U industriji prečišćavanja otpadnih voda često govorimo o starosti mulja (θc), temperaturi vode i BPK5 (Se) otpadnih voda, ali malo njih može istinski objasniti odnos između ova tri. U stvari, ova tri parametra čine jezgro „zlatni trougao” koji utiče na stabilnost bioloških sistema. Starost mulja određuje „prosečan životni vek“ mikroorganizama u sistemu; temperatura vode kontroliše "efikasnost" mikroorganizama; a efluent OD5 (Se) direktno odražava "kartu izvještaja" konačnog tretmana sistema. S približavanjem zime i opadanjem temperature vode u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda u različitim regijama, ovaj članak, zasnovan na empirijskim formulama izvedenim iz prilagođavanja operativnih krivulja više postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, bavi se kvantitativnim odnosom između ova tri faktora za referencu u tretmanu vodosnabdijevanja.
I. Utjecaj temperature na uticaj BPK5 efluenta: obrasci iz stvarnog-svijeta iz operativnih podataka
Zasnovano na dugoročnim operativnim podacima iz više postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, empirijske korelacije između starosti mulja (θc) i BPK5 (Se) u različitim temperaturnim rasponima su dobijene prilagođavanjem krive. Ove formule pokazuju jasan trend: više temperature i jača mikrobna aktivnost rezultiraju nižim BPK5 efluenta za istu starost mulja; niže temperature otežavaju sistem da ispuni standarde.
Odnosi između različitih temperaturnih raspona prikazani su u nastavku.
1. Temperatura iznad 25 stepeni
Gdje: r se odnosi na koeficijent korelacije, obično na Pirsonov koeficijent korelacije, koji se koristi za mjerenje jačine linearne korelacije između dvije varijable.
2. Temperatura 20~25 stepeni
3. Temperatura 15~20 stepeni
4. Temperatura ispod 15 stepeni
II. -Dubinska interpretacija osnovnih obrazaca
Obrazac 1: Niže temperature dovode do većeg BPK5 efluenta - čak i sa istom starošću mulja
Na primjer: pod pretpostavkom da sistem radi na θc=10 dana, zamjenjujući gornje formule:
Više od 25 stepeni: Se ≈ 2,1 mg/L
15-20 stepeni: Se ≈ 3,2 mg/L
Manje od 15 stepeni: Se ≈ 4,0 mg/L
Rezultati proračuna pokazuju da razlika u koncentraciji organske tvari u efluentu može biti više nego dvostruka. Razlog je jednostavan: na niskim temperaturama, mikrobna metabolička aktivnost slabi, stopa iskorištenja supstrata se smanjuje, što dovodi do "nedovoljnog kapaciteta tretmana" u istoj starosti mulja.
Obrazac 2: Se i θc imaju negativan eksponencijalni odnos-produžavanje starosti mulja uvijek poboljšava efluent, ali se poboljšanje progresivno smanjuje. Eksponenti u formuli su svi negativni (-0,744, -0,674, -0,519, -0,554), što ukazuje da: povećanje θc → smanjenje Se, ali je eksponent manji od 1; udvostručenje θc neće smanjiti Se na polovinu njegove prvobitne vrijednosti. Odnosno, nakon produženja starosti mulja do određene mjere, dalje povećanje θc ima ograničen učinak i uzrokovat će probleme kao što su starenje mulja, povećana potražnja za kisikom i lošija svojstva taloženja mulja.
Stoga, duže doba mulja nije uvijek bolje; potrebno je pronaći optimalnu ravnotežu.
Obrazac 3: Koeficijent korelacije r u zoni niske -temperature je niži, što ukazuje na povećanu nestabilnost sistema.
U rasponu od 15–20... U fazama ispod 15 stepeni (r=0.55) i ispod 15 stepeni (r=0.64), fluktuacije temperature u većoj mjeri utiču na efluent BPK5. Ovo ukazuje da su u uslovima niske{8}}temperature mikroorganizmi osjetljiviji na promjene okoline; sistem je podložniji fluktuacijama rastvorenog kiseonika i opterećenja; a efluent je nestabilniji i zahtijeva precizniju kontrolu.
III. Kako koristiti ove formule u stvarnom radu?
1. Povećajte starost mulja unaprijed tokom zime
U sjevernim gradovima zimske temperature vode mogu pasti do 10-13 stepeni. U ovom trenutku, preporučuje se povećanje θc na 12-18 dana kako bi se nadoknadilo smanjenje mikrobne aktivnosti uzrokovano niskim temperaturama. Ako se starost mulja održava na 8-10 dana ljeti, efluent je sklon propadanju.
2. Smanjite starost mulja ljeti kako biste povećali kapacitet opterećenja sistema tretmana
Kada je temperatura vode iznad 25 stepeni, zbog visoke mikrobne aktivnosti, starost mulja se može na odgovarajući način smanjiti na 6-8 dana kako bi se povećala nosivost-sistema i smanjila zapremina mulja. To je i razlog zašto mnoga postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda ljeti doživljavaju "veliko ispuštanje mulja i jednostavan rad sistema".
3. Ova metoda se može koristiti za dijagnozu procesa-određivanje da li su abnormalnosti efluenta uzrokovane starošću mulja ili temperaturom.
Kada se efluent BPK5 poveća, sljedeći koraci se mogu koristiti za utvrđivanje uzroka:
(1) Izračunati struju θc;
(2) Odaberite odgovarajuću formulu na osnovu temperature vode za izračunavanje teorijske Se;
(3) Uporedite teorijsku vrijednost sa stvarnom vrijednošću: ako je stvarna vrijednost mnogo veća od teorijske vrijednosti, to ukazuje na udar opterećenja, nedovoljno rastvorenog kiseonika ili toksične supstance; ako je stvarna vrijednost blizu teoretskoj vrijednosti, ali nešto viša, to ukazuje na nedovoljnu starost mulja ili pretjerano nisku temperaturu.
Ovo je najčešće korištena "metoda brze dijagnoze" od strane operativnih inženjera.
IV. Zaključak: Razumijevanje formula je ključno za razumijevanje logike rada sistema
Mnogi ljudi su navikli da sude o radu postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda na osnovu iskustva, ali iskustvu je potrebna podrška podacima, a ove empirijske formule daju najintuitivniju kvantitativnu osnovu. Kažu nam da: starost mulja nije proizvoljno podešena i da se mora uskladiti sa temperaturom; niska temperatura je najveći izazov za biološke sisteme i mjere treba poduzeti unaprijed; iza promjena u BPK5 efluenta stoji ukupni odgovor mikrobnog ekosistema na okoliš. Razumijevanje "odnosa zlatnog trougla" između starosti mulja, temperature vode i BPK5 efluenta je od suštinskog značaja za postizanje istinski rafiniranog upravljanja operacijama usredotočenog na mikroorganizme.
