Jätevedenkäsittelyteollisuudessa puhutaan usein lietteen iästä (θc), veden lämpötilasta ja jäteveden BOD5:stä (Se), mutta harvat voivat todella selittää näiden kolmen välisen suhteen. Itse asiassa nämä kolme parametria muodostavat ytimen "kultaisen kolmion", joka vaikuttaa biologisten järjestelmien vakauteen. Lietteen ikä määrittää mikro-organismien "keskimääräisen eliniän" järjestelmässä; veden lämpötila säätelee mikro-organismien "tehokkuutta"; ja jäteveden OD5 (Se) heijastaa suoraan järjestelmän lopullista käsittelyn "raporttikorttia". Talven lähestyessä ja veden lämpötilan laskeessa jätevedenpuhdistamoissa eri alueilla, tämä artikkeli, joka perustuu useiden jätevedenpuhdistamoiden käyttökäyrien sovittamisesta saatuihin empiirisiin kaavoihin, tutkii näiden kolmen tekijän välistä kvantitatiivista suhdetta vedenkäsittelyn viitteeksi.
I. Lämpötilan vaikutus jäteveden BOD5-vaikutukseen: todelliset{2}}maailman mallit käyttötiedoista
Useista jätevedenpuhdistamoista saatujen pitkäaikaisten{0}}käyttötietojen perusteella lietteen iän (θc) ja BOD5:n (Se) välillä eri lämpötila-alueilla saatiin empiirisiä korrelaatioita käyräsovituksella. Nämä kaavat osoittavat selkeän trendin: korkeammat lämpötilat ja voimakkaampi mikrobiaktiivisuus johtavat pienempään jäteveden BOD5:een samalla lietteen iällä; alhaisemmat lämpötilat vaikeuttavat järjestelmän täyttämistä standardien kanssa.
Eri lämpötila-alueiden väliset suhteet on esitetty alla.
1. Lämpötila yli 25 astetta
Missä: r tarkoittaa korrelaatiokerrointa, yleensä Pearson-korrelaatiokerrointa, jota käytetään mittaamaan kahden muuttujan välisen lineaarisen korrelaation voimakkuutta.
2. Lämpötila 20-25 astetta
3. Lämpötila 15-20 astetta
4. Lämpötila alle 15 astetta
II. Perusmallien-syvä tulkinta
Malli 1: Alhaisemmat lämpötilat johtavat korkeampaan jäteveden BOD5-arvoon - jopa samalla lietteen iällä
Esimerkki: Olettaen, että järjestelmä toimii θc=10 päivää, korvataan yllä olevilla kaavoilla:
Yli 25 astetta: Se ≈ 2,1 mg/L
15-20 astetta: Se ≈ 3,2 mg/L
Alle 15 astetta: Se ≈ 4,0 mg/L
Laskentatulokset osoittavat, että ero jäteveden orgaanisen aineksen pitoisuudessa voi olla yli kaksinkertainen. Syy on yksinkertainen: matalissa lämpötiloissa mikrobien aineenvaihduntaaktiivisuus heikkenee, substraatin käyttöaste laskee, mikä johtaa "riittämättömään käsittelykapasiteettiin" samalla lietteen iällä.
Kuvio 2: Se:llä ja θc:llä on negatiivinen eksponentiaalinen suhde-lietteen iän pidentäminen parantaa aina jätevettä, mutta parannus pienenee asteittain. Kaavan eksponentit ovat kaikki negatiivisia (-0,744, -0,674, -0,519, -0,554), mikä osoittaa, että: kasvaa θc → pienenee Se, mutta eksponentti on pienempi kuin 1; θc:n kaksinkertaistaminen ei vähennä Se:tä puoleen alkuperäisestä arvostaan. Toisin sanoen lietteen iän pidentämisen jälkeen θc:n lisäämisellä on rajallinen vaikutus ja se aiheuttaa ongelmia, kuten lietteen vanhenemista, lisääntynyttä hapen tarvetta ja huonompia lietteen laskeutumisominaisuuksia.
Siksi pidempi lietteen ikä ei ole aina parempi; optimaalinen tasapaino on löydettävä.
Malli 3: Korrelaatiokerroin r matalan lämpötilan alueella- on pienempi, mikä viittaa lisääntyneeseen järjestelmän epävakauteen.
Vaiheessa 15–20... Alle 15 asteen (r=0.55) ja alle 15 asteen (r=0.64) vaiheissa lämpötilan vaihtelut vaikuttavat merkittävästi jäteveden BOD5:een. Tämä osoittaa, että alhaisessa-lämpötiloissa mikro-organismit ovat herkempiä ympäristön muutoksille. järjestelmä on herkempi liuenneen hapen ja kuormituksen vaihteluille; ja jätevesi on epävakaampaa, mikä vaatii tarkempaa valvontaa.
III. Miten näitä kaavoja voi hyödyntää käytännössä?
1. Lisää lietteen ikää etukäteen talvella
Pohjoisissa kaupungeissa veden lämpötila voi laskea talvella 10–13 asteeseen. Tällä hetkellä on suositeltavaa nostaa θc 12–18 päivään kompensoidakseen alhaisten lämpötilojen aiheuttamaa mikrobiaktiivisuuden laskua. Jos lietteen ikä säilyy kesällä 8–10 vuorokaudessa, jätevesi on alttiina huononemiselle.
2. Vähennä lietteen ikää kesällä lisätäksesi järjestelmän käsittelyn kuormituskapasiteettia
Kun veden lämpötila on yli 25 astetta korkean mikrobiaktiivisuuden vuoksi, lietteen ikää voidaan lyhentää sopivasti 6–8 vuorokauteen järjestelmän kuormituksen-kantokyvyn lisäämiseksi ja lietteen määrän vähentämiseksi. Tämä on myös syy siihen, miksi monet jätevedenpuhdistamot kokevat kesällä "suuria lietteenpoistoa ja helppoa järjestelmän käyttöä".
3. Tätä menetelmää voidaan käyttää prosessidiagnosointiin,{1}}jotka määritetään, johtuvatko jätevesien poikkeavuudet lietteen iästä tai lämpötilasta.
Kun jäteveden BOD5 kasvaa, syy voidaan määrittää seuraavien vaiheiden avulla:
(1) Laske virta θc;
(2) Valitse vastaava kaava veden lämpötilan perusteella laskeaksesi teoreettinen Se;
(3) Vertaa teoreettista arvoa todelliseen arvoon: Jos todellinen arvo on paljon suurempi kuin teoreettinen arvo, se tarkoittaa kuormitusshokkia, riittämätöntä liuennutta happea tai myrkyllisiä aineita; jos todellinen arvo on lähellä teoreettista arvoa, mutta hieman korkeampi, se tarkoittaa lietteen riittämätöntä ikää tai liian matalaa lämpötilaa.
Tämä on käyttöinsinöörien yleisimmin käyttämä "pikadiagnoosimenetelmä".
IV. Johtopäätös: Kaavojen ymmärtäminen on avainasemassa järjestelmän toiminnan logiikan ymmärtämisessä
Monet ovat tottuneet arvioimaan jätevedenpuhdistamoiden toimintaa kokemuksen perusteella, mutta kokemus tarvitsee dataa, ja nämä empiiriset kaavat tarjoavat intuitiivisimman kvantitatiivisen perustan. Ne kertovat meille, että: lietteen ikää ei ole asetettu mielivaltaisesti ja se on sovitettava lämpötilaan; alhainen lämpötila on suurin haaste biologisille järjestelmille, ja toimenpiteisiin on ryhdyttävä etukäteen; jätevesien BOD5-muutosten takana on mikrobiekosysteemin yleinen vaste ympäristöön. Lietteen iän, veden lämpötilan ja jäteveden BOD5:n välisen "kultaisen kolmion suhteen" ymmärtäminen on välttämätöntä, jotta voidaan saavuttaa todella hienostunut mikro-organismeihin keskittyvä toiminnanhallinta.