Model-based Activated Sludge System Analysis For Carbon, Nitrogen And Phosphorus Removal Mechanisms

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005Çalışmanın ilk aşamasında, kesikli respirometrik ölçümlerle matematik model çerçevesinde atıksularda ayrışabilir organik karbon miktarının saptanması; yavaş ve hızlı ayrışma kinetiğinin teorik ve pratik tanımlanabilirliği incelenmiştir. Sistemin tanımlanabilirlik derecesini arttırmak amacı için deneyin başlangıç koşullarının optimizasyonu ve sistem tanımlanmasında karşılaşılan problemlerin parametre tahminine etkileri araştırılmıştır. İkinci aşamada, deri endüstrisi ve evsel nitelikli atıksuların arıtımında yaygın olarak kullanılan Ardışık Kesikli Reaktörlerde (AKR), organik karbon, nütrient (azot ve fosfor) giderimi mekanizmaları, arıtma performansı model destekli sistem analiziyle incelenmiş ve çıkış kalitesini iyileştirmeye yönelik optimizasyon yaklaşımı uygulanmıştır. Son aşamada, oksidasyon havuzu tipi tam ölçekli aktif çamur tesislerinde nütrient giderimi performansı ve sistem veriminin zamanla değişimi dinamik modelleme ile yorumlanmıştır.Theoretical and practical identifiability of a mathematical model governing the degradation of organic carbon in wastewaters were elaborated with the aid of batch respirometric methods for activated sludge systems. The influences of initial experimental conditions on system identifiability together with identifiability problems origined from model structure were evaluated using relevant mathematical techniques. In the second part, organic carbon, nutrient (nitrogen and phosphorus) removal efficiencies of Sequencing Batch Reactors (SBR) treating leather tanning and domestic wastewaters were interpretted with model-based process analysis. Model-based optimization approach for the improvement of nutrient removal efficiency of an SBR was proposed with the aid of calibrated model simulations. Finally, variations in nutrient removal efficiencies of two full-scale oxidation ditch type activated sludge plants were investigated via dynamic modelling approach.DoktoraPh