Exploitation of mathematical modeling for optimization of WWTP´s operation with nutrient removal
Využití matematického modelování k optimalizaci provozu ČOV s odstraňováním nutientů
Vedoucí/Supervisor
Prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc.
Jazyk/Language
Czech
Abstrakt
Disertační práce se zabývá monitoringem komunální čistírny odpadních vod před intenzifikací technologie čištění a návrhem řešení této intenzifikace. Hodnocení technologického stavu ČOV je provedeno na základě dat o kvalitě přítoku a odtoku poskytnutých provozovatelem, laboratorních testů a 24hodinových odběrů. Na základě získaných výsledků jsou definovány hlavní problémy stávající technologie a navržena opatření pro intenzifikaci procesu čištění. Návrh intenzifikace počítá s plánovaným připojením dalších aglomerací a průmyslových zón na kanalizační řád. Navržené změny mají zaručit dodržování odtokových koncentrací ukazatelů znečištění předepsaných legislativou s výhledem na její změny po roce 2012.
Na sledované čistírně odpadních vod je kromě městských odpadních vod čištěn i významný podíl vod průmyslových. Největším producentem průmyslových odpadních vod je sklářský závod. Tyto vody jsou nejprve chemicky předčištěny a poté vedeny na biologickou čistírnu odpadních vod, kde se míchají s městskými odpadními vodami a dále jsou čištěny společně. Průmyslové odpadní vody obsahují významné procento nerozpuštěného i rozpuštěného inertního znečištění.
Z biochemických procesů bylo řešeno především odstraňování dusíku procesy nitrifikace a denitrifikace. Účinnost procesů byla hodnocena na základě kinetických a respirometrických testů. S procesem denitrifikace úzce souvisí přítomnost snadno rozložitelného substrátu v odpadní vodě. Jeho podíl byl určován na základě testů frakcionace. Pozornost byla věnována rovněž optimalizaci primárního čištění, separačního stupně a technologii chemického srážení fosforu. Pro potřeby tvorby matematického modelu byly provedeny další série laboratorních experimentů založených na respirometrických testech.
V průběhu řešení bylo provedeny dvě 24hodinová sledování ČOV. Získané výsledky byly použity pro kalibraci a ověření matematických modelů. Na základě shromážděných souborů dat byly vytvořeny matematické modely stávající technologie ČOV i navržených intenzifikačních opatření.
Abstract
The doctoral thesis deals with waste water treatment plant monitoring in the state before purification technology intensification implementation and before proposition how to solve this problem.
Classification of the technological state of the waste water treatment plant is given on the bases of the inflow/outflow quality data provided by the plant operator and also on the bases of the laboratory tests and 24 hours sampling. On the bases of the results obtained the problems of existing technology are defined and some meassures are proposed for intensification of the purification process. Intensification proposal takes into account planned adjunction of another aglomerations and industrial zones to the drainline. The proposed changes should warrant the observance of outlet concentration of contamination indices that are legislatively specified forward-looking to its changes after the year 2012.
In the monitored waste water treatment plant there are not only municipal waste waters purified but also significal portion of industrial waste waters is processed. The greatest producer of industrial waste waters is the glass plant. These waste waters are first purified on chemical way and then they are led to the biological waste water treatment plant, where they are mixed with the municipal waste waters and further they are purified jointly. Industrial waste waters contain significant amount of inert contamination , dissolved and undissolved.
Of the biological processes there was predominantly nitrogen removing solved using the processes of nitrification and denitrification. With the process of denitrification the presence of easily decomposable substrate in waste water is closely connected. Its participation was assessed on base of fractionation tests. The attention was also presented to the process of optimalization of primary purification, to optimalization of the separation stage and to the technology of chemical preciptation of phosphorus. For the needs of matematical model formation there were another series of laboratory experiments accomplished based upon the respirometrical tests.
During the solving of the task there were carried out two 24hours monitorings at the waste treatment plant. The results obtained were used for calibration and verification of matematical models. On the base of gathered sets of data there were formed matematical models of existing technology of the waste treatment plant and of the intensification measures proposed.