Studenti budou umět:

Získat potřebná data pro vytvoření funkčního matematického modelu

Základní kroky při sestavování maticového zápisu modelu IAWQ/IWA

Vytvořit, validovat a verifikovat matematický model čistírny odpadních vod s odstraňováním dusíku a fosforu v programu ASIM 4.2.0

Students will be able to:

Obtain data required for creating working mathematical model

Perfom basics steps in assembling the mathris of IAWQ/IWA models

Create, validate, and verify mathematical model of wastewater treatment plant with nutrient remocal with ASIM programmes

A:Wanner J. Process Theory: Biochemistry, Microbiology, Kinetics, and Activated Sludge Quality Control.Chapter 1 in: Activated Sludge Process Design and Contriol: Theory and Practice.Water Quality Management Library,Volume 1,second edition,Technomic Publishing Co.,Inc. Lancaster,PA,USA,1998,9781566766432

A:Makinia J.,Mathematical Modelling and Computer Simulation of Activated Sludge Systems,IWA Publishing,2010,9781843392385

1. Definice a účel modelů, rozdělení na modely fyzické a matematické, základní typy fyzických modelů používaných v čištění odpadních vod

2. Rozdělení matematických modelů biologických čistíren odpadních vod, bilance jednotkového uzlu modelu, aplikace zásady zachování hmoty a kontinua

3. Základní fáze při tvorbě modelu: předběžná, získání dat, kalibrace, validace a verifikace

4. Základní pojmy používané při stavbě modelu, procesní analýza, nezbytné zjednodušující předpoklady pro tvorbu reálně použitelného modelu

5. Charakteristika odpadní vody a biomasy pro účely tvorby modelu, frakce rozpuštěné a partikulované, další parametry a charakteristiky nutné pro sestavení modelu, definice kinetických parametrů popisujících příslušné frakce biomasy

6. Koncepce matematického modelu aktivačního procesu ASM podle IAWQ/IWA, identifikace složek modelů a procesů, kterými se transformují, matematické formulace rychlosti dějů

7. Maticový zápis modelu IAWQ/IWA, základní kroky při sestavování matice, stechiometrické koeficienty pro jednotlivé konverze, využití matice pro kontrolu zákona zachování v řádcích a pro bilanci složky po sloupcích

8. Příklad sestavení matice pro jednoduchý model aktivačního procesu s odstraňováním rozpuštěného substrátu a růstem heterotrofní biomasy v oxických podmínkách

9. Rozšíření základní matice pro aktivační proces s nitrifikací a denitrifikací, princip přepínacích funkcí a jejich aplikace pro matematický popis změny kultivačních podmínek, limitaci substrátem, rozpuštěným kyslíkem

10. Použití výukového simulačního programu ASIM k demonstraci vlastností modelu aktivačního procesu ASM, simulace vlivů základních technologických podmínek a uspořádání reaktorů na procesy nitrifikace a denitrifikace

11. Modely ustáleného stavu a možnost dynamické simulace v programu ASIM

12. Možnosti simulace biologického odstraňování fosforu, modely popisují kompetici vločkotvorných mikroorganismů s vláknitými mikroorganismy způsobujícími bytnění aktivovaného kalu nebo tvorbu biologických pěn

13. Demonstrace použití profesionálního simulačního programu GPS-X pro návrhy čistíren odpadních vod

14. Využití matematických modelů k řízení provozu biologické částí čistíren odpadních vod, expertní systémy pro řešení provozních problémů

1) Definition and purpose of models, classification to mathematical and physical models

2) Models of biological weastewater treatment, mass balance, model units, mass conservation and fluid continuity

3) Basic phases of model construction; data collection; calibration; validation and verification

4) Basic terms used in model formulation, process analysis, model simplifications

5) Characterisation of wastewater and biomass for purpose of mathematical models

6) Conceptual principles of IWA Activated Sludge Model No. 1, identification of model components and processes

7) Composition of model matrix, explanation of rows and columns, stoichiometric coeffiecients, mass and continuity check

8) Principles of model matrix for simple model of activated lsudge process for carbon reemoval only

9) Application of model matrix for complex processes (nitrification, denitrification), principle of switching functions

10) Demonstration of model properties by using simulation programmes (ASIM etc.)

11) Steady state models and dynamic modeling by using the ASIM software, demonstration of professional simulation software for operation and design of wastewater treatment plants

12) Modelling of biological phosphorus removal, simulation of competition between floc-forming and filamentous bacteria; bulking and foaming control models

13) Modelling of anaerobic processes of sludge stabilization

14) Use of mathematical models in expert systems for control of wastewater treatment plant operation and solving operational problems

http://web.vscht.cz/pecenkam/

http://web.vscht.cz/pecenkam/

Biologické čištění odpadních vod

Biological Wastewater Treatment