Xác định Tải lượng bùn hoạt tính (MLSS)

MLSS là gì ? Hỗn hợp chất lỏng trong bể sục khí đã được định kỳ quan trắc và điều khiển bằng việc định kỳ lấy mẫu đột xuất “grab samples” hỗn hợp chất lỏng, cho mẫu chạy qua một tấm lọc, sấy khô phần cặn bám trên tấm lọc và sau đó cân khối lượng. Vào những năm 1970, các thiết bị online được giới thiệu các bộ giám sát liên tục, và điều khiển lý thuyết, nồng độ MLSS trong bể sục khí. Ý tưởng xác định hàm lượng MLSS là dựa trên cơ sở liên tục, việc tuần hoàn lại dòng bùn hoạt tính có thể được đánh giá khách quan để duy trì một load ổn định thậm trí trong suốt quan trình thay đổi lưu lượng và load ảnh hưởng. Phương pháp chuẩn cho việc kiểm tra nước và nước thải liệt kê 6 phương pháp khác nhau trong việc xác định nồng độ chất rắn. Tất cả các phương pháp đều đòi hỏi mẫu được sấy khô ở một nhiệt độ nhất định trong một khoảng thời gian để đảm bảo nước trong mẫu sẽ bay hơi. Khoảng thời gian này được xác định bằng việc cân mẫu một vài lần và so sánh kết quả đọc được cho đến khi khối lượng mẫu không có sự thay đổi. Tại đây, mẫu được cân lên và tính toán lượng chất rắn bằng việc sử dụng công thức mà dữ liệu đầu vào phải có tổng thể tích của mẫu. Ví dụ, một mẫu được lấy vào 100ml và sau đó được lọc qua một đĩa lọc glass-fiber. Sau đó đĩa lọc được đặt vào trong lò và sấy khô. Sau khi hoàn thành xong việc sấy mẫu, đĩa lọc được lấy ra khỏi lò và cân. Lấy tổng khối lượng cân được trừ đi khối lượng đĩa lọc. Nếu khối lượng tính toán của mẫu là 200 mg sau khi đã trừ đi khối lượng đĩa lọc, thì tổng chất rắn lơ lửng sẽ là 2000 mg/l. Số liệu này có được bằng cách nhân khối lượng tính toán với thể tích mẫu trên một lít (100 ml x 10 = 1l) (200mgx10 = 2000 mg). Phương pháp mẫu thủ công đột xuất xác định nồng độ chất rắn có 2 hạn chế khi nhìn với con mắt theo hướng kiểm soát MLSS trong bể sục khí. Vấn đề đầu tiên là sự thật thì kết quả được xác định hàng giờ sau khi lấy mẫu, trong một số trường hợp thì kết quả không được biết cho đến tận ngày hôm sau. Để kiểm sóat quá trình sử dụng dữ liệu này một giả định cho rằng nồng độ chất rắn không đổi theo thời gian xác định hoặc điều kiện thuận lợi biến được mối quan hệ của nồng độ chất rắn theo thời gian. Trong một nhà máy xử lý khép kín ở thành thị, người ta có thể điều khiển sơ bộ nồng độ MLSS bằng cách tạo ra cả hai giả định trên. Lưu lượng và tải lượng của một hệ thống xử lý đô thị khép kín sẽ không bị ảnh hưởng bởi các trận mưa hoặc dòng thải công nghiệp do đó loại bỏ cả hai điều kiện bất lợi nhất. Không may, phần lớn hệ thống xử lý được kết hợp và có một hợp phần công nghiệp trộn với nước thải đô thị. Một hệ thống xử lý kết hợp đơn giản là nước mưa tràn mặt được xử lý tương tự như nước thải. Thường là không phổ biển để lưu lượng của một trạm xử lý tăng lên gấp đôi trong suốt một trận mưa. Khi lưu lượng dòng chảy vào trong trạm xử lý tăng thì nồng độ chất rắn sẽ giảm đáng kể do sự pha loãng. Điều này sẽ pha lõng nồng độ MLSS nếu không có sự điều chỉnh dòng chảy trở lại của bùn hoạt tính. Độ pha loãng xảy ra có thể gây khó khăn cho việc dự báo do đó việc điều chỉnh RAS trong suốt trận mưa như vậy sẽ giúp việc dự đoán tốt nhất.Mối quan tâm thứ 2 trong việc lấy mẫu grab để phân tích trong phòng thí nghiệp là toàn bộ quá trình tiêu tốn rất nhiều thời gian cho nhân viên vận hành và nhân viên phòng thí nghiệm. Ví dụ, chi phí nhân công để phân tích 12 mẫu trong ngày sẽ khoảng $46.980 mỗi năm. Việc này dựa trên việc mẫu được phân tích 5 ngày trong một tuần với khoảng thời gian cho một mẫu là 1 tiếng. Ví dụ này cũng giả định cho việc tiêu tốn 25% để trang trải cho những lần mẫu không được lấy theo như dự kiến vì bất cứ lý do gì. Chi phí nhân công sử dụng cho ví dụ này là $20 một giờ. Đây là các trTrạm được lắp đặt dụng cụ online để quan trắc và kiểm soát nồng độ MLSS. Đã có báo cáo về việc giảm 80% lượng mẫu gửi đến phòng thí nghiệm để phân tích. Sử dụng ví dụ ở trên, tiết kiệm cho trạm xử lý $37.584/năm trừ các chi phí thiết bị cho năm đầu tiên.Mối quan trâm thứ 3 trong việc lấy mẫu grab cho việc phân tích trong phòng thí nghiệm là độ chính xác và độ lặp lại. Trong khi độ chính xác tuyệt đối không quan trọng bằng độ lặp lại, thì độ chính xác của phương pháp vẫn là một yếu tố quan trọng trong việc kiểm soát nồng độ MLSS. Theo các phương pháp chuẩn cho việc kiểm tra nước và nước thải thì độ chính xác sẽ thay đổi tùy thuộc vào phương pháp đã sử dụng cùng với nồng độ thực tế. Phạm vi không chính xác cố hữu này từ khoảng 1 phần nghìn quá cao là 33 phần nghìn.Yếu tố khác ảnh hưởng đến độ chính xác tuyệt đối đó là bể sục khí là container của một quá trình động lực. Có sự thay đổi nồng độ chất rắn trong khắp lưu vực. Nó không phổ biến để hai mẫu được lấy tại cùng một địa điểm, cùng một thời gian có sự khác biệt là 300mg/l. Đối với mức độ lớn thì sự biến động được quyết định bởi việc pha trộn trong bể. Phần lớn mức độ thay đổi được quyết định bởi sự khuấy trộn trong bể. Một bể có sục khí cơ khí sẽ có sự khác biệt lớn, trong khi đó hệ thống máy khuếch tán bọt sẽ có xu hướng đồng nhất hơn. Như đã đề cập ở trước đó thì đây là những máy phân tích trực tuyến liên tục để xác định nồng độ MLSS trong bể sục khí. Những máy phân tích này đã được bán trên thị trường trong hơn 20 năm. Một câu hỏi đặt ra là “tại sao các trạm xử lý vẫn lấy mẫu grab thủ công khi việc tiết kiệm chi phí của hệ thống đo lường trực tuyến liên tục sau đó dường như hợp lý hơn?”. Câu trả lời cho bí mật này có thể được ghi trong 2 từ; bảo dưỡng và hiệu chuẩn.Phần lớn các thiết bị phân tích xác định MLSS đều sử dụng các cảm biến quang học của một số loại. Điều này có nghĩa rằng đối với bất kì bộ cảm biến nào, để làm việc một cách chính xác thì các thấu kính phải không được tắc nghẽn. Trong quá khứ, vấn đề này thường lớn được giải quyết bằng hệ thống làm sạch cơ khí, thường sử dụng một số loại cọ rửa. Trong khi điều này giải quyết được vấn đề giữ cho các thấu kính không tắc nghẽn thì việc nhúng một phần cơ khí chuyển động trong hỗn hợp chất lỏng đưa ra một vấn đề khác; dụng cụ cọ rửa sẽ hỏng sau một thời gian ngắn do môi trường khắc nghiệt. Thực thế này làm cho việc hoạt động chính xác của bộ cảm biến khôngổn định trừ khi bộ cảm biến có lịch trình bảo dưởng thường xuyên. Sự cần thiết phải bảo dưỡng thường xuyên sẽ xóa mất tiết kiệm chi phí và cũng có thể làm cho nồng độ MLSS theo báo cáo của thiết bị trực tuyến không đủ tin cậy bởi các nhân viên vận hành. Trong khi việc tự làm sạch rất quan trọng đối với hoạt động thích hợp của bộ cảm biển thì phương pháp sử dụng dụng cụ cọ rửa cơ khí nên được tránh.Các vấn đề khác làm cho ngành công nghiệp bước một cách chậm chạp đến thiết bị phân tích MLSS trực tuyến liên tục đó là việc hiệu chuẩn bộ cảm biến. Phương pháp phổ biến nhất của việc hiệu chuẩn liên quan đến việc sử dụng Formazine hoặc Fullers Earth trộn với nước đến một nồng độ đã biết. Trước hết đó là kích thước hạt, màu sắc hạt và mật độ hạt tiêu chuẩn (Formazine hoặc Fullers Earth) không có mối quan hê với kích thước, màu sắc hoặc mật độ MLSS. Việc này sẽ đưa ra một lỗi đối với việc phân tích bằng cảm biến. Bất lợi thứ 2 của phương pháp này đó là mất ít nhất 2 công việc tốn thời gian và khó thực hiện một cách chính xác. Môi trường hiệu chuẩn phải được khuấy mạnh để chất rắn không đọng lại. Việc này phần lớn thường được thực hiện bằng cách khuấy dung dịch hiệu chuẩn bằng chính cảm biến. Lưu ý rằng thiết bị cảm biến luôn luôn được gắn với một ống kim loại dài 15 feet sử dụng để gắn. Gần như không thể sử dụng ống dài như vậy để làm máy khuấy và đồng nhất môi trường hiệu chỉnh, một lần nữa gây ra bù đắp khác trong giá trị hiệu chuẩn. Việc khuấy trộn cũng phủ nhận bất cứ một lợi thế lặp lại nào mà xuất hiện để đạt được bởi phương pháp này. Phương pháp khác để hiện chuẩn thiết bị phân tích trực tuyến MLSS đó là lấy một lượng mẫu đủ lớn để làm một phân tích trong phòng thí nghiệp trên các phần của mẫu và cũng hiệu chuẩn cảm biến bằng phần còn lại. Lợi ích lớn nhất của phương pháp này đó là thiết bị phân tích được hiệu chuẩn quá trình thực tế đảm bảo rằng kích thước hạt, mật độ, và màu sắc phù hợp với những gì thực tế máy phân tích sẽ đo được. Hai hạn chế của phương pháp này đó là việc khuấy trộn được đề cập ở trên và bảo quản mẫu trong suốt thời gian chờ lấy kết quả phân tích. Khoảng thời gian này, như đã đề cập trước đây, có thể dễ dàng là 24 tiếng. Vấn đề ở đây là đặc điểm chất rắn của mẫu sẽ thay đổi theo thời gian. Mẫu được lấy ra từ một thiết bị phản ứng sục khí và cơ bản đưa vào trong một bể lắng rất nhỏ. Mẫu càng ở trong bể lắng nhỏ lâu thì sự thay đổi đặc điểm chất rắn càng nhiều. Một lần nữa, điều này sẽ gây ra một lỗi trong việc hiệu chuẩ