Eksplikasyon detaye sou demann oksijèn ak metòd kalkil pousantaj aere nan tank aere

Nan pwosesis tretman byolojik dlo ize, tank aere a se inite reyaksyon debaz la. Fonksyon debaz li se transfere oksijèn nan likè melanje nan ekipman aere pou satisfè bezwen metabolis mikwòb ak degradasyon polyan yo. Demann oksijèn (demann O₂) refere a oksijèn total ki nesesè pa mikwo-òganis yo degrade matyè òganik ak oksidasyon nitwojèn amonyak, pandan y ap pousantaj aere se pwodiksyon aktyèl la nan ekipman an aere kalkile ki baze sou demann oksijèn ak paramèt tankou efikasite transfè oksijèn. Kalkil egzat nan demann oksijèn ak pousantaj aere non sèlman asire efikasite tretman dlo ize, men tou optimize konsomasyon enèji ak diminye depans fonksyònman yo. Atik sa a pral kraze lojik kalkil la, fòmil debaz, ak faktè kle enfliyanman de paramèt sa yo an detay, bay yon referans pou konsepsyon jeni ak ajisteman operasyonèl.

Kalkil demann oksijèn baze sou reyaksyon metabolik mikwòb, ki gen ladan demann oksijèn karbonizasyon (degradasyon matyè òganik) ak demann oksijèn nitrifikasyon (oksidasyon nitwojèn amonyak). Li mande tou dediksyon oksijèn ki konsome pa diminisyon respirasyon andojèn ak oksijèn ki te pote ale nan oksijèn ki fonn nan efluan an, finalman bay aktyèl demann oksijèn total ki nesesè yo.

1. Baz kalkil debaz ak fòmil

Kalkil demann oksijèn (OD) baze sou paramèt kle tankou bon jan kalite dlo enfliyan (BOD₅, COD, NH₄⁺-N), efikasite tretman, ak konsantrasyon boue. Fòmil debaz la se jan sa a:

Demann Oksijèn Total (O₂ₜₒₜₐₗ)=Demann Oksijèn Karbonizasyon (O₂₍ₙ₎) + Demann Oksijèn Nitrifikasyon (O₂₍ₙᵢₜ₎) - Demann Oksijèn Endojèn pou Respirasyon (O₂₍ₑₙₐₐ₎) - Oksijèn DO pote ale nan efluan (O₂₍ₒᵤₜ₎)

(1) demann oksijèn carbonatation (O₂₍ₙ₎)
Demann oksijèn carbonatation se kantite oksijèn ki nesesè pou degradasyon mikwòb nan matyè òganik biodégradables. Sèvi ak BOD₅ kòm endikatè debaz la, fòmil kalkil la se:

O₂₍ₙ₎ = a' × Q × (Sᵢₙ - Sₒᵤₜ) - b' × V × X

Eksplikasyon paramèt nan fòmil la:

1a': Oksijèn demann koyefisyan pou degradasyon matyè òganik (kg O₂/kg) BOD₅: Pou dlo ize domestik konvansyonèl, a' pran kòm 0.42 ~ 0.53; pou dlo ize endistriyèl, valè a bezwen ajiste selon biodégradabilite (pi gwo valè pou biodégradabilite pòv, pi ba valè pou biodégradabilite bon);

1Q: volim tretman (m³/d);

1Sᵢₙ,Sₒᵤₜ: Konsantrasyon BOD₅ enfliyan ak efluan (kg/m³, sa vle di g/L);

1b': Boue andojèn respirasyon koyefisyan konsomasyon oksijèn (kg O₂/(kg MLSS·d)), pou dlo ize domestik, b' pran kòm 0.10 ~ 0.15;

1V: volim efikas nan tank aere (m³);

1X: Likè melanje sispansyon solid konsantrasyon nan tank aere a (MLSS, kg/m³).

Remak: Si yo itilize COD kòm endikatè kalkil la, COD bezwen konvèti an BOD₅ an premye (pou dlo ize domestik konvansyonèl, BOD₅/COD≈0.5; pou dlo ize endistriyèl, mezi aktyèl la obligatwa).

(2) Demann oksijèn nitrifikasyon (O₂₍ₙᵢₜ₎)

Si pwosesis la mande pou nitrifikasyon (oksidasyon nitwojèn amonyak nan nitrat nitrat), demann oksijèn nitrifikasyon an bezwen kalkile separeman. Fòmil la se:

O₂₍ₙᵢₜ₎=4.57 × Q × (NH₄⁺-Nᵢₙ - NH₄⁺-Nₒᵤₜ) - 0.12 × Q × (NO₃⁺-Nᵢₙ - NH₄⁺-Nₒᵤₜ) - 0.12 × Q × (NO₃⁺-Nᵢₙ -}⁺{5}}}ₜ NON₃⁻-Nᵢₙ)

Eksplikasyon paramèt nan fòmil la:

14.57: Koefisyan demann oksijèn teyorik pou oksidasyon nitwojèn amonyak pou nitrat nitrat (kg O₂/kg) NH₄⁺-N);

10.12: Konsomasyon oksijèn konpanse koyefisyan pou denitrifikasyon nitrat (sa a ka inyore si pa gen okenn denitrifikasyon);

1NH₄⁺-Nᵢₙ, NH₄⁺-Nₒᵤₜ: Konsantrasyon nitwojèn amonyak nan enfliyan ak efluan (kg/m³);

1NO₃⁻-Nᵢₙ, NO₃⁻-Nₒᵤₜ: Nitrat konsantrasyon nitwojèn nan enfliyan ak efluan (kg/m³).

(3) Konsomasyon oksijèn ki soti nan respirasyon andojèn ak transfè oksijèn DO nan efluan
Konsomasyon oksijèn ki soti nan respirasyon andojèn deja reflete nan fòmil demann oksijèn carbonatation la atravè paramèt b' epi li pa bezwen kalkile ankò; fòmil pou kalkile transfè oksijèn DO nan efluan an se:

O₂₍ₒᵤₜ₎=8.33 × Q × (DOₒᵤₜ - DOᵢₙ)

Ki kote: 8.33 se faktè konvèsyon dansite oksijèn (kg O₂/(m³·mg/L)), DOᵢₙ ak DOₒᵤₜ se konsantrasyon oksijèn ki fonn enfliyan an ak efluan (mg/L), respektivman. Nan ka nòmal, DO a nan enfliyan an ka inyore (pran kòm 0), epi DO a nan efluan an kontwole nan 2 ~ 3 mg / L.

2. Egzanp kalkil demann oksijèn (OD) Bay yon izin tretman dlo ize domestik ki gen yon kapasite tretman Q=1000 m³/d, yon volim tank aere efikas nan V=300 m³, enfliyan BOD₅=200 mg/L, effluent BOD₅=20 mg/L, MLSS {{5} enfliyan NH₄⁺-N=30 mg/L, efluan NH₄⁺-N=1 mg/L, ak efluen DO=2 mg/L, pran a'=0.5 ak b'=0.12.

(1) Demann oksijèn carbonatation: O₂₍ₙ₎=0.5 × 1000 × (0.2 - 0.02) - 0.12 × 300 × 3=90 - 108=-18 (Yon valè negatif endike ke demann oksijèn respirasyon andojèn pi gran pase demann oksijèn carbonatation, kidonk nou pran 0);

(2) Demann oksijèn nitrifikasyon: O₂₍ₙᵢₜ₎=4.57 × 1000 × (0.03 - 0.001)=4.57 × 29 ≈ 132.53 kg O₂/d;

(3) Oksijèn DO pote ale nan efluan an: O₂₍ₒᵤₜ₎=8.33 × 1000 × (2 - 0)=16.66 kg O₂/d;

(4) Demann oksijèn total: O₂ₜₒₜₐₗ=0 + 132.53 - 16.66≈115.87kg O₂/d.

Volim aere refere a kantite lè ekipman aere bezwen antre nan tank aere a. Li bezwen yo dwe kalkile ki baze sou demann oksijèn total la, konbine avèk paramèt tankou efikasite transfè oksijèn ak kontni oksijèn lè. Koreksyon pou transfè oksijèn akòz faktè tankou tanperati dlo ak presyon lè a tou bezwen konsidere.

1. Nwayo Kalkil Lojik ak Fòmil
Kontni oksijèn nan lè a se apeprè 21% (fraksyon mas). Efikasite transfè oksijèn (Eₚ) refere a pwopòsyon oksijèn ki aktyèlman transfere soti nan lè a nan likè melanje a. Pousantaj aere a kalkile lè l sèvi avèk fòmil sa a:

To Ayerasyon Vrè (Gₛ)=Demann Oksijèn Total (O₂ₜₒₜₐₗ) / (Konteni Oksijèn Air × Efikasite Transfè Oksijèn × Faktè Koreksyon)

Fòmil dekonpozisyon espesifik:

Gₛ = O₂ₜₒₜₐₗ × 1000 / (0.21 × 1.205 × Eₚ × Kₜ × ... Kₚ)

Eksplikasyon paramèt nan fòmil la:

10.21: fraksyon volim nan oksijèn nan lè a (%);

11.205: Dansite lè (kg / m³, nan kondisyon estanda, 20 degre, 1 atm);

1Eₚ: Efikasite transfè oksijèn (%), Eₚ varye anpil depann sou ekipman an aere: ayerasyon soufle (aeratè mikwopore) Eₚ=15% ~ 25%, aere sifas (aeratè roue) Eₚ=8% ~ 15%;

1Kₜ: Faktè koreksyon tanperati dlo a, Kₜ=1.024^(T-20), kote T se tanperati dlo aktyèl la nan tank aere a (degre). Kòm tanperati dlo a ogmante, oksijèn solubilite diminye, ak Kₜ ogmante.

1Kₚ: Faktè koreksyon presyon gaz, Kₚ=P/1.013, kote P se presyon atmosferik lokal la (atm). Kòm presyon atmosferik ogmante, solubilite oksijèn ogmante, ak Kₚ ogmante.

11000: Faktè konvèsyon inite (konvèti kg O₂ an g O₂).

2. Egzanp pou kalkil pousantaj aere (anpre egzanp demann oksijèn ki anwo a) Bay yon demann oksijèn total O₂ₜₒₜₐₗ=115.87kg O₂/d, lè l sèvi avèk aeratè mikwopore, Eₚ{=20%, tanperati dlo tank aere T=25 degre T=25 nan tanperati a 4}, ak tanperati lokal.

(1) Kalkile faktè koreksyon an: Kₜ=1.024^(25-20)=1.024⁵≈1.127, Kₚ=1.0/1.013≈0.987;

(2) Kalkile to aere a: Gₛ=115.87×1000 / (0.21×1.205×20%×1.127×0.987)≈115870 / (0.21×1.205×0.2×1.127×0.987)≈6/1109070/115870 m³/d? Kalkil la pa kòrèk epi yo ta dwe korije jan sa a:

Rekalkile (inite ki konsistan): O₂ₜₒₜₐₗ=115.87 kg/d=115870 g/d;

Denominatè: 0.21 (fraksyon volim oksijèn) × 1.205 (dansite lè kg/m³) × Eₚ (20%=0.2) × Kₜ (1.127) × Kₚ (0.987)=0.21 × 1.205 × 0.2 × 0.2 × 1.197 × 1.197 × 1.127. 1.205 ≈ 0.253, 0.253 × 0.2 ≈ 0.0506, 0.0506 × 1.127 ≈ 0.057, 0.057 × 0.987 ≈ 0.056 kg O₂/m³ Air;

Se poutèt sa, Gₛ=115.87 kg/d / 0.056 kg O₂/m³ lè ≈ 2069 m³/d (apeprè 86.2 m³/h).

1. Faktè Kalite Dlo
Konsantrasyon an nan matyè òganik enfliyan (BOD₅, COD) ak nitwojèn amonyak dirèkteman detèmine demann oksijèn: pi wo konsantrasyon an, pi gwo demann oksijèn, ak to aere a bezwen ogmante kòmsadwa; si dlo ize endistriyèl gen matyè òganik rekalsitran oswa sibstans toksik, li pral anpeche aktivite mikwòb, ki egzije yon ogmantasyon apwopriye nan to aere (ogmante konsantrasyon DO pou soulaje anpèchman toksisite).

2. paramèt fonksyònman
Konsantrasyon MLSS twò wo ap ogmante konsomasyon oksijèn nan respirasyon andojèn epi redwi efikasite transfè oksijèn (ogmante viskozite likè melanje), ki mande yon balans ant MLSS ak to aere; tan retansyon boue (SRT) afekte efikasite nitrifikasyon, pwosesis nitrifikasyon an bezwen kontwole SRT pi gran pase oswa egal a 10 jou (20 degre) ak matche ak demann oksijèn nitriifikasyon ase.

3. Faktè anviwònman yo
Ogmantasyon tanperati dlo diminye solubilite oksijèn ak diminye efikasite transfè oksijèn, sa ki nesesè pou ogmante aere. Diminye presyon lè a (egzanp, nan zòn ki wo-altitid) diminye plis solubilite oksijèn, ki mande pou ogmante aerasyon pou konpanse. pH likè melanje a afekte nitrifikasyon (pH optimal=7.5 ~ 8.5); pH nòmal mande priyorite ajisteman kalite dlo anvan optimize aere.

4. Seleksyon Ekipman Aere
Diferan kalite ekipman aere ofri siyifikativman diferan efikasite transfè oksijèn. Aeratè microporous gen pi wo efikasite transfè oksijèn epi yo apwopriye pou gwo tank aere. Aeratè sifas yo fasil pou enstale ak apwopriye pou ti plant tretman dlo ize. Lè w ap chwazi ekipman, li esansyèl pou konsidere demann oksijèn ak kalite tank, priyorite ekipman ki gen gwo -efikasite, ki ba-enèji-konsomasyon pou diminye volim aere ak depans fonksyònman yo.

1. Valè paramèt egzak: koefisyan tankou a', b', ak Eₚ bezwen ajiste selon kalite dlo ize (domestik dlo egou / dlo ize endistriyèl), modèl ekipman aere, ak done mezire pou fè pou evite devyasyon kalkil ki te koze pa dirèkteman aplike valè anpirik.

2. Konsistans inite a se kle: Anvan kalkil, tout inite paramèt yo dwe konsistan (egzanp, mg/L pou kg/m³, m³/d pou m³/h) pou evite konfizyon inite ki mennen nan erè.

3. Konsepsyon Marge: Nan pwojè aktyèl yo, yo ta dwe miltipliye yon faktè sekirite 1.1 ~ 1.2 pa pousantaj aere kalkile pou adrese diminisyon nan efikasite transfè oksijèn ki te koze pa faktè tankou fluctuations kalite dlo ak aje ekipman.

4. Ajisteman ki baze sou operasyon aktyèl: Valè kalkile yo se valè teyorik. Nan operasyon aktyèl la, to aere a bezwen ajiste dinamik ki baze sou konsantrasyon DO likè melanje (kontwole nan 2 ~ 3 mg / L) ak bon jan kalite efluan (BOD₅, NH₄⁺-N) pou reyalize yon balans ant efikasite ak konsomasyon enèji.

Kalkile demann oksijèn ak to aere nan yon tank aere se yon aspè debaz nan konsepsyon jeni tretman dlo ize ak optimize operasyon. Esansyèlman, li enplike nan quantifying bezwen metabolik mikwo-òganis yo ak efikasite transfè oksijèn pou reyalize "sou demann oksijèn rezèv." Kalkil demann oksijèn yo dwe byen respekte paramèt bon jan kalite dlo ak modèl metabolik mikwòb yo, pandan y ap kalkil pousantaj aere yo bezwen ajiste an konjonksyon avèk pèfòmans ekipman ak faktè anviwònman an. Nan aplikasyon pratik, yo dwe etabli yon fondasyon debaz atravè kalkil teyorik, ki te swiv pa ajisteman dinamik ki baze sou done mezire. Sa a asire ke rezilta tretman dlo ize yo satisfè estanda pandan y ap minimize konsomasyon enèji aere, reyalize operasyon efikas ak ekonomik pwosesis.