MLVSS-laskuri jäteveden käsittelyprosessin ohjaukseen

Laske sekoitetun lian haihtuvat kiintoaineet (MLVSS) jätevedenpuhdistamoissa TSS- ja VSS-prosenttien tai FSS-menetelmien avulla. Olennaista aktivoidun lietteen prosessin seurannassa ja ohjauksessa.

MLVSS-laskuri

Laske sekoitetun lian haihtuvat kiinteät aineet (MLVSS) jäteveden käsittelyprosesseissa

Syöttöparametrit

mg/L
%

Tulokset

Kopioi leikepöydälle
0.00 mg/L

Laskentakaava

Käyttämällä VSS-prosenttimenetelmää

MLVSS = TSS × (VSS% ÷ 100)
MLVSS = 0.00 × (0.00 ÷ 100)
MLVSS = 0.00 × 0.0000
MLVSS = 0.00 mg/L

Mikä on MLVSS?

Sekoitetun lian haihtuvat kiinteät aineet (MLVSS) ovat keskeinen parametri jäteveden käsittelyssä, joka edustaa orgaanista osuutta suspendoiduista kiinteistä aineista ilmastustankissa.

MLVSS:ää käytetään aktiivisen biomassan määrän määrittämiseen järjestelmässä, mikä on ratkaisevan tärkeää biologisten käsittelyprosessien seurannassa ja hallinnassa.

MLVSS voidaan laskea joko käyttämällä TSS:n VSS-prosenttia tai vähentämällä kiinteät kiinteät aineet (FSS) kokonaiskiinteistä aineista (TSS).

📚

Dokumentaatio

MLVSS-laskuri jäteveden käsittelyyn

Johdanto

Sekalaisen lian haihtuvien kiintoaineiden (MLVSS) laskuri on olennainen työkalu jätevedenpuhdistamoiden operaattoreille, ympäristöinsinööreille ja tutkijoille, jotka työskentelevät aktivoidun lietteen prosessien parissa. MLVSS edustaa orgaanista osuutta kiintoaineista aerointitankeissa ja toimii kriittisenä parametrina biologisen käsittelyn tehokkuuden seuraamisessa. Tämä laskuri tarjoaa yksinkertaisen ja tarkan tavan määrittää MLVSS-arvot joko kokonaiskiintoaineiden (TSS) ja haihtuvien kiintoaineiden prosenttiosuuden (VSS%) tai TSS:n ja kiinteiden kiintoaineiden (FSS) mittausten perusteella.

Oikea MLVSS-seuranta auttaa optimoimaan käsittelyprosesseja, vähentämään käyttö- ja toimintakustannuksia sekä varmistamaan, että päästöt täyttävät laatuvaatimukset. Säilyttämällä sopivat MLVSS-tasot jätevedenpuhdistamot voivat saavuttaa optimaalisen biologisen ravinteiden poistamisen, minimoida lietteen tuotannon ja parantaa kokonaiskäsittelytehoa.

MLVSS-laskentamenetelmät

MLVSS voidaan laskea kahdella päämenetelmällä, joita tämä laskuri tukee:

VSS-prosenttimäärämenetelmä

Ensimmäinen menetelmä laskee MLVSS:n kokonaiskiintoaineiden (TSS) pitoisuuden ja haihtuvien kiintoaineiden prosenttiosuuden (VSS%) avulla:

MLVSS=TSS×VSS%100\text{MLVSS} = \text{TSS} \times \frac{\text{VSS\%}}{100}

Missä:

  • MLVSS = Sekalaisen lian haihtuvat kiintoaineet (mg/L)
  • TSS = Kokonaiskiintoaineet (mg/L)
  • VSS% = Haihtuvien kiintoaineiden prosenttiosuus (%)

FSS-menetelmä

Toinen menetelmä laskee MLVSS:n vähentämällä kiinteät kiintoaineet (FSS) kokonaiskiintoaineista (TSS):

MLVSS=TSSFSS\text{MLVSS} = \text{TSS} - \text{FSS}

Missä:

  • MLVSS = Sekalaisen lian haihtuvat kiintoaineet (mg/L)
  • TSS = Kokonaiskiintoaineet (mg/L)
  • FSS = Kiinteät kiintoaineet (mg/L)

Molemmat menetelmät tuottavat saman tuloksen, kun mittaukset ovat tarkkoja, sillä VSS ja FSS ovat TSS:n täydentäviä osia:

TSS=VSS+FSS\text{TSS} = \text{VSS} + \text{FSS}

Kuinka käyttää tätä laskuria

  1. Syötä kokonaiskiintoaineet (TSS): Syötä mitattu TSS-arvo mg/L.

  2. Valitse laskentamenetelmä:

    • Valitse "Käyttäen VSS-prosenttia", jos sinulla on VSS%-dataa
    • Valitse "Käyttäen kiinteitä kiintoaineita (FSS)", jos sinulla on FSS-mittauksia
  3. Syötä lisäparametri:

    • Jos käytät VSS-prosenttimäärämenetelmää: Syötä VSS-prosentti (0-100%)
    • Jos käytät FSS-menetelmää: Syötä FSS-arvo mg/L
  4. Näe tulokset: Laskuri näyttää automaattisesti lasketun MLVSS-arvon mg/L.

  5. Kaavan visualisointi: Tuloksen alapuolella näet käytetyn kaavan ja laskentavaiheet.

Syötteen validointi

Laskuri suorittaa seuraavat validoinnit käyttäjän syötteille:

  • TSS:n on oltava positiivinen luku (≥ 0 mg/L)
  • VSS-prosentin on oltava välillä 0-100%
  • FSS:n on oltava positiivinen luku (≥ 0 mg/L)
  • FSS:n ei saa ylittää TSS:ää (koska FSS on osa TSS:ää)

Jos jokin validointi epäonnistuu, virheilmoitus ohjaa sinua korjaamaan syötteen.

Ymmärtäminen MLVSS:stä jäteveden käsittelyssä

MLVSS edustaa orgaanista osuutta kiintoaineista aktivoidun lietteen prosessin aerointitankissa. Se toimii proxy-mittauksena aktiiviselle biomassalle (mikro-organismeille), jotka ovat vastuussa orgaanisen aineen ja ravinteiden biologisesta hajoamisesta jätevedessä.

MLVSS:n ja MLSS:n (sekalaisen lian kiintoaineet) suhde vaihtelee tyypillisesti 0,65:stä 0,85:een (65-85%) perinteisissä aktivoidun lietteen järjestelmissä, ja siihen vaikuttavat syötteen ominaisuudet, käsittelyprosessi ja käyttöolosuhteet.

MLVSS-pitoisuus on keskeinen parametri, jota käytetään laskemaan:

  • Ravinto-mikro-organismi (F/M) suhde
  • Lietteen ikä tai kiintoaineiden säilytysaika (SRT)
  • Biomassan tuotto ja lietteen tuotantoprosentit
  • Happivaatimus biologiselle käsittelylle

Käyttötapaukset

Prosessin ohjaus ja optimointi

MLVSS-seuranta on ratkaisevan tärkeää optimaalisten biologisten käsittelyolosuhteiden ylläpitämiseksi. Laitoksen operaattorit käyttävät MLVSS-dataa:

  1. Säädä F/M-suhdetta: Hallitsemalla MLVSS-pitoisuutta suhteessa saapuvaan orgaaniseen kuormitukseen (BOD tai COD) operaattorit voivat ylläpitää haluttua F/M-suhdetta optimaalisen käsittelytehokkuuden saavuttamiseksi.

  2. Hallitse lietteen ikää: MLVSS-mittaukset auttavat määrittämään sopivan hävittämisnopeuden tavoitellun kiintoaineiden säilytysaikaan (SRT) ylläpitämiseksi.

  3. Optimoi aerointi: MLVSS-tasot informoivat happivaatimuslaskelmista, jolloin voidaan saavuttaa energiatehokas aeroinnin hallinta.

  4. Seuraa biomassan terveyttä: Äkilliset muutokset MLVSS:ssä tai MLVSS/MLSS-suhteessa voivat viitata ongelmiin biomassan elinkelpoisuudessa tai prosessin estämisessä.

Esimerkki: F/M-suhteen laskeminen

Ravinto-mikro-organismi (F/M) suhde lasketaan seuraavasti:

F/M-suhde=Saapuva BOD (kg/pa¨iva¨)MLVSS (kg)\text{F/M-suhde} = \frac{\text{Saapuva BOD (kg/päivä)}}{\text{MLVSS (kg)}}

Käsittelylaitoksessa, jossa:

  • Saapuva virta = 10 000 m³/päivä
  • Saapuva BOD = 250 mg/L
  • Aerointitankin tilavuus = 2 000 m³
  • MLVSS = 2 500 mg/L

F/M-suhde olisi:

  • Saapuvan BOD-kuormitus = 10 000 m³/päivä × 250 mg/L ÷ 1 000 000 = 2 500 kg/päivä
  • MLVSS-massa = 2 000 m³ × 2 500 mg/L ÷ 1 000 000 = 5 000 kg
  • F/M-suhde = 2 500 kg/päivä ÷ 5 000 kg = 0,5 päivä⁻¹

Tutkimus- ja suunnittelusovellukset

Ympäristöinsinöörit ja tutkijat käyttävät MLVSS-dataa:

  1. Prosessin suunnittelu: Aerointitankkien ja toissijaisten selkeyttimien mitoittaminen tavoitellun MLVSS-pitoisuuden perusteella.

  2. Kinetiikkatutkimukset: Biodegradointinopeuksien ja mikrobiologisten kasvuparametrien määrittäminen.

  3. Prosessimallinnus: Aktivoidun lietteen mallien kalibrointi prosessin simulointia ja optimointia varten.

  4. Teknologian arviointi: Eri käsittelyteknologioiden tai toimintastrategioiden suorituskyvyn vertailu.

Sääntelyvaatimusten noudattaminen

MLVSS-seuranta tukee ympäristösääntöjen noudattamista:

  1. Varmista oikea käsittely: Sopivien MLVSS-tasojen ylläpitäminen auttaa saavuttamaan vaaditun päästön laadun.

  2. Dokumentoi prosessin hallinta: MLVSS-data osoittaa asianmukaisen prosessin hallinnan sääntelyviranomaisille.

  3. Ongelmanratkaisu noudattamisongelmissa: MLVSS-trendit voivat auttaa tunnistamaan syitä päästön laadun ongelmiin.

Vaihtoehdot MLVSS:lle

Vaikka MLVSS on laajalti käytetty, muut parametrit voivat tarjota täydentävää tai vaihtoehtoista tietoa biomassasta jäteveden käsittelyssä:

  1. ATP (Adenosiinitrifosfaatti): Tarjoaa suoran mittauksen aktiivisesta biomassasta kvantifioimalla solujen energian kantajia.

  2. DNA-kvantifiointi: Tarjoaa tarkan mittauksen mikrobiologisesta biomassasta nukleiinihappojen kvantifioinnin kautta.

  3. Respirometria: Mittaa hapen kulutuksen nopeutta (OUR) arvioidakseen biologista aktiivisuutta suoraan.

  4. FISH (Fluoresenssi-in situ hybridisaatio): Mahdollistaa tiettyjen mikrobiologisten populaatioiden tunnistamisen ja kvantifioinnin.

  5. COD-fraktiointi: Luonnehtii erilaisia biohajoavia fraktioita biomassassa.

Nämä vaihtoehdot voivat tarjota tarkempaa tietoa, mutta vaativat tyypillisesti kehittyneempiä laitteita ja asiantuntemusta verrattuna suhteellisen yksinkertaiseen MLVSS-testiin.

MLVSS:n historia jäteveden käsittelyssä

Käsite haihtuvien kiintoaineiden mittaamisesta biologisen aktiivisuuden indikaattorina jäteveden käsittelyssä kehittyi yhdessä aktivoidun lietteen prosessien kehityksen kanssa:

  1. 1900-luvun alussa: Aktivoidun lietteen prosessi kehitettiin 1910-luvulla Ardernin ja Lockettin toimesta Manchesterissa, Englannissa. Alkuperäinen prosessin hallinta perustui pääasiassa visuaalisiin havaintoihin ja laskeutumistesteihin.

  2. 1930-luku - 1940-luku: Kun mikrobiologisten prosessien ymmärrys parani, tutkijat alkoivat erottaa orgaaniset (haihtuvat) ja epäorgaaniset (kiinteät) osat kiintoaineista.

  3. 1950-luku - 1960-luku: MLVSS:stä tuli standardiparametri aktivoidun lietteen järjestelmissä biomassan kvantifioimiseksi, ja menetelmät standardoitiin julkaisuissa kuten "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater".

  4. 1970-luku - 1980-luku: Suhteet MLVSS:n ja käsittelyn tehokkuuden välillä tutkittiin laajasti, mikä johti suunnittelu- ja käyttöohjeisiin, jotka perustuvat parametreihin kuten F/M-suhde ja SRT.

  5. 1990-luku - nykyhetki: Kehittynyt ymmärrys mikrobiologiasta ja aineenvaihdunnasta on johtanut monimutkaisempien mallien ja hallintastrategioiden kehittämiseen, vaikka MLVSS pysyy perustavanlaatuisena parametrina sen yksinkertaisuuden ja luotettavuuden vuoksi.

Nykyään, vaikka kehittyneempiä tekniikoita on olemassa biomassan luonnehtimiseen, MLVSS jatkaa laajaa käyttöä jäteveden käsittelytoiminnoissa sen käytännöllisyyden, suorituskyvyn vakiintuneiden korrelaatioiden ja suhteellisen yksinkertaisen analyyttisen menettelyn vuoksi.

Koodiesimerkit MLVSS-laskentaan

Tässä on esimerkkejä siitä, kuinka laskea MLVSS eri ohjelmointikielillä:

1' Excel-kaava MLVSS-laskentaan VSS-prosentin avulla
2Function MLVSS_from_VSS_Percentage(TSS As Double, VSS_Percentage As Double) As Double
3    ' Vahvista syötteet
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    ' Laske MLVSS
10    MLVSS_from_VSS_Percentage = TSS * (VSS_Percentage / 100)
11End Function
12
13' Excel-kaava MLVSS-laskentaan FSS:n avulla
14Function MLVSS_from_FSS(TSS As Double, FSS As Double) As Double
15    ' Vahvista syötteet
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    ' Laske MLVSS
22    MLVSS_from_FSS = TSS - FSS
23End Function
24

Käytännön esimerkit

Esimerkki 1: Käyttäen VSS-prosenttimäärämenetelmää

Jätevedenpuhdistamon operaattori mittaa seuraavat:

  • TSS aerointitankissa = 3 500 mg/L
  • VSS-prosentti = 75%

Käyttäen VSS-prosenttimäärämenetelmää: MLVSS = 3 500 mg/L × (75% ÷ 100) = 2 625 mg/L

Esimerkki 2: Käyttäen FSS-menetelmää

Sama operaattori mittaa:

  • TSS aerointitankissa = 3 500 mg/L
  • FSS aerointitankissa = 875 mg/L

Käyttäen FSS-menetelmää: MLVSS = 3 500 mg/L - 875 mg/L = 2 625 mg/L

Esimerkki 3: Ongelmanratkaisu matalalla MLVSS/MLSS-suhteella

Operaattori huomaa, että MLVSS/MLSS-suhde on laskenut 0,75:stä 0,60:een viimeisen kuukauden aikana:

  • Nykyinen TSS = 3 200 mg/L
  • Nykyinen VSS% = 60%
  • Nykyinen MLVSS = 1 920 mg/L

Tämä lasku voi viitata:

  • Lisääntyneisiin epäorgaanisiin kiintoaineisiin teollisesta päästöstä
  • Inerttien kiintoaineiden kertymiseen riittämättömän hävittämisen vuoksi
  • Biologisen aktiivisuuden vähenemiseen myrkyllisyyden vuoksi

Operaattorin tulisi tutkia syy ja säätää prosessia vastaavasti.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on MLVSS ja miksi se on tärkeä?

MLVSS (Sekalaisen lian haihtuvat kiintoaineet) edustaa orgaanista osuutta kiintoaineista aktivoidussa lietteen prosessissa. Se on tärkeä, koska se toimii indikaattorina aktiiviselle biomassalle (mikro-organismeille), jotka ovat vastuussa jäteveden käsittelystä. MLVSS-seuranta auttaa optimoimaan käsittelytehokkuutta, hallitsemaan lietteen tuotantoa ja varmistamaan oikean biologisen ravinteiden poistamisen.

Mikä on ero MLSS:n ja MLVSS:n välillä?

MLSS (Sekalaisen lian kiintoaineet) mittaa kiintoaineiden kokonaispitoisuutta aerointitankissa, mukaan lukien sekä orgaaniset (haihtuvat) että epäorgaaniset (kiinteät) aineet. MLVSS mittaa vain kiinteiden (haihtuvien) osien osuutta MLSS:stä, mikä paremmin edustaa aktiivista biomassaa. Suhde on: MLSS = MLVSS + MLFSS (Sekalaisen lian kiinteät kiintoaineet).

Mikä on tyypillinen MLVSS/MLSS-suhde?

Perinteisissä aktivoidun lietteen järjestelmissä MLVSS/MLSS-suhde vaihtelee tyypillisesti 0,65:stä 0,85:een (65-85%). Alhaisemmat suhteet voivat viitata korkeaan epäorgaaniseen sisältöön tai inerttien kiintoaineiden kertymiseen, kun taas korkeammat suhteet viittaavat pääasiassa orgaaniseen biomassaan. Suhde vaihtelee syötteen ominaisuuksien, käsittelyprosessin ja käyttöolosuhteiden mukaan.

Miten MLVSS mitataan laboratoriossa?

MLVSS mitataan kahden vaiheen prosessilla:

  1. Näyte suodatetaan lasikuitusuodattimen läpi, kuivataan 103-105 °C:ssa ja punnitaan MLSS:n määrittämiseksi.
  2. Sama suodatin sytytetään 550 °C:ssa muffle-uunissa, jolloin orgaaninen aine palaa pois, ja se punnitaan uudelleen.
  3. Sytyttämisen aikana tapahtunut painon menetys edustaa haihtuvaa osuutta (MLVSS).

Tämä menettely on standardoitu menetelmissä kuten Standard Methods 2540E tai EPA Method 160.4.

Mitä MLVSS-pitoisuutta tulisi ylläpitää aktivoidussa lietteen prosessissa?

Optimaaliset MLVSS-pitoisuudet vaihtelevat prosessityypin mukaan:

  • Perinteinen aktivoitu lietteet: 1 500-3 500 mg/L
  • Laajennettu aerointi: 2 000-5 000 mg/L
  • Kalvobioreaktorit (MBR): 8 000-12 000 mg/L
  • Sekvenssivaihtoehtoiset reaktorit (SBR): 2 000-4 000 mg/L

Sopiva pitoisuus riippuu suunnitteluparametreista, käsittelytavoitteista ja käyttöolosuhteista.

Miten MLVSS vaikuttaa F/M-suhteeseen?

MLVSS on nimittäjä Ravinto-mikro-organismi (F/M) suhteen laskennassa:

F/M-suhde = Saapuva BOD-kuormitus (kg/päivä) ÷ MLVSS järjestelmässä (kg)

Korkeammat MLVSS-pitoisuudet johtavat matalampiin F/M-suhteisiin, mikä edistää endogeenista hengitystä ja parempaa lietteen laskeutumista. Alhaisemmat MLVSS-pitoisuudet johtavat korkeampiin F/M-suhteisiin, mikä voi aiheuttaa filamenttista kasvua ja huonoa laskeutumista, jos se on liian korkea.

Mitkä asiat aiheuttavat MLVSS:n laskua aktivoidussa lietteen järjestelmässä?

MLVSS:n lasku voi johtua:

  • Liiallisesta lietteen hävittämisestä
  • Myrkyllisestä syötteestä, joka tappaa biomassaa
  • Endogeenisesta hajoamisesta, joka ylittää kasvun matalilla kuormitusjaksoilla
  • Hydraulisesta huuhtoutumisesta suurten virtaustapahtumien aikana
  • Lisääntyneestä epäorgaanisesta sisällöstä syötteessä
  • Riittämättömästä ravinteiden saannista, joka rajoittaa biologista kasvua

Voiko MLVSS olla liian korkea?

Kyllä, liian korkeat MLVSS-tasot voivat aiheuttaa ongelmia, kuten:

  • Korkea happivaatimus ja aerointikustannukset
  • Huono laskeutuminen toissijaisissa selkeyttimissä
  • Lisääntynyt lietteen tuotanto ja hävittämiskustannukset
  • Vähentynyt käsittelytehokkuus diffuusiovaatimusten vuoksi
  • Mahdollisuus anaerobisiin olosuhteisiin flokkiin

Kuinka nopeasti MLVSS tulisi mitata näytteenoton jälkeen?

MLVSS-analyysin tulisi alkaa ihanteellisesti kahden tunnin kuluessa näytteenotosta biologisen aktiivisuuden muutosten estämiseksi. Jos välitöntä analyysia ei voida tehdä, näytteet tulisi jäähdyttää 4 °C:ssa enintään 24 tunniksi. Pidemmän säilytyksen aikana näytteet tulisi säilyttää rikkihapolla pH < 2 ja jäähdyttää, vaikka tämä ei ole ihanteellinen MLVSS:n määrittämiseksi.

Miten lämpötila vaikuttaa MLVSS:ään?

Lämpötila vaikuttaa MLVSS:ään useilla tavoilla:

  • Korkeammat lämpötilat lisäävät mikrobiologisten kasvunopeuksia, mikä voi lisätä MLVSS:ää
  • Korkeammat lämpötilat lisäävät myös endogeenisten hajoamisnopeuksien määrää
  • Kauden lämpötilamuutokset voivat muuttaa mikrobiologisen yhteisön koostumusta
  • Lämpötila vaikuttaa hapen liukoisuuteen, mikä voi epäsuorasti vaikuttaa MLVSS:ään

Operaattoreiden on usein säädettävä hävittämisnopeuksia kausittain, jotta tavoitellut MLVSS-pitoisuudet voidaan ylläpitää.

Viitteet

  1. Water Environment Federation. (2018). Operation of Water Resource Recovery Facilities, 7. painos. McGraw-Hill Education.

  2. Metcalf & Eddy, Inc. (2014). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5. painos. McGraw-Hill Education.

  3. American Public Health Association, American Water Works Association, & Water Environment Federation. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 23. painos.

  4. Jenkins, D., Richard, M. G., & Daigger, G. T. (2003). Manual on the Causes and Control of Activated Sludge Bulking, Foaming, and Other Solids Separation Problems, 3. painos. CRC Press.

  5. U.S. Environmental Protection Agency. (2021). Wastewater Technology Fact Sheet: Activated Sludge Process. EPA 832-F-00-016.

  6. Grady, C. P. L., Daigger, G. T., Love, N. G., & Filipe, C. D. M. (2011). Biological Wastewater Treatment, 3. painos. CRC Press.

  7. Water Environment Research Foundation. (2003). Methods for Wastewater Characterization in Activated Sludge Modeling. WERF Report 99-WWF-3.

  8. Henze, M., van Loosdrecht, M. C. M., Ekama, G. A., & Brdjanovic, D. (2008). Biological Wastewater Treatment: Principles, Modelling and Design. IWA Publishing.

Käytä MLVSS-laskuria tänään optimoidaksesi jäteveden käsittelyprosessin seurantaa ja hallintaa!