Q, Sin, Xin=0 Q, S, X S, X. Volym V

Relevanta dokument
Räkneuppgifter i Vattenreningsteknik - 2

Q, Sin, Xin=0 Q, S, X S, X. Volym V

Statisk olinjäritet. Linjärt dynamiskt system

TENTAMEN i Kommunal och industriell avloppsvattenrening - 1RT361

TENTAMEN i Vattenreningsteknik 1TV361

TENTAMEN i Vattenreningsteknik 1TV361

TENTAMEN i Vattenreningsteknik 1TV361

TENTAMEN i Kommunal och industriell avloppsvattenrening

TENTAMEN i Kommunal och industriell avloppsvattenrening

Modellering och styrning av ett biologiskt reningsverk

KILENE AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun

Enkel modellering av ett biologiskt reningsverk

Modellering och styrning av ett biologiskt reningsverk

Modellering och avancerad styrning av ett biologiskt reningsverk

Enligt Hunds första regel är spin maximal. Med tvνa elektroner i fem orbitaler tillνater

Går igenom populärversion av aktivt slam. Hur man kontrollerar slam visuellt Vad händer när det blir slamflykt och flytslam Vad bör man tänka på när

avloppsvattenrening genom reglerteknik Bengt Carlsson Uppsala universitet

Originalbild Dilation Erosion Slutning Öppning R esultat av morfolo giska op er ationer til l upp gift 6(b). 2

Studietips inför kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

SÄTTERSVIKENS AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun

Modeller för dynamiska förlopp

SF1911: Statistik för bioteknik

1. Lös ut p som funktion av de andra variablerna ur sambandet

TENTAMEN. Ten2, Matematik 1 Kurskod HF1903 Skrivtid 13:15-17:15 Fredagen 25 oktober 2013 Tentamen består av 4 sidor

Nordens första anläggningar med aerobt granulärt slam De första resultaten från Strömstad & Tanum

Innehνall 1 Introduktion Processbeskrivning Inloggning och uppstart

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 9 januari Skrivtid:

AVDELNINGEN FÖR SYSTEMTEKNIK UPPSALA UNIVERSITET Bengt Carlsson August 21, 2003 KURSPROGRAM VATTENRENINGSTEKNIK Miljö- och Vattenteknik, νak 4, period

1. (4p) Para ihop följande ekvationer med deras riktingsfält. 1. y = 2 + x y 2. y = 2y + x 2 e 2x 3. y = e x + 2y 4. y = 2 sin(x) y

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Carl Lundholm MVE475 Inledande Matematisk Analys

Prov i matematik Distans, Matematik A Analys UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen

Är aeroba granuler något för svensk avloppsrening? Britt-Marie Wilén Institutionen för Bygg- och miljöteknik Avdelningen för Vatten Miljö Teknik

Uppgift Endast svar krävs. Uppgift Fullständiga lösningar krävs. 120 minuter för Del B och Del C tillsammans.

P1. I en cylinder med lättrörlig(friktionsfri) men tätslutande kolv finns(torr) luft vid trycket 105 kpa, temperaturen 300 K och volymen 1.40 m 3.

Lösningar till MVE017 Matematisk analys i en variabel för I x 3x y = x. 3x2 + 4.

Matematik 5 svar. Kapitel Test Blandade uppgifter Kapitel a) dy

Enklare matematiska uppgifter

Fler uppgifter på andragradsfunktioner

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Innehåll. Vad är reglerteknik? Forskning inom processtyrning - Resurseffektiv avloppsvattenrening genom reglerteknik

Lösningar och kommentarer till Övningstenta 1

1. (a) Beräkna gränsvärdet (2p) e x + ln(1 x) 1 lim. (b) Beräkna integralen. 4 4 x 2 dx. x 3 (x 1) 2. f(x) = 3. Lös begynnelsevärdesproblemet (5p)

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 12 januari 2016 Skrivtid:

Matematiska Institutionen L osningar till v arens lektionsproblem. Uppgifter till lektion 9:

Tentamensskrivning i Differentialekvationer I, SF1633(5B1206).


y + 1 y + x 1 = 2x 1 z 1 dy = ln z 1 = x 2 + c z 1 = e x2 +c z 1 = Ce x2 z = Ce x Bestäm den allmänna lösningen till differentialekvationen

20 Gamla tentamensuppgifter

KOKBOKEN. Håkan Strömberg KTH STH

Vägen till en förbättrad biologisk rening på ett koksverk. Erika Fröjd, SSAB Oxelösund

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 31 augusti 2007 kl 8:30-12:30 i M. Man får svara på svenska eller engelska!

TNA004 Analys II Tentamen Lösningsskisser

SF1633, Differentialekvationer I Tentamen, torsdagen den 7 januari Lösningsförslag. Del I

4x 2 dx = [polynomdivision] 2x x + 1 dx. (sin 2 (x) ) 2. = cos 2 (x) ) 2. t = cos(x),

Tentamen i Matematik 1 HF1901 (6H2901) 4 juni 2008 Tid:

Föreläsningen ger en introduktion till differentialekvationer och behandlar stoff från delkapitel 18.1, 18.3 och 7.9 i Adams. 18.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A. e x2 /4 2) = 2) =

Undersökning av deammonifikationsprocessens optimala uppstartsförhållanden för kväverening av rejektvatten på Ryaverket

Gamla tentemensuppgifter

BIO P PÅ KÄLLBY ARV. Elin Ossiansson Processingenjör

Prov i matematik Distans, Matematik A Analys UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Bilaga 1. Teknisk beskrivning av. Tångens avloppsreningsverk H2OLAND. Mark de Blois/Behroz Haidarian

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

Sammanfattning av ordinära differentialekvationer

3 Deriveringsregler. Vi ska nu bestämma derivatan för dessa fyra funktioner med hjälp av derivatans definition

TATA42: Föreläsning 9 Linjära differentialekvationer av ännu högre ordning

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Lördagen den 19 december 2009 kl 8:30-13:30 i Hörsalar på hörsalsvägen

R AKNE OVNING VECKA 1 David Heintz, 31 oktober 2002

Institutionen för matematik KTH. Tentamensskrivning, , kl B1210 och 5B1230 Matematik IV, för B, M, och I.

kvoten mellan två på varandra följande tal i en talföljd är konstant alltid lika stor.

Vi ska titta närmare på några potensfunktioner och skaffa oss en idé om hur deras kurvor ser ut. Vi har tidigare sett grafen till f(x) = 1 x.

Lösningar till Matematisk analys

1. INLEDNING 3 2 INTRODUKTION 7 3 BIOANLÄGGNINGENS RENINGSKAPACITET 24 4 PROVTAGNING OCH ANALYS RESULTAT 32

u(x) + xv(x) = 0 2u(x) + 3xv(x) = sin(x) xxx egentliga uppgifter xxx 1. Sök alla lösningar till den homogena differentialekvationen

ÖVN 2 - DIFFERENTIALEKVATIONER OCH TRANSFORMMETODER - SF1683. Inofficiella mål

DERIVATA. = lim. x n 2 h h n. 2

(y 2 xy) dx + x 2 dy = 0 y(e) = e. = 2x + y y = 2x + 3y 2e 3t, = (x 2)(y 1) y = xy 4. = x 5 y 3 y = 2x y 3.

Tentamen 1 i Matematik 1, HF okt 2018, Skrivtid: 14:00-18:00 Examinator: Armin Halilovic

Prov i Matematik Prog: NV, Lär., fristående Analys MN UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard, tel

Anammox - kväverening utan kolkälla. Var ligger forskningsfronten? E. Płaza J.Trela J. Yang A. Malovanyy

Transformkodning Idé: 1. Tag datasekvensen och dela in den i block av storlek N (eller N N om signalen är tvνadimensionell). Transformera dessa block

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

Optimering med bivillkor

RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI BIOLOGISKA RENINGSSTEGET KVÄVETS KRETSLOPP ANDRA BIOLOGISKA RENINGSMETODER

x f (x) dx 1/8. Kan likhet gälla i sistnämnda relation. (Torgny Lindvall.) f är en kontinuerlig funktion på 1 x sådan att lim a

Kap 3.7, 17.8 Linjära differentialekvationer med konstanta koefficienter.

Mer om generaliserad integral

Allt du behöver veta om exponentialfunktioner

D 1 u(x, y) = e x (1 + x + y 2 ), D 2 u(x, y) = 2ye x + 1, (x, y) R 2.

Energitransport i biologiska system

Typexempel med utförliga lösningar TMV130. Matem. Analys i En Var.. V, AT.

Ammoniumåterkoppling på Himmerfjärdsverket utvärdering genom försök och simuleringar

Kontrollskrivning KS1T

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 12 januari 2005

Tentamen, SF1629, Differentialekvationer och Transformer II (del 2) 10 januari 2017 kl. 14:00-19:00. a+bx e x 2 dx

Biogasanläggning Energibesparing med avloppsvatten Peter Larsson ver 2

polynomfunktioner potensfunktioner exponentialfunktioner

Transkript:

Bengt Carlsson 9711, rev 98, 99 Vattenreningsteknik W4 Kursinfo pνa nätet: www.syscon.uu.se/education/mc/courses/wastwattrm.html N ν AGRA RÄKNEUPPGIFTER, del 1 0) e till att ni kan ta fram en dynamisk modell över substrat- och biomasskoncentrationen i en enkel reaktor samt bestämma stationära värden och villkor för att förhindra "wash-out". e föreläsning och Beräkningslab 1. 1) Betrakta en totalomblandad biologisk reaktor av enslamtyp enligt Figur 1., in, Xin=0,, X, X Volym V Figure 1: Totalomblandad biologisk reaktor. Inflödet = utflödet och betecknas (enhet volym/tidsenhet). Vätskevolymen i reaktorn är V. Inflödet har en substratkoncentrationen in, biomasskoncentrationen X in =0.Yielden (utbyteskonstanten) är Y (biomassökning/substratkonsumption). pecifika tillväxten av biomassa antas ges av följande samband där μ() =μ o k 1 + + 2 =k h μ o, k 1 ; k h är substratkoncentration är konstanter a) Bestäm för vilken substratkoncentration opt som tillväxten är maximal. b) Lνat μ beteckna det stationära värdet av substratkoncentrationen för fallet ej wash-out. Motsvarande biomasskoncentration betecknas μ X. Visa hur yielden kan bestämmas frνan mätningar av in, μ och μ X. c) Visa att det finns tvνa möjliga stationära lösningar (förutom wash-out) μ 1, μ 2 samt att μ 1 μ 2 = 2 opt 1

2) Betrakta en totalomblandad biologisk reaktor av enslamtyp enligt Figur 2., in, Xin, X Volume V Figure 2: Totalomblandad biologisk reaktor. Inflödet = utflödet och betecknas (enhet volym/tidsenhet). Vätskevolymen i reaktorn är V. Inflödet har en substratkoncentrationen in och biomasskoncentrationen X in Utbyteskonstanten är Y (biomassökning/substratkonsumption). pecifika tillväxten av biomassa antas ges av följande Monodsamband där μ() =μ max K + μ max är maximal specifik tillväxthastighet är substratkoncentration är halvmättadskonstant K a) Ta fram en dynamisk modell över substrat- och biomasskoncentrationen i reaktorn. b) Lνat μ beteckna det stationära värdet av substratkoncentrationen. Visa att μ kan fνas som lösning till följande ekvation a μ 2 + b μ + c =0 2

3) En aktivslamanläggning enligt Figur 3 har en slamνalder pνa 10 dygn. Medelslamkoncentration i bassängen X m =1714 g/m 3 och bassängvolymen V = 24000 m 3. Inflödet =400 m 3 /h, returslamflöde r =400 m 3 /h. Inga biologiska reaktioner sker i sedimenteringsbassängen. lamhalten i utgνaende vatten kan dock inte försummas. Bestäm slamkoncentrationen i returslamflödet. -w Luftningsbassäng r w Figure 3: Aktivslamanläggning. 4) Betrakta ett fördenitrifierande system, utan fullständig nitrifikation eller denitrifikation, enligt figuren nedan. Det kan antas att inga andra biologiska reaktioner än nitrifikation och denitrifikation förekommer i systemet samt att inga biologiska reaktioner sker i sedimenteringsbassängen. Bestäm utgνaende nitrathalt NO givet: Inkommande ammoniumhalt: in. (Inkommande nitrathalt=0) Nitrathalt i slutet av denitrifikationszonen: A NO. Ammoniumhalt i slutet av nitrifikationszonen:. Returslamflöde (ink. ev internrecirkulatuion): r Inkommande flöde : in Anoxic A NO Aerobic NO -w r w 3

5) Betrakta en aktivslamanläggning enligt Figur 4 där X in =0. edimenteringen var ideal, inga biologiska reaktioner och inget slam i utgνaende vatten, X e =0. in, Xin=0, in Luftningstank, volym V. in+r, X, ed.bassäng e, Xe=0, e Returslamflöde, r, Xr, r Överskottsslam, w, Xr, r Figure 4: Aktivslamanläggning. a) Härled ett uttryck pνa slamνaldern där inga slamkoncentrationer ingνar! b) Vad blir slamνalder i uppg. a) om det kan antas att r = in och w << in 6) En aktivslamanläggning (stationära förhνallanden) hade följande data: ffl Inflöde: 24000 m 3 /dygn, Returslamflöde: 24000 m 3 /dygn ffl Luftad bassängvolym: 4000 m 3 ffl edimenteringsbassängvolym: 6000 m 3 ffl Bassänghöjder (lika för bνade luftad och sed.): 4m ffl BOD 7 -halt i inkommande vatten: 150 g/m 3 ffl Medelslamhalt 1 i luftningsbassäng X = 3000 g/m 3 ffl lamhalt i utgνaende vatten: 0 g/m 3 ffl Överskottsslamflöde 340 m 3 /dygn, slamhalt X r = 5900 g/m 3 a) Bestäm slambelastning, slamνalder och ytbelastning i sedimenteringsbassäng. b) Bestäm yielden" (utbyteskonstanten) om det kan antas att utgνaende BOD 7 - halt är försumbar. c) tabil nitrifikation kan förväntas om s 1:13 t 15 > 6 där t är temperaturen i C och s är slamνaldern. Antag att temperaturen är 8 o C. Bestäm den minsta luftningsbassängvolym som behövs för att erhνalla stabil nitrifikation med data enligt a), förutom bassängvolym. 1 Betecknas m i det svenska kompendiet Avloppstekniken 4

7) En nitrifierande (totalomblandad, standardutformad) aktivslambassäng med processmatris enligt nedan hade följande processkonstanter: μ max =0:8 d 1 K ;4 = 1 g N/m 3 K ;O2 =0:4 go 2 /m 3 b A =0:2 d 1 k h;a =0:2 d 1 Y =0:67 f x =0.09 Component! 4 NO3 O2 X B;A X ;N Reaction rate r v Process # Aerobic - 1 Y f x growth 1 Y - 4:57 Y Y 1 f x μ max 4 4 +K ;4 Decay 1 f x b A X B;A O2 O2 +K ;O2 X B;A Hydrolysis 1 1 k h;a X ;N of org. N Ammon. Nitrate Oxygen Nitrif. uspen. biomass org. N Processen kan antas ha ideal sedimentering och försumbar biomassa i inkommande flöde). yrehalten O2 var 1 g/m 3 och ammoniumhalten 4 = 1:5. Bestäm nödvändig 2 slamνalder. Anm. Data är givet för en vattentemperatur pνa 20 grader (defaultvärde). För andra temperaturer används ofta följande exponentiella samband: Ett typiskt värde pνa» är 0.09. μ max (T )=μ max (20)e»(T 20) 8) edimenteringshastigheten i en sedimenteringsbassäng kunde beskrivas av v g (X) =ax n där n>1. Bassängen har arean A och och utflödet (pga returslampumpning) u. Bestäm enligt"solid flux teorin" det begränsade partikelflödet J lim 2 I praktiken används en säkerhetsfaktor F =2 3 som den teoretiskt nödvändiga slamνaldern multipliceras med. 5

1 a) b) dμ() dt VAR =0! opt = Y = μx in μ q k 1 k h c) tationärt gäller μ( μ )=D vilket ger sambandet μ 2 + μ (1 μ o D )k h + k 1 k h =0 Den sista termen svarar mot produkten av rötterna dvs μ 1 μ 2 = k 1 k h. Frνan svaret till 1a) ses direkt pνastνaendet. 2) a) b) tationärt är _X = 0 vilket ger tationärt är även _ = 0 vilket ger _X = (μ() D)X + DX in _ = μ() Y X + D( in ) μx = DX in D μ( μ ) 0= μ( μ ) Y μx + D( in μ ) Insättning av μ X ger efter enkla räkningar μ 2 (μ max D)Y + μ [ μ max X in μ max Y in + YD in YDK s ]+YD in K s =0 frνan vilket direkt koefficienterna kan avläsas. 3) lamνaldern definieras som s = Massbalans över sed.bassäng ger VX m wx s +( w)x e (1) ( + s )X m =( w)x e +( s + w)x s (2) Ekvation (1) ger wx s +( w)x e = VX m s 6

Insättning i (2) ger Till sist, löser vi ut X s : ( + s )X m = VX m s + s X s X s =( + s s V s s )X m Insättning av siffervärden ger X s = 3000 g/m 3. 4) ätt upp massbalans för ammonium och nitrat. Ammoniumbalans för anoxisk och anaerob zon: in + r = ( + r ) A Nitratbalans för anoxisk och anaerob zon: De tvνa första ekvationerna ger ( + r ) A = ( + r ) + NIT r NO = ( + r ) A NO + DEN ( + r ) A NO = ( + r ) NO NIT in + r =( + r ) + NIT Vi löser ut NIT frνan denna ekvation och sätter in i fjärde ekvationen ovan: ( + r ) A NO =( + r ) NO +( + r ) in r vilket kan skrivas NO = A NO + + r ( in ) Notera att om vi har fullständig dentrifikation ( A NO =0)och fullständig nitrifikation ( =0)erhνalls det (klassiska) sambandet: NO = + r in Genom att öka r (normalt görs detta med internrecirkulation) minskar nitrathalten i utgνaende vatten. Detta fungerar dock bara sνa länge som A NO = 0 och =0. Jämför Blab2! 7

5) a) Massbalans och def av slamνalder ger s = V w ( r + w ) ( in + r ) b) s = V 2 w 6) lambelastning = BOD 7 VX = 24000 150 10 3 4000 3 =0:3 kgbod 7 /kg dygn. lamνaldern = s = Ytbelastning = A = V=h VX wx r = 4000 3 340 5:9 = 6 dygn = 32 m/dygn =1:3m/h. b) Yield Y = bildat slam / förbrukat substrat. lamproduktion = 340 5900 ubstratförbrukning = 150 24000 Y ß 0:6 kg /kg BOD 7. c) s 1:13 t 15 =6ger s = 14 dagar. Ny volym V ny = V 14 6 ß 9300. 7) Tillväxthastigheten ges av 4 O2 μ a = μ max b A 4 + K ;4 O2 + K ;O2 = 0:8 1:5 1 1:5+11+0:4 0:2 = 0:143 dygn 1 Nödvändig slamνalder är s = 1 μ a =7 dygn 8) Minima ges av _ J =0. Lös ut X n : Det begränsade partikelflödet blir J =(ax n + b)x = ax 1 n + bx _ J = a(1 n)x n + b X n = b b a(n 1) J lim =( n 1 + b)( a(n 1) ) 1=n b 8