อายุของตะกอน อุณหภูมิของน้ำ และค่า BOD5 ของน้ำทิ้ง

ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสีย เรามักพูดถึงอายุของตะกอน (θc) อุณหภูมิของน้ำ และ BOD5 ของเสีย (Se) แต่มีน้อยคนนักที่จะอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสามสิ่งนี้ได้อย่างแท้จริง ในความเป็นจริงแล้ว พารามิเตอร์ทั้งสามนี้ประกอบขึ้นเป็นแกนกลางของ "สามเหลี่ยมทองคำ" ซึ่งส่งผลต่อเสถียรภาพของระบบทางชีววิทยา อายุของตะกอนจะเป็นตัวกำหนด "อายุขัยเฉลี่ย" ของจุลินทรีย์ในระบบ อุณหภูมิของน้ำควบคุม "ประสิทธิภาพ" ของจุลินทรีย์ และน้ำทิ้ง OD5 (Se) สะท้อนถึง "บัตรรายงาน" การบำบัดขั้นสุดท้ายของระบบโดยตรง เมื่อฤดูหนาวใกล้เข้ามาและอุณหภูมิของน้ำในโรงบำบัดน้ำเสียทั่วภูมิภาคต่างๆ จะลดลง บทความนี้ซึ่งใช้สูตรเชิงประจักษ์ที่ได้มาจากเส้นโค้งการปฏิบัติงานที่เหมาะสมของโรงบำบัดน้ำเสียหลายแห่ง จะเจาะลึกความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างปัจจัยทั้งสามนี้เพื่อใช้อ้างอิงในการบำบัดน้ำประปา

จากข้อมูลการดำเนินงานระยะยาว-จากโรงบำบัดน้ำเสียหลายแห่ง ความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ระหว่างอายุของตะกอน (θc) และ BOD5 (Se) ในช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกันได้มาจากการปรับเส้นโค้ง สูตรเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มที่ชัดเจน: อุณหภูมิที่สูงขึ้นและกิจกรรมของจุลินทรีย์ที่แข็งแกร่งขึ้นส่งผลให้ BOD5 ของเสียลดลงสำหรับอายุตะกอนเท่ากัน อุณหภูมิที่ต่ำลงทำให้ระบบเป็นไปตามมาตรฐานได้ยากขึ้น

ความสัมพันธ์ระหว่างช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกันแสดงไว้ด้านล่าง

1. อุณหภูมิสูงกว่า 25 องศา

โดยที่ r หมายถึงสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ ซึ่งโดยทั่วไปคือสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์แบบเพียร์สัน ซึ่งใช้ในการวัดความแข็งแกร่งของความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างตัวแปรสองตัว

2. อุณหภูมิ 20~25 องศา

3. อุณหภูมิ 15~20 องศา

4. อุณหภูมิต่ำกว่า 15 องศา

รูปแบบที่ 1: อุณหภูมิที่ต่ำลงส่งผลให้น้ำทิ้ง BOD5 สูงขึ้น แม้ว่าจะมีอายุตะกอนเท่ากันก็ตาม

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าระบบทำงานที่ θc=10 วัน โดยแทนที่ลงในสูตรด้านบน:

มากกว่า 25 องศา : Se พรีเมี่ยม 2.1 มก./ลิตร

15-20 องศา : Se พรีเมี่ยม 3.2 มก./ลิตร

น้อยกว่า 15 องศา : Se ความเข้มข้น 4.0 มก./ลิตร

ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของอินทรียวัตถุของน้ำทิ้งที่แตกต่างกันอาจมากกว่าสองเท่า เหตุผลง่ายๆ ก็คือ ที่อุณหภูมิต่ำ กิจกรรมการเผาผลาญของจุลินทรีย์จะลดลง อัตราการใช้สารตั้งต้นลดลง ส่งผลให้ "ความสามารถในการบำบัดไม่เพียงพอ" ที่อายุตะกอนเท่ากัน

รูปแบบ 2: Se และ θc มีความสัมพันธ์แบบเอ็กซ์โปเนนเชียลเป็นลบ- การขยายอายุของตะกอนจะช่วยปรับปรุงน้ำทิ้งได้เสมอ แต่การปรับปรุงจะลดลงเรื่อยๆ เลขชี้กำลังในสูตรเป็นลบทั้งหมด (-0.744, -0.674, -0.519, -0.554) ซึ่งบ่งชี้ว่า: เพิ่ม θc → ลดลง Se แต่เลขชี้กำลังน้อยกว่า 1; การเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจะไม่ลด Se ลงครึ่งหนึ่งของค่าดั้งเดิม กล่าวคือ หลังจากขยายอายุของตะกอนออกไปในระดับหนึ่ง การเพิ่ม θc เพิ่มเติมจะมีผลจำกัด และจะทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น อายุของตะกอน ความต้องการออกซิเจนที่เพิ่มขึ้น และคุณสมบัติการตกตะกอนของตะกอนลดลง

ดังนั้นอายุตะกอนที่นานขึ้นจึงไม่ได้ดีกว่าเสมอไป จำเป็นต้องพบความสมดุลที่เหมาะสมที่สุด

รูปแบบ 3: ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ r ในโซนอุณหภูมิต่ำ-ต่ำกว่า ซึ่งบ่งชี้ถึงความไม่เสถียรของระบบที่เพิ่มขึ้น

ในช่วง 15–20... ในช่วงอุณหภูมิต่ำกว่า 15 องศา (r=0.55) และต่ำกว่า 15 องศา (r=0.64) น้ำทิ้ง BOD5 จะได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นจากความผันผวนของอุณหภูมิ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ- จุลินทรีย์จะไวต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมมากกว่า ระบบจะไวต่อความผันผวนของออกซิเจนละลายและโหลดมากขึ้น และน้ำทิ้งมีความไม่เสถียรมากขึ้น และต้องมีการควบคุมที่ละเอียดยิ่งขึ้น

1. เพิ่มอายุตะกอนล่วงหน้าในช่วงฤดูหนาว
ในเมืองทางตอนเหนือ อุณหภูมิของน้ำในฤดูหนาวอาจลดลงเหลือ 10–13 องศา ในเวลานี้ ขอแนะนำให้เพิ่ม θc เป็น 12–18 วันเพื่อชดเชยการลดลงของกิจกรรมของจุลินทรีย์ที่เกิดจากอุณหภูมิต่ำ หากรักษาอายุตะกอนไว้ที่ 8-10 วันในฤดูร้อน น้ำทิ้งก็มีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพ

2. ลดอายุตะกอนในช่วงฤดูร้อนเพื่อเพิ่มความสามารถในการบำบัดระบบ
เมื่ออุณหภูมิของน้ำสูงกว่า 25 องศา เนื่องจากมีกิจกรรมของจุลินทรีย์สูง อายุของตะกอนจะลดลงอย่างเหมาะสมเป็น 6-8 วัน เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของระบบ-และลดปริมาณตะกอน นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมโรงบำบัดน้ำเสียหลายแห่งจึงประสบปัญหา "การปล่อยตะกอนขนาดใหญ่และการทำงานของระบบที่ง่ายดาย" ในช่วงฤดูร้อน

3. วิธีการนี้สามารถใช้ในการวินิจฉัยกระบวนการ-เพื่อพิจารณาว่าความผิดปกติของน้ำทิ้งมีสาเหตุมาจากอายุของตะกอนหรืออุณหภูมิหรือไม่

เมื่อน้ำทิ้ง BOD5 เพิ่มขึ้น สามารถใช้ขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อระบุสาเหตุ:

(1) คำนวณกระแส θc;

(2) เลือกสูตรที่เกี่ยวข้องตามอุณหภูมิของน้ำเพื่อคำนวณ Se เชิงทฤษฎี

(3) เปรียบเทียบค่าทางทฤษฎีกับค่าจริง: หากค่าจริงสูงกว่าค่าทางทฤษฎีมาก แสดงว่าโหลดช็อก ออกซิเจนละลายไม่เพียงพอ หรือสารพิษ หากค่าจริงใกล้เคียงกับค่าทางทฤษฎีแต่สูงกว่าเล็กน้อย แสดงว่าอายุตะกอนไม่เพียงพอหรือมีอุณหภูมิต่ำเกินไป

นี่เป็น "วิธีการวินิจฉัยอย่างรวดเร็ว" ที่ใช้บ่อยที่สุดโดยวิศวกรฝ่ายปฏิบัติการ

หลายๆ คนคุ้นเคยกับการตัดสินการดำเนินงานของโรงบำบัดน้ำเสียจากประสบการณ์ แต่ประสบการณ์จำเป็นต้องมีการสนับสนุนข้อมูล และสูตรเชิงประจักษ์เหล่านี้ให้พื้นฐานเชิงปริมาณที่เข้าใจง่ายที่สุด พวกเขาบอกเราว่า: อายุของตะกอนไม่ได้ถูกกำหนดไว้ตามอำเภอใจและจำเป็นต้องจับคู่กับอุณหภูมิ อุณหภูมิต่ำถือเป็นความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดสำหรับระบบชีวภาพ และควรดำเนินมาตรการล่วงหน้า เบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงของ BOD5 ของเสียคือการตอบสนองโดยรวมของระบบนิเวศของจุลินทรีย์ต่อสิ่งแวดล้อม การทำความเข้าใจ "ความสัมพันธ์สามเหลี่ยมทองคำ" ระหว่างอายุของตะกอน อุณหภูมิของน้ำ และ BOD5 ของเสีย ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุการจัดการการปฏิบัติงานที่ได้รับการปรับปรุงอย่างแท้จริงซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่จุลินทรีย์เป็นหลัก