Exameninformatie: Op voorhand heb je al 10/20 verdiend met 2 groepswerken (elk op 5 punten). Het examen zelf is een mondeling examen met 2 grote vragen (elk op 5/20). Je krijgt voorbereidingstijd met open boek zolang je wil. Je lost eerst vraag 1 op en gaat dan naar het mondeling waar je samen met haar je voorbereiding overloopt, aangevuld met extra vragen/verduidelijkingen. Schrijf zo veel mogelijk op van wat je relevant vindt!

Versie VM 19/01

1. Vraag 1: Figuur H1 (Slide 55)

   

   a. Bespreek welke mathematische formules hier van toepassing zijn op deze curves/grafiek.

   

   b. Bespreek het effect van de organische belasting ($F_{Sti}$) en SRT bij deze grafiek (hoe de curves verlopen op de grafiek) en geef een mathematische en fysische verklaring.
   c. Bespreek het effect van de organische belasting in het kader van SRT- en MLSS-controle en wat het effect op het systeem is bij deze twee types controle. (Bespreek ook de mogelijke failures en welk type controle je verkiest en waarom; zie slide 56, 58, 59).

2. Vraag 2: AGS en Biofilms a. Hoe wordt het ontwerp van een AGS-reactor uitgevoerd en hoe bepalen de randvoorwaarden (constraints) het ontwerp?

   Tip: Biologische en hydraulische constraints (3 in totaal).

   b. Biofilms:

   • Op basis van welk principe verloopt het ontwerp van biofilmreactoren?
     (Mass-transfer-limited substrate removal)
   • Bespreek de mechanistische (op basis van massabalans) en empirische manieren voor het ontwerp. Hoe zijn deze twee manieren aan elkaar gelinkt?
     (Substrate flux en substrate loading rate; zie slide 8–12)
   • Is er nog een randvoorwaarde waar reactoren voor biofilms aan moeten voldoen?
     (Hydraulic load)

Versie VM 20/01

1. Question 1:

   • Graph of MLSS vs. SRT control: give the formula of $X_p$.
   • Explain why the graph is increasing with SRT and explain the curves of the organic load.

2. Question 2: a. Explain two constraints of AGS reactors for design and how they influence the design.
   b. Biofilm reactors: what is the purpose of design? Explain whether there are constraints here.

Versie NM 20/01

1. Question 1: a. What is shown on the figure? (Graph of the COD mass balance)
   b. Explain with a mass balance and a schematic drawing.
   c. Explain the influence of temperature, SRT, and raw versus settled sewage on each of the components.

2. Question 2: a. State the basic principle of biofilm reactor design.
   b. Give the formulas for flux and their applications.
   c. Give an explanation of the figure depicting electron donor (ED) and electron acceptor (EA) profiles across the 3 cases (the 6 sub-graphs with $\beta$).
   d. Explain how you would calculate the flux: first in general terms, then for COD and oxygen if COD is limiting, and finally for COD and nitrate.
   e. Explain $\gamma$ and how you derive the formulas in the previous question for $\gamma$.

   Tip: Licht de elektronenbalans toe; voor COD en nitraat is de factor $2.86\text{ g COD/g NO}_3^--\text{N}$ cruciaal (behandeld in de werkcolleges).

Twee vragen met elk 1 uur schriftelijke voorbereiding, gevolgd door 15 minuten mondelinge evaluatie waarbij bijvragen volgen indien iets ontbreekt. Schrijf alle formules op, want de professor bekijkt het geschreven antwoord grondig (steekwoorden/figuren).

1. Fractionering van stikstof:
   • Bespreek de fractionering van de stikstoffracties, waar ze eindigen en in welk deel van het slib ze zich bevinden.
   • Geef de formule bij de getoonde figuur, bespreek de invloed van SRT, TKN/COD-verhouding en raw versus settled afvalwater.
   • Wat betekenen de rode lijnen op de getoonde figuur?

2. Biofilm design & AGS:
   • Wat is het basisprincipe van biofilm design?
   • Geef de afleiding van $A_f$.
   • Geef de massabalans in verband met $J_{LF}$ en bespreek in algemene termen hoe je een biofilm-oefening zou oplossen met één limiterend substraat.
   • Wat is de belangrijkste voorwaarde om aerobic granular sludge (AGS) te verkrijgen?