سن لجن، دمای آب و پساب BOD5

در صنعت تصفیه فاضلاب، ما اغلب در مورد سن لجن (θc)، دمای آب و BOD5 پساب (Se) صحبت می کنیم، اما تعداد کمی می توانند رابطه بین این سه را به درستی توضیح دهند. در واقع، این سه پارامتر هسته "مثلث طلایی" را تشکیل می دهند که بر پایداری سیستم های بیولوژیکی تأثیر می گذارد. سن لجن "متوسط ​​طول عمر" میکروارگانیسم ها را در سیستم تعیین می کند. دمای آب "کارایی" میکروارگانیسم ها را کنترل می کند. و پساب OD5 (Se) مستقیماً "کارت گزارش" تصفیه نهایی سیستم را منعکس می کند. با نزدیک شدن به فصل زمستان و کاهش دمای آب در تصفیه خانه های فاضلاب در مناطق مختلف، این مقاله، بر اساس فرمول های تجربی به دست آمده از منحنی های عملیاتی چندتایی تصفیه خانه های فاضلاب، به بررسی رابطه کمی بین این سه عامل برای مرجع در تصفیه آب می پردازد.

بر اساس داده‌های عملیاتی بلندمدت از چندین کارخانه تصفیه فاضلاب، همبستگی‌های تجربی بین سن لجن (θc) و BOD5 (Se) در محدوده‌های دمایی مختلف از طریق برازش منحنی به‌دست آمد. این فرمول‌ها روند واضحی را نشان می‌دهند: دماهای بالاتر و فعالیت میکروبی قوی‌تر منجر به کاهش BOD5 پساب برای همان سن لجن می‌شود. دماهای پایین تر، رعایت استانداردها را برای سیستم دشوارتر می کند.

روابط بین محدوده های مختلف دما در زیر نشان داده شده است.

1. دمای بالای 25 درجه

جایی که: r به ضریب همبستگی اشاره دارد، معمولاً ضریب همبستگی پیرسون، که برای اندازه گیری قدرت همبستگی خطی بین دو متغیر استفاده می شود.

2. درجه حرارت 20 ~ 25 درجه

3. درجه حرارت 15 ~ 20 درجه

4. دمای زیر 15 درجه

الگوی 1: دماهای پایین تر منجر به افزایش BOD5 پساب می شود - حتی با همان سن لجن

به عنوان مثال: با فرض اینکه سیستم در θc=10 روز کار می کند، با فرمول های بالا جایگزین کنید:

بیشتر از 25 درجه: Se ≈ 2.1 میلی گرم در لیتر

15-20 درجه: Se ≈ 3.2 mg/L

کمتر از 15 درجه: Se ≈ 4.0 میلی گرم در لیتر

نتایج محاسبات نشان می دهد که اختلاف غلظت مواد آلی پساب می تواند بیش از دو برابر باشد. دلیل ساده است: در دماهای پایین، فعالیت متابولیک میکروبی ضعیف می شود، میزان استفاده از بستر کاهش می یابد، که منجر به "ظرفیت تصفیه ناکافی" در همان سن لجن می شود.

الگوی 2: Se و θc یک رابطه نمایی منفی دارند-افزایش سن لجن همیشه پساب را بهبود می بخشد، اما بهبود به تدریج کاهش می یابد. نماهای فرمول همه منفی هستند (-0.744، -0.674، -0.519، -0.554)، که نشان می دهد: افزایش θc → کاهش Se، اما توان کمتر از 1 است. دوبرابر کردن θc، Se را به نصف مقدار اصلی آن کاهش نمی دهد. یعنی پس از افزایش سن لجن تا حدی، افزایش بیشتر θc اثر محدودی دارد و مشکلاتی مانند پیری لجن، افزایش نیاز به اکسیژن و خواص ته نشینی ضعیف‌تر لجن را به همراه خواهد داشت.

بنابراین، سن لجن طولانی تر همیشه بهتر نیست. باید تعادل بهینه پیدا شود.

الگوی 3: ضریب همبستگی r در ناحیه دمای پایین-کمتر است، که نشان دهنده افزایش ناپایداری سیستم است.

در محدوده 15-20... در مراحل زیر 15 درجه (r=0.55) و زیر 15 درجه (r=0.64)، BOD5 پساب به طور قابل توجهی تحت تأثیر نوسانات دما قرار می گیرد. این نشان می‌دهد که در شرایط دمای پایین، میکروارگانیسم‌ها به تغییرات محیطی حساس‌تر هستند. سیستم نسبت به نوسانات اکسیژن محلول و بار حساس تر است. و پساب ناپایدارتر است و نیاز به کنترل تصفیه شده بیشتری دارد.

1. سن لجن را از قبل در طول زمستان افزایش دهید
در شهرهای شمالی، دمای آب در زمستان می تواند به 10-13 درجه کاهش یابد. در این زمان، افزایش θc به 12-18 روز برای جبران کاهش فعالیت میکروبی ناشی از دماهای پایین توصیه می شود. اگر سن لجن 8 تا 10 روز در تابستان حفظ شود، پساب در معرض زوال است.

2. کاهش سن لجن در تابستان برای افزایش ظرفیت بار تصفیه سیستم
هنگامی که دمای آب بالاتر از 25 درجه است، به دلیل فعالیت میکروبی بالا، سن لجن را می توان به طور مناسب به 6-8 روز کاهش داد تا ظرفیت باربری سیستم افزایش- و کاهش حجم لجن ایجاد شود. همچنین به همین دلیل است که بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب در تابستان "تخلیه لجن بزرگ و عملکرد آسان سیستم" را تجربه می کنند.

3. این روش می تواند برای تشخیص فرآیند استفاده شود-تعیین اینکه آیا ناهنجاری های پساب ناشی از سن لجن یا دما هستند یا خیر.

هنگامی که پساب BOD5 افزایش می یابد، می توان از مراحل زیر برای تعیین علت استفاده کرد:

(1) θc فعلی را محاسبه کنید.

(2) فرمول مربوطه را بر اساس دمای آب برای محاسبه Se نظری انتخاب کنید.

(3) ارزش نظری را با مقدار واقعی مقایسه کنید: اگر مقدار واقعی بسیار بیشتر از مقدار نظری باشد، نشان دهنده یک شوک بار، اکسیژن محلول ناکافی یا مواد سمی است. اگر مقدار واقعی نزدیک به مقدار تئوری باشد اما کمی بیشتر باشد، نشان دهنده سن ناکافی لجن یا دمای بسیار پایین است.

این رایج ترین "روش تشخیص سریع" توسط مهندسان عملیات است.

بسیاری از مردم عادت دارند عملکرد تصفیه خانه های فاضلاب را بر اساس تجربه قضاوت کنند، اما تجربه به پشتیبانی داده ها نیاز دارد و این فرمول های تجربی شهودی ترین مبنای کمی را ارائه می دهند. آنها به ما می گویند: سن لجن خودسرانه تنظیم نشده است و باید با دما مطابقت داده شود. دمای پایین بزرگترین چالش برای سیستم های بیولوژیکی است و اقدامات لازم باید از قبل انجام شود. پشت تغییرات BOD5 پساب، پاسخ کلی اکوسیستم میکروبی به محیط است. درک "رابطه مثلث طلایی" بین سن لجن، دمای آب، و BOD5 پساب برای دستیابی به مدیریت عملیات واقعاً تصفیه شده با محوریت میکروارگانیسم ها ضروری است.