Książka objaśnia podstawowe zasady inżynierii biochemicznej, obejmujące bilanse bioreaktorów i modele biologiczne wzrostu mikroorganizmów, a także przedstawia modele osadu czynnego (szczegółowy opis modeli opracowanych przez IWA oraz modelu ASM3P). Omówiono także kalibrację modeli osadu czynnego i wyznaczanie parametrów wrażliwych tych modeli.

Podręcznik adresowany jest do wszystkich, którzy mają do czynienia z modelami osadu czynnego, a w szczególności do studentów, doktorantów i młodych pracowników naukowych, a także do pracowników oczyszczalni ścieków. Jest to szczególnie istotne, gdyż powszechnie stosowane oprogramowanie, w którym zaimplementowane są modele osadu czynnego, na ogół nie zawiera objaśnienia koncepcji i struktury modeli, użytych w nich równań oraz nie tłumaczy sensu biologicznego zastosowanych parametrów.
Spis treści:
1. Słowo wstępne 10
2. Modelowanie układów biologicznych 12
2.1. Wprowadzenie 12
2.2. Ogólny bilans bioreaktora 12
2.2.1. Bioreaktor o działaniu okresowym 14
2.2.2. Bioreaktor o działaniu ciągłym – chemostat 17
2.3. Analiza modelu biologicznego bioreaktora 18
2.3.1. Krzywa wzrostu biomasy 18
2.3.2. Wzrost limitowany pojedynczym substratem w bioreaktorze o działaniu okresowym 20
2.3.3. Wzrost limitowany pojedynczym substratem w chemostacie 22
2.3.4. Analiza parametrów równania Monoda, ich interpretacja i wyznaczanie 23
2.3.5. Chemostat Monoda z zawracaniem biomasy 30
2.4. Inne modele biologiczne opisujące wzrost biomasy 33
2.4.1. Kinetyka multisubstratowa – wzrost limitowany więcej niż jednym substratem 33
2.4.2. Inhibicja wzrostu biomasy 34
2.5. Przemiana podstawowa 36
2.6. Wymieranie biomasy 38
3. Ścieki jako substrat dla mikroorganizmów 40
3.1. Podstawowe definicje 40
3.2. Skład ścieków 41
4. Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego 47
4.1. Kilka słów o historii technologii osadu czynnego 47
4.2. Zasada działania i ważniejsze parametry technologii osadu czynnego 49
4.3. Usuwanie biogenów ze ścieków – główne przemiany biochemiczne i technologie 52
4.4. Mikrobiologia osadu czynnego 59
4.5. Skład i budowa kłaczka osadu czynnego 62
4.6. Zakłócenia pracy osadu czynnego 65
5. Historia modeli osadu czynnego 68
6. Koncepcja i struktura modeli osadu czynnego 74
7. Założenia do modeli ASM 81
8. Składniki modeli ASM 85
8.1. Model ASM1 85
8.2. Modele ASM2 i ASM2d 87
8.3. Model ASM3 i ASM3P 91
9. Charakterystyka biomasy i substratu w modelach osadu czynnego 94
9.1. Charakterystyka biomasy i wyznaczanie frakcji. 94
9.2. Charakterystyka substratu i wyznaczanie frakcji. 101
10. Procesy uwzględnione w modelach ASM 110
10.1. Model ASM1 113
10.2. Modele ASM2 i ASM2d 116
10.3. Modele ASM3 i ASM3P 123
11. Parametry modeli osadu czynnego 131
11.1. Współczynniki stechiometryczne 131
11.1.1. Model ASM1 132
11.1.2. Model ASM2 i ASM2d 133
11.1.3. Model ASM3 i ASM3P 137
11.2. Parametry kinetyczne 144
11.2.1. Wzrost i wymieranie zwykłych organizmów heterotroficznych (OHO) 144
11.2.2. Wzrost i wymieranie organizmów autotroficznych (AUT) 147
11.2.3. Wzrost i wymieranie mikroorganizmów akumulujących polifosforany (PAO) 149
11.2.4. Parametry kinetyczne procesu hydrolizy 153
11.2.5. Inne parametry modeli ASM 155
11.3. Wyznaczanie podstawowych parametrów kinetycznych modeli ASM 156
11.3.1. Wyznaczanie parametrów kinetycznych związanych z mikroorganizmami OHO 157
11.3.2. Wyznaczanie parametrów kinetycznych związanych z mikroorganizmami autotroficznymi 160
11.3.3. Wyznaczanie parametrów kinetycznych związanych z mikroorganizmami PAO 163
11.3.4. Przegląd metod wyznaczania parametrów modeli ASM 165
12. Ograniczenia w zastosowaniu modeli ASM 168
12.1. Zakres stosowalności modeli ASM 168
12.2. Znaczenie temperatury procesu w modelach ASM 170
13. Kalibracja modelu ASM 173
13.1. Pojęcia podstawowe 173
13.2. Zagadnienia hydrodynamiczne 181
13.3. Miary jakości dopasowania modelu 185
13.4. Protokoły kalibracyjne 188
13.5. Wrażliwość parametrów modeli ASM 193
13.6. Przykładowa kalibracja modelu ASM2d dla oczyszczalni ścieków w Zgierzu 194
13.6.1. Zdefiniowanie dziedziny projektu i określenie celów 194
13.6.2. Zbieranie danych i ocena ich jakości 195
13.6.3. Ustalenia modelowe 198
13.6.4. Kalibracja i walidacja modelu ASM2d 200
13.6.5. Symulacja i interpretacja wyników 202
14. Programy komputerowe do symulacji biologicznego oczyszczania ścieków 206
15. Porównanie modeli ASM z innymi modelami i kierunki rozwoju modelowania osadu czynnego 210