Prozesssimulation biologischer Abbauprozesse im Bereich der Abfallwirtschaft:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Hamburg
Gesellschaft zur Förderung der Forschung und Entwicklung der Umwelttechnologien an der Technischen Universität Hamburg-Harburg e.V. (GFEU)
2014
|
| Schriftenreihe: | Hamburger Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft
Band 88 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIX, 288 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm |
| ISBN: | 9783942768139 |
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG 1
2 STAND DER FORSCHUNG 4
2.1 SIMULATIONSMODELLE DER AEROBEN BIOLOGISCHEN ABFALLBEHANDLUNG 4
2.2 SIMULATIONSMODELLE DER ANAEROBEN
BIOLOGISCHEN ABFALLBEHANDLUNG 7
2.3 EMPIRISCHE SIMULATIONEN DER BIOLOGISCHEN ABFALLBEHANDLUNG 8
2.4 SIMULATIONSMODELLE FUER ABFALLDEPONIEN 9
2.5 SIMULATIONSMODELLE IN DER
ABWASSERTECHNIK 9
2.6 ZUSAMMENFASSUNG DES FORSCHUNGSSTANDES 9
3 GRUNDLAGEN UND ENTWICKLUNG DES SIMULATIONSMODELLS 12
3.1 EMPIRISCHE, DETERMINISTISCHE UND STOCHASTISCHE
MODELLE 12
3.2 ENTWICKLUNG DES
SIMULATIONSMODELLS 14
3.3 SIMULATIONSPROGRAMM 14
3.4 MODELLVERIFIKATION UND
MODELLVALIDIERUNG 15
3.5 MODELLTHEMA BIOLOGISCHE ABFALLBEHANDLUNG 15
3.6 INPUT, SIMULATIONSMODELL UND
OUTPUT 16
4 BIOLOGISCHE ABFALLBEHANDLUNG 20
4.1 KOMPOSTIERUNG 24
4.2 VERGAERUNG 26
5 FACHSPEZIFISCHES GRUNDWISSEN FUER DIE MODELLENTWICKLUNG 29
5.1 MIKROORGANISMEN 29
5.2 TEMPERATUR 37
5.3 SAUERSTOFFGEHALT UND SUBSTRATSTRUKTUR 40
5.4 DURCHSTROEMUNGSEIGENSCHAFTEN 42
5.5 WASSERGEHALT 42
5.6 NAEHRSTOFFE 45
L
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5.7 PH-WERT 50
5.8 GASBILDUNGSPOTENTIAL UND ATMUNGSAKTIVITAET 52
5.9 SCHWERMETALLE 54
6
SIMULATIONSPROGRAMM 57
6.1 SIMULATIONSMODELL 58
6.1.1 ABBAUKINETIK UND IMPLEMENTIERUNG 60
6.1.2 MODELLMOLEKUELE 66
6.1.3 STOECHIOMETRISCHE MODELLREAKTIONEN 68
6.1.4 MOLARE REAKTIONSENTHALPIEAENDERUNGEN 71
6.1.5 THERMODYNAMIK 75
6.1.6 BE- UND ENTFEUCHTEN
VON LUFT 90
6.1.7 WASSERHAUSHALT 94
6.1.8 SAUERSTOFFGEHALT UND
SUBSTRATSTRUKTUR 102
6.1.9 STICKSTOFF- UND SCHWEFELREAKTIONEN 111
6.1.10 PH-WERTBILDUNG 118
6.1.11 LOESUNGS-, TRANSPORT-
UND DIFFUSIONSPROZESSE 122
6.1.12 VETWEILZEIT UND
RAUMBELASTUNG 122
6.1.13 SCHWERMETALLHEMMUNG 124
6.1.14 EINGESETZTE STOFFWERTE 125
6.2 EINGABEWERTE (INPUT) 126
6.2.1 EINGABE DER BELUEFTUNG 127
6.2.2 EINGABE DER
ISOLATION UND
DES WASSERMANTELS 128
6.2.3 EINGABE DES
CHARGENBETRIEBS 129
6.2.4 EINGABE DER BETRACHTETEN
ABBAUZEIT 129
6.2.5 AUTOMATISCHE MATERIALMENGENVERAENDERUNGEN
DURCH DAS PROGRAMM 130
6.2.6 EINGABE DER VERZOEGERUNGSPHASEN 131
6.2.7 EINGABE DER MATERIAL- UND
REAKTORFORM 131
6.2.8 EINGABE DER MATERIALIEN 134
6.2.9 AUFRUF DER LABORVERSUCHE 137
6.2.10 EINGABE DER WASSERZUFUHR UND WASSERABFUHR 139
6.3 AUSGABEWERTE (OUTPUT) 140
6.3.1 AUSGABE VON
WERTEN IM ZEITLICHEN VERLAUF 140
6.3.2 AUSGABE VON WERTEN DES
WASSERHAUSHALTS 142
6.3.3 AUSGABE VON WERTEN
DER WASSERPHASE 143
6.3.4 AUSGABE VON WERTEN DER
GASPHASE 143
II
6.3.5 AUSGABE DES GASBILDUNGSPOTENTIALS UND
DER ATMUNGSAKTIVITAET 144
6.3.6 AUSGABE VON WERTEN
DES MATERIALS 144
6.3.7 AUSGABE DER ERREICHTEN
ABBAURATE UND METHANBILDUNG 145
6.3.8 AUSGABE VON STICKSTOFF- UND
SCHWEFELWERTEN 147
6.3.9 AUSGABE DER ESSIGSAEUREKONZENTRATION,
RAUMBELASTUNG UND
VERWEILZEIT...
148
6.3.10 AUSGABE VON WEITEREN ENDWERTEN 148
6.3.11 AUSGABE DER MATERIALENTNAHME
BEI CHARGENBETRIEB 148
6.3.12 SPEICHERUNG VON SIMULATIONEN 149
6.4 ZUSAMMENFASSENDE CHARAKTERISIERUNG DES
SIMULATIONSPROGRAMMS 149
7 ANWENDUNG DES SIMULATIONSPROGRAMMS 153
7.1 GASZUSAMMENSETZUNG BEI UNTERSCHIEDLICHEN BETRIEBSARTEN 154
7.1.1 SIMULATIONSERGEBNIS KOMPOSTIERUNG UND
VERGAERUNG 156
7.1.2 QUASI-KONTINUIERIICHER CHARGENBETRIEB MIT UND OHNE BELUEFTUNG 157
7.1.3 MEHRTAEGIGER CHARGENBETRIEB IN DER ANLAUFPHASE MIT UND OHNE
BELUEFTUNG ..159
7.1.4 SIMULATIONSERGEBNIS VERGAERUNG MIT LUFTEINTRAG 161
7.1.5 GASEMISSIONEN BEI
DER KOMPOSTIERUNG
UND VERGAERUNG
IN DER
REALITAET 166
7.2 SIMULATIONSERGEBNISSE EINZELNER PARAMETER 169
7.2.1 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR GASENTSTEHUNG 169
7.2.2 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR WASSERSTOFFPRODUKTION 170
7.2.3 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU SAUERSTOFFVERBRAUCH UND GASBILDUNG 172
7.2.3.1 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU GASBILDUNGSPOTENTIAL UND
ATMUNGSAKTIVITAET 173
7.2.3.2 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR
METHANPRODUKTION 175
7.2.4 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUM WASSERGEHALT 176
7.2.5 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUM TEMPERATURVERLAUF 179
7.2.6 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUM
PH-WERTVERLAUF 184
7.2.7 SIMULATIONSERGEBNISSE DER NAEHRSTOFFBILANZEN 185
7.2.8 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU AMMONIUM, NITRAT,
NITRIT UND SULFAT 187
7.2.9 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU STICKSTOFF- UND
SCHWEFELEMISSIONEN 189
7.2.10 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR
SCHWERMETALLHEMMUNG 191
7.3 SIMULATIONSERGEBNISSE PHYSIKALISCHER PARAMETER 192
8 VERGLEICH DER KOMPOSTIERUNGSSIMULATION MIT EINEM LABORVERSUCH 198
8.1 PARAMETER DES LABORVERSUCHS UND SIMULATION
DER KOMPOSTIERUNG 198
8.2 LABORWERTE UND SIMULATIONSERGEBNISSE IM VERGLEICH 200
8.3 SIMULATIONSERGEBNISSE PHYSIKALISCHER PARAMETER
DES LABORVERSUCHS 201
III
9 EMPIRISCHE ERGEBNISSE AUS DER LITERATUR IM VERGLEICH ZUR SIMULATION...
203
9.1 VERGLEICH: STICKSTOFF IN DER KOMPOSTIERUNG 203
9.2 VERGLEICH: PARAMETER GROSSTECHNISCHER BIOGASANLAGEN 208
9.3 VERGLEICH: METHANBILDUNG DER IM PROGRAMM VORGEGEBENEN
SUBSTRATE 214
9.4 VERGLEICH: ERMITTLUNG VON
METHANBILDUNGSPOTENTIALEN IM LABORTEST 218
9.5 SIMULATION EINES WEITEREN
ANWENDUNGSGEBIETS (BELUEFTETE DEPONIE) 225
10 BEURTEILUNG DES SIMULATIONSMODELLS UND DISKUSSION 235
11 ZUSAMMENFASSUNG. 238
12 AUSBLICK AUF WEITERE ANWENDUNGEN DES SIMULATIONSPROGRAMMS 248
13 LITERATURVERZEICHNIS 249
14 ANHANG 275
14.1 LISTE DER SIMULATIONSPARAMETER
(INPUT) 275
14.2 DIE GRAPHISCHEN SIMULATIONSERGEBNISSE
PHYSIKALISCHER PARAMETER 277
14.3 BIOGASAUSBEUTE VERSCHIEDENER SUBSTRATE 282
14.4 LABORVERSUCHSERGEBNISSE DER MODELLABFAELLE 283
IV
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG 1
2 STAND DER FORSCHUNG 4
2.1 SIMULATIONSMODELLE DER AEROBEN BIOLOGISCHEN ABFALLBEHANDLUNG 4
2.2 SIMULATIONSMODELLE DER ANAEROBEN
BIOLOGISCHEN ABFALLBEHANDLUNG 7
2.3 EMPIRISCHE SIMULATIONEN DER BIOLOGISCHEN ABFALLBEHANDLUNG 8
2.4 SIMULATIONSMODELLE FUER ABFALLDEPONIEN 9
2.5 SIMULATIONSMODELLE IN DER
ABWASSERTECHNIK 9
2.6 ZUSAMMENFASSUNG DES FORSCHUNGSSTANDES 9
3 GRUNDLAGEN UND ENTWICKLUNG DES SIMULATIONSMODELLS 12
3.1 EMPIRISCHE, DETERMINISTISCHE UND STOCHASTISCHE
MODELLE 12
3.2 ENTWICKLUNG DES
SIMULATIONSMODELLS 14
3.3 SIMULATIONSPROGRAMM 14
3.4 MODELLVERIFIKATION UND
MODELLVALIDIERUNG 15
3.5 MODELLTHEMA BIOLOGISCHE ABFALLBEHANDLUNG 15
3.6 INPUT, SIMULATIONSMODELL UND
OUTPUT 16
4 BIOLOGISCHE ABFALLBEHANDLUNG 20
4.1 KOMPOSTIERUNG 24
4.2 VERGAERUNG 26
5 FACHSPEZIFISCHES GRUNDWISSEN FUER DIE MODELLENTWICKLUNG 29
5.1 MIKROORGANISMEN 29
5.2 TEMPERATUR 37
5.3 SAUERSTOFFGEHALT UND SUBSTRATSTRUKTUR 40
5.4 DURCHSTROEMUNGSEIGENSCHAFTEN 42
5.5 WASSERGEHALT 42
5.6 NAEHRSTOFFE 45
L
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5.7 PH-WERT 50
5.8 GASBILDUNGSPOTENTIAL UND ATMUNGSAKTIVITAET 52
5.9 SCHWERMETALLE 54
6
SIMULATIONSPROGRAMM 57
6.1 SIMULATIONSMODELL 58
6.1.1 ABBAUKINETIK UND IMPLEMENTIERUNG 60
6.1.2 MODELLMOLEKUELE 66
6.1.3 STOECHIOMETRISCHE MODELLREAKTIONEN 68
6.1.4 MOLARE REAKTIONSENTHALPIEAENDERUNGEN 71
6.1.5 THERMODYNAMIK 75
6.1.6 BE- UND ENTFEUCHTEN
VON LUFT 90
6.1.7 WASSERHAUSHALT 94
6.1.8 SAUERSTOFFGEHALT UND
SUBSTRATSTRUKTUR 102
6.1.9 STICKSTOFF- UND SCHWEFELREAKTIONEN 111
6.1.10 PH-WERTBILDUNG 118
6.1.11 LOESUNGS-, TRANSPORT-
UND DIFFUSIONSPROZESSE 122
6.1.12 VETWEILZEIT UND
RAUMBELASTUNG 122
6.1.13 SCHWERMETALLHEMMUNG 124
6.1.14 EINGESETZTE STOFFWERTE 125
6.2 EINGABEWERTE (INPUT) 126
6.2.1 EINGABE DER BELUEFTUNG 127
6.2.2 EINGABE DER
ISOLATION UND
DES WASSERMANTELS 128
6.2.3 EINGABE DES
CHARGENBETRIEBS 129
6.2.4 EINGABE DER BETRACHTETEN
ABBAUZEIT 129
6.2.5 AUTOMATISCHE MATERIALMENGENVERAENDERUNGEN
DURCH DAS PROGRAMM 130
6.2.6 EINGABE DER VERZOEGERUNGSPHASEN 131
6.2.7 EINGABE DER MATERIAL- UND
REAKTORFORM 131
6.2.8 EINGABE DER MATERIALIEN 134
6.2.9 AUFRUF DER LABORVERSUCHE 137
6.2.10 EINGABE DER WASSERZUFUHR UND WASSERABFUHR 139
6.3 AUSGABEWERTE (OUTPUT) 140
6.3.1 AUSGABE VON
WERTEN IM ZEITLICHEN VERLAUF 140
6.3.2 AUSGABE VON WERTEN DES
WASSERHAUSHALTS 142
6.3.3 AUSGABE VON WERTEN
DER WASSERPHASE 143
6.3.4 AUSGABE VON WERTEN DER
GASPHASE 143
II
6.3.5 AUSGABE DES GASBILDUNGSPOTENTIALS UND
DER ATMUNGSAKTIVITAET 144
6.3.6 AUSGABE VON WERTEN
DES MATERIALS 144
6.3.7 AUSGABE DER ERREICHTEN
ABBAURATE UND METHANBILDUNG 145
6.3.8 AUSGABE VON STICKSTOFF- UND
SCHWEFELWERTEN 147
6.3.9 AUSGABE DER ESSIGSAEUREKONZENTRATION,
RAUMBELASTUNG UND
VERWEILZEIT.
148
6.3.10 AUSGABE VON WEITEREN ENDWERTEN 148
6.3.11 AUSGABE DER MATERIALENTNAHME
BEI CHARGENBETRIEB 148
6.3.12 SPEICHERUNG VON SIMULATIONEN 149
6.4 ZUSAMMENFASSENDE CHARAKTERISIERUNG DES
SIMULATIONSPROGRAMMS 149
7 ANWENDUNG DES SIMULATIONSPROGRAMMS 153
7.1 GASZUSAMMENSETZUNG BEI UNTERSCHIEDLICHEN BETRIEBSARTEN 154
7.1.1 SIMULATIONSERGEBNIS KOMPOSTIERUNG UND
VERGAERUNG 156
7.1.2 QUASI-KONTINUIERIICHER CHARGENBETRIEB MIT UND OHNE BELUEFTUNG 157
7.1.3 MEHRTAEGIGER CHARGENBETRIEB IN DER ANLAUFPHASE MIT UND OHNE
BELUEFTUNG .159
7.1.4 SIMULATIONSERGEBNIS VERGAERUNG MIT LUFTEINTRAG 161
7.1.5 GASEMISSIONEN BEI
DER KOMPOSTIERUNG
UND VERGAERUNG
IN DER
REALITAET 166
7.2 SIMULATIONSERGEBNISSE EINZELNER PARAMETER 169
7.2.1 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR GASENTSTEHUNG 169
7.2.2 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR WASSERSTOFFPRODUKTION 170
7.2.3 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU SAUERSTOFFVERBRAUCH UND GASBILDUNG 172
7.2.3.1 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU GASBILDUNGSPOTENTIAL UND
ATMUNGSAKTIVITAET 173
7.2.3.2 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR
METHANPRODUKTION 175
7.2.4 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUM WASSERGEHALT 176
7.2.5 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUM TEMPERATURVERLAUF 179
7.2.6 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUM
PH-WERTVERLAUF 184
7.2.7 SIMULATIONSERGEBNISSE DER NAEHRSTOFFBILANZEN 185
7.2.8 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU AMMONIUM, NITRAT,
NITRIT UND SULFAT 187
7.2.9 SIMULATIONSERGEBNISSE ZU STICKSTOFF- UND
SCHWEFELEMISSIONEN 189
7.2.10 SIMULATIONSERGEBNISSE ZUR
SCHWERMETALLHEMMUNG 191
7.3 SIMULATIONSERGEBNISSE PHYSIKALISCHER PARAMETER 192
8 VERGLEICH DER KOMPOSTIERUNGSSIMULATION MIT EINEM LABORVERSUCH 198
8.1 PARAMETER DES LABORVERSUCHS UND SIMULATION
DER KOMPOSTIERUNG 198
8.2 LABORWERTE UND SIMULATIONSERGEBNISSE IM VERGLEICH 200
8.3 SIMULATIONSERGEBNISSE PHYSIKALISCHER PARAMETER
DES LABORVERSUCHS 201
III
9 EMPIRISCHE ERGEBNISSE AUS DER LITERATUR IM VERGLEICH ZUR SIMULATION.
203
9.1 VERGLEICH: STICKSTOFF IN DER KOMPOSTIERUNG 203
9.2 VERGLEICH: PARAMETER GROSSTECHNISCHER BIOGASANLAGEN 208
9.3 VERGLEICH: METHANBILDUNG DER IM PROGRAMM VORGEGEBENEN
SUBSTRATE 214
9.4 VERGLEICH: ERMITTLUNG VON
METHANBILDUNGSPOTENTIALEN IM LABORTEST 218
9.5 SIMULATION EINES WEITEREN
ANWENDUNGSGEBIETS (BELUEFTETE DEPONIE) 225
10 BEURTEILUNG DES SIMULATIONSMODELLS UND DISKUSSION 235
11 ZUSAMMENFASSUNG. 238
12 AUSBLICK AUF WEITERE ANWENDUNGEN DES SIMULATIONSPROGRAMMS 248
13 LITERATURVERZEICHNIS 249
14 ANHANG 275
14.1 LISTE DER SIMULATIONSPARAMETER
(INPUT) 275
14.2 DIE GRAPHISCHEN SIMULATIONSERGEBNISSE
PHYSIKALISCHER PARAMETER 277
14.3 BIOGASAUSBEUTE VERSCHIEDENER SUBSTRATE 282
14.4 LABORVERSUCHSERGEBNISSE DER MODELLABFAELLE 283
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Inhaltsverzeichnis