10-5 منهجية القياس الكمي لأداء تخفيض الحمأة وتمعدن

لتحديد هضم معالجة الحمأة المائية في المفاعلات الحيوية الهوائية واللاهوائية، يجب اتباع منهجية محددة. و ترد في هذا الفصل منهجية مكيفة لأغراض معالجة الحمأة المائية. وقد وضعت معادلات محددة لقياس أدائها بدقة (Delaide et al. 2018)، وينبغي أن تستخدم هذه المعادلات لتقييم أداء العلاج المطبق في نبات أكوابوني معين.

من أجل تقييم أداء العلاج، يجب تحقيق نهج التوازن الشامل. وهو يتطلب أن يتم تحديد مواد الدعم التقني وسمك القد وكتل المغذيات بالنسبة لجميع مدخلات المفاعلات (أي الحمأة الطازجة) والمخرجات (أي النفايات السائلة). كما يجب أخذ عينات من محتوى المفاعل في بداية الفترة المشمولة بالدراسة وفي نهايتها. يجب أن تكون المدخلات والمخرجات والمحتوى من المفاعلات مختلطة تماما لأخذ العينات. يجب أخذ عينات من مدخلات المفاعلات ومخرجاتها في كل مرة يتم فيها تغذية المفاعلات بحمأة جديدة.

وبعد ذلك، يمكن صياغة أداء تقليل حمأة المفاعلات (β) على النحو التالي:

$\ eta_s = 100% (1- (\ دلتا S + S_ {خارج}) /S_ {في}) $ (10.6)

حيث ΔS هو الحمأة داخل المفاعل في نهاية الفترة المدروسة ناقص واحد في بداية الفترة، ssubout/sub هو مجموع الحمأة التي تركت المفاعل في التدفق الخارجي، وSSubin/sub هو الحمأة الكلية التي دخلت المفاعل عن طريق التدفق.

وبالنسبة للتقليل العضوي، يمكن وصف الحمأة (أي المصطلح S) بالكتلة الجافة للحمأة (أي TSS) أو كتلة الأكسجين اللازمة لأكسدة الحمأة (أي COD). وهكذا، بالنسبة لأداء خفض سمك القد وTSS، كلما كان التراكم أصغر وكمية في التدفق الخارجي، كلما ارتفع أداء التخفيض (أي النسبة المئوية العالية) وبالتالي قل عدد المواد الصلبة التي يتم تفريغها من الحلقة.

استناداً إلى نفس التوازن الكتلي، أداء تمعدن المغذيات للعلاج ()، أي تحويل المغذيات الكلية والمغذيات الدقيقة الموجودة في الحمأة تحت أشكال غير منحلة إلى أيونات قابلة للذوبان، يمكن استخدام الصيغة التالية:

$\ Zeta_n = 100\٪ ((DN_ {خارج} -DN_ {في})/(TN_ {في} -DN_ {في})) $ (10.7)

حيث هو استعادة N المغذيات في نهاية الفترة المدروسة في المئة، DNsubout/sub هو الكتلة الإجمالية للمغذيات الذائبة في التدفق، DNsubin/sub هي الكتلة الإجمالية للمغذيات المذابة في التدفق وTnsubin/sub هي الكتلة الإجمالية للمغذيات المذابة بالإضافة إلى غير المذابة في التدفق.

وهكذا، وعلى غرار أداء الخفض العضوي، كلما قل التراكم داخل المفاعل والمحتوى المغذي غير المذاب في التدفق الخارجي، كلما ارتفع أداء التمعدن (أي النسبة المئوية العالية) وبالتالي فإن المغذيات المذابة المستردة في النفايات السائلة (أو التدفق الخارجي) للمحاصيل المائية الإخصاب (انظر المثال 10.1). يتم استخدام معادلات توازن الكتلة المقدمة في مربع المثال.

مثال 10.1**

تم تقييم أداء عملية الهضم لمفاعل حيوي لاهوائي سعة 250 لتر لمدة 8 أسابيع. وتغذى مرة واحدة في اليوم مع 25 لتر من الحمأة الطازجة القادمة من نظام RAS Tilapia، وتم إزالة الحجم الفائق المكافئ (أو الناتج) من المفاعل الحيوي. وكان للحمأة الطازجة (المدخلات) كتلتها الجافة 10 غرامات (DM) للتر الواحد أو 1 في المائة، وكان لدى المتفوق (الناتج) TSS 1 GDM/L أو 0.1 في المائة. وكان معامل الدعم التقني داخل المفاعل الأحيائي في بداية ونهاية الفترة 20 جيغرام/لتر، وبالتالي فإن مجموع المدخلات والمخرجات وداخل المفاعل الأحيائي خلال الفترة التي جرى تقييمها يحسب على النحو التالي:

DM في = 0.01 كجم/LD $\ مرات $25 L $\ مرات $7 أيام $\ مرات $8 أسابيع = 14 كجم

DM خارج = 0.001 كجم/LD $\ مرات $25 L $\ مرات $7 أيام $\ مرات $8 أسابيع = 1.4 كجم

DM إلى = DM TF = 250 L $\ مرات $0.02 كجم/لتر = 5kg

يمكن بعد ذلك حساب أداء تقليل خدمات الدعم التقني (****TSS) للمفاعل الحيوي على النحو التالي:

$\ جريئة {\ eta} _ {TSS} =100% (1- ((5-5) +1.4) /14) = 90\ %$

يمكن تقييم أداء تمعدن المفاعل الأحيائي P مع العلم أن الحمأة الطازجة (المدخلات) كان لها تركيز P المذاب 15 ملغم/لتر ومحتوى P الكلي 90 ملغم/لتر، وتركيز P المذاب في المتخلف (الناتج) كان 20 ملغم/لتر، وبالتالي فإن إجمالي محتوى P في المدخلات، المجموع P المذاب في المدخلات و المخرجات خلال الفترة التي تم تقييمها على النحو التالي:

TP في = 0.090 ز/LD $\ مرات $25 L $\ مرات $7 أيام $\ مرات $8 أسابيع = 126 كجم

موانئ دبي في = 0.015 غرام/لد $\ مرات $25 L $\ مرات $7 أيام $\ مرات $8 أسابيع = 21 كجم

DP خارج = 0.020 غرام/LD $\ مرات $25 L $\ مرات $7 أيام $\ مرات $8 أسابيع = 28 كجم

يمكن بعد ذلك حساب أداء التمعدن P (subp/sub) للمفاعل الحيوي على النحو التالي:

$_P = 100% ((28 - 21)/(126 - 21)) = 6.67\ %$