Βελτιστοποίηση της απομάκρυνσης αζώτου από συστήματα βιολογικών καθαρισμών

• Κύριος συγγραφέας: Μετζιδάκης, Στέφανος
• Άλλοι συγγραφείς: Κορνάρος, Μιχαήλ
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Βελτιστοποίηση; Απομάκρυνση αζώτου; Ενεργή ιλύς; Απόβλητα; 628.357; Optimisation; Nitrogen removal; Activated sludge; Wastewater; SBR

Οι διεργασίες βιολογικής απομάκρυνσης του αζώτου μέσω της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης βρίσκουν σήμερα ευρεία εφαρμογή στην επεξεργασία τόσο των αστικών και των βιομηχανικών υγρών αποβλήτων όσο και στην προεπεξεργασία του πόσιμου νερού. Η νιτροποίηση (βιολογική οξείδωση της αμμωνίας) υλοποιείται από δύο διαφορετικές κατηγορίες αυτότροφων βακτηριών. Η πρώτη ομάδα (νιτρωδοποιητές) μετατρέπει την αμμωνία (〖ΝΗ〗_4^+ ) σε νιτρώδη (〖ΝΟ〗_2^- ) και στη συνέχεια η δεύτερη ομάδα, οι νιτρικοποιητές, οξειδώνει περαιτέρω το ενδιάμεσο προϊόν (νιτρώδη) σε νιτρικά. Η απονιτροποίηση είναι η βιολογική διεργασία, η οποία ευθύνεται για την απομάκρυνση του αζώτου με τη μορφή των νιτρικών και/ή νιτρωδών από τα απόβλητα μέσω μετατροπή τους σε αέριο άζωτο. Τα τελευταία χρόνια, γίνεται σημαντική ερευνητική προσπάθεια για να παρακαμφθεί το στάδιο της νιτρικοποίησης. Είναι επιθυμητό η αμμωνία να οξειδώνεται σε νιτρώδη και μετά απευθείας να λαμβάνει χώρα η απονιτροποίηση, παρά να γίνεται πρώτα η μετατροπή σε νιτρικά στα συστήματα απομάκρυνσης αζώτου. Θεωρητικά εξοικονομείται περίπου 25% σε δέκτη ηλεκτρονίων (οξυγόνο) και 40% σε δότη ηλεκτρονίων, ενώ επίσης ο ρυθμός απονιτροποίησης αυξάνεται κατά 63% με μικρότερη παραγωγή βιομάζας, οφέλη ιδιαίτερα σημαντικά από οικονομικής πλευράς, καθώς μειώνεται αρκετά το κόστος λειτουργίας της μονάδας επεξεργασίας αποβλήτων. Η παράκαμψη αυτή συνήθως επιτυγχάνεται ρυθμίζοντας κατάλληλα τη συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου, το pH και τη θερμοκρασία. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η προσομοίωση της λειτουργίας αντιδραστήρα SBR για την απομάκρυνση του αζώτου από τα λύματα του με χρήση 4 διαφορετικών μοντέλων (ASM3_2N, 8state model και 2 ακόμη παραπλήσια δομικά μοντέλων), ο έλεγχος της ικανότητας τους να προσομοιάσουν 4 διαφορετικές στρατηγικές λειτουργίας (μέσω κατάλληλης ρύθμισης του πλήθους και της διάρκειας των αερόβιων και ανοξικών φάσεων λειτουργίας του) του αντιδραστήρα SBR και της συνεπακόλουθης παράκαμψης της παραγωγής των νιτρικών στη τέταρτη στρατηγική, η εύρεση των ευαίσθητων παραμέτρων των 4 μοντέλων και η βαθμονόμηση τους. Εκ των 4 μοντέλων το ASM3_2N και 8state model πετυχαν να προσομοιάσουν με επιτυχία την λειτουργία του SBR σε όλες τις στρατηγικές συμπεριλαμβανομένης και της τέταρτης στρατηγικής στην οποία παρατηρήθηκε πειραματικά η παράκαμψη των νιτρικών.