (1980). A general model for the activated sludge process. Prog. Water Tech. 12 (6), 47-77.
  • [10] Ekama G.A., Marais G.Y.R., (1986): Sludge settleability and secondary settling tank design procedures. Wat. Pollut. Control, 85(1), 101-113.
  • [11] Ekama G.A., Dold P.L., Marais G.V.R.,(1986). Procedures for determining COD fractions and the maximum specific growth rate of heterotrophs in activated sludge systems.
  • [12] Wat. Sci. Tech., 18 (6), 91-114.
  • [13] Gernaey K. V., van Loosdrecht M.C.M., Henze M., Lind M., Jorgensen S.B., (2004). Activated sludge wastewater treatment plant modelling and simulation: state of the art. Environmental Modelling & Software, 19, 763-783
  • [14] Ginestet P., Maisonnier A., Sperandio M., (2002): Wastewater COD characterization: biodegradability of physico-chemical fractions. Wat. Sci. Tech., 45 (6), pp.89 - 97.
  • [15] Gujer W, (2006): Activated sludge modelling: past, present and future. Wat. Sci. Tech., 53(3), 111-119.
  • [16] Henze M., Grady C.P.L., Jr., Gujer W, Marais G.V.R., Matsuo T., (1987): Activated Sludge Model No. 1. IAWQ Scientific and Technical Report No. l, London, UK.
  • [17] Henze M., (1992): Characterization of wastewater for modelling of activated sludge processes. Wat. Sci. Tech., 25 (6), 1-15.
  • [18] Henze M., Gujer W., Mino T, van Loosdrecht M., (2000). Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2D and ASM3. IWA Scientific and Technical Report No. 9. IWA Publishing, London, UK.
  • [19] Hulsbeek, J. J.W., Kruit, J., Roeleveld, P.J., van Loosdrecht M.C.M., (2002). A practical protocol for dynamic modelling of activated sludge systems. Wat. Sci. Tech., 45 (6), 127-136.
  • [20] Hydromantis, Inc., (2001). GPS-X 4.0 – GPS -X User’s Guide. A Procedural Look AT GPS -X. Hydromantis Inc., Hamilton, Ontario.
  • [21] Jepsson U., (1996): Modelling aspects of wastewater treatment processes. Ph.D.Thesis, Lund University of Technology, Sweden.
  • [22] Jones G. L., (1978). A mathematical model for bacterial growth and substrate utilisation in the activated-sludge process. In Mathematical Models in Water Pollution Control, ed. A. James, 265-279. John Wiley and Sons, London.
  • [23] Koch, G., M. Kuhni, Gujer, W, Siegrist, H., (2000). Calibration and Validation of Activated Sludge Model No. 3 for Swiss Municipal Wastewater. Wat. Res., 34(14), 3580 - 3590.
  • [24] Langergraber G., Rieger L., Winkler S., Alex J., Wiese J., Owerdieck C., Ahnert M., Simon J., Maurer M., (2004). A guideline for simulation studies of wastewater treatment plants. Wat. Sci. Tech. 50 (7), 131-138.
  • [25] Lesouef A., Payrandeau M., Rogalla E, Kleiber B., (1992). Optimizing nitrogen removal reactor configurations by on-site calibration of the IAWPRC Activated Sludge Model. Wat. Sci. Tech., 25 (6), 105 - 123.
  • [26] Makinia J., Swinarski M., Dobiegala E., (2002). Experiences with computer simulation at two large wastewater treatment plants in northern Poland. Wat. Sci. Tech., 45(6), 209-218.
  • [27] Melcer, H., Dold, P.L., Jones, R.M., Bye, C.M., Takacs, I.,Stensel, H.D., Wilson, A.W, Sun, P., Bury, S., (2003). Methods for wastewater characterisation in activated sludge modeling. Water Environment Research Foundation (WERE), Alexandria, VA, USA.
  • [28] Mino T, San Pedro D.C., Yamamoto S., Matsuo T, (1997). Application of the IAWQ activated sludge model to nutrient removal process. Wat. Sci. Tech., 35(8), 111-118.
  • [29] Murnleitner E., Kuba T, van Loosdrecht M.C.M. and Heijnen J.J., (1997). An integrated metabolic model for the aerobic and denitrifying biological phosphorus removal. Biotechnol. Bioeng., 54, 434-450.
  • [30] Nopens L, Batstone D. J., Copp J.B., Jeppsson U., Volcke E., Alex J., Vanrolleghem P.A., (2009). An ASM/ADM model interface for dynamic plant-wide simulation. Wat. Res., 43,1913-1923.
  • [31] Olsson G., Newell B., (1999). Wastewater Treatment Systems. Modelling, Diagnosis and Control. IWA Publishing, London, UK.
  • [32] Petersen B., (2000). Calibration, identifiability and optimal experimental design of activated sludge models. Ph.D. Thesis, Ghent University, Belgium.
  • [33] Rieger L., Koch G., Kuhni M., Gujer W, Siegrist H., (2001). The EAWAG Bio-P module for Activated Sludge Model No. 3. Wat. Res., 35,3887-3903.
  • [34] Roeleveld P.J., Loosdrecht M.C.M., (2002) Experience with guidelines for wastewater characterisation in the Netherlands. Wat. Sci. Tech., 45 (6), 77 - 87.
  • [35] Sin G., (2004). Systematic calibration of activated sludge models Ph.D. Thesis, Ghent University, Belgium.
  • [36] Sin G., Van Hulle S.W.H., De Pauw I J.W, van Griensven A., Vanrolleghem f.A (2005). A critical comparison of systematic calibration protocols for activated sludge models: A SWOT analysis. Wat. Res. 3 2459-2474.
  • [37] Stokes, A.J., West, J.R., Forster, C.F. and Divies, W.J., (2000). Understanding some of the differences between the COD - and BOE based models offered in STOAT. Water Res., 34(4), 1296-1306.
  • [38] Vanhooren H., Meirlaen J., Amerlinck Y., Claeys F., Vangheluwe H., Vanrolleghem P.A., (2003). WEST: modelling biological wastewater treatment. J. Hydroinformatics, (1),27-50.
  • [39] Vanrolleghem P.A., Insel G., Petersen E Sin G., De Pauw D., Nopens L, Dovermann H., Van Veldhuizen H.M., van Loosdrecht M.C.M., Heijnen J.J., (1999). Modelling biological phosphorus and nitrogen removal in a full scale activated sludge process. Wat. Res., 33, 3459-3468.
  • [40] Wahlberg, E.J., (2001). WERF/CRTC protocols for evaluating secondary clarifier performance. Report prepared for the Water Environment Research Foundation, Alexandria, VA, Project OO-CTS-1.
  • [41] Wahlberg, E.J., (2004). Draft final report determine the effect of individual wastewater characteristics and variations on primary clarifier performance. Report prepared for the Water
  • [42] Environment Research Foundation, Alexardria, VA, Project OO-CTS-2.
  • [43] Weijers S.R., Vanrolleghem P.A., (1997 A procedure for selecting best identifiable parameters in calibrating activated sludge model no. 1 to full scale plant data. Wat. Sci. Tech. 36 (5), 69-79.
  • [43] WEST 3.7.5 World Wide Engine for Simulation, Training and Automation Models guide. Most for Water. 9 October 20C - PROD/WEST/3.
  • [44] Winkler S., Muller-Rechberger H., Nowak O., Svardal K, Wandl G., (2001). A new approach towards modelling of the carbon degradation cycle at two-stage activated sludge plants. Wat. Sci. Tech., 43(7), 19-27.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPC1-0006-0006
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.