پارامتر MLVSS و MLSS فاضلاب چیست و چطور اندازه گیری می شوند؟

MLSS فاضلاب یا غلظت توده بیولوژیکی یکی از مهم ترین پارامترهای کیفی فاضلاب است که مقدار کل مواد معدنی و آلی جامد معلق در فاضلاب را نشان می دهد. در واقع این پارامتر وزن مواد غذایی موجود در لجن فعال برگشتی برای تغذیه باکتری ها در مخزن هوادهی را اندازه گیری می کند. MLVSS نیز وزن مواد جامد فرار در فاضلاب را نشان می دهد. در ادامه به سوالاتی از قبیل پارامتر MLSS در فاضلاب چیست و چطور اندازه گیری می شود پاسخ خواهیم داد.

پارامتر MLSS چیست؟

در اغلب فرآیندهای تصفیه فاضلاب از روش های بیولوژیکی برای تجزیه مواد آلی به کمک باکتری ها استفاده می شود. باکتری ها برای رشد و تکثیر نیاز به اکسیژن و منبع غذایی دارند که اکسیژن با هوادهی تامین می گردد. بقایای مواد آلی تجزیه شده به مرور در کف مخزن ته نشین شده و لایه های لجن فعال را تشکیل می دهند. این لایه ها منبع غذایی مناسبی برای میکروارگانیسم ها به شمار می رود. به همین دلیل از مخزن زلال سازی به هوادهی برگشت داده میشوند تا باکتری ها از آن برای تعذیه استفاده کنند. به غلظت توده بیولوژیکی که همان لجن فعال برگشتی به مخزن هوادهی است اصطلاحا MLSS فاضلاب یا Mixed liquor suspended solids گفته می شود.
توده بیولوژیکی مجموعه ای از مواد معدنی و آلی جامد هستند که در فاضلاب معلق بوده و باکتری ها می توانند از آن تغذیه کنند. اگر مقدار این پارامتر پایین باشد، باکتری ها با سرعت کمتری رشد کرده و تصفیه کندتر انجام میشود. در مقابل، با افزایش بیش از اندازه MLSS فاضلاب، باکتری ها رشد زیادی داشته و تکثیر میشوند و سرعت تصفیه نیز افزایش پیدا می کند. اما افزایش بیش از اندازه غلظت توده بیولوژیکی یا MLSS در نهایت باعث تولید لجن فعال با وزن زیاد می شود که هزینه های تخلیه را افزایش می دهد.

به تعریف دیگر: مواد جامد معلق مخلوط (MLSS) به تمام ذرات جامد معلق در مخلوط فاضلاب فعال، اعم از مواد آلی و غیرآلی، گفته می‌شود. این ذرات شامل میکروارگانیسم‌های فعال، مواد آلی باقیمانده، ذرات کلوئیدی و مواد معدنی معلق است.

مواد جامد معلق فرار مخلوط (MLVSS)

بخشی از MLSS را تشکیل می‌دهد که در دمای 550 درجه سانتی‌گراد سوزانده شده و به خاکستر تبدیل می‌شود. این بخش شامل مواد آلی موجود در MLSS، مانند سلول‌های میکروبی، مواد آلی محلول و ذرات کلوئیدی آلی است.

عوامل موثر بر مقدار MLSS فاضلاب

در حالت کلی پارامتر MLSS در فاضلاب بر روی سایر پارامترها از قبیل SRT و F/M تاثیرگذار است. به همین دلیل بهتر است تا حد امکان مقدار آن ثابت و استاندارد باشد. از مهم ترین عوامل موثر بر مقدار غلظت توده بیولوژیکی می توان به نحوه ورود لجن فعال برگشتی به مخزن هوادهی اشاره کرد. در شرایطی که مقدار لجن فعال برگشتی بر اساس دبی فاضلاب ورودی باشد، می توان MLSS را در مقدار ثابت نگه داشت که بهترین حالت است.
در برخی از سیستم های تصفیه فاضلاب بهداشتی بدون در نظر گرفتن دبی فاضلاب ورودی لجن فعال برگشت داده میشود. در این صورت مقدار MLSS ثابت نبوده و در بازه گسترده ای ممکن است تغییر کند.
بهترین حالت برای تعیین میزان لجن فعال برگشتی، توجه به سایر شرایط موجود در مخزن فاضلاب برای بهبود زمان ماند و غلظت آن است. در این شرایط مقدار لجن فعال برگشتی ثابت نیست و MLSS در اغلب مواقع در بهترین مقدار قرار دارد.

تفاوت MLSS و MLVSS فاضلاب چیست؟

همان طور که اشاره شد، MLSS مقدار کل مواد جامد معدنی و آلی معلق در فاضلاب را نمایش می دهد. اما MLVSS مقدار کل مواد جامد معلق فرار در فاضلاب را اندازه گیری می کند. برای اندازه گیری MLVSS می توان از مقدار MLSS استفاده کرد. در واقع تفاوت اصلی بین MLSS و MLVSS در ماهیت آنهاست. MLSS تمام ذرات جامد معلق در فاضلاب فعال را شامل می‌شود، در حالی که MLVSS فقط بخش فرار (آلی) این ذرات را در بر می‌گیرد. به عبارت دیگر، MLVSS زیرمجموعه‌ای از MLSS است.

روش تعیین میزان پارامترهای MLSS و MLVSS

MLSS: روش استاندارد برای اندازه‌گیری MLSS، روش gravimetric است. در این روش، نمونه‌ای از فاضلاب فعال فیلتر شده و وزن ذرات جامد باقیمانده روی فیلتر اندازه‌گیری می‌شود.

MLVSS: برای اندازه‌گیری MLVSS، نمونه‌ای از MLSS سوزانده شده و وزن خاکستر باقی‌مانده اندازه‌گیری می‌شود. تفاوت بین وزن MLSS و وزن خاکستر، MLVSS را نشان می‌دهد.

نحوه اندازه گیری پارامتر MLSS

به دلیل تاثیر زیاد پارامتر MLSS فاضلاب بر زمان ماند و F/M و کیفیت پساب خروجی از پکیج تصفیه فاضلاب، لازم است مقدار این پارامتر اندازه گیری شود. اندازه گیری MLSS به صورت مداوم در دستگاه های تصفیه انجام میشود تا در اندازه استاندارد و بهینه تنظیم شود. روش های متعددی برای اندازه گیری این پارامتر وجود دارد که رایج ترین آنها به صورت زیر است:

• برای اندازه گیری این شاخص کروزه لازم است. کروزه باید بدون هیچگونه آلاینده باشد و به همین دلیل ابتدا آن را با اسید شستشوی دهید.
• بعد از خشک شدن کامل، کروزه را حدود نیم ساعت در دمای 800 درجه سانتی گراد قرار میگیرد.
• بعد از خارج کرده کروزه، آن را در آون دمای 105 درجه سانتی گراد قرار دهید.
• بعد از نیم ساعت، کروزه را از آون خارج و سپس در دسیکاتور بگذارید تا رطوبت آن کاملا خشک شود.
• بعد از حدود یک ساعت، فیلتر مخصوص را روی Gouch در کروزه قرار دهید.
• بعد از شستشوی فیلتر با آب مقطر، کروزه را مجدد در آون با دمای 105 درجه بگذارید.
• بعد از نیم ساعت کروزه را از آون خارج کنید. بعد از اینکه کاملا سرد شد آن را وزن کنید.
• 5 تا 10 میلیمتر از فاضلاب نمونه را روی فیلتر داخل کروزه بریزید.
• سپس کروزه را داخل آون 105 درجه بگذارید.
• بعد از نیم ساعت آن را از آون خارج کرده و اجازه دهید سرد شود.
• مجدد وزن کروزه را اندازه گیری کنید.

در نهایت با رابطه زیر می توانید مقدار MLSS را محاسبه کنید:

در این شرایط کروزه را مجدد در دمای 550 درجه سانتی گراد قرار دهید و بعد از نیم ساعت آن را سرد کنید. وزن را مجدد یادداشت نموده و از رابطه زیر مقدار MLVSS قابل محاسبه است:

کاربردهای MLVSS و MLSS در تصفیه فاضلاب

• ارزیابی عملکرد سیستم: MLVSS و MLSS شاخص‌های مهمی برای ارزیابی عملکرد سیستم لجن فعال هستند. با اندازه‌گیری و پایش این پارامترها می‌توان از کارایی فرآیند تصفیه فاضلاب و سلامت میکروارگانیسم‌ها اطمینان حاصل کرد.
  • MLSS: سطوح MLSS بالا نشان‌دهنده وجود biomass میکروبی فعال در سیستم است که می‌تواند به طور موثر مواد آلی را تجزیه کند. سطوح پایین MLSS می‌تواند نشان‌دهنده کمبود مواد غذایی، اکسیژن یا سایر عوامل محدود کننده برای رشد میکروارگانیسم‌ها باشد.
  • MLVSS: نسبت MLVSS به MLSS (VI) نشان‌دهنده فعالیت بیولوژیکی میکروارگانیسم‌ها در سیستم است. VI بالا نشان‌دهنده فعالیت متابولیک بالا و تجزیه efficient مواد آلی است، در حالی که VI پایین می‌تواند نشان‌دهنده عدم تعادل در سیستم باشد.
• عیب‌یابی سیستم: کاهش یا افزایش ناگهانی MLVSS و MLSS می‌تواند نشان‌دهنده وجود مشکل در سیستم باشد. با اندازه‌گیری این پارامترها می‌توان به عیب‌یابی و رفع مشکلات سیستم لجن فعال پرداخت.
  • کاهش ناگهانی MLVSS: می‌تواند ناشی از کمبود مواد غذایی، اکسیژن، مسمومیت شیمیایی یا شستشوی لجن فعال از سیستم باشد.
  • افزایش ناگهانی MLVSS: می‌تواند ناشی از رشد بیش از حد میکروارگانیسم‌ها، ورود فاضلاب با غلظت آلی بالا یا مشکلات مربوط به فرآیند لجن برگشتی باشد.
• بهینه‌سازی فرآیند: با استفاده از داده‌های MLVSS و MLSS می‌توان فرآیند تصفیه فاضلاب را بهینه کرد. به عنوان مثال، می‌توان از این اطلاعات برای تنظیم سرعت هوادهی، زمان ماند هیدرولیکی و میزان لجن برگشتی به منظور دستیابی به بهترین عملکرد سیستم استفاده کرد.
  • تنظیم سرعت هوادهی: برای تامین اکسیژن کافی برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها و تجزیه مواد آلی با کمترین مصرف انرژی بهینه می‌شود.
  • تنظیم زمان ماند هیدرولیکی: برای اطمینان از تماس کافی فاضلاب با میکروارگانیسم‌ها و زمان لازم برای تجزیه مواد آلی بدون افزایش بیش از حد حجم لجن فعال بهینه می‌شود.
  • تنظیم میزان لجن برگشتی: برای حفظ جمعیت میکروارگانیسم‌ها و جلوگیری از شسته شدن آنها از سیستم و همچنین جلوگیری از افزایش بیش از حد حجم لجن فعال بهینه می‌شود.

نقش MLSS و MLVSS در فرآیند تصفیه فاضلاب

MLSS: نقش اساسی در فرآیند تصفیه فاضلاب از طریق فعالیت میکروارگانیسم‌های موجود در آن ایفا می‌کند. این میکروارگانیسم‌ها مواد آلی و آلاینده‌های موجود در فاضلاب را تجزیه و حذف می‌کنند.

MLVSS: به عنوان شاخصی برای سلامت و فعالیت بیولوژیکی سیستم لجن فعال عمل می‌کند. MLVSS بالا نشان‌دهنده وجود جمعیت میکروبی فعال و کارآمد در سیستم است، در حالی که MLVSS پایین می‌تواند نشان‌دهنده عدم تعادل در فرآیند تصفیه فاضلاب باشد

عوامل موثر بر افزایش MLVSS و MLSS

نوع و غلظت فاضلاب ورودی: فاضلاب با غلظت آلی بالا منجر به افزایش MLVSS و MLSS می‌شود.

سرعت هوادهی: سرعت هوادهی مناسب برای تامین اکسیژن کافی برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها و حفظ MLVSS و MLSS در سطح مطلوب ضروری است.

زمان ماند هیدرولیکی: زمان ماند هیدرولیکی (HRT) به مدت زمانی که فاضلاب در سیستم لجن فعال سپری می‌کند، اطلاق می‌شود. HRT طولانی‌تر منجر به افزایش MLVSS و MLSS می‌شود.

دمای سیستم: دمای مطلوب برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها ضروری است. دماهای پایین منجر به کاهش MLVSS و MLSS می‌شود.

کنترل MLVSS و MLSS در تصفیه فاضلاب

• کنترل MLSS: کنترل MLSS معمولاً با تنظیم پارامترهایی مانند سرعت هوادهی، زمان ماند هیدرولیکی و میزان لجن برگشتی انجام می‌شود.
  • سرعت هوادهی: تنظیم سرعت هوادهی برای تامین اکسیژن کافی برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها و تجزیه مواد آلی ضروری است. کمبود اکسیژن می‌تواند منجر به کاهش MLVSS و MLSS شود.
  • زمان ماند هیدرولیکی: تنظیم زمان ماند هیدرولیکی (HRT) برای اطمینان از تماس کافی فاضلاب با میکروارگانیسم‌ها و زمان لازم برای تجزیه مواد آلی ضروری است. HRT کوتاه می‌تواند منجر به کاهش MLVSS و MLSS شود، در حالی که HRT طولانی می‌تواند منجر به افزایش بیش از حد MLSS شود.
  • میزان لجن برگشتی: میزان لجن برگشتی به سیستم لجن فعال برای حفظ جمعیت میکروارگانیسم‌ها و جلوگیری از شسته شدن آنها از سیستم ضروری است. لجن برگشتی غنی از MLVSS است و می‌تواند به طور قابل توجهی بر سطح کلی MLSS در سیستم تأثیر بگذارد.
• کنترل MLVSS: کنترل MLVSS به طور غیرمستقیم از طریق کنترل MLSS و عوامل موثر بر آن انجام می‌شود. با حفظ MLSS و VI در سطوح مطلوب، می‌توان از فعالیت بیولوژیکی کافی و MLVSS مناسب در سیستم اطمینان حاصل کرد.

مقادیر استاندارد MLSS و MLVSS در تصفیه فاضلاب

MLSS: مقادیر استاندارد MLSS برای سیستم‌های لجن فعال مختلف متفاوت است، اما به طور کلی بین 3000 تا 8000 میلی‌گرم در لیتر است.

MLVSS: نسبت MLVSS به MLSS (که به عنوان شاخص فرار یا VI شناخته می‌شود) معمولاً بین 0.5 تا 0.7 است. مقادیر بالاتر VI نشان‌دهنده فعالیت بیولوژیکی بیشتر در سیستم است.

جمع بندی

MLSS و MLVSS فاضلاب دو پارامتر کیفی بسیار مهم هستند که غلظت توده بیولوژیکی در سیستم هوادهی را نشان می دهند. MLSS نشان دهنده مقدار کل مواد جامد معدنی و آلی معلق در فاضلاب بوده و MLVSS نشان دهنده مقدار کل مواد جامد فرار در فاضلاب است. این پارامترها با روش های آزمایشگاهی قابل اندازه گیری بوده و کیت و ابزار خاصی برای سنجش سریع مقدار آنها وجود ندارد.