Bøger af Johnny Lee

L'obiettivo di questo lavoro è presentare un modello meccanicistico convalidato sperimentalmente per prevedere il coefficiente di trasferimento dell'ossigeno (Kla) nelle vasche di aerazione per diverse temperature dell'acqua. Utilizzando i dati sperimentali creati da Hunter e Vogelaar, la formula riproduce con precisione i risultati sperimentali per il Kla standardizzato a 20°C, in modo comparativamente migliore rispetto all'attuale modello utilizzato dall'ASCE 2-06 basato sull'equazione Kla20 = Kla. (¿)(20-T) dove T è in 0C. Attualmente, i valori riportati per ¿ variano da 1,008 a 1,047. Trattandosi di una funzione geometrica, l'utilizzo di un valore errato di ¿ può comportare un errore elevato. La definizione di tale valore per un sistema di aerazione può essere effettuata solo attraverso una serie di test a fondo scala su una gamma di temperature necessarie. Il nuovo modello prevede i coefficienti di trasferimento dell'ossigeno con un errore dell'1% rispetto alle misure osservate. Si tratta di una svolta, poiché la corretta previsione del coefficiente di trasferimento volumetrico di massa (Kla) è un passo cruciale nella progettazione, nel funzionamento e nella messa in scala dei bioreattori, comprese le vasche di aerazione degli impianti di trattamento delle acque reflue, e l'equazione sviluppata consente di farlo senza ricorrere a molteplici test su scala reale.

Ziel dieses Beitrags ist es, ein experimentell validiertes mechanistisches Modell zur Vorhersage des Sauerstofftransferkoeffizienten (Kla) in Belebungsbecken für verschiedene Wassertemperaturen vorzustellen. Unter Verwendung von experimentellen Daten, die von Hunter und Vogelaar erstellt wurden, reproduziert die Formel die experimentellen Ergebnisse für den standardisierten Kla bei 20 0C präzise und ist damit vergleichsweise besser als das derzeit von ASCE 2-06 verwendete Modell, das auf der Gleichung Kla20 = Kla. (¿)(20-T), wobei T in 0C angegeben ist. Die derzeit angegebenen Werte für ¿ reichen von 1,008 bis 1,047. Da es sich um eine geometrische Funktion handelt, kann es zu großen Fehlern kommen, wenn ein falscher Wert für ¿ verwendet wird. Die Ermittlung eines solchen Wertes für ein Belüftungssystem kann nur durch eine Reihe von Tests im Maßstab 1:1 über einen bestimmten Temperaturbereich erfolgen. Das neue Modell sagt die Sauerstofftransferkoeffizienten mit einer Abweichung von bis zu 1 % im Vergleich zu den beobachteten Messungen voraus. Dies ist ein Durchbruch, denn die korrekte Vorhersage des volumetrischen Massentransferkoeffizienten (Kla) ist ein entscheidender Schritt bei der Planung, dem Betrieb und der Vergrößerung von Bioreaktoren, einschließlich der Belebungsbecken von Kläranlagen, und die entwickelte Gleichung ermöglicht dies, ohne dass mehrere Tests im Maßstab 1:1 durchgeführt werden müssen.

L'objectif de cet article est de présenter un modèle mécaniste validé expérimentalement pour prédire le coefficient du taux de transfert d'oxygène (Kla) dans les bassins d'aération pour différentes températures de l'eau. En utilisant les données expérimentales créées par Hunter et Vogelaar, la formule reproduit précisément les résultats expérimentaux pour le Kla normalisé à 20 0C, comparativement mieux que le modèle actuel utilisé par l'ASCE 2-06 basé sur l'équation Kla20 = Kla. (¿)(20-T) où T est en 0C. Actuellement, les valeurs rapportées pour ¿ vont de 1,008 à 1,047. Comme il s'agit d'une fonction géométrique, une erreur importante peut résulter de l'utilisation d'une valeur incorrecte de ¿. L'établissement d'une telle valeur pour un système d'aération ne peut se faire qu'au moyen d'une série d'essais à pleine échelle sur une gamme de températures requises. Le nouveau modèle prédit les coefficients de transfert d'oxygène avec une erreur de 1 % par rapport aux mesures observées. Il s'agit d'une percée car la prédiction correcte du coefficient de transfert de masse volumétrique (Kla) est une étape cruciale dans la conception, l'exploitation et la mise à l'échelle des bioréacteurs, y compris les bassins d'aération des stations d'épuration des eaux usées, et l'équation développée permet de le faire sans avoir recours à de multiples essais en grandeur réelle.

O objetivo deste artigo é apresentar um modelo mecanicista validado experimentalmente para prever o coeficiente da taxa de transferência de oxigénio (Kla) em tanques de arejamento para diferentes temperaturas da água. Utilizando dados experimentais criados por Hunter e Vogelaar, a fórmula reproduz com precisão os resultados experimentais para o Kla padronizado a 20 0C, comparativamente melhor do que o modelo atual utilizado pela ASCE 2-06 baseado na equação Kla20 = Kla. (¿)(20-T) onde T está em 0C. Atualmente, os valores reportados para ¿ variam entre 1,008 e 1,047. Como se trata de uma função geométrica, podem ocorrer grandes erros se for utilizado um valor incorreto de ¿. O estabelecimento desse valor para um sistema de aeração só pode ser feito por meio de uma série de testes em escala real em uma faixa de temperaturas necessárias. O novo modelo prevê os coeficientes de transferência de oxigénio com um erro de 1% em relação às medições observadas. Trata-se de um grande avanço, uma vez que a previsão correcta do coeficiente volumétrico de transferência de massa (Kla) é um passo crucial na conceção, funcionamento e aumento de escala dos bioreactores, incluindo os tanques de arejamento das estações de tratamento de águas residuais, e a equação desenvolvida permite fazê-lo sem recorrer a múltiplos ensaios à escala real.

The objective of this paper is to present an experimentally validated mechanistic model to predict the oxygen transfer rate coefficient (Kla) in aeration tanks for different water temperatures. Using experimental data created by Hunter and Vogelaar, the formula precisely reproduces experimental results for the standardized Kla at 20 0C, comparatively better than the current model used by ASCE 2-06 based on the equation Kla20 = Kla. (¿)(20-T) where T is in 0C. Currently, reported values for ¿ range from 1.008 to 1.047. Because it is a geometric function, large error can result if an incorrect value of ¿ is used. Establishment of such value for an aeration system can only be made by means of series of full scale testing over a range of temperatures required. The new model predicts oxygen transfer coefficients to within 1% error compared to observed measurements. This is a breakthrough since the correct prediction of the volumetric mass transfer coefficient (Kla) is a crucial step in the design, operation and scale up of bioreactors including wastewater treatment plant aeration tanks, and the equation developed allows doing so without resorting to multiple full scale testings.

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