为改善废水在线监测系统管理:应用紫外/可见光谱半岛综合体育官方APP下载德甲

丽塔·布里托,^一个丽塔里贝罗,^一个塔蒂阿娜Arriaga,^b卡塔琳娜州Leitao,^bNidia d . Lourenco^bFilipa费雷拉^cibsen Pinheiro和海伦娜m .^b

^一个液压和环境部门,Laboratorio Nacional de Engenharia民事、葡萄牙里斯本
^biBB,生物工程学系Instituto优越Tecnico大学葡京,葡萄牙。
电子邮件:(电子邮件保护)
^cCEHIDRO、土木工程系、建筑和Georesources Instituto优越Tecnico大学葡京,葡萄牙

废水系统的在线监测

城市污水排水系统包括网络(下水道),收集和运输废水处理厂(WWTPs),删除或解毒的有机和无机成分进行。城市污水质量反映了其可能的起源,如卫生、工业、地下水渗透和雨水。持续满足监管绩效标准,废水管理需要高级控制和监管框架。系统动态建模可以支持决策过程增加污水系统的弹性高度的上下文变量输入。数据频率是任何造型运动的关键。¹等动态过程,日,每周和季节性模式需要的特征。

废水质量描述通常涉及监测活动在指定位置,流量测量和采样与随后的分析实验室。在线监测因此急需改善运营动态知识库,提供早期预警等情况下非法排放WWTPs排水网络或设备故障。与这些信息,经理将收购的能力及时响应输入的变化,降低成本(例如,能源泵和曝气)和性能恶化的风险(例如,过度污染排入自然水体)。然而,由于复杂性和仪器的成本,在废水在线监测系统仍然是有限的。

紫外/可见分光光度法(UV / vis)范围为污水质量评价提供了相关信息,因为主要有机组分的一部分,和一些无机(如硝酸盐),在这个范围内吸收辐射。²同时,由于散射辐射衰减效应可以用来推断颗粒污染物的浓度和其他质量属性分数。³高质量的光学纤维的发展和潜水仪器光学窗口在线清洗系统允许这种技术应用在废水系统。最优化方法采用先进的多元数据分析应用于从光谱中提取信息。除了质量指纹通过主成分分析(PCA)、光谱数据可以通过统计回归模型提供定量的质量信息。标准的总体参数,如总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)和总悬浮物(TSS)使用偏最小二乘(PLS)回归推断。^4,5光谱预处理(如平滑,第一和第二衍生品、散射校正)和波长范围优化(例如,请间隔)这些预测提供增强的质量和鲁棒性。⁶从而证明,UV / vis光谱学是一个浪费-水性格化的有力工具。半岛综合体育官方APP下载德甲⁷

在线UV / vis分光光度法在两个分散的污水处理厂

在农村地区,在小分散污水收集和处理系统是一种公认的实践。然而,在很多情况下他们的领土色散导致很大程度上无人操作。环境风险从明显的负载变化流入和设计不足通常导致永久性有机欠载。⁸在这种情况下,使用在线UV / vis分光光度法测试在两个分散WWTPs流入污水质量监控。WWTPs由延时曝气活性污泥生物反应器和重力定居者,间歇曝气和biosludge浪费。观点更合理的管理策略的研究,基于动态造型的处理系统。特别是,一个更好的基础是寻求决定曝气方案和biosludge库存控制。

第一个案例是WWTP治疗的污水从一个有着800居民的村庄Castelo布兰科,葡萄牙。流量计和潜水UV / vis分光光度计(斯派克::赖氨酸,年代::可以Messtechnik GmbH,奥地利)(参见图1)被安装在工厂进口和数据采集进行了在五为期两天的活动期间的一年。同时在线采样和实验室分析数据集和参考之间的一般信件(分析)和spectra-based值在图1中可以看到。

图1所示。用于废水的潜水器分光光度计质量监控和安装在通道,在进口的800居民,分散WWTP。例子的分析(符号)和spectra-based(线)值质量参数测量的废水在进口WWTP。

获得的数据处理系统的功能描述,和简化的校准和验证,机械模型。其他选项,模型被用来测试一个简单的场景定义的自动充气控制,以应对进口COD负荷范围,导致减少每日曝气时间从7.7小时到4.2小时,保持治疗性能在监管范围内。⁹此外,可以通过控制进气流量计的灾难性故障,只需使用进口鳕鱼平均负载概要文件来源于历史在线数据。

第二个案例是一个WWTP大小的5000 inhabitant-equivalent负载,与畜牧业主要城市污水输入,在葡萄牙里斯本地区。潜水UV / vis分光光度计(斯派克::赖氨酸)安装在工厂进口,补充现有的流量计。在线监测持续了一年,在这七大为期四天的活动进行抽样。使用PCA光谱数据检查,识别异常情况,包括过度biosludge回到WWTP入口在污泥处理故障。同时,分光光度计的维修的最佳时间是在PCA分数情节,后来证实了漂移的预测COD值(图2中,竞选V2)。

图2。概述的分析结果和光谱估计鳕鱼的废水在进口5000 inhabitant-equivalent分散WWTP(图)。散度值从最后一个竞选(V2)预期得分的前两个电脑的PCA分析在线光谱(图),指出仪器维修的需要。

获得的光谱处理请到软件传感器的有机氮负荷的估算WWTP的入口。通过间隔请,一个独立的样本值可以预测相对均方误差(RMSE)为20%,4.3 - -27.1范围mgN L¹。使用这些预测,治疗生物反应器可以模仿使用机械的配方,与入口流量、鳕鱼、有机氮和氨氮(在线电化学传感器)作为输入。动态模拟是因此可能调整曝气周期同时为了优化能源输入,COD去除率和先进的氮去除。

在线UV / vis分光光度法在城市下水道网络

的应用原位UV / vi半岛综合体育官方APP下载德甲s光谱学在下水道经常没有被报道,排水网管理被认为是一种进步。^4,10然而,在下水道的仪器受到污染和访问维护是有限的。此外,当雨水流入发生,显著改变了水质矩阵。

原位安装潜水泵、分光光度计可能涉及漂浮设备或旁路测量水槽外主要的下水道。¹⁰在目前的情况下,一个浮动的支持是专门为临时安装在四个地点在里斯本下水道网络区,葡萄牙。⁶这个支持系统(参见图3)由一个刚性结构周围的探测器,聚氨酯泡沫保护缸浮动和屏蔽,固定在下水道访问人孔在4分。设计保证:1)光学窗口的永久下沉深度平均水深约三分之一的下水道;2)探针校准的纵轴流;3)自由流体循环通过光学窗口,没有障碍物;4)保护与大碰撞碎片。

雨水流入下水道一般结果的稀释溶解物质和悬浮固体含量的增加,变化以及降雨事件的本质。²UV / vis光谱,研究了利用主成分分析,在这里用作代理参数检测雨水流入集。

图3。漂浮的支持系统构建为潜水器的安装UV / vis探针在下水道。得分的前两个电脑的PCA分析在线光谱获得的下水道的地点,在潮湿和干燥的天气条件。

图3展示了一个得分的情节PCA分析光谱数据集获得的一个地点之前和期间降雨事件。检测废水的变化的可能性矩阵被确认。因此,TSS和输送污水中COD含量可以从获得的谱估计,使用间隔请回归,分别优化干燥和潮湿的天气情况。独立的数据集的预测RMSE值低于10% TSS和鳕鱼,180 - 230毫克L的值范围¹和250 - 540年分别₂l¹,分别。⁶

结论

的在线UV / vis光谱值在两个不同的污水废水质量监控半岛综合体育官方APP下载德甲管理情况确认。为分散污水处理、光谱在线监测的关键质量参数(鳕鱼,有机N) WWTP入口被发现是有可能的,两个工厂的不同大小和流入特征。生产数据允许治疗过程的动态建模和控制的测试场景。原位在下水道也成功测试了光谱监测,高潜力的管理受到雨水流入排水网络。在这两种情况下,在线UV / vis分光光度法可以因此成为实时系统管理的关键技术,从而更好的利用基础设施和资源和环境目标的实现更加一致,以较低的成本。

确认

承包商公司阿瓜德葡京e淡水河谷塔霍河,葡萄牙,是技术支持的感激地承认。这项工作是由Fundacao para Ciencia e Tecnologia (FCT,葡萄牙)赠款PTDC AAG-TEC / 4124/2012, PTDC AAC-AMB / 102634/2008和UID /生物/ 04565/2013。R.S.布里托承认FCT Laboratorio Nacional de Engenharia民事博士(SFRH / BD / 46665/2008)和博士后(0606/3212/2014)赠款,分别。北达科他州Lourenco承认FCT的博士后格兰特(SFRH /桶/ 88095/2012)。

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