Modelowanie procesów oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego

Książka objaśnia podstawowe zasady inżynierii biochemicznej, obejmujące bilanse bioreaktorów i modele biologiczne wzrostu mikroorganizmów, a także przedstawia modele osadu czynnego (szczegółowy opis modeli opracowanych przez IWA oraz modelu ASM3P). Omówiono także kalibrację modeli osadu czynnego i wyznaczanie parametrów wrażliwych tych modeli.

Podręcznik adresowany jest do wszystkich, którzy mają do czynienia z modelami osadu czynnego, a w szczególności do studentów, doktorantów i młodych pracowników naukowych, a także do pracowników oczyszczalni ścieków. Jest to szczególnie istotne, gdyż powszechnie stosowane oprogramowanie, w którym zaimplementowane są modele osadu czynnego, na ogół nie zawiera objaśnienia koncepcji i struktury modeli, użytych w nich równań oraz nie tłumaczy sensu biologicznego zastosowanych parametrów.

1. Słowo wstępne

2. Modelowanie układów biologicznych
2.1. Wprowadzenie
2.2. Ogólny bilans bioreaktora
2.2.1. Bioreaktor o działaniu okresowym
2.2.2. Bioreaktor o działaniu ciągłym - chemostat
2.3. Analiza modelu biologicznego bioreaktora
2.3.1. Krzywa wzrostu biomasy
2.3.2. Wzrost limitowany pojedynczym substratem w bioreaktorze o działaniu okresowym
2.3.3. Wzrost limitowany pojedynczym substratem w chemostacie
2.3.4. Analiza parametrów równania Monoda, ich interpretacja i wyznaczanie
2.3.5. Chemostat Monoda z zawracaniem biomasy
2.4. Inne modele biologiczne opisujące wzrost biomasy
2.4.1. Kinetyka multisubstratowa - wzrost limitowany więcej niż jednym substratem
2.4.2. Inhibicja wzrostu biomasy
2.5. Przemiana podstawowa
2.6. Wymieranie biomasy

3. Ścieki jako substrat dla mikroorganizmów
3.1. Podstawowe definicje
3.2. Skład ścieków

4. Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego
4.1. Kilka słów o historii technologii osadu czynnego
4.2. Zasada działania i ważniejsze parametry technologii osadu czynnego
4.3. Usuwanie biogenów ze ścieków - główne przemiany biochemiczne i technologie
4.4. Mikrobiologia osadu czynnego
4.5. Skład i budowa kłaczka osadu czynnego
4.6. Zakłócenia pracy osadu czynnego

5. Historia modeli osadu czynnego

6. Koncepcja i struktura modeli osadu czynnego

7. Założenia do modeli ASM

8. Składniki modeli ASM
8.1. Model ASM1
8.2. Modele ASM2 i ASM2d
8.3. Model ASM3 i ASM3P

9. Charakterystyka biomasy i substratu w modelach osadu czynnego
9.1. Charakterystyka biomasy i wyznaczanie frakcji
9.2. Charakterystyka substratu i wyznaczanie frakcji

10. Procesy uwzględnione w modelach ASM
10.1. Model ASM1
10.2. Modele ASM2 i ASM2d
10.3. Modele ASM3 i ASM3P

11. Parametry modeli osadu czynnego
11.1. Współczynniki stechiometryczne
11.1.1. Model ASM1
11.1.2. Model ASM2 i ASM2d
11.1.3. Model ASM3 i ASM3P
11.2. Parametry kinetyczne
11.2.1. Wzrost i wymieranie zwykłych organizmów heterotroficznych (OHO)
11.2.2. Wzrost i wymieranie organizmów autotroficznych (AUT)
11.2.3. Wzrost i wymieranie mikroorganizmów akumulujących polifosforany (PAO)
11.2.4. Parametry kinetyczne procesu hydrolizy
11.2.5. Inne parametry modeli ASM
11.3. Wyznaczanie podstawowych parametrów kinetycznych modeli ASM
11.3.1. Wyznaczanie parametrów kinetycznych związanych z mikroorganizmami OHO
11.3.2. Wyznaczanie parametrów kinetycznych związanych z mikroorganizmami autotroficznymi
11.3.3. Wyznaczanie parametrów kinetycznych związanych z mikroorganizmami PAO
11.3.4. Przegląd metod wyznaczania parametrów modeli ASM

12. Ograniczenia w zastosowaniu modeli ASM
12.1. Zakres stosowalności modeli ASM
12.2. Znaczenie temperatury procesu w modelach ASM

13. Kalibracja modelu ASM
13.1. Pojęcia podstawowe
13.2. Zagadnienia hydrodynamiczne
13.3. Miary jakości dopasowania modelu
13.4. Protokoły kalibracyjne
13.5. Wrażliwość parametrów modeli ASM
13.6. Przykładowa kalibracja modelu ASM2d dla oczyszczalni ścieków w Zgierzu
13.6.1. Zdefiniowanie dziedziny projektu i określenie celów
13.6.2. Zbieranie danych i ocena ich jakości
13.6.3. Ustalenia modelowe
13.6.4. Kalibracja i walidacja modelu ASM2d
13.6.5. Symulacja i interpretacja wyników