Έλεγχος και Βελτιστοποίηση Διεργασιών σε ΜΕΥΑ

Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων: 

Γνωστικά:

• Εμβάθυνση και κατανόηση του σχεδιασμού και της λειτουργίας ΜΕΥΑ για την αφαίρεση οργανικών ενώσεων άνθρακα και των θρεπτικών αζώτου και φωσφόρου.
• Εκμάθηση μεθόδων ανάλυσης των σχεδιαστικών και λειτουργικών στοιχείων υφιστάμενων μονάδων για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης τους.
• Εκμάθηση τεχνικών τροποποίησης των διεργασιών για την αναβάθμιση υφιστάμενων μονάδων με νέες τεχνολογίες.
• Εκμάθηση τεχνικών αναβάθμισης της λειτουργίας δευτεροβάθμιας δεξαμενής καθίζησης με τη χρήση λογισμικών προγραμμάτων και αισθητήρων για την αυτοματοποίηση των διεργασιών.
• Εκμάθηση τεχνικών αυτοματοποίησης των βιολογικών διεργασιών για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας και την εξοικονόμηση ενέργειας.
• Εκμάθηση της δυναμικής προσομοίωσης για τον νέο σχεδιασμό, την αναβάθμιση υφιστάμενων και την επίλυση προβλημάτων σε ΜΕΥΑ.

Δεξιότητες:

• Απόκτηση ικανοτήτων για τον έλεγχο και τη βελτιστοποίηση μονάδων βιολογικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων.
• Απόκτηση ικανοτήτων αναβάθμισης υφιστάμενων ΜΕΥΑ.
• Απόκτηση ικανοτήτων για τον αυτόματο έλεγχο ΜΕΥΑ.
• Απόκτηση ικανοτήτων προσομοίωσης ΜΕΥΑ.

Περιεχόμενο Μαθήματος:
1. Σχεδιασμός Μονάδων Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων για την οξείδωση του άνθρακα και του αζώτου. Παράδειγμα σχεδιασμού πλήρους ανάμιξης, και εναλλασσόμενων φάσεων διαλείποντος έργου.
2. Σχεδιασμός Μονάδων Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων για την αφαίρεση του αζώτου. Παράδειγμα σχεδιασμού: α) προτεταμένης απονιτροποίησης σε σύστημα πλήρους ανάμιξης, β) αφαίρεσης νιτρικών κατά την περίοδο γεμίσματος σε SBR, γ) προσδιορισμού της ανοξικής φάσης σε οξειδωτική τάφρο, δ) μετα-ανοξικής απονιτροποίησης με εξωτερική πηγή άνθρακα και ε) της ανοξικής/ αερόβιας βηματικής τροφοδοσίας.
3. Σχεδιασμός Μονάδων Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων για την αφαίρεση του φωσφόρου, έλεγχος της διεργασίας, επίδραση του DO και των ΝΟ3- στις ροές ανακυκλοφορίας, μέθοδοι για την βελτίωση της απομάκρυνσης φωσφόρου. Παράδειγμα μεθοδολογίας εκτίμησης της απόδοσης ΒPR.
4. Προβλήματα συστημάτων ενεργού ιλύος και ο έλεγχος τους. Διόγκωση της ιλύος, αίτια και καταπολέμηση. Επιπλέουσα ιλύς και αφροί, επηρεασμός της λειτουργίας, υπαίτιοι μικροοργανισμοί, καταπολέμηση. Συστηματική αναγνώριση των αιτιών και μέτρα κατά των δυσλειτουργιών κατά την επεξεργασία της ιλύος, προβλήματα κατά την πάχυνση, φρεάτια επιλογής (αερόβια, ανοξικά, αναερόβια).
5. Βελτιστοποίηση των διεργασιών σε ΜΕΥΑ, ανάλυση των στοιχείων υφιστάμενων εγκαταστάσεων, μέθοδοι ανάλυσης, λειτουργικές αλλαγές, αναβάθμιση εγκαταστάσεων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων και βιοστερεών, τροποποιήσεις διεργασιών για την κάλυψη νέων απαιτήσεων. Παράδειγμα αναβάθμισης: εναλλασσόμενος αερισμός και περιοδική τροφοδοσία, αυτόματος έλεγχος.
6. Αναβάθμιση της ικανότητας λειτουργίας δευτεροβάθμιας καθίζησης. Έλεγχος της απόδοσης δεξαμενών καθίζησης με την μέθοδο της ανάλυσης του σταθερού σημείου. Επίλυση προβλημάτων και βελτίωση της λειτουργίας δευτεροβάθμιας καθίζησης με αισθητήρες συνεχούς καταγραφής και χρήση λογισμικού.
7. Αναβάθμιση βιολογικών καθαρισμών με την τεχνολογία αντιδραστήρων μεμβρανών (MBR). Επιλογή και σχεδιασμός, προβλήματα λειτουργίας.
8. Εφαρμογή βιοαισθητήρων σε ΜΕΥΑ για τον έλεγχο της λειτουργίας, Βιοαισθητήρες για έλεγχο αερόβιων, αναερόβιων και ανοξικών βιολογικών διεργασιών.
9. Αναερόβια επεξεργασία υγρών αποβλήτων και ιλύος. Βασικές αρχές, σχεδιασμός συστημάτων, προβλήματα, τεχνικές αύξησης του παραγόμενου βιοαερίου. Αυτόματα συστήματα ελέγχου σε συνδυασμό με on-line μετρητές για την αύξηση της σταθερότητας και της καλής απόδοσης αναερόβιων χωνευτών. Παραδείγματα σχεδιασμού.
10. Αυτόματος έλεγχος διεργασιών σε ΜΕΥΑ. Εξωτερικές και εσωτερικές διαταραχές διεργασίας, συστήματα ελέγχου, αρχιτεκτονική των συστημάτων ελέγχου, αυτόματος έλεγχος, αλγόριθμοι ελέγχου (on/off, P, I, PI, PD, PID), έλεγχος πρόσωτροφοδότησης και ανατροφοδότησης, κλιμακωτός και προσαρμοστικός έλεγχος, ελεγκτές, τελικά στοιχεία ελέγχου.
11. Μέθοδοι και όργανα για τον έλεγχο συνεχούς καταγραφής: ρυθμός κατανάλωσης οξυγόνου (OUR), δυναμικό οξειδοαναγωγής (ORP), ιοντοεκλεκτικοί αισθητήρες (ΝΗ4+ και ΝΟ3-). Παραδείγματα εφαρμογών: Στρατηγικές ελέγχου διατήρησης του επιπέδου του διαλυμένου οξυγόνου, ρύθμισης του ποσοστού ανακυκλοφορίας (RAS), απόρριψης περίσσιας ιλύος (WAS) και του χρόνου παρακράτησης των στερεών (SRT), για την αφαίρεση του αζώτου, εσωτερική ανακυκλοφορία νιτρικών, προσθήκη εξωτερικής πηγής άνθρακα, σημεία τοποθέτησης των αισθητήρων και δομές ελέγχου.
12. Δυναμική μοντελοποίηση ΜΕΥΑ με το πρόγραμμα STOAT. Αναγκαιότητα και πλεονεκτήματα της δυναμικής μοντελοποίησης κατά τον νέο σχεδιασμό, αναβάθμιση υφιστάμενων και επίλυση προβλημάτων σε ΜΕΥΑ. Εισαγωγή στα κινητικά μοντέλα προσομοίωσης σχεδιασμού και λειτουργίας της διεργασίας ενεργού ιλύος. Μαθηματικά μοντέλων που χρησιμοποιούνται για τις διεργασίες της ενεργού ιλύος και της καθίζησης.
13. Εφαρμογές του προγράμματος STOAT με τον σχεδιασμό ΜΕΥΑ και την προσομοίωση της λειτουργίας, βαθμονόμηση, σενάρια για την επιλογή καλύτερης εναλλακτικής λύσης για κάθε στάδιο επεξεργασίας, αξιολόγηση της συμπεριφοράς του συστήματος σε υποθετικές δυσμενείς συνθήκες και προτάσεις βελτίωσης.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία:

• G. Tchobanoglous, F.L. Burton, H.D. Stensel, (2018) Μηχανική υγρών αποβλήτων, Επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση.
• Α. Αϊβαζίδης, (2018) Τεχνολογία Υγρών Αποβλήτων I, ΙΙ.
• Σημειώσεις μαθήματος από τον διδάσκοντα, μέσω e-class.
• Ελεύθερο λογισμικό προσομοίωσης STOAT.
• Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik, Band I,II,II,IV,V,VI, (1997) ATV Abwassertechnische Vereinigung e.V.
• Biologische und weitergehende Abwasserreinigung, (1997) Abwassertechnische Vereinigung e.V.