Modelling of wastewater treatment plant operation under variable conditions

• Autorzy: Kończak Beata , Zawadzki Piotr , Pieczonka Michał

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2020.4.7

Warianty tytułu

PL

Modelowanie pracy oczyszczalni ścieków w zmiennych warunkach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Modelling of the wastewater treatment plant in Żory, Poland was carried out using the BioWin 2.1 simulation program based on the real data regarding acquired in 2016-2017. It was made the static and dynamic calibration of the developed model of the treatment plant. The calibration and verification procedure was performed. In order to determine the optimal working conditions for the WWTP Żory, a series of simulation tests were carried out (44 simulations of the WWTP Żory model work). The simulations were carried out for: variable wastewater temperature, uniform and uneven distribution of wastewater to individual biological sequences, at variable sludge age and rate of the internal recirculation, and variable oxygen concentration in the nitrification and denitrification tanks. It was also investigated the influence of the external carbon source dosing, and the management method of wastewaters recycled from dewatering system, on the effectiveness of nitrogen removal in simulation conditions. The simulation studies resulted in determination of the optimal parameters for the WWTP Żory work, considering the variable inflow parameters, in order to intensify removal of the nitrogen compounds by biological means, and to achieve the target concentration of the total nitrogen at the outlet, i.e. 10 mgN/L.

PL

Modelowanie oczyszczalni ścieków w Żorach prowadzono z wykorzystaniem programu symulacyjnego BioWin 2.1 w oparciu o dane rzeczywiste pozyskane w latach 2016-2017. Dokonano kalibracji statycznej i dynamicznej opracowanego modelu oczyszczalni. Przeprowadzono procedurę kalibracyjną i weryfikacyjną. W celu określenia optymalnych warunków pracy dla OS Żory wykonano szereg badań symulacyjnych (44 symulacje pracy modelowej OS Żory). Symulacje prowadzono dla: zmiennej temperatury ścieków, równomiernego i nierównomiernego rozdziału ścieków do poszczególnych ciągów biologicznych, przy zmiennym wieku osadu czynnego, stopniu recyrkulacji wewnętrznej i stężeniu tlenu w komorze tlenowej i denitryfikacji. Zbadano także wpływ dozowania zewnętrznego źródła węgla i sposobu gospodarowania wodami nadosadowymi na efektywność usuwania azotu w warunkach symulacyjnych. Efektem przeprowadzonych badań symulacyjnych było wyznaczenie optymalnych parametrów pracy OS Żory z uwzględnieniem zmiennych parametrów dopływu, w celu intensyfikacji usuwania związków azotu na drodze biologicznej i osiągnięciu docelowego stężenia azotu ogólnego na odpływie, tj. rzędu 10 mgN/L.

Słowa kluczowe

EN

modelling; activated sludge model; BioWin; computational simulation; wastewater treatment plant

PL

modelowanie; modele osadu czynnego; BioWin; symulacja komputerowa; oczyszczalnia ścieków

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 4
• Strony: 42--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kończak Beata

• Central Mining Institute, Department of Water Protection, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice

autor

Zawadzki Piotr

• Central Mining Institute, Department of Water Protection, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice

autor

Pieczonka Michał

• Żory Water Supply and Sewage Company, Wodociągowa 10, 44-240 Żory

Bibliografia

• [1] Henze, M., Grady, C.P.L., Marais, G., & Matsuo, T. Activated Sludge Model No 1 in IAWPRC Scientific and Technical Reports No 1 (IAWPRC, 1987)
• [2] Kowalewski, Z., & Preisner, M. Overview of wastewater treatment plants model ling software. Preprint at http://home.agh.edu.pl/~kowalew/wp-content/uploads/artyku.pdf (2017).
• [3] Zdebik, D., Korczak, K., & Głodniok, M. Modeling of biogene removal in the process of biological wastewater treatment in the sequential-flow technology. Prace Naukowe GIG. Gornictwo i Środowisko. Głowny Instytut Gornictwa, 2, 97-112 (2010).
• [4] Petersen, B., Gernaey, K., Henze, M., & Vanrolleghem, P. A. Calibration of activated sludge models: a critical review of experimental designs in Biotechnology for the Environment: Wastewater Treatment and Modelling. Waste Gas Handling (Eds. Agathos, S.N. & Reineke, W.) 1-80 (Kluwer Academic Publishers, 2003).
• [5] Melcer, H., Dold, P. L., Jones, R. M., Bye, C. M., Takacs, I., Stensel, H. D., Wilson, A. W., Sun, P., & Bury, S. Methods for wastewater characterization in activated sludge modeling (Water Environment Research Foundation, 2003)
• [6] Vanrolleghem, P. A., Insel, G., Petersen, B., Sin, G., De Pauw, D., Nopens, I., Weijers, S., & Gernaey, K. A comprehensive model calibration procedure for activated sludge models in Proceedings of WEFTEC 2003, 76th Annual Technical Exhibition and Conference (Water Environment Federation, 2003).
• [7] Langergraber, G., Rieger, L., Winkler, S., Alex, J., Wiese, J., Owerdieck, C., Ahnert, M., Simon, J., & Maurer, M. A guideline for simulation studies of wastewater treatment plants. Water Science and Technology. https://doi.org/10.2166/wst.2004.0436 (2004).
• [8] Liwarska-Bizukojc, & E., Biernacki, R. Identification of the most sensitive parameters in the activated sludge model implemented in BioWin software. Bioresource Technology. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.04.065 (2010)
• [9] Gernaey, K. V., van Loosdrecht, M. C. M., Henze, M., Lind, M., & Jorgensen, S. B. Activated sludge wastewater treatment plant modelling and simulation. State of the art. Environmental Modelling & Software. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2003.03.005 (2004).
• [10] Ferrer, J., Seco, A., Serralta, J., Ribes, J., Manga, J., Asensi, E., Morenilla, J. J., & Llavador, F. DESSAS: a software tool for designing, simulating and optimising WWTPs. Environmental Modelling & Software. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2007.04.005 (2008).
• [11] Mulas M. Modelling and control of activated sludge processes, PhD thesis, Italy, Caligari (2006)
• [12] Nuhoglu, A., Keskinler, B., & Yildiz, E. Mathematical modelling of the activated sludge process-the Erzincan case. Process Biochemistry. https://doi.org/10.1016/j.proc- bio.2004.09.011 (2005).
• [13] Nogaj, T., Randall, A., Jimenez, J., Takacs, I., Bott, Ch., Miller, M., Murthy, S., & Wett, B. (2015). Modeling of organic substrate transformation in the high-rate activated sludge process. Water Science and Technology. https://doi.org/10.2166/wst.2015.051 (2015).
• [14] Ujjaini, S., Dwaipayan, D., Trina, B., Sandip, P., & Tamaghna, Ch. Dynamic simulation of activated sludge based wastewater treatment processes: Case studies with Titagarh Sewage Treatment Plant, India. Desalination. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.10.014 (201
• [15] Heidrich, Z., & Witkowski, A. Urządzenia do oczyszczania ścieków - projektowanie, przykłady obliczeń (Wydawnictwo Seidel-Przewecki Sp. z o.o., 2005)
• [16] Krzanowski, S., & Wałęga A. Wpływ właściwości fizykochemicznych ścieków z przemysłu cukierniczego na aktywność czynnego i efektywność usuwania związków azotu. Infrastruktura i ekologia terenow wiejskich, 1, 163-178 (2007).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).