MLVSS skaičiuoklė nuotekų valymo proceso kontrolei

Apskaičiuokite mišrių skysčių volatilius suspenduotus kietuosius (MLVSS) nuotekų valymo įrenginiuose, naudojant TSS ir VSS procentus arba FSS metodus. Būtina aktyvuotos dumblo proceso stebėsenai ir kontrolei.

MLVSS skaičiuoklė

Apskaičiuokite mišrių skysčių volatilius suspenduotus kietuosius daleles (MLVSS) nuotekų valymo procesuose

Įvesties parametrai

mg/L
%

Rezultatai

Kopijuoti į iškarpinę
0.00 mg/L

Apskaičiavimo formulė

Naudojant VSS procento metodą

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

Kas yra MLVSS?

Mišrių skysčių volatilius suspenduoti kietieji dalelės (MLVSS) yra pagrindinis parametras nuotekų valyme, kuris atspindi organinę suspenduotų kietųjų dalelių dalį aeracijos bake.

MLVSS naudojamas aktyvios biomasi kiekio sistemoje nustatymui, kuris yra svarbus biologinių valymo procesų stebėjimui ir kontrolei.

MLVSS galima apskaičiuoti naudojant VSS procentą nuo TSS arba atimant fiksuotas suspenduotas kietąsias daleles (FSS) iš bendrųjų suspenduotų kietųjų dalelių (TSS).

📚

Dokumentacija

MLVSS skaičiuoklė nuotekų valymui

Įvadas

Mišrių skysčių volatilių suspenduotų kietųjų medžiagų (MLVSS) skaičiuoklė yra esminis įrankis nuotekų valymo įrenginių operatoriams, aplinkos inžinieriams ir tyrėjams, dirbantiems su aktyvintos dumblo procesais. MLVSS atspindi organinę suspenduotų kietųjų medžiagų dalį aeracijos rezervuaruose ir yra kritinis parametras biologinio valymo efektyvumui stebėti. Ši skaičiuoklė suteikia paprastą, tikslią metodiką MLVSS reikšmėms nustatyti, remiantis arba bendrųjų suspenduotų kietųjų medžiagų (TSS) ir volatilių suspenduotų kietųjų medžiagų procento (VSS%), arba TSS ir fiksuotų suspenduotų kietųjų medžiagų (FSS) matavimais.

Tinkamas MLVSS stebėjimas padeda optimizuoti valymo procesus, sumažinti eksploatavimo išlaidas ir užtikrinti atitiktį išleidimo kokybės standartams. Palaikydami tinkamus MLVSS lygius, nuotekų valymo įrenginiai gali pasiekti optimalų biologinių maistinių medžiagų šalinimą, sumažinti dumblo gamybą ir pagerinti bendrą valymo efektyvumą.

MLVSS skaičiavimo metodai

MLVSS galima apskaičiuoti naudojant du pagrindinius metodus, kuriuos palaiko ši skaičiuoklė:

VSS procento metodas

Pirmasis metodas apskaičiuoja MLVSS, naudojant bendrųjų suspenduotų kietųjų medžiagų (TSS) koncentraciją ir volatilių suspenduotų kietųjų medžiagų procentą (VSS%):

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

Kur:

  • MLVSS = Mišrių skysčių volatilių suspenduotų kietųjų medžiagų (mg/L)
  • TSS = Bendros suspenduotos kietosios medžiagos (mg/L)
  • VSS% = Suspenduotų kietųjų medžiagų, kurios yra volatilių, procentas (%)

FSS metodas

Antrasis metodas apskaičiuoja MLVSS, atimant fiksuotas suspenduotas kietąsias medžiagas (FSS) iš bendrųjų suspenduotų kietųjų medžiagų (TSS):

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

Kur:

  • MLVSS = Mišrių skysčių volatilių suspenduotų kietųjų medžiagų (mg/L)
  • TSS = Bendros suspenduotos kietosios medžiagos (mg/L)
  • FSS = Fiksuotos suspenduotos kietosios medžiagos (mg/L)

Abu metodai duoda tą pačią reikšmę, kai matavimai yra tikslūs, nes VSS ir FSS yra papildomi TSS komponentai:

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

Kaip naudoti šią skaičiuoklę

  1. Įveskite bendrą suspenduotų kietųjų medžiagų (TSS): Įveskite savo matuotą TSS vertę mg/L.

  2. Pasirinkite skaičiavimo metodą:

    • Pasirinkite „Naudojant VSS procentą“, jei turite VSS% duomenis
    • Pasirinkite „Naudojant fiksuotas suspenduotas kietąsias medžiagas (FSS)“, jei turite FSS matavimus
  3. Įveskite papildomą parametrą:

    • Jei naudojate VSS procento metodą: Įveskite VSS procentą (0-100%)
    • Jei naudojate FSS metodą: Įveskite FSS vertę mg/L
  4. Peržiūrėkite rezultatus: Skaičiuoklė automatiškai parodys apskaičiuotą MLVSS vertę mg/L.

  5. Formulės vizualizacija: Po rezultato pamatysite naudojamą formulę ir skaičiavimo žingsnius.

Įvesties validacija

Skaičiuoklė atlieka šias validacijas vartotojo įvestims:

  • TSS turi būti teigiamas skaičius (≥ 0 mg/L)
  • VSS procentas turi būti tarp 0 ir 100%
  • FSS turi būti teigiamas skaičius (≥ 0 mg/L)
  • FSS negali viršyti TSS (nes FSS yra TSS komponentas)

Jei bet kuri validacija nepavyksta, klaidos pranešimas padės jums ištaisyti įvestį.

MLVSS supratimas nuotekų valyme

MLVSS atspindi organinę suspenduotų kietųjų medžiagų dalį aktyvintos dumblo proceso aeracijos rezervuare. Tai yra proxy matavimas aktyviam biomasi (mikroorganizmams), atsakingiems už organinių medžiagų ir maistinių medžiagų biodegradaciją nuotekose.

MLVSS ir MLSS (Mišrių skysčių suspenduotų kietųjų medžiagų) santykis paprastai svyruoja nuo 0,65 iki 0,85 (65-85%) įprastose aktyvintos dumblo sistemose, su variacijomis, priklausomai nuo įtakos charakteristikų, valymo proceso ir eksploatavimo sąlygų.

MLVSS koncentracija yra pagrindinis parametras, naudojamas apskaičiuoti:

  • Maisto ir mikroorganizmų (F/M) santykį
  • Dumblo amžių arba kietųjų medžiagų išlaikymo laiką (SRT)
  • Biomassos derlių ir dumblo gamybos normas
  • Deguonies poreikį biologiniam valymui

Naudojimo atvejai

Procesų valdymas ir optimizavimas

MLVSS stebėjimas yra labai svarbus palaikant optimalias biologinio valymo sąlygas. Įrenginių operatoriai naudoja MLVSS duomenis, kad:

  1. Reguliuotų F/M santykį: Kontroliuodami MLVSS koncentraciją, palyginti su atvykstančiu organiniu krūviu (BOD arba COD), operatoriai gali palaikyti norimą F/M santykį optimaliai valymo efektyvumui.

  2. Valdytų dumblo amžių: MLVSS matavimai padeda nustatyti tinkamą švaistymo normą, kad būtų palaikomas tikslinis kietųjų medžiagų išlaikymo laikas (SRT).

  3. Optimizuotų aeraciją: MLVSS lygiai informuoja deguonies poreikio skaičiavimus, leidžiančius energiją taupančiai aeracijos kontrolei.

  4. Stebėtų biomasią: Staigūs MLVSS ar MLVSS/MLSS santykio pokyčiai gali rodyti problemas su biomasių gyvybingumu ar proceso slopinimu.

Pavyzdys: F/M santykio skaičiavimas

Maisto ir mikroorganizmų (F/M) santykis apskaičiuojamas kaip:

F/M santykis=Atvykstancˇio BOD (kg/dieną)MLVSS (kg)\text{F/M santykis} = \frac{\text{Atvykstančio BOD (kg/dieną)}}{\text{MLVSS (kg)}}

Nuotekų valymo įrenginiui su:

  • Atvykstančiu srautu = 10,000 m³/dieną
  • Atvykstančiu BOD = 250 mg/L
  • Aeracijos rezervuaro tūriu = 2,000 m³
  • MLVSS = 2,500 mg/L

F/M santykis būtų:

  • Atvykstančio BOD krūvis = 10,000 m³/dieną × 250 mg/L ÷ 1,000,000 = 2,500 kg/dieną
  • MLVSS masė = 2,000 m³ × 2,500 mg/L ÷ 1,000,000 = 5,000 kg
  • F/M santykis = 2,500 kg/dieną ÷ 5,000 kg = 0.5 diena⁻¹

Tyrimų ir projektavimo taikymai

Aplinkos inžinieriai ir tyrėjai naudoja MLVSS duomenis:

  1. Proceso projektavimui: Aeracijos rezervuarų ir antrinių nusodintuvų dydžio nustatymui, remiantis tiksliniais MLVSS koncentracijomis.

  2. Kinetinėms studijoms: Biodegradacijos greičių ir mikrobinio augimo parametrų nustatymui.

  3. Proceso modeliavimui: Aktyvintos dumblo modelių kalibravimui proceso simuliacijai ir optimizavimui.

  4. Technologijų vertinimui: Skirtingų valymo technologijų ar eksploatavimo strategijų palyginimui.

Reguliavimo atitiktis

MLVSS stebėjimas palaiko atitiktį aplinkos reglamentams:

  1. Užtikrinant tinkamą valymą: Palaikant tinkamus MLVSS lygius, padeda pasiekti reikalaujamą išleidimo kokybę.

  2. Dokumentuojant proceso kontrolę: MLVSS duomenys rodo tinkamą proceso kontrolę reguliavimo agentūroms.

  3. Problemos sprendimui dėl atitikties: MLVSS tendencijos gali padėti nustatyti išleidimo kokybės problemų priežastis.

Alternatyvos MLVSS

Nors MLVSS yra plačiai naudojamas, kiti parametrai gali suteikti papildomos arba alternatyvios informacijos apie biomasią nuotekų valyme:

  1. ATP (adenozino trifosfatas): Pateikia tiesioginį aktyvios biomasių matavimą, kiekybiškai įvertinant ląstelių energijos nešiklius.

  2. DNR kiekybė: Suteikia tikslius mikrobinės biomasių matavimus per nukleino rūgšties kiekybinius įvertinimus.

  3. Respirometrija: Matuoja deguonies suvartojimo greitį (OUR), kad tiesiogiai įvertintų biologinę veiklą.

  4. FISH (fluorescencinė in situ hibridizacija): Leidžia identifikuoti ir kiekybiškai įvertinti specifines mikrobinės populiacijas.

  5. COD frakcionavimas: Charakterizuoja skirtingas biodegraduojamas frakcijas biomasėje.

Šios alternatyvos gali suteikti tikslesnės informacijos, tačiau paprastai reikalauja sudėtingesnės įrangos ir ekspertizės, palyginti su santykinai paprastu MLVSS testu.

MLVSS istorija nuotekų valyme

Konceptas matuoti volatilius suspenduotus kietuosius medžiagas kaip biologinės veiklos rodiklį nuotekų valyme išsivystė kartu su aktyvintos dumblo procesų plėtra:

  1. XX a. pradžia: Aktyvintos dumblo procesas buvo sukurtas 1910-aisiais Ardern ir Lockett Manchesterio, Anglijoje. Pradinė proceso kontrolė priklausė pirmiausia nuo vizualinių stebėjimų ir nusodinimo testų.

  2. 1930-1940 m.: Kai supratimas apie mikrobinės procesus pagerėjo, tyrėjai pradėjo atskirti organinę (volatilinę) ir neorganinę (fiksuotą) suspenduotų kietųjų medžiagų dalis.

  3. 1950-1960 m.: MLVSS tapo standartiniu parametru, skirtu kiekybiškai įvertinti biomasę aktyvintos dumblo sistemose, o metodai buvo standartizuoti tokiuose leidiniuose kaip „Standartiniai metodai vandens ir nuotekų tyrimams“.

  4. 1970-1980 m.: Santykis tarp MLVSS ir valymo efektyvumo buvo plačiai tirtas, sukuriant projektavimo ir eksploatavimo gaires, paremtas tokiais parametrais kaip F/M santykis ir SRT.

  5. 1990-iki dabar: Išplėstas mikrobinės ekologijos ir metabolizmo supratimas leido sukurti sudėtingesnius modelius ir kontrolės strategijas, nors MLVSS išlieka pagrindiniu parametru dėl savo paprastumo ir patikimumo.

Šiandien, nors egzistuoja pažangesnės technikos biomasių charakterizavimui, MLVSS ir toliau plačiai naudojamas nuotekų valymo operacijose dėl savo praktiškumo, nustatytų koreliacijų su efektyvumu ir santykinai paprastos analitinės procedūros.

Kodo pavyzdžiai MLVSS skaičiavimui

Štai pavyzdžiai, kaip apskaičiuoti MLVSS naudojant skirtingas programavimo kalbas:

1' Excel formulė MLVSS skaičiavimui naudojant VSS procentą
2Function MLVSS_from_VSS_Percentage(TSS As Double, VSS_Percentage As Double) As Double
3    ' Validuoti įvestis
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    ' Apskaičiuoti MLVSS
10    MLVSS_from_VSS_Percentage = TSS * (VSS_Percentage / 100)
11End Function
12
13' Excel formulė MLVSS skaičiavimui naudojant FSS
14Function MLVSS_from_FSS(TSS As Double, FSS As Double) As Double
15    ' Validuoti įvestis
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    ' Apskaičiuoti MLVSS
22    MLVSS_from_FSS = TSS - FSS
23End Function
24

Praktiniai pavyzdžiai

Pavyzdys 1: Naudojant VSS procento metodą

Nuotekų valymo įrenginio operatorius matuoja šiuos duomenis:

  • TSS aeracijos rezervuare = 3,500 mg/L
  • VSS procentas = 75%

Naudojant VSS procento metodą: MLVSS = 3,500 mg/L × (75% ÷ 100) = 2,625 mg/L

Pavyzdys 2: Naudojant FSS metodą

Tas pats operatorius matuoja:

  • TSS aeracijos rezervuare = 3,500 mg/L
  • FSS aeracijos rezervuare = 875 mg/L

Naudojant FSS metodą: MLVSS = 3,500 mg/L - 875 mg/L = 2,625 mg/L

Pavyzdys 3: Problemos sprendimas dėl žemo MLVSS/MLSS santykio

Operatorius pastebi, kad MLVSS/MLSS santykis sumažėjo iš 0.75 iki 0.60 per pastarąjį mėnesį:

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

Šis sumažėjimas gali rodyti:

  • Padidėjusius neorganinius kietuosius medžiagas iš pramoninių išmetimų
  • Inertinių kietųjų medžiagų kaupimąsi dėl nepakankamo švaistymo
  • Sumažėjusią biologinę veiklą dėl toksinų

Operatorius turėtų ištirti priežastį ir atitinkamai koreguoti procesą.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra MLVSS ir kodėl jis svarbus?

MLVSS (Mišrių skysčių volatilių suspenduotų kietųjų medžiagų) atspindi organinę suspenduotų kietųjų medžiagų dalį aktyvintos dumblo procese. Jis svarbus, nes tarnauja kaip aktyvios biomasės (mikroorganizmų) rodiklis, atsakingas už nuotekų valymą. MLVSS stebėjimas padeda optimizuoti valymo efektyvumą, kontroliuoti dumblo gamybą ir užtikrinti tinkamą biologinių maistinių medžiagų šalinimą.

Koks skirtumas tarp MLSS ir MLVSS?

MLSS (Mišrių skysčių suspenduotų kietųjų medžiagų) matuoja bendrą suspenduotų kietųjų medžiagų koncentraciją aeracijos rezervuare, įskaitant tiek organines (volatilines), tiek neorganines (fiksuotas) medžiagas. MLVSS matuoja tik volatilią (organinę) MLSS dalį, kuri geriau atspindi aktyvią biomasę. Santykis yra: MLSS = MLVSS + MLFSS (Mišrių skysčių fiksuotų suspenduotų kietųjų medžiagų).

Koks yra tipinis MLVSS/MLSS santykis?

Įprastose aktyvintos dumblo sistemose MLVSS/MLSS santykis paprastai svyruoja nuo 0,65 iki 0,85 (65-85%). Mažesni santykiai gali rodyti didelį neorganinių medžiagų kiekį arba inertinių kietųjų medžiagų kaupimąsi, o didesni santykiai rodo, kad dominuoja organinė biomasė. Santykis skiriasi priklausomai nuo įtakos charakteristikų, valymo proceso ir eksploatavimo sąlygų.

Kaip MLVSS matuojamas laboratorijoje?

MLVSS matuojamas per dvi etapas:

  1. Mėginys filtruojamas per stiklo pluošto filtrą, džiovinamas 103-105°C temperatūroje ir sveriamas, kad būtų nustatyta MLSS.
  2. Tas pats filtras tada deginamas 550°C temperatūroje mufelinėje krosnyje, sudeginant organines medžiagas, ir vėl sveriamas.
  3. Svorio netekimas deginimo metu atspindi volatilią dalį (MLVSS).

Ši procedūra yra standartizuota tokiuose metoduose kaip Standartiniai metodai 2540E arba EPA metodas 160.4.

Kokia MLVSS koncentracija turėtų būti palaikoma aktyvintos dumblo procese?

Optimalios MLVSS koncentracijos skiriasi priklausomai nuo proceso tipo:

  • Įprasta aktyvinta dumblas: 1,500-3,500 mg/L
  • Išplėstinė aeracija: 2,000-5,000 mg/L
  • Membraninių bioreaktorių (MBR): 8,000-12,000 mg/L
  • Sekvencinės partinės reaktoriai (SBR): 2,000-4,000 mg/L

Tinkama koncentracija priklauso nuo projektavimo parametrų, valymo tikslų ir eksploatavimo sąlygų.

Kaip MLVSS veikia F/M santykį?

MLVSS yra skaičiavimo maisto ir mikroorganizmų (F/M) santykio daliklis:

F/M santykis = Atvykstančio BOD krūvis (kg/dieną) ÷ MLVSS sistemoje (kg)

Didesnės MLVSS koncentracijos lemia mažesnius F/M santykius, skatinančius endogeninį kvėpavimą ir geresnį dumblo nusodinimą. Mažesnės MLVSS koncentracijos lemia didesnius F/M santykius, kurie gali sukelti filamentinį augimą ir prastą nusodinimą, jei per dideli.

Kas sukelia MLVSS sumažėjimą aktyvintos dumblo sistemoje?

MLVSS sumažėjimas gali būti dėl:

  • Per didelio dumblo švaistymo
  • Toksinių įtakų, žudančių biomasę
  • Endogeninio nykimo, viršijančio augimą per mažo krūvio laikotarpius
  • Hidraulinio nuplovimo per didelio srauto įvykių metu
  • Padidėjusių neorganinių medžiagų įtakoje
  • Nepakankamo maistinių medžiagų tiekimo, ribojančio biologinį augimą

Ar MLVSS gali būti per didelis?

Taip, per didelis MLVSS gali sukelti problemų, įskaitant:

  • Didelį deguonies poreikį ir aeracijos išlaidas
  • Prastą nusodinimą antriniuose nusodintuvuose
  • Padidėjusią dumblo gamybą ir šalinimo išlaidas
  • Sumažėjusią valymo efektyvumą dėl difuzijos apribojimų
  • Potencialią anaerobinių sąlygų atsiradimą flokulių viduje

Kaip greitai turėtų būti matuojamas MLVSS po mėginio paėmimo?

MLVSS analizė turėtų prasidėti per 2 valandas po mėginio paėmimo, kad būtų išvengta pokyčių dėl biologinės veiklos. Jei nedelsiant analizuoti neįmanoma, mėginiai turėtų būti laikomi šaldytuve 4°C temperatūroje iki 24 valandų. Ilgesniam laikymui mėginiai turėtų būti išsaugoti su sieros rūgštimi, kad pH būtų < 2 ir laikomi šaldytuve, nors tai nėra idealu MLVSS nustatymui.

Kaip temperatūra veikia MLVSS?

Temperatūra veikia MLVSS keliais būdais:

  • Aukštesnės temperatūros padidina mikrobinio augimo greičius, potencialiai didindamos MLVSS
  • Aukštesnės temperatūros taip pat padidina endogeninio nykimo greičius
  • Sezoniniai temperatūros pokyčiai gali pakeisti mikrobinės bendruomenės sudėtį
  • Temperatūra veikia deguonies tirpumą, kas gali netiesiogiai paveikti MLVSS

Operatoriai dažnai turi reguliuoti švaistymo normas sezoniniu pagrindu, kad palaikytų tikslines MLVSS koncentracijas.

Nuorodos

  1. Water Environment Federation. (2018). Nuotekų valymo įrenginių veikla, 7-asis leidimas. McGraw-Hill Education.

  2. Metcalf & Eddy, Inc. (2014). Nuotekų inžinerija: Valymas ir išteklių atgavimo, 5-asis leidimas. McGraw-Hill Education.

  3. American Public Health Association, American Water Works Association, & Water Environment Federation. (2017). Standartiniai metodai vandens ir nuotekų tyrimams, 23-iasis leidimas.

  4. Jenkins, D., Richard, M. G., & Daigger, G. T. (2003). Vadovas dėl aktyvinto dumblo pūtimo, putojimo ir kitų kietųjų medžiagų atskyrimo problemų priežasčių ir kontrolės, 3-iasis leidimas. CRC Press.

  5. U.S. Environmental Protection Agency. (2021). Nuotekų technologijų faktų lapas: Aktyvintos dumblo procesas. EPA 832-F-00-016.

  6. Grady, C. P. L., Daigger, G. T., Love, N. G., & Filipe, C. D. M. (2011). Biologinis nuotekų valymas, 3-iasis leidimas. CRC Press.

  7. Water Environment Research Foundation. (2003). Nuotekų charakterizavimo metodai aktyvinto dumblo modeliavimo. WERF ataskaita 99-WWF-3.

  8. Henze, M., van Loosdrecht, M. C. M., Ekama, G. A., & Brdjanovic, D. (2008). Biologinis nuotekų valymas: Principai, modeliavimas ir projektavimas. IWA Publishing.

Išbandykite mūsų MLVSS skaičiuoklę šiandien, kad optimizuotumėte nuotekų valymo proceso stebėjimą ir kontrolę!