Ein Modell zur Bestimmung des Sauerstoff-Massentransfer-Koeffizienten in Bioreaktoren

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.