Reaktionstechnische und fluiddynamische Untersuchungen eines Wirbelschichtreaktors zur anaeroben Abwasserreinigung:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2000
|
| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 3]
651 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 184 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3183651033 |
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V
INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS
X
ZUSAMMENFASSUNG
XIV
1
EINLEITUNG
1
1.1
KOOPERATION
IM
RAHMEN
DIESER
ARBEIT
.
1
1.1.1
ARBEITEN
DES
PROJEKTPARTNERS
.
2
1.1.2
BESCHREIBUNG
DES
PROZESSES
.
2
1.1.2.1
KENNZEICHNUNG
DES
ABWASSERS.
2
1.1.2.2
BIOLOGISCHE
ABBAUSCHRITTE
UND
KALKFAELLUNG
.
4
1.1.2.3
TRAEGERPARTIKEL
.
.
9
1.1.2.4
WIRBELSCHICHTREAKTOR
.
10
1.1.2.5
TECHNISCHE
PROBLEME
.
11
1.1.3
ALLGEMEINE
FRAGESTELLUNGEN
.
13
1.2
STAND
DES
WISSENS
.
13
1.2.1
TECHNOLOGIE
DER
ANAEROBEN
ABWASSERREINIGUNG
.
13
1.2.1.1
ANAEROBE
REINIGUNGSVERFAHREN
.
14
1.2.1.2
POTENTIAL
ANAEROBER
REINIGUNGSVERFAHREN
.
15
1.2.1.3
GRENZEN
DES
ANAEROBEN
WIRBELSCHICHTVERFAHRENS
.
18
1.2.2
STAND
DER
FORSCHUNG
.
19
1.2.2.1
ANAEROBE
ABWASSERREINIGUNG
.
20
1.2.2.2
MEHRPHASENSTROEMUNG
UND
WIRBELSCHICHTREAKTOREN.
.
23
1.2.2.2.1
PHASENVERTEILUNG/EXPANSIONSVERHALTEN
.
25
1.2.2.2.2
FESTSTOFF/EIGENSCHAFTSVERTEILUNG
.
28
1.2.2.2.3
DURCHMISCHUNG
FLUESSIGPHASE
.
29
1.2.2.2.4
INTERPHASIGER
STOFFTRANSPORT
.
31
1.2.2.3
PHYSIKALISCH-CHEMISCHE
GRUNDLAGEN
.
33
1.2.2.3.1
BERECHNUNG
PH-WERT
.
33
1.2.2.3.2
KALKAUSFAELLUNG
.
33
1.2.3
OFFENE
FRAGESTELLUNGEN
.
35
1.3
ZIELSETZUNG
DER
ARBEIT
.
36
1.3.1
UEBERSICHT
.
36
1.3.2
TEILZIELE
UND
MODULARES
MODELLIERUNGSKONZEPT
.
36
1.3.3
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
.
36
2
REAKTIONSTECHNISCHE
MODELLBILDUNG
39
2.1
UEBERBLICK
.
39
2.2
GRUNDLEGENDE
ANNAHMEN
UND
BILANZGLEICHUNGEN
.
40
2.3
ZUR
VERWENDUNG
DES
AXIALEN
DISPERSIONSMODELLS
.
41
2.4
BIOLOGISCHE
ABBAUREAKTIONEN
.
41
2.4.1
STOECHIOMETRIE:
STOFFFLUSSANALYSE
.
41
2.4.1.1
AUFGABENSTELLUNGEN
DER
MPFA
.
42
VI
2.4.1.2
STOECHIOMETRIE
EINES
EINZELNEN
REAKTIONSSCHRITTES
-
ELE
MENTARBILANZEN
.
42
2.4.1.3
STOECHIOMETRIE
IN
EINEM
NETZWERK
VON
REAKTIONEN
-
BE
RECHNUNG
VON
FLUESSEN
.
45
2.4.1.4
WEITERE
ANWENDUNGEN
DER
MPFA
.
46
2.4.2
KINETIK:
LITERATURUEBERSICHT
UND
VERWENDETE
ANSAETZE
.
47
2.4.2.1
EINFUEHRUNG
.
47
2.4.2.2
PRODUKTINHIBIERUNG
DES
PROPIONSAEUREABBAUS
.
53
2.4.2.3
ZUSAMMENFASSUNG
VERWENDETER
ANSAETZE
.
53
2.5
KALKAUSFAELLUNG
.
54
2.6
STOFFTRANSPORT
FLUESSIGKEIT/GAS
.
56
2.7
GLEICHGEWICHTE
DER
LADUNGEN
UND
DISSOZIATIONSREAKTIONEN
.
57
2.8
MODELLUEBERSICHT
.
60
2.8.1
UMRECHNUNGEN
.
60
2.8.2
ZUSTANDSGROESSEN
.
61
2.8.3
MODELLSTRUKTUR
FUER
DEN
IDEAL
DURCHMISCHTEN
WIRBELSCHICHTREAKTOR
61
2.8.4
MODELLSTRUKTUR
FUER
DEN
NICHT
IDEAL
DURCHMISCHTEN
WIRBELSCHICHT
REAKTOR
.
62
3
MODELLIERUNG
DER
AXIALEN
FESTSTOFFVERTEILUNG
63
3.1
UEBERSICHT
UND
ZIELSETZUNG
.
63
3.2
EIGENSCHAFTEN
VON
EINZELNEN
FESTSTOFFPARTIKELN
.
63
3.2.1
GROESSE
.
63
3.2.2
FORM
.
64
3.2.3
DICHTE
.
64
3.2.4
SINKGESCHWINDIGKEIT
.
65
3.3
EIGENSCHAFTEN
DES
PARTIKELKOLLEKTIVS
.
66
3.3.1
GROESSE
.
66
3.3.2
FORM
.
66
3.3.3
DICHTE
.
66
3.3.4
SINKGESCHWINDIGKEIT
.
67
3.4
SCHICHTENMODELL
.
67
3.4.1
BERECHNUNGSSCHEMA
.
67
3.4.2
BERECHNUNG
DES
LEERRAUMANTEILS
.
70
3.5
ZWEIDIMENSIONALE
EIGENSCHAFTSVERTEILUNG
.
70
4
MODELLIERUNG
DER
DYNAMIK
DES
PARTIKELBEWUCHSES
73
4.1
UEBERSICHT
.
73
4.2
INNERER
BEWUCHS
(PHASE
I)
.
75
4.3
AEUSSERER
BEWUCHS,
PHASE
II
.
77
4.4
KOPPELUNG
VON
PARTIKELBEWUCHS
UND
AXIALER
FESTSTOFFVERTEILUNG
.
78
4.5
QUASISTATIONAERE
ZUSTAENDE
FUER
DAS
DYNAMISCHE
MODELL
EINER
AXIALEN
FEST
STOFFVERTEILUNG
.
82
4.6
ALTERNATIVE
MODELLVORSTELLUNG
UND
GRENZEN
.
82
VII
5
REAKTOREN
UND
EXPERIMENTELLE
METHODEN
84
5.1
LABORREAKTOREN
.
84
5.1.1
KLEINER
LABORWIRBELSCHICHTREAKTOR
.
84
5.1.2
GROSSER
LABORWIRBELSCHICHTREAKTOR
.
85
5.2
INDUSTRIELLE
REAKTOREN
.
89
5.3
MODELLABWASSER
.
90
5.4
ANALYTIK
.
92
5.5
HPLC
.
92
5.6
GC
.
92
5.7
PARTIKELMESSTECHNIK
.
92
5.7.1
GROESSE
.
92
5.7.2
FORM
.
93
5.7.3
DICHTE
UND
LEERRAUMANTEIL
IM
FESTBETT
.
93
5.7.4
LEERRAUMANTEIL
IN
DER
WIRBELSCHICHT
.
93
5.7.5
SINKGESCHWINDIGKEIT
.
94
5.7.6
VISKOSITAET
.
94
5.8
BESTIMMUNG
DES
DISPERSIONSKOEFFIZIENTEN
.
94
6
PARAMETRIERUNG
96
6.1
UEBERSICHT
.
96
6.1.1
REAKTIONSTECHNISCHE
UNTERSUCHUNGEN
.
96
6.1.2
FLUIDDYNAMISCHE
UNTERSUCHUNGEN
.
96
6.2
EIGENE
UNTERSUCHUNGEN
.
97
6.2.1
STOECHIOMETRIE
DER
ABBAUREAKTIONEN
.
97
6.2.2
KINETIK
DER
ABBAUREAKTIONEN
.
99
6.2.3
DURCHMISCHUNG
.
100
6.2.4
PARTIKELEIGENSCHAFTEN
.
102
6.2.4.1
FORM
.
102
6.2.4.2
GROESSE
.
103
6.2.4.3
DICHTEN
UND
LEERRAUMANTEILE
.
103
6.2.4.4
VISKOSITAET
.
104
6.3
UNTERSUCHUNGEN
DES
PROJEKTPARTNERS
.
104
6.3.1
KINETIK
DER
ABBAUREAKTIONEN
.
104
6.3.2
DURCHMISCHUNG
.
105
6.3.3
BETRIEBSDATEN
.
107
6.3.3.1
ZUCKERFABRIK
GROSS
MUNZEL
(1993/1994)
.
108
6.3.3.2
ZUCKERFABRIK
CLAUEN
(1995).
109
6.4
WEITERE
PARAMETER
.
111
7
REAKTIONSTECHNISCHE
UNTERSUCHUNGEN
FUER
DEN
IDEAL
DURCHMISCHTEN
WIRBELSCHICHTREAKTOR
112
7.1
UEBERSICHT
.
112
7.2
DYNAMISCHER
ANFAHRVORGANG
.
112
7.3
QUASTISTATIONAERE
BETRIEBSZUSTAENDE
UND
PARAMETERSTUDIEN
.
114
VIII
7.3.1
VARIATION
DER
ABBAURATEN
.
114
7.3.2
VARIATION
DER
PH-INHHIBIERUNGSKONSTANTEN
.
115
7.3.3
VARIATION
VON
KALZIUMKONZENTRATION
UND
LOESLICHKEITSPRODUKT
.
.
116
7.3.4
VARIATION
VON
DISSOZIATIONSGLEICHGEWICHTKONSTANTEN
.
117
7.3.5
VARIATION
VON
DRUCK
UND
K^A
WERT
.
117
7.3.6
VARIATION
VON
ABWASSERVOLUMENSTROM
UND
ABBAUKAPAZITAET
.
118
7.4
SENSITIVITAETSANALYSE
DER
MODELLPARAMETER
.
118
7.5
UNTERSUCHUNGEN
ZUR
AUSLASTUNG
.
120
7.5.1
HYSTERESEVERHALTEN
.
122
7.6
PHYSIKALISCHE
SYSTEMGRENZEN
UND
LEISTUNGSMAXIMUM
.
123
8
REAKTIONSTECHNISCHE
UNTERSUCHUNGEN
FUER
DEN
NICHT
IDEAL
DURCHMISCH
TEN
WIRBELSCHICHTREAKTOR
124
8.1
AUSWIRKUNGEN
DER
MASSSTABSVERGROESSERUNG
.
124
8.2
10
M
3
WIRBELSCHICHTREAKTOR
.
125
8.2.1
BETRIEBDATEN
UND
VALIDIERUNG
DES
MODELLS
.
125
8.2.2
PARAMETERSTUDIEN
.
127
8.2.2.1
MAXIMALE
ABBAUGESCHWINDIGKEITEN
.
127
8.2.2.2
DISPERSIONSKOEFFIZIENT.
127
8.2.2.3
KALZIUM
UND
KATIONENKONZENTRATION
.
128
8.3
500
M
3
WIRBELSCHICHTREAKTOR
.
130
8.3.1
BETRIEBDATEN
UND
SYSTEMVERHALTEN
.
130
8.3.2
PARAMETERSTUDIEN/MODELLANALYSE
.
132
8.3.2.1
UNTERSCHIEDLICHE
BELASTUNGSZUSTAENDE
.
132
8.3.2.2
EINFLUSS
VON
KALZIUM
UND
KATIONEN
.
134
8.3.2.3
WEITERE
PARAMETER
.
136
8.3.3
AXIALE
ZULAUFVERTEILUNG
.
137
8.3.4
DYNAMISCHES
SYSTEMVERHALTEN
.
138
8.3.5
PHYSIKALISCHE
SYSTEMGRENZEN
UND
BEWERTUNG
FUER
DIE
PRAXIS
.
.
.
140
0
PARTIKELCHARAKTERISIERUNG
UND
AXIALE
FESTSTOFIVERTEILUNG
141
9.1
UNTERSUCHUNGEN
ZUR
PARTIKELSINKGESCHWINDIGKEIT
.
141
9.1.1
SINKGESCHWINDIGKEITS
UND
DICHTEVERTEILUNG
.
141
9.1.2
AXIALE
GRADIENTEN
DER
MITTLEREN
SINKGESCHWINDIGKEIT
.
142
9.2
AXIALE
FESTSTOFFVERTEILUNG
IM
TECHNIKUMSREAKTOR
.
143
9.2.1
UEBERSICHT
.
143
9.2.2
UNBEWACHSENER
BIMSSTEIN
(I)
.
143
9.2.3
BEWACHSENER
BIMSSTEIN
(II)
.
144
9.2.4
EINFLUSS
DER
GASPHASE
(III
UND
IV)
.
146
9.3
AXIALE
FESTSTOFFVERTEILUNG
IM
500
M
3
WIRBELSCHICHTREAKTOR
.
147
9.3.1
UEBERSICHT
UND
BETRIEBSFUEHRUNG
.
147
9.3.2
VERGLEICH
VON
MESS
UND
SIMULATIONSERGEBNISSEN
.
147
9.4
BEWERTUNG
DES
SCHICHTENMODELLS
.
148
9.4.1
ZUSAMMENFASSUNG
.
148
IX
9.4.2
PARAMETERSTUDIEN
ZUM
EXPANSIONVERHALTEN
.
150
10
UNTERSUCHUNGEN
ZUM
DYNAMISCHEN
PARTIKELBEWUCHS
152
10.1
SIMULATION
DES
INNEREN
UND
AEUSSEREN
BEWUCHSES
.
152
10.2
SIMULATION
DER
KOPPELUNG
VON
PARTIKELBEWUCHS
UND
AXIALER
FESTSTOFF
VERTEILUNG
.
153
10.2.1
KRITISCHE
BEWERTUNG
VON
BETRIEBSDATEN
.
153
10.2.2
SIMULATION
DER
DYNAMISCHEN
FESTSTOFFVERTEILUNG
IN
DER
KAMPAGNE
1995
.
154
10.2.3
QUASISTATIONAERE
BETRIEBSZUSTAENDE
DER
FESTSTOFFVERTEILUNGEN
.
.
.
158
A
NUMERISCHE
METHODEN
UND
COMPUTERPROGRAMME
163
A.L
UEBERSICHT
DER
VERWENDETEN
SOFTWAREPAKETE
.
163
A.2
PROGRAMME
ZU
UNTERSUCHUNGEN
FUER
DEN
IDEAL
DURCHMISCHTEN
WIRBEL
SCHICHTREAKTOR
.
163
A.2.1
INTEGRATION
UND
PARAMETERIDENTIFIKATION
.
163
A.2.2
SENSITIVITAETSANALYSE
.
164
A.3
PROGRAMME
ZU
UNTERSUCHUNGEN
FUER
DEN
NICHT
IDEAL
DURCHMISCHTEN
WIR
BELSCHICHTREAKTOR
.
165
A.3.1
METHODE
DER
FINITEN
VOLUMEN
.
165
A.3.2
PARAMETERSCHAETZUNG
.
165
A.3.3
KALKFAELLUNG
.
165
A.4
PROGRAMME
ZUR
BERECHNUNG
DER
STATIONAEREN
UND
DYNAMISCHEN
AXIALEN
FESTSTOFFVERTEILUNG
.
165
A.4.1
SCHICHTENMODELL
.
165
A.4.2
DYNAMISCHE
PARTIKELEIGENSCHAFTEN
UND
KOPPELUNG
MIT
SCHICHTEN
MODELL
.
166
B
BERECHNUNG
DER
BILDUNGSRATE
VON
BIOMASSE
167
C
HERLEITUNG
EINER
PH-INHIBIERUNGSFUNKTION
168
D
LOESUNG
DER
GLEICHUNG
VON
ERGUN
169
E
VERTEILUNGSFUNKTIONEN
170
E.L
FUNKTIONEN
FUER
EINE
EIGENSCHAFT
UND
UMRECHNUNGEN
.
170
E.2
FUNKTIONEN
FUER
ZWEI
EIGENSCHAFTEN
UND
UMRECHNUNGEN
.
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LITERATURVERZEICHNIS
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