احسب المواد الصلبة العالقة المتطايرة في الحمأة المختلطة (MLVSS) لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام نسبة TSS و VSS أو طرق FSS. ضروري لمراقبة وتحكم عملية الحمأة المنشطة.
احسب المواد الصلبة المعلقة المتطايرة في الحمأة المختلطة (MLVSS) لعمليات معالجة مياه الصرف الصحي
باستخدام طريقة نسبة VSS
تعتبر المواد الصلبة المعلقة المتطايرة في الحمأة المختلطة (MLVSS) معلمة رئيسية في معالجة مياه الصرف الصحي تمثل الجزء العضوي من المواد الصلبة المعلقة في خزان التهوية.
يستخدم MLVSS لتحديد كمية الكتلة الحيوية النشطة في النظام، وهو أمر بالغ الأهمية لمراقبة والتحكم في عمليات المعالجة البيولوجية.
يمكن حساب MLVSS إما باستخدام نسبة VSS من TSS أو عن طريق طرح المواد الصلبة المعلقة الثابتة (FSS) من إجمالي المواد الصلبة المعلقة (TSS).
تُعتبر حاسبة المواد الصلبة المعلقة المتطايرة في الخلط (MLVSS) أداة أساسية لمشغلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي، والمهندسين البيئيين، والباحثين الذين يعملون مع عمليات الحمأة المنشطة. تمثل MLVSS الجزء العضوي من المواد الصلبة المعلقة في خزانات التهوية وتعتبر من المعايير الحيوية لمراقبة كفاءة المعالجة البيولوجية. توفر هذه الحاسبة طريقة بسيطة ودقيقة لتحديد قيم MLVSS بناءً على تركيز المواد الصلبة المعلقة الكلية (TSS) ونسبة المواد الصلبة المعلقة المتطايرة (VSS%)، أو TSS وقياسات المواد الصلبة المعلقة الثابتة (FSS).
تساعد مراقبة MLVSS بشكل صحيح في تحسين عمليات المعالجة، وتقليل التكاليف التشغيلية، وضمان الامتثال لمعايير جودة المياه المخرجة. من خلال الحفاظ على مستويات MLVSS المناسبة، يمكن لمرافق معالجة مياه الصرف الصحي تحقيق إزالة المغذيات البيولوجية المثلى، وتقليل إنتاج الحمأة، وتعزيز الأداء العام للمعالجة.
يمكن حساب MLVSS باستخدام طريقتين رئيسيتين، وكلاهما مدعوم من قبل هذه الحاسبة:
تقوم الطريقة الأولى بحساب MLVSS باستخدام تركيز المواد الصلبة المعلقة الكلية (TSS) ونسبة المواد الصلبة المعلقة المتطايرة (VSS%):
حيث:
تقوم الطريقة الثانية بحساب MLVSS عن طريق طرح المواد الصلبة المعلقة الثابتة (FSS) من المواد الصلبة المعلقة الكلية (TSS):
حيث:
تنتج كلا الطريقتين نفس النتيجة عندما تكون القياسات دقيقة، حيث أن VSS وFSS هما مكونان تكميليان لـ TSS:
أدخل المواد الصلبة المعلقة الكلية (TSS): أدخل قيمة TSS المقاسة لديك بالملغ/لتر.
اختر طريقة الحساب:
أدخل المعامل الإضافي:
عرض النتائج: ستعرض الحاسبة تلقائيًا قيمة MLVSS المحسوبة بالملغ/لتر.
تصور الصيغة: أسفل النتيجة، سترى الصيغة المستخدمة وخطوات الحساب.
تقوم الحاسبة بإجراء التحقق من صحة المدخلات التالية على المدخلات الخاصة بالمستخدم:
إذا فشلت أي من عمليات التحقق، ستظهر رسالة خطأ توجهك لتصحيح المدخلات.
تمثل MLVSS الجزء العضوي من المواد الصلبة المعلقة في خزان التهوية لعملية الحمأة المنشطة. إنها بمثابة قياس بديل للكتلة الحيوية النشطة (الجراثيم) المسؤولة عن تحلل المواد العضوية والمغذيات في مياه الصرف الصحي.
يتراوح نسبة MLVSS إلى MLSS (المواد الصلبة المعلقة في الخلط) عادةً من 0.65 إلى 0.85 (65-85%) في أنظمة الحمأة المنشطة التقليدية، مع اختلافات تعتمد على خصائص المدخلات، وعمليات المعالجة، وظروف التشغيل.
تعتبر تركيزات MLVSS معيارًا رئيسيًا يُستخدم لحساب:
تعتبر مراقبة MLVSS ضرورية للحفاظ على ظروف المعالجة البيولوجية المثلى. يستخدم مشغلو المحطات بيانات MLVSS لـ:
تعديل نسبة F/M: من خلال التحكم في تركيز MLVSS بالنسبة إلى الحمل العضوي الوارد (BOD أو COD)، يمكن للمشغلين الحفاظ على نسبة F/M المطلوبة لتحقيق كفاءة المعالجة المثلى.
إدارة عمر الحمأة: تساعد قياسات MLVSS في تحديد معدل الإهدار المناسب للحفاظ على زمن الاحتفاظ بالمواد الصلبة المستهدف (SRT).
تحسين التهوية: تُعلم مستويات MLVSS حسابات الطلب على الأكسجين، مما يسمح بالتحكم الفعال في التهوية من حيث الطاقة.
مراقبة صحة الكتلة الحيوية: يمكن أن تشير التغيرات المفاجئة في MLVSS أو نسبة MLVSS/MLSS إلى مشاكل في صلاحية الكتلة الحيوية أو تثبيط العملية.
تحسب نسبة الغذاء إلى الكائنات الحية (F/M) على النحو التالي:
لمحطة معالجة بها:
ستكون نسبة F/M:
يستخدم المهندسون البيئيون والباحثون بيانات MLVSS لـ:
تصميم العمليات: تحديد حجم خزانات التهوية والمستقرات الثانوية بناءً على تركيزات MLVSS المستهدفة.
الدراسات الحركية: تحديد معدلات التحلل البيولوجي ومعلمات نمو الجراثيم.
نمذجة العمليات: معايرة نماذج الحمأة المنشطة لمحاكاة العمليات وتحسينها.
تقييم التكنولوجيا: مقارنة أداء تقنيات المعالجة المختلفة أو استراتيجيات التشغيل.
تدعم مراقبة MLVSS الامتثال للوائح البيئية من خلال:
ضمان المعالجة المناسبة: تساعد مستويات MLVSS المناسبة في تحقيق جودة المياه المخرجة المطلوبة.
توثيق التحكم في العمليات: تُظهر بيانات MLVSS التحكم المناسب في العملية للوكالات التنظيمية.
استكشاف مشاكل الامتثال: يمكن أن تساعد اتجاهات MLVSS في تحديد أسباب مشاكل جودة المياه المخرجة.
بينما تُستخدم MLVSS على نطاق واسع، يمكن أن توفر معايير أخرى معلومات تكمل أو بديلة حول الكتلة الحيوية في معالجة مياه الصرف الصحي:
ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات): يوفر قياسًا مباشرًا للكتلة الحيوية النشطة من خلال تحديد حوامل الطاقة الخلوية.
تحديد الحمض النووي: يقدم قياسًا دقيقًا للكتلة الحيوية الميكروبية من خلال قياس الأحماض النووية.
التحليل التنفسي: يقيس معدل امتصاص الأكسجين (OUR) لتقييم النشاط البيولوجي مباشرة.
FISH (الهجينة الفلورية في الموقع): يسمح بتحديد وقياس مجموعات ميكروبية معينة.
تجزئة COD: تصف خصائص الفئات القابلة للتحلل المختلفة في الكتلة الحيوية.
قد توفر هذه البدائل معلومات أكثر تحديدًا ولكنها تتطلب عادةً معدات وخبرة أكثر تقدمًا مقارنةً باختبار MLVSS النسبي البسيط.
تطور مفهوم قياس المواد الصلبة المعلقة المتطايرة كمؤشر على النشاط البيولوجي في معالجة مياه الصرف الصحي جنبًا إلى جنب مع تطوير عمليات الحمأة المنشطة:
أوائل القرن العشرين: تم تطوير عملية الحمأة المنشطة في العقد 1910 من قبل أردرن ولوكت في مانشستر، إنجلترا. اعتمد التحكم في العملية في البداية بشكل أساسي على الملاحظات البصرية واختبارات الاستقرار.
السبعينيات-الثمانينيات: مع تحسن فهم العمليات الميكروبية، بدأ الباحثون في التمييز بين الأجزاء العضوية (المتطايرة) وغير العضوية (الثابتة) من المواد الصلبة المعلقة.
الخمسينيات-الستينيات: ظهرت MLVSS كمعيار قياسي لت quantifying الكتلة الحيوية في أنظمة الحمأة المنشطة، مع توحيد الطرق في منشورات مثل "طرق قياسية لفحص المياه ومياه الصرف الصحي".
السبعينيات-الثمانينيات: تمت دراسة العلاقة بين MLVSS وأداء المعالجة بشكل مكثف، مما أدى إلى إرشادات التصميم والتشغيل استنادًا إلى معايير مثل نسبة F/M وSRT.
التسعينيات-الحاضر: أدى الفهم المتقدم لعلم البيئة الميكروبية والتمثيل الغذائي إلى نماذج واستراتيجيات تحكم أكثر تعقيدًا، على الرغم من أن MLVSS لا يزال معيارًا أساسيًا بسبب بساطته وموثوقيته.
اليوم، بينما توجد تقنيات أكثر تقدمًا لتوصيف الكتلة الحيوية، تظل MLVSS مستخدمة على نطاق واسع في عمليات معالجة مياه الصرف الصحي بسبب عمليتها، والارتباطات الراسخة مع الأداء، وإجراءات التحليل النسبي البسيطة.
إليك أمثلة على كيفية حساب MLVSS باستخدام لغات برمجة مختلفة:
1' صيغة Excel لحساب MLVSS باستخدام نسبة VSS
2Function MLVSS_from_VSS_Percentage(TSS As Double, VSS_Percentage As Double) As Double
3 ' تحقق من صحة المدخلات
4 If TSS < 0 Or VSS_Percentage < 0 Or VSS_Percentage > 100 Then
5 MLVSS_from_VSS_Percentage = CVErr(xlErrValue)
6 Exit Function
7 End If
8
9 ' حساب MLVSS
10 MLVSS_from_VSS_Percentage = TSS * (VSS_Percentage / 100)
11End Function
12
13' صيغة Excel لحساب MLVSS باستخدام FSS
14Function MLVSS_from_FSS(TSS As Double, FSS As Double) As Double
15 ' تحقق من صحة المدخلات
16 If TSS < 0 Or FSS < 0 Or FSS > TSS Then
17 MLVSS_from_FSS = CVErr(xlErrValue)
18 Exit Function
19 End If
20
21 ' حساب MLVSS
22 MLVSS_from_FSS = TSS - FSS
23End Function
24
1def calculate_mlvss_from_vss_percentage(tss, vss_percentage):
2 """
3 حساب MLVSS باستخدام TSS ونسبة VSS
4
5 Args:
6 tss (float): المواد الصلبة المعلقة الكلية بالملغ/لتر
7 vss_percentage (float): نسبة VSS (0-100)
8
9 Returns:
10 float: MLVSS بالملغ/لتر
11 """
12 # تحقق من صحة المدخلات
13 if tss < 0 or vss_percentage < 0 or vss_percentage > 100:
14 raise ValueError("مدخل غير صالح: يجب أن تكون TSS إيجابية ونسبة VSS بين 0-100")
15
16 # حساب MLVSS
17 return tss * (vss_percentage / 100)
18
19def calculate_mlvss_from_fss(tss, fss):
20 """
21 حساب MLVSS باستخدام TSS وFSS
22
23 Args:
24 tss (float): المواد الصلبة المعلقة الكلية بالملغ/لتر
25 fss (float): المواد الصلبة المعلقة الثابتة بالملغ/لتر
26
27 Returns:
28 float: MLVSS بالملغ/لتر
29 """
30 # تحقق من صحة المدخلات
31 if tss < 0 or fss < 0:
32 raise ValueError("مدخل غير صالح: يجب أن تكون TSS وFSS إيجابية")
33 if fss > tss:
34 raise ValueError("مدخل غير صالح: لا يمكن أن تكون FSS أكبر من TSS")
35
36 # حساب MLVSS
37 return tss - fss
38
1/**
2 * حساب MLVSS باستخدام TSS ونسبة VSS
3 * @param {number} tss - المواد الصلبة المعلقة الكلية بالملغ/لتر
4 * @param {number} vssPercentage - نسبة VSS (0-100)
5 * @returns {number} MLVSS بالملغ/لتر
6 */
7function calculateMlvssFromVssPercentage(tss, vssPercentage) {
8 // تحقق من صحة المدخلات
9 if (tss < 0 || vssPercentage < 0 || vssPercentage > 100) {
10 throw new Error("مدخل غير صالح: يجب أن تكون TSS إيجابية ونسبة VSS بين 0-100");
11 }
12
13 // حساب MLVSS
14 return tss * (vssPercentage / 100);
15}
16
17/**
18 * حساب MLVSS باستخدام TSS وFSS
19 * @param {number} tss - المواد الصلبة المعلقة الكلية بالملغ/لتر
20 * @param {number} fss - المواد الصلبة المعلقة الثابتة بالملغ/لتر
21 * @returns {number} MLVSS بالملغ/لتر
22 */
23function calculateMlvssFromFss(tss, fss) {
24 // تحقق من صحة المدخلات
25 if (tss < 0 || fss < 0) {
26 throw new Error("مدخل غير صالح: يجب أن تكون TSS وFSS إيجابية");
27 }
28 if (fss > tss) {
29 throw new Error("مدخل غير صالح: لا يمكن أن تكون FSS أكبر من TSS");
30 }
31
32 // حساب MLVSS
33 return tss - fss;
34}
35
1public class MlvssCalculator {
2 /**
3 * حساب MLVSS باستخدام TSS ونسبة VSS
4 *
5 * @param tss المواد الصلبة المعلقة الكلية بالملغ/لتر
6 * @param vssPercentage نسبة VSS (0-100)
7 * @return MLVSS بالملغ/لتر
8 * @throws IllegalArgumentException إذا كانت المدخلات غير صالحة
9 */
10 public static double calculateMlvssFromVssPercentage(double tss, double vssPercentage) {
11 // تحقق من صحة المدخلات
12 if (tss < 0 || vssPercentage < 0 || vssPercentage > 100) {
13 throw new IllegalArgumentException("مدخل غير صالح: يجب أن تكون TSS إيجابية ونسبة VSS بين 0-100");
14 }
15
16 // حساب MLVSS
17 return tss * (vssPercentage / 100);
18 }
19
20 /**
21 * حساب MLVSS باستخدام TSS وFSS
22 *
23 * @param tss المواد الصلبة المعلقة الكلية بالملغ/لتر
24 * @param fss المواد الصلبة المعلقة الثابتة بالملغ/لتر
25 * @return MLVSS بالملغ/لتر
26 * @throws IllegalArgumentException إذا كانت المدخلات غير صالحة
27 */
28 public static double calculateMlvssFromFss(double tss, double fss) {
29 // تحقق من صحة المدخلات
30 if (tss < 0 || fss < 0) {
31 throw new IllegalArgumentException("مدخل غير صالح: يجب أن تكون TSS وFSS إيجابية");
32 }
33 if (fss > tss) {
34 throw new IllegalArgumentException("مدخل غير صالح: لا يمكن أن تكون FSS أكبر من TSS");
35 }
36
37 // حساب MLVSS
38 return tss - fss;
39 }
40}
41
يقوم مشغل محطة معالجة مياه الصرف الصحي بقياس ما يلي:
باستخدام طريقة نسبة VSS: MLVSS = 3,500 ملغ/لتر × (75% ÷ 100) = 2,625 ملغ/لتر
يقوم نفس المشغل بقياس:
باستخدام طريقة FSS: MLVSS = 3,500 ملغ/لتر - 875 ملغ/لتر = 2,625 ملغ/لتر
لاحظ مشغل أن نسبة MLVSS/MLSS قد انخفضت من 0.75 إلى 0.60 على مدار الشهر الماضي:
يمكن أن يشير هذا الانخفاض إلى:
يجب على المشغل التحقيق في السبب وضبط العملية وفقًا لذلك.
MLVSS (المواد الصلبة المعلقة المتطايرة في الخلط) تمثل الجزء العضوي من المواد الصلبة المعلقة في عملية الحمأة المنشطة. إنه مهم لأنه يعمل كمؤشر على الكتلة الحيوية النشطة (الجراثيم) المسؤولة عن معالجة مياه الصرف الصحي. تساعد مراقبة MLVSS في تحسين كفاءة المعالجة، والتحكم في إنتاج الحمأة، وضمان إزالة المغذيات البيولوجية بشكل صحيح.
MLSS (المواد الصلبة المعلقة في الخلط) تقيس التركيز الكلي للمواد الصلبة المعلقة في خزان التهوية، بما في ذلك المواد العضوية (المتطايرة) وغير العضوية (الثابتة). MLVSS تقيس فقط الجزء المتطاير (العضوي) من MLSS، مما يمثل بشكل أفضل الكتلة الحيوية النشطة. العلاقة هي: MLSS = MLVSS + MLFSS (المواد الصلبة المعلقة الثابتة في الخلط).
في أنظمة الحمأة المنشطة التقليدية، تتراوح نسبة MLVSS/MLSS عادةً من 0.65 إلى 0.85 (65-85%). قد تشير النسب المنخفضة إلى محتوى غير عضوي مرتفع أو تراكم للمواد الصلبة غير القابلة للتحلل، بينما تشير النسب العالية إلى وجود كتلة حيوية عضوية بشكل أساسي. تختلف النسبة بناءً على خصائص المدخلات، وعملية المعالجة، وظروف التشغيل.
يتم قياس MLVSS من خلال عملية من خطوتين:
تُعتبر هذه العملية موحدة في طرق مثل طرق قياسية 2540E أو طريقة EPA 160.4.
تختلف تركيزات MLVSS المثلى حسب نوع العملية:
تعتمد التركيزات المناسبة على معايير التصميم، وأهداف المعالجة، وظروف التشغيل.
MLVSS هو المقام في حساب نسبة الغذاء إلى الكائنات الحية (F/M):
نسبة F/M = الحمل BOD الوارد (كغ/يوم) ÷ MLVSS في النظام (كغ)
تؤدي تركيزات MLVSS الأعلى إلى انخفاض نسب F/M، مما يعزز التنفس الذاتي ويؤدي إلى استقرار الحمأة بشكل أفضل. بينما تؤدي تركيزات MLVSS المنخفضة إلى زيادة نسب F/M، مما يمكن أن يتسبب في نمو خيطي واستقرار ضعيف إذا كانت مرتفعة جدًا.
يمكن أن تؤدي الانخفاضات في MLVSS إلى:
نعم، يمكن أن يؤدي MLVSS المرتفع بشكل مفرط إلى مشاكل تشمل:
يجب أن تبدأ تحليل MLVSS في غضون ساعتين من أخذ العينة لتجنب التغيرات بسبب النشاط البيولوجي. إذا لم يكن من الممكن التحليل الفوري، يجب تبريد العينات عند 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى 24 ساعة. لتخزين أطول، يجب الحفاظ على العينات بحمض الكبريتيك إلى pH < 2 وتبريدها، على الرغم من أن هذا ليس مثاليًا لتحديد MLVSS.
تؤثر درجة الحرارة على MLVSS بعدة طرق:
غالبًا ما يحتاج المشغلون إلى تعديل معدلات الإهدار موسميًا للحفاظ على تركيزات MLVSS المستهدفة.
اتحاد مياه الصرف الصحي. (2018). تشغيل مرافق استعادة موارد المياه، الطبعة السابعة. ماكغرو هيل للتعليم.
متكاليف وإيدي، إنك. (2014). هندسة معالجة مياه الصرف الصحي: المعالجة واستعادة الموارد، الطبعة الخامسة. ماكغرو هيل للتعليم.
الجمعية الأمريكية للصحة العامة، جمعية مياه الشرب الأمريكية، & اتحاد مياه الصرف الصحي. (2017). طرق قياسية لفحص المياه ومياه الصرف الصحي، الطبعة الثالثة والعشرون.
جينكينز، د.، ريتشارد، م. ج.، & داجير، ج. ت. (2003). دليل حول أسباب ومراقبة تكتل الحمأة، الرغوة، ومشاكل فصل المواد الصلبة الأخرى، الطبعة الثالثة. مطبعة CRC.
وكالة حماية البيئة الأمريكية. (2021). ورقة حقائق تكنولوجيا مياه الصرف الصحي: عملية الحمأة المنشطة. EPA 832-F-00-016.
غريدي، سي. بي. إل.، داجير، ج. ت.، لوف، ن. غ.، & فيليبي، سي. د. م. (2011). معالجة مياه الصرف البيولوجية، الطبعة الثالثة. مطبعة CRC.
مؤسسة بحوث مياه الصرف الصحي. (2003). طرق لتوصيف مياه الصرف الصحي في نمذجة الحمأة المنشطة. تقرير WERF 99-WWF-3.
هينزه، م.، فان لوسدريخت، م. سي. م.، إيكاما، ج. أ.، & برجانوفيتش، د. (2008). معالجة مياه الصرف البيولوجية: المبادئ والنمذجة والتصميم. نشر IWA.
جرّب حاسبة MLVSS الخاصة بنا اليوم لتحسين مراقبة وتحكم عمليات معالجة مياه الصرف الصحي لديك!
اكتشف المزيد من الأدوات التي قد تكون مفيدة لسير عملك