Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optymalizacja usuwania azotu - poprawa efektów oczyszczania i krok na drodze do samowystarczalności energetycznej Wrocławskiej Oczyszczalni Ścieków : podsumowanie projektu

Leoniak M., Janiak K., Kokurewicz Ł., Muszyński-Huhajło M., Miodoński S., Iliaszewicz P., Szetela R., Balbierz P., Knap M., Konieczny T., Chrobot P., Rucka K.

Forum Eksploatatora

|

2018

|

Nr 1 (94)

24--31

PL

W artykule przedstawiono podsumowanie niedawno zakończonego trzyletniego projektu badawczego pt. „Optymalizacja usuwania azotu - poprawa efektów oczyszczania i krok na drodze do samowystarczalności energetycznej Wrocławskiej Oczyszczalni Ścieków” (NWOŚ), dotyczącego nowoczesnych technologii zagospodarowania odcieków powstających podczas odwadniania osadów. Strumień ten, charakteryzujący się wysokim stężeniem azotu, podwyższoną temperaturą i brakiem związków organicznych może powodować m.in. zwiększone koszty eksploatacyjne związane z koniecznością jego oczyszczania po zawróceniu na początek oczyszczalni. Projekt był realizowany przez konsorcjum, w skład którego wchodziło MPWiK S.A we Wrocławiu, Politechnika Wrocławska oraz Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu. W projekcie testowano technologie oparte o hodowlę bakterii nitryfikacyjnych lub deamonifikację. Podczas badań przeprowadzono kilka rozruchów procesów pełnej i częściowej nitryfikacji oraz jedno- i dwustopniowej deamonifikacji wykorzystującej bakterie annamox. Dzięki temu opracowano szczegółową metodykę prze prowadzenia skutecznego i szybszego rozruchu tych procesów z możliwością bioaugmentacji ciągu głównego (bloków biologicznych). Dodatkowo wskazano uzyskane wydajności poszczególnych metod oczyszczania i optymalne parametry prowadzenia procesu, wraz z potencjalnymi problemami eksploatacyjnymi. Ostatnim etapem były badania symulacyjne mające na celu określenie potencjalnych korzyści płynących z przyjęcia którejś z badanych technologii w pełnej skali technicznej we Wrocławskiej Oczyszczalni Ścieków, uwzględniając koszty eksploatacyjne i inwestycyjne każdej z nich. Uzyskane wyniki były na tyle obiecujące, że na ich podstawie podjęto decyzję o wdrożeniu dwustopniowej deamonifikacji na obiekcie, gdzie obecnie trwają prace projektowe w tym zakresie.

2

Analiza wybranych problemów eksploatacyjnych – wstęp do optymalizacji oczyszczalni ścieków

Szetela R., Janiak K., Muszyński-Huhajło M., Miodoński S., Kawałkiewicz I.

Instal

|

2016

|

nr 10

57--61

PL

Wdrażanie praktycznych rozwiązań umożliwiających minimalizację kosztów procesu oczyszczania ścieków i zagospodarowania osadów jest procesem długotrwałym i trudnym. Zwykle prace tego typu rozpoczynają się od działań przygotowawczych, w ramach których wykonywana jest analiza danych eksploatacyjnych oczyszczalni i usuwane są podstawowe i widoczne problemy technologiczne. Artykuł prezentuje sprawozdanie z wstępnych prac optymalizacyjnych, poprzedzających kalibrację modelu matematycznego układu osadu czynnego i szeroko zakrojone badania optymalizacyjne na bazie tego modelu, przeprowadzonych w jednej z polskich oczyszczalni ścieków komunalnych o przepustowości około 100 000 RLM. W ramach prowadzonych działań zidentyfikowano i rozwiązano szereg istotnych problemów oczyszczalni, takich jak: zakolmatowanie dyfuzorów, zbyt wysokie stężenie tlenu w komorach osadu czynnego, niewłaściwy algorytm rozliczania ilości odbieranych osadów czy niemiarodajność wyników badań laboratoryjnych.

EN

Implementation of practical solutions for minimizing costs of the wastewater treatment is a difficult and long process. Usually, these actions are preceded by preliminary work which consist of operational data analysis and recognition of basic technological problems. This paper presents the report of preliminary work performed before an activated sludge mathematical model calibration and intensive optimization works on one of Polish municipal WWTP with capacity about 100 000pe. During preliminary works, number of important issues were identified such as: aeration system diffusers fouling, extensive aeration of biological reactor, wrong method of disposal dewatered sludge mass estimation and frequent incorrect results of local laboratory analysis.

3

Bilans energetyczny oczyszczalni ścieków

Szetela R.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2014

|

Nr 4

144--147

PL

Przedstawiono zagadnienie szeroko rozumianego bilansu energetycznego oczyszczalni ścieków komunalnych, uwzględniającego energię chemiczną, cieplną i mechaniczną strumienia ścieków. Scharakteryzowano zakres możliwości wykorzystania tego zasobu energetycznego na potrzeby oczyszczalni. Zaprezentowano sposób bilansowania strumieni energii chemicznej w ciągach ściekowym i osadowym na bazie ChZT. Wskazano na kierunki minimalizacji zużycia i maksymalizacji produkcji energii w dużych oczyszczalniach ścieków komunalnych oraz perspektywy osiągnięcia ich realnej samowystarczalności energetycznej.

EN

Broadly defined energy balance of municipal wastewater treatment plants has been discussed, taking into account the chemical, thermal and mechanical energy of wastewater stream. The scope of the possible use of this resource for the needs of the plant has been characterized. The COD based method of balancing chemical energy streams in wastewater and sludge lines of WWTP was presented. Approach to minimize energy consumption and maximize its production in large municipal wastewater treatment plants, as well as the prospects of achieving their real energy self-sufficiency, was indicated.

4

Calibration of the activated sludge model with genetic algorithms. Part I. Calibration results

Urban R., Szetela R.

Environment Protection Engineering

|

2007

|

Vol. 33, nr 1

31-49

EN

A method for the calibration of activated sludge model No. 1 (ASM1) using genetic algorithms is proposed. The model to be calibrated was a virtual wastewater treatment plant (WWTP) which consisted of a complete-mix aerobic tank and a secondary settler. Preliminary analyses enabled the assumption that, based on a steady state, it is possible to simultaneously estimate the parameters mH, mA and bH. For the needs of calibration, use was made of 153 objective functions. Inconsistencies in the results obtained with different objective functions are explained in the part II of this article.

PL

Przedstawiono metodę kalibracji modelu osadu czynnego nr 1 (ASM1) za pomocą algorytmów genetycznych. Kalibracji podlegała wirtualna oczyszczalnia ścieków składającą się z tlenowej komory o pełnym wymieszaniu oraz z osadnika wtórnego. Analizy wstępne wykazały, że znając stan miarodajny, można przeprowadzić jednoczesną kalibrację trzech parametrów: mH, mA i bH. Podczas kalibracji wykorzystano 153 różne funkcje celu. Niespójności w uzyskanych wynikach wyjaśniono w następnym artykule.

5

Calibration of the activated sludge model with genetic algorithms. Part II. Analysis of results

Urban R., Szetela R.

Environment Protection Engineering

|

2007

|

Vol. 33, nr 1

51-64

EN

In a previous article [1], a method for the calibration of activated sludge model No. 1 (ASM1) based on genetic algorithms is proposed. For the needs of calibration, use was made of 153 objective functions. For some objective functions, the results obtained differ from expected values. In this article, additional analyses are presented to explain the inconsistencies in the results. Both the methods presented are based on a series of simulations. The first series allows us to obtain the objective function sensitivity to the parameters in the proximity of expected values. The second one shows the relationships between model parameters versus the objective function value. It was found that with 18 objective functions, it is possible to obtain reliable results of calibration for the model of the system investigated.

PL

W poprzednim artykule opisano metodę kalibracji modelu osadu czynnego nr 1 (ASM1) za pomocą algorytmów genetycznych. Do kalibracji wykorzystano 153 różne funkcje celu. Wyniki uzyskane dla niektórych z nich odbiegają od wartości poprawnych. W tym artykule przedstawiono dwie dodatkowe analizy, za pomocą, których można wyjaśnić niespójność wyników kalibracji. Opisane metody opierają się na przeprowadzeniu serii symulacji. Pierwsza z nich umożliwia obliczenie wrażliwości funkcji celu na poszczególne parametry w otoczeniu ich oczekiwanej wartości. Druga metoda pokazuje zależności między parametrami modelu w odniesieniu do wartości funkcji celu. Przeprowadzone analizy wykazały, że za pomocą 18 funkcji celu można uzyskać wiarygodne wyniki kalibracji badanego układu.

6

Tworzenie szeregów czasowych natężenia dopływu i parametrów jakości ścieków na potrzeby symulacji pracy oczyszczalni komunalnych

Sobota J., Szetela R.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

R. 28, nr 2

39-46

PL

Możliwość tworzenia szeregów czasowych wejść oczyszczalni komunalnych, opisujących z godzinowym krokiem wartości natężenia przepływu i stężeń zanieczyszczeń dopływających ścieków, jest istotna w zagadnieniach projektowania i eksploatacji procesów oczyszczania ścieków. W pracy przedstawiono propozycje metody tworzenia takich wejść. Jej istotą jest wyodrębnienie z surowych przebiegów czasowych odpowiednich składowych deterministycznych (uśrednionych dobowych i rocznych "szkieletów" natężenia dopływu i stężenia zanieczyszczeń) i losowych, których modele są budowane osobno, a ich połączenie daje model generatora wejść. Wykazano, że generator dobrze naśladuje charakterystyczną zmienność sezonową, dobową i godzinową wejść oczyszczalni. Pozwala to na jego zastosowanie w analizach symulacyjnych, służących optymalizacji procesów technologicznych i strategii ich sterowania. Obecnie w większości oczyszczalni brak jest odpowiednio bogatych, kilkuletnich zbiorów danych źródłowych, obejmujących charakterystykę jakości ścieków surowych, niezbędnych do opracowania odpowiedniego generatora wejść. Na potrzeby takich przypadków zaproponowano metodologię alternatywną, wykorzystującą stwierdzone zależności korelacyjne pomiędzy średnim dobowym natężeniem dopływu ścieków i średnimi dobowymi wartościami wskaźników zanieczyszczeń ścieków surowych.

EN

The potentiality for generating the time series of the inputs for municipal wastewater treatment plants such that describe, in hourly steps, the flow rates and concentrations of pollutants in the influent wastewater stream is of importance to the design and control of wastewater treatment processes. In this paper, a method is proposed for the generation of such inputs. The method consists in separating from the raw time series appropriate deterministic (averaged daily and annual 'skeletons' of inflow rate and pollutant concentrations) and stochastic components; their models are constructed separately, and the combination of those models produces the model of the input generator. The generator well imitates the characteristic seasonal, daily and hourly variability of the inputs for the wastewater treatment plant and can therefore be applied to simulation analyses aimed at optimizing technological processes and relevant control strategies. Presently, only few wastewater treatment plants in Poland are in possession of comprehensive data sets including the characteristic of raw wastewater quality recorded for several years, which are needed when designing an input generator. With these thoughts in mind, an alternative methodology is proposed, where use is made of the correlations between the average daily rate of wastewater inflow and the average daily concentrations of the pollutants in raw wastewater.

7

Jednowymiarowe modele natężenia i jakości ścieków dopływających do oczyszczalni komunalnych

Sobota J., Szetela R.

Ochrona Środowiska

|

2005

|

R. 27, nr 1

15-22

PL

Zarówno natężenie przepływu, jak i główne wskaźniki jakości ścieków dopływających do oczyszczalni, wykazują dobową powtarzalność. Zjawisko to, nazywane sezonowością, powinno być uwzględniane podczas budowania modeli prognostycznych i symulacyjnych. W pracy przedstawiono wyniki badań nad wyborem najlepszego modelu, opisującego wskaźniki ścieków dopływających do oczyszczalni komunalnych. Na podstawie przeprowadzonych analiz oraz wyników wcześniejszych prac stwierdzono, że klasyczny sezonowy model autoregresji postaci (delta)24Zt=(fi)1(delta)24Zt-1+at opisuje zmienność zarówno natężenia dopływu ścieków jak i wartości wskaźników tlenowych (BZT5, ChZT) lepiej niż niesezonowe modele autoregresji. Wykazano, że modele nie zawierające parametru sezonowości były nieadekwatne. Przy praktycznym zastosowaniu tego modelu okazało się jednak, że nie daje on zadowalających prognoz dla wskaźników nie mających dokładnej dobowej powtarzalności. W wypadku występowania silnych zakłóceń (np. w wyniku intensywnych opadów deszczu następowało zawyżanie prognozowanych wartości w następnej dobie. W pracy zaproponowano zmodyfikowany model w postaci Zt=(fi)1Zt-1+(fi)2Zt-24+(fi)3Zt-25+at inaczej uwzględniający dobową sezonowość. Dzięki temu jakość prognoz uległa znacznej poprawie, nawet w wypadku doby o nietypowej charakterystyce. Ze względu na małe wartości współczynnika (fi)3 oraz stosunkowo duże błędy tego estymatora, w niektórych przypadkach model upraszcza się do postaci Zt=(fi)1Zt-1+(fi)2Zt-24+bo+at. Stwierdzono, że szeregi czasowe niektórych wskaźników jakości nie wykazywały wyraźnego charakteru okresowego. W tym kontekście wprowadzono kryterium operujące pojęciem "pamięci procesu", pozwalające na wstępną ocenę trafności wyboru modelu sezonowego. Wskazano na pewną graniczną wartość "pamięci procesu", poniżej której szeregu czasowego nie daje się adekwatnie opisać modelem sezonowym.

EN

Both the flow rate and the composition of the wastewater stream entering the plant follow a 24-hour diurnal pattern. This phenomenon (also refered to as seasonality) should be taken into account when constructing models for the needs of forecasting or simulation. Our investigations reported on in this paper concentrated on the choice of such a model that would best describe the influents to municipal wastewater treatment plants. Our analyses, as well as the results of our previous studies, have revealed that the classical seasonal autoregressive model (delta)24Zt=(fi)1(delta)24Zt-1+at describes the variability not only of the flow rate but also of the organic constituents (BOD5, COD) better than the nonseasonal autoregressive models. Models that did not include the seasonality parameter were found to be inadequate. It has been shown, however, that the classical seasonal model fails to yield reliable forecast, when applied to time series deviating from exact 24-hour repeatability. Whenever there were episodes of strong disturbance (e.g. due to heavy rainfall), they always produced overrated forecast values for the subsequent 24-hours. In our present paper, the classical model was modified to the form of Zt=(fi)1Zt-1+(fi)2Zt-24+(fi)3Zt-25+at. In this way it was possible to upgrade noticeably the quality of the forecasts, even if a 24-hour period displayed an atypical characteristic. In some cases, when the (fi)3 coefficient took low values, and its estimator error was big, the model was simplified to the form of Zt=(fi)1Zt-1+(fi)2Zt-24+bo+at. It was found that the time series for some wastewater constituents did not show a distinct seasonality. In this context, a criterion was introduced, which involved the notion "process memory", thus enabling the adequacy of the choice of the seasonal model to be preliminarily assessed. It was shown that there is a certain limit value of the "process memory" below which the time series can not be adequately described by the seasonal model.

8

Modyfikacja obecnej postaci modelu osadu czynnego ASM 2d

Szetela R., Dymaczewski Z.

Ochrona Środowiska

|

2002

|

nr 1

3-8

EN

Pilot-scale investigations into nitrogen and phosphorus removal by the activated sludge process were carried out in the wastewater plant of Poznań. Under laboratory conditions, the following parameters were examined: Ammonia Utilization Rate (AUR), Nitrate Utilization Rate (NUR), Phosphorus Release Rate (PRR) and Phosphorus Uptake Rate (PUR) for the activated sludge coming from a pilot plant. With the results obtained it was possible to calibrate and verify the mathematical model describing the ASM 2d activated sludge for the pilot plant of interest. It was found that the predictions of phosphorus variations established in terms of the original ASM 2d model were inadequate when the untreated wastewater contained very high amounts of Volatile Fathy Acids (VFA). Despite the presence of VFA in the anoxic or oxic phase, phosphorus release terminated, followed by the initiation of phosphorus uptake, thus resulting in a rapid decrease of phosphates concentration in the solution. Under such conditions the ASM 2d model predicts further release of phosphates up to a complete VFA exhaustion. The proposed modification of the model includes the incorporation of two terms, Ko/(Ko+So) and Kno/(Kno+Sno), into the equation for the PHA storage rate, which results in the blocking of the process under oxic and anoxic conditions, respectively. With such modification it is possible to make the predictions of the model far more adequate to reality. In the study, consideration was also given to the problem of model calibration with respect to the denitrification effect.

9

Modelling and calibration of a municipal wastewater treatment process.

Bogdan L., Łomotowski J., Nahorski Z., Studziński J., Szetela R.

Systems Science

|

2000

|

Vol. 26, nr 2

125-144

EN

A model of the activated sludge process for the wastewater treatment plant in Rzeszów is presented. It consists of: models of the basic vessels, primary clarifiers, aerator basins and secondary clarifiers, linked and partially loop, as-well as equations describing the physical and biochemical transformations taking place in the vessels, sedimentation in the clarifiers and biological processes changing the influent wastewater chemical composition. The model parameters were estimated in two steps: in the first step the active volumes of the vessels were estimated from the experiment performed in the plant; and in the second step, parameters known from the literature were used as the initial guess and then calibrated to fit the observations made during normal plant operation.

10

Mathematical and neural network modelling of a wastewater treatment plant

Bogdan L., Łomotowski J., Nahorski Z., Studzinski J., Szetela R.

Archives of Control Sciences

|

2000

|

Vol. 10, no. 1/2

89-118

EN

A comparison of a few methodologies of building models useful in wastewater treatment plant maintenance is performed. One is mathematical modelling of the activated sludge process. It consists of modelling of the basic vessels: primary clarifiers, aerator basins and secondary clarifiers, linked and partially looped, as well as equations describing the physical and biochemical transformations going on in the vessels: sedimentation in the clarifiers and biological processes changing the influent wastewater chemical composition. The models' parameters were estimated in two steps. In the first step the active volumes of the vessels were estimated from the experiment performed in the plant. In the second step, parameters known from the literature were used as the initial guess and then calibrated to fit the observations taken during normal plant operation. Concerning other methodologies, results from the black box modelling of the performance of the plant with the neural network are given. The neural network and the time series models are also applied for prediction of the influent wastewater.

11

Mathematical model and its calibration for Rzeszów wastewater treatment plant.

Bogdan L., Łomotowski J., Nahorski Z., Studziński J., Szetela R.

Environment Protection Engineering

|

1998

|

vol. 24, nr 1-2

95-112

EN

A model of the activated sludge wastewater treatment plant in Rzeszów is presented. It consists of submodels of primary clarifiers, aeration basins and secondary clarifiers, including equations describing the physical and biochemical transformations taking place in the vessels; sedimentation and thickening in the clarifiers and biological transformations of the influent wastewater components in the aeration tanks. The model parameters were estimated in two steps. In the first step, the active volumes of the tanks were estimated from the results of the planned experiment carried out in the plant, and in the second one, kinetic and stoichiometric parameters were estimated based on the data collected during regular plant operation.

PL

Przedstawiono model matematyczny oczyszczalni z osadem czynnym dla Rzeszowa. Model składa się z submodeli osadników wstępnych, komór napowietrzania i osadników wtórnych. Uwzględniono w nim odpowiednie równania opisujące fizyczne i biochemiczne transformacje: sedymentację i zagęszczanie w osadnikach oraz biologiczne transformacje składników dopływających ścieków w komorach napowietrzania. Przeprowadzono dwustopniową estymację parametrów modelu. Najpierw, na podstawie wyników czynnego eksperymentu znacznikowego, określono objętości czynne obiektów. Następnie oszacowano wartości parametrów kinetycznych i stechiometrycznych na podstawie danych zebranych podczas normalnej pracy oczyszczalni.