Berechnung und Optimierung des Energieverbrauches einer Kläranlage mit dynamischer Simulation:
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| Published: |
Rostock
Univ., Inst. für Kulturtechnik und Siedlungswasserwirtschaft
2000
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| Series: | Veröffentlichungen des Institutes für Kulturtechnik und Siedlungswasserwirtschaft der Universität Rostock
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VEROEFFENTLICHUNGEN DES INSTITUTES FUER KULTURTECHNIK UND O
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BERECHNUNG UND OPTIMIERUNG DES ENERGIEVERBRAUCHES EINER KLAERANLAGE MIT
DYNAMISCHER SIMULATION VON JENS TRAENCKNER ROSTOCK, AUGUST 2000
BIBLIOTHEK WASSER UND UMWELT (TU DARM STADT? II INHALTSVERZEICHNIS
VERZEICHNIS DER BILDER UND TABELLEN J VERZEICHNIS DER BILDER J
VERZEICHNIS DER TABELLEN JV ABKUERZUNGSVERZEICHNIS V 1 EINLEITUNG X 2
BETRIEBSKOSTEN AUF KLAERANLAGEN 3 2.1 ANTEIL DER BETRIEBSKOSTEN AN DEN
OESAMTKOSTEN DER ABWASSERREINGUNG 3 2.2 KOSTENARTEN 3 2.2.1
PERSONALKOSTEN 3 2.2.2 ENERGIEKOSTEN 4 2.2.3 STOFFKOSTEN 7 2.2.4
INSLANDHALTUNGSKOSTEN 8 2.2.5 KOSTEN DER RESTSTOFFENTSORGUNG G 2.2.6
KOSTEN AUS DER ABWASSERABGABE 8 2.2.7 EINGRENZUNG DER BEEINFLUSSBAREN
BETRIEBSKOSTEN 9 3 ZIELE UND METHODEN BEI DER BESTIMMUNG DES
ENERGIEVERBRAUCHES VON KLAERANLAGEN 11 3.1 ANWENDUNGSGEBIETE 11 3.2
STATISCHE ENERGIEVERBRAUCHSBERECHNUNG 12 3.3 DYNAMISCHE
ENERGICVCRBRAUCHSBERECHNUNG 14 4 BERECHNUNGSANSAETZE FUER DIE ERMITTLUNG
DES ELEKTRISCHEN ENERGIEVERBRAUCHES EINZELNER AGGREGATE 16 4.1
BERECHNUNG DES ENERGIEBEDARFES UEBER PHYSIKALISCHE BEZIEHUNGEN UND
FAUSTWEITE 16 4.2 NUTZUNG DER TECHNISCHEN DOKUMENTATION ZUR HERLEITUNG
VON ENERGIEFUNKTIONEN 20 4.3 AUSWERTUNG VON BETRIEBSDATEN ZUR BESTIMMUNG
SPEZIFISCHER ENERGIEFUNKTIONEN 20 5 SITUATION AUF DER KLAERANLAGE ROSTOCK
22 5.1 AUSLEGUNG 22 5.2 AUFBAU DER KLAERANLAGE 22 5.3 ENERGIEVERBRAUCH 26
6 STATISCHE BERECHNUNG DES ENERGIEVERBRAUCHES DER KLAERANLAGE ROSTOCK 28
7 VERFAHRENSTECHNISCHE MODELLIERUNG 30 7.1 WAHL DES
SIMULATIONSPROGRAMMES 30 7.2 VORKLAERUNG 30 7.3 MODELLIERUNG DER BELEBUNG
30 7.3.1 DAS ACTIVATED SLUDGE MODEL NO.2D (ASM2D) 30 7.3.1.1
MODELLAUSWAHL 30 7.3.1.2 STOFFGRUPPEN 31 7.3.1.3 BESCHREIBUNG DER
BIOLOGISCHEN PROZESSE 35 7.3.2 ABBILDUNG DER BELEBUNGSSTUFE IM MODELL 38
7.3.3 FRAKTIONIERUNG DES ZULAUFES 42 7.3.4 MODELLKALIBRIERUNG 46 7.3.4.1
EMPFEHLUNGEN ZUM METHODISCHEN VORGEHEN 46 7.3.4.2 DURCHFUEHRUNG UND
ERGEBNISSE DER MODELLKALIBRIERUNG 49 7.4 MODELLIERUNG DES
NACHGESCHALTETCN NITRIFIKATIONSFILTERS 58 7.4.1 MODELLAUSWAHL 58 7.4.2
ERLAEUTERUNG DES ALLGEMEINEN BIOFILMANSATZES 58 7.4.2.1 AUSGANGSPUNKT UND
GRUNDLAGEN 58 7.4.2.2 BILANZRAUMBETRACHTUNG 59 7.4.2.3 GEOMCTRIEMODELL
62 7.4.2.4 MODELLMATRIX 63 7.4.3 KALIBRIERUNG UND ANWENDUNG DES
BIOFILM-MODELLS 64 7.5 UEBERTRAGUNG DES MODELLS AUF DIE ZENTRALKLAERANLAGE
71 7.6 VEREINFACHTER BERECHNUNGSANSATZ FUER DEN NACHGESCHALTETEN
DENILRIFIKATIONSFILTCR 75 7.7 MODELL DER ANAEROBEN SCHLAMMBEHANDLUNG 79
7.7.1 AUSWERTUNG VON LITERATURWERTEN UND BETRIEBSDATEN 79 7.7.2 MODELL
ZUR DYNAMISCHEN BERECHNUNG DES O FR-ABBAUS UND DER BIOGASPRODUKTION 84 8
ERMITTLUNG DES ENERGIEVERBRAUCHES AUF DER KLAERANLAGE ROSTOCK 91 8.1
ERMITTLUNG VON FUNKTIONEN ZUR BERECHNUNG DER LEISTUNGSAUFNAHME 91 8.1.1
DATENGRUNDLAGE 91 8.1.2 MECHANISCHE VORREINIGUNG 91 8.1.3 BELEBUNGSSTUFE
92 8.1.3.1 DRUCKBELUEFLUNG 92 8.1.3.2 PUMPEN 93 8.1.3.3 KONSTANTE
VERBRAUCHER , 93 8.1.4 BIOFILTER 94 8.1.5 SCHLAMMBEHANDLUNG 95 8.1.5.1
ENERGIEBEDARF DER FLOTATION 95 8.1.5.2 FAULUNG, PRIMAERSCHLAMMEINDICKER,
KONSTANTE VERBRAUCHER 96 8.1.5.3 SCHLAMMENTWAESSERUNG 96 8.1.6 SONSTIGE
VERBRAUCHER 97 8.2 BERECHNUNG DES HEIZENERGIEVERBRAUCHS 97 8.3 KOPPLUNG
DES ENERGIEBEDARFES AN DIE DYNAMISCHE SIMULATION 99 8.3.1 BELEBUNGSSTUFE
99 8.3.1.1 REGELUNG DER DRUCKBELUEFTUNG 99 8.3.1.2 PUMPEN UND KONSTANTE
VERBRAUCHER 104 8.3.1.3 ENERGIEBEDARF DER BELEBUNG WAEHREND DES
SIMULATIONSZEITRAUMES 104 8.3.2 BIOFILTER 105 8.3.2.1 ENERGIEBEDARF IM
FILTERBETRIEB 105 8.3.2.2 ENERGIEBEDARF WAEHREND DER SPUELUNG 105 8.3.3
SCHLAMMBEHANDLUNG 106 8.3.4 KOPPLUNG ALLER VERFAHRENSSTUFEN 107 8.3.4.1
EINGANGSGROESSEN UND RANDBEDINGUNGEN 107 8.3.4.2 ABLAUFKONZENTRATIONCN 109
8.3.4.3 METHANOL- UND FAELLMITLELVERBRAUCH HL 8.3.4.4 SCHLAMMPRODUKTION
13 8.3.4.5 ELEKTRISCHE ENERGIE H3 8.3.4.6 ILEIZENERGIE N 6 8.3.4.7
BIOGASPRODUKTION UND OTR-ABBAU ? 8.4 DETAILLIERTE BERECHNUNG MIT QUASI
STATISCHEN ANSAETZEN 119 8.4.1 BERECHNUNG DER BELCBUNGSTUFE NACH DEM
HOCHSCHULGRUPPENANSATZ 119 8.4.2 BIOFILTER 123 8.4.3 ANAEROBE
SCHLAMMBEHANDLUNG 125 8.4.4 HEIZENERGIEBEDARF 126 8.4.5
GESAMTENERGIEBEDARF 127 9 VERGLEICH VERSCHIEDENER VERFAHRENSVARIANTEN
UNTER VERWENDUNG DES NEUEN BERECHUNGSANSATZES 129 9.1 VORBEMERKUNG 129
9.2 VERFAHRENSTECHNISCHE BESCHREIBUNG DER VARIANTEN 129 9.2.1
REFERENZZUSTAND 129 9.2.2 REGELUNG NACH DER AMMONIUM- UND
NITRATKONZENTRATION 130 9.2.3 AUSSCRBETRIEBNAHME EINES BELEBUNGSBECKENS
131 9.2.4 ZEITWEISE AUSSERBETRIEBNAHME DER FILTERSTUFE 131 9.3 BEWERTUNG
DER ERGEBNISSE 132 9.3.1 ABLAUFKONZENTRATIONEN 132 9.3.1.1
REFERENZANLAGE 132 9.3.1.2 REGELUNG UEBER AMMONIUM UND NITRAT (VARIANTE
1) 132 9.3.1.3 ZEITWEISE AUSSERBETRIEBNAHME EINES BELEBUNGSBECKENS
(VARIANTE 2) 136 9.3.1.4 ZEITWEISE AUSSERBETRIEBNAHME DER FILTERSTUFE
(VARIANTE 3) 137 9.3.2 ENERGETISCHER VERGLEICH 138 10 ZUSAMMENFASSUNG
142 LITERATURVERZEICHNIS 146
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