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Titelaufnahme

Titel
Simulation of vertical flow filters for the treatment of domestic wastewater using sand and zeolite as filter materials / submitted by: Bernhard Pucher
VerfasserPucher, Bernhard
GutachterLangergraber, Günter
ErschienenWien, 17.11.2015
UmfangVII, 48 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur, Univ., Masterarbeit, 2015
Anmerkung
Mit englischer Zusammenfassung
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)HYDRUS 2D, CW2D, nummerische Simulation, vertikal durchflossene Bodenfilter, Stickstoffelimination, Zeolit
Schlagwörter (EN)HYDRUS 2D, CW2D, Numerical simulation, Vertical flow constructed wetland, Nitrogen removal, Zeolite
Schlagwörter (GND)Abwasserreinigung / Bodenfilter / Simulation
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-23116 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Simulation of vertical flow filters for the treatment of domestic wastewater using sand and zeolite as filter materials [1.43 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Für diese Simulationsstudie wurde das Mehrstoff-Transportmodell CW2D, implementiert in HYDRUS, für die Simulierung von vertikal durchflossen Bodenfiltern verwendet. Dieses biokinetische Modell beschreibt die aeroben und anoxischen Abbauprozesse in unterirdisch durchflossen Bodenfiltern. Die Daten für diese Simulationsstudie wurden im Zuge eines Laborversuchs an der Universität für Bodenkultur Wien erhoben. Dabei wurden drei 2-stufige, vertikal durchflossene Bodenfilter für die Reinigung von häuslichem Abwasser untersucht. Für die Simulierung wurden nur die ersten Stufen berücksichtigt, welche sich wie folgt zusammensetzten: Sand-eingestaut, Zeolit-eingestaut und Zeolit-freie Drainage. Bei den gemessenen Daten handelt es ich um den hydraulischen Durchfluss, Zulauf- und Ablaufkonzentrationen und die Adsorptionsisotherme für NH4-N und NO3-N für beide Filtermaterialien. Mit Hilfe dieser Daten wurde eine Simulierung der drei Systeme vorgenommen, um die Ergebnisse des Laborversuchs zu unterstreichen: erstens eine höhere NH4-N Entfernung mittels Zeolit und zweitens eine höhere Denitrifizierungsrate in den eingestauten Systemen. Die Modellparameter in CW2D wurden für das Sand-eingestaut-System kalibriert und die Fraktionierung von CSB (schnell, langsam und nicht abbaubares organisches Material) durchgeführt. Dabei wurde einzig die maximale Nitrifizierungsrate geändert. Diese Einstellungen wurden für die beiden anderen Systeme übernommen. Die Adsorption von NH4-N durch Zeolit wurde über ein chemisches non-equilibrium Modell zugefügt. Zuletzt wurde der Lysis Faktor der heterotrophen Bakterien im System Zeolit-freie Drainage eingestellt, um den simulierten an den gemessenen CSB im Ablauf anzupassen. So konnte eine gute Übereinstimmung der mit Hilfe des CW2D Modells simulierten und der gemessen Daten erreicht werden.

Zusammenfassung (Englisch)

For the simulation of vertical flow constructed wetlands (VFCWs), the multicomponent reactive transport module CW2D implemented in the HYDRUS software is used. This biokinetic model describes the biochemical transformation and degradation process in subsurface flow CWs, including aerobic and anoxic processes. The data used for this simulation study was measured during a pilot scale experiment at the University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (BOKU University), monitoring three parallel operated, not planted, two-stage VF constructed filters for the treatment of domestic wastewater. Only data from the first stage of each system were used for this simulation study. The setup of each of the first stage systems were as follows, sand-impounded drainage layer, zeolite-impounded drainage layer and zeolite-free drainage layer. The measurements addressed the hydraulic flow, influent and effluent concentrations and the Freundlich adsorption isotherms for NH4-N and NO3-N for both filter materials. This data is used to perform a simulation study based on these three systems to underline the conclusions made based on the measured data, (i) higher NH4-N removal within the zeolite systems based on its high adsorption capacity and (ii) higher denitrification rate within the impounded systems compared to the free drainage system. The model parameters in CW2D were calibrated within the sand - impounded system. One parameter, the maximum nitrification rate was changed in the fitting process and the COD fractions (readily, slowly and inert organic matter) were determined. These settings were used for the other two systems and the adsorption isotherm for zeolite and NH4-N was implemented, using a two-site chemical non-equilibrium model. In the last step, the lysis rate of heterotrophic bacteria had to be adjusted within the zeolitefree drainage system to fit the high measured COD effluent. An overall good fit for the three systems could be achieved using the CW2D module.