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Stoffbilanzen und Systemanalysen l Stoffbilanzen sind ein wichtiges Werkzeug in der Siedlungswasserwirtschaft. Sie helfen uns das Verhalten von Systemen.

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Präsentation zum Thema: "Stoffbilanzen und Systemanalysen l Stoffbilanzen sind ein wichtiges Werkzeug in der Siedlungswasserwirtschaft. Sie helfen uns das Verhalten von Systemen."—  Präsentation transkript:

1 Stoffbilanzen und Systemanalysen l Stoffbilanzen sind ein wichtiges Werkzeug in der Siedlungswasserwirtschaft. Sie helfen uns das Verhalten von Systemen zu analysieren l Ziel: Verstehen des Werkzeuges und auf einfache Fälle anwenden können

2 Bekannt: Q oben, Q zu Gesucht: Q unten Vereinigungsschacht Q oben Q unten Q zu

3 Hager, Abwasserhydraulik 1994 Grundriss Längsschnitt Vereinigungsschacht

4 Q3Q3 Q1Q1 Q2Q2 Q4Q4 Q tot Q5Q5 Wasserverteilnetz

5 System 1 Q3Q3 Q1Q1 Q2Q2 Q4Q4 Q tot Q5Q5 Wasserverteilnetz

6 Kanalnetz Q ab

7 Systemabgrenzung System abgegrenzter Teil der Welt l Systemgrenzen werden so gewählt, dass die gestellte Frage möglichst einfach beantwortet werden kann.

8 Ein einfaches System Speicherung = Zufluss Abfluss + Produktion Verbrauch Die Bilanzgleichung System Volumen V Konzentration C Produktionsrate r Zufluss Q zu, C zu Abfluss Q ab, C ab

9 Die Bilanzgleichung Speicherung

10 l Reaktoren sind Systeme in denen Prozesse (Reaktionen) ablaufen, die uns interessieren l Ideale Reaktoren sind mathematisch exakt definierte Systeme l Ideale Reaktoren werden stellvertretend für reale, gebaute Reaktoren analysiert Ideale Reaktoren

11 Der Chargenreaktor Der Batchreaktor

12 Desinfektion: Chargenreaktor Für k = 0.05 min -1 und C/C 0 = wird t = 5 h

13 Der Rührkessel Zufluss Abfluss Q C zu Q C ab C Zufluss C zu Reaktor C Abfluss C ab Ort

14 Desinfektion: Rührkessel Zufluss Abfluss Q C zu Q C ab Mit k = 0.05 min -1 und C/C zu = wird V/Q = 36 a

15 Der Röhrenreaktor Zufluss Abfluss Q C zu Q C ab C C zu C ab Hauptfliessrichtung

16 Desinfektion: Röhrenreaktor Mit k = 0.05 min -1 und C ab /C zu = wird V/Q = 5 h Zufluss Abfluss Q C zu Q C ab C C zu C ab Hauptfliessrichtung z

17 Die Bilanzgleichung Die Spezialfälle l Kein Transport l Keine Reaktion l Keine Speicherung, der stationäre Zustand l Erhaltungssätze: Umwandlung muss nicht betrachtet werden

18 Der römische Brunnen Aufsteigt der Strahl, und fallend giesst Er voll der Marmorschale Rund. Die, sich verschleiernd überfliesst In einer zweiten Schale Grund; Die zweite gibt, sie wird zu reich, Der dritten wallend ihre Flut. Und jede nimmt und gibt zugleich Und strömt und ruht. C.F. Meyer,

19 Bekannt: Q oben, Q zu Gesucht: Q unten Vereinigungsschacht Q oben C oben Q unten C unten Q zu C zu C oben, C zu C unten

20 O2O2 Schacht mit Wassersprung CO2CO2 C oben C unten Q

21 Erhaltungssatz NO 3 - -N NH 4 + -N org. N N tot NO 3 - -N NH 4 + -N org. N ZuflussAbfluss

22 Nitrifikation Q zu QRQR Q ÜS Q ab Systemgrenze


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