Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.1: Скільки за скільки часу?

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    102949

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Як частина Закону про безпечну питну воду, існує набір правил, відомих як Правило обробки поверхневих вод (SWTR.) Перша версія SWTR, прийнята в 1989 році, вимагала відсотка інактивації для лямблій 99,9% та вірусів 99,99%, серед іншого. У 1998 році було введено Тимчасове покращене правило обробки поверхневих вод (IESWTR), додавши до списку 99% інактивації криптоспоридію. У 2002 році було оголошено про довгострокове 1 Покращене правило обробки поверхневих вод з Довгостроковим 2 Покращеним правилом обробки поверхневих вод (LT2ESWTR), що слідує незабаром після 2003 року. Цей текст зосереджений на основних елементах розрахунків КТ і інактивації лямблій і вірусів.

    Для того, щоб відповідати SWTR, очисні споруди питної води повинні відповідати наступним вимогам інактивації:

    • Лямблії лямблій - 3.0 Log або 99,9% інактивація
    • Віруси - 4.0 Журнал або 99,99% інактива
    • Cryptosporidium parvum — 2.0 Лог або 99% інактивація

    У наведеній нижче таблиці порівнюються значення Log та Percent інактивації.

    Таблиця 7.1. Відсотки журналу та значення інактивації

    Інактивація входу

    Виражається як журнал

    Значення журналу

    Відсоток інактивації

    0.5

    100.5

    3.162

    68.38

    1.0

    101.0

    10

    90.00

    2.0

    102.0

    100

    99.00

    3.0

    103.0

    1 000

    99.90

    4.0

    104.0

    10 000

    99.99

    5.0

    105.0

    100 000

    99.999

    6.0

    106.0

    1 000 000

    99.9999

    7.0

    107.0

    10 000 000

    99.99999

    Оновлені версії закону були опубліковані в 2002 і 2003 роках як LT1ESWTR і LT2ESWTR відповідно. Простий розрахунок може бути використаний для визначення відсотка інактивації або інактивації журналу, якщо відомий той чи інший. Наступна формула може бути використана для обчислення відсотка інактивації, якщо відома інактивація журналу.

    Перетворення з журналу в відсоток

    Приклад

    • 0.5 Ввійти
      • (1 - (1/10 інактивація журналу)) х 100
      • (1 - (1/10 0,5)) х 100
      • (1 - (1/3,16) х 100 = 68%
    • 3.0 Журнал
      • (1 - (1/10 інактивація журналу)) х 100
      • (1 - (1/10 3) х 100
      • (1 - (1/1000) х 100 = 99,9%

    Наступна формула може бути використана для обчислення інактивації журналу, якщо відомий відсоток інактивації.

    Перетворення з відсотка на журнал

    Приклад

    • 68,38%
      • 100/ (100 - Відсоток інактивації) = Інактивація журналу
      • 100 (100 - 68,38) = 3,162
      • 3.162 = 10 0,5 = 0,5 Журнал

    Використовуйте функцію Log або exponent на калькуляторі, щоб вирішити 10 0,5, щоб отримати 3.162.

    • 99,9%
      • 100/ (100 - Відсоток інактивації) = Інактивація журналу
      • 100 (100 - 99,9) = 1,000
      • 1000 = 10 3 = 3 Журнал

    Хоча наведені вище формули можуть бути використані, ми зазвичай маємо справу лише з лямбліями (3 Log або 99,9%), вірусами (4 Log або 99.99%) та Cryptosporidium (варіюється), тому вам потрібно лише запам'ятати кілька значень. Криптоспоридій не буде обговорюватися в цьому класі через складнощі правил LT2ESWTR.

    Поверхневі води повинні пройти якийсь вид обробки. Дезінфекція може використовуватися як єдиний засіб задоволення вимог КТ. Однак деякі інактивації або видалення хвороботворних мікроорганізмів припадають на різні процеси лікування. Тому SWTR надає «кредити» на інактивацію лямблій та вірусів. Наприклад, вимога КТ для вірусів - 4 Log. Якщо процес лікування отримав 1 Log кредит, то вимога дезінфекції для вірусів буде 3 Log (4 - 1 = 3.) У таблиці нижче наведено різні кредити та вимоги до дезінфекції.

    Таблиця 7.2. Кредити на лікування та вимоги до інактивації журналу

    Лікування

    Вимоги до інактивації журналу

    Видалення кредитних журналів

    Необхідна інактивація журналу від дезінфекції

    лямблії

    Віруси

    лямблії

    Віруси

    лямблії

    Віруси

    Звичайні

    3

    4

    2.5

    2

    0.5

    2

    Пряма фільтрація, DE, або повільний пісок

    3

    4

    2

    1

    1

    3

    Як раніше згадувалося КТ розшифровується як концентрація і час. Концентрації виражаються в мг/л і Час в хв, тому КТ виражається у вигляді (мг/л · хв). При вирішенні проблем КТ в питанні зазвичай передбачається концентрація дезінфікуючого засобу. Однак можуть бути випадки, коли необхідна хімічна формула дозування. Для того щоб розрахувати час (час контакту бути точним) знадобиться час затримання або формула «потоку пробки».

    Час визначається як час контакту дезінфікуючого засобу з водою до точки, де вимірюється Концентрація. Ці часи легко обчислюються по трубопроводах і резервуарах, але іноді їх буває важко обчислити за допомогою різних процесів обробки. В цьому випадку іноді проводяться дослідження Tracer. T 10 являє собою час, коли 10% нанесеної маси слідера повинні бути виявлені в процесі обробки, або час, коли 90% води та патогенних мікроорганізмів піддаються впливу дезінфікуючого засобу протягом певного процесу обробки. Деякі проблеми зажадають розрахунку часу контакту, а інші нададуть значення T 10.

    Після того, як фактичні значення КТ були розраховані, завершальним кроком процесу розрахунку КТ є таблиці КТ. Агентство з охорони навколишнього середовища США (USEPA) в рамках SWTR створило серію таблиць, в яких вказано тип дезінфікуючого засобу, рН води, концентрацію дезінфікуючого засобу, час контакту та розглянутий збудник. Використовуючи всю цю інформацію, можна знайти необхідні значення КТ (мг/л · хв). Для довідки, таблиці КТ наведені в кінці цього тексту. Спочатку вони можуть збивати з пантелику, але як тільки ви зрозумієте, яку інформацію потрібно шукати, значення КТ можна легко знайти.

    У пункті вище було використано два терміни: «фактична КТ» і «необхідна КТ». Фактична КТ - це фактична концентрація в процесі лікування та фактичний час контакту дезінфікуючого засобу з водою. Наприклад, якщо час контакту становить 10 хвилин і концентрація 0,2 мг/л, то фактична КТ становить 0,2 мг/л раз 10 хвилин, що дорівнює 2 мг/л · хв. Таблиці КТ дають вам необхідну КТ, необхідний час концентрації, необхідний для інактивації лямблій або вірусів. Потім розраховується співвідношення фактичної КТ і необхідної КТ. Якщо фактична КТ дорівнює або перевищує необхідну КТ, то співвідношення дорівнює або більше 1,0 і виконується КТ. Якщо фактична КТ менше необхідної КТ, то коефіцієнт буде менше 1,0 і КТ не буде дотримано. Наступні приклади показують, як розрахувати проблеми КТ від початку до кінця.

    Приклад

    Типове питання забезпечить рН, температуру, цікавить збудника, тип дезінфікуючого засобу, дозування або спосіб розрахунку дозування, а також тип лікування. Приклад цих даних наведено нижче.

    • рН — 7,5
    • Температура — 10°C
    • Дезінфікуючий засіб - вільний хлор
    • Дозування — 0,2 мг/л
    • Збудник — лямблії
    • Лікування - пряма фільтрація

    Використовуйте цю інформацію, щоб знайти відповідну таблицю КТ для використання. Ви повинні виявити, що таблиця С-3 є правильною таблицею, яку слід використовувати для цього набору даних. Для швидкого ознайомлення ця таблиця представлена на наступній сторінці.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\)

    Пошук необхідних КТ

    У заголовку таблиці вказується, яке значення КТ надасть таблиця. Ця таблиця призначена для лямблій, дезінфікуючого засобу в якості вільного хлору при температурі 10°С, тепер вам потрібна інша інформація (pH та концентрація дозування). У таблиці є сім (7) коробок з різними значеннями рН. Шукайте ту, яка говорить pH = 7,5. У крайньому лівому куті таблиці ви можете знайти різні концентрації дезінфікуючих засобів, починаючи з менших або рівних 0,4 мг/л, що йде до 3 мг/л, оскільки проблема говорить про дозування 0,2 мг/л, вам потрібно буде використовувати перший рядок таблиці. Тепер вам знадобиться останній біт інформації, процес лікування. У цьому випадку це пряма фільтрація. Пам'ятайте, що лямблії має вимогу інактивації 3 Log. Якби не було процесу лікування, ви б дивилися на останній стовпець під рН 7,5. Однак, повернувшись до таблиці 7.1, ви можете визначити облік кредиту та вимоги щодо інактивації дезінфекції. Ви повинні придумати необхідну інактивацію від дезінфекції 1 Log. Використовуючи перший ряд для концентрації дезінфікуючого засобу і другий стовпець з порції 7,5 рН таблиці, слід придумати необхідну КТ 42 мг/л · хв.

    Розрахунок фактичного КТ

    Там може бути кілька місць, де дезінфікуючий засіб додається у воду під час процесу обробки. Іноді воду попередньо хлорують в трубопроводі сирої води, залишаючи накопичувальний резервуар перед надходженням на очисну споруду. Іноді воду дезінфікують перед процесом коагуляції флокуляції і багато разів воду дезінфікують після фільтрації перед доставкою клієнтам. Кожен раз, коли хлор додається до водопостачання, він розраховує на інактивацію хвороботворних мікроорганізмів. Кожен крок шляху КТ потрібно буде розраховувати. Приклад інформації нижче допоможе проілюструвати це поняття.

    Вільний хлор додають в концентрації 0,2 мг/л в трубопровід діаметром 12» довжиною 5000 футів, залишаючи резервуар для зберігання перед надходженням на очисну споруду. Витрата по трубопроводу становить 2 МГД.

    Використовуючи цю інформацію, час 0,2 мг/л вільного хлору контакту з водою можна визначити за формулою «Час затримання».

    • Dt = Обсяг/Потік
    • Обсяг = 0,785 х Г 2 х л
    • Обсяг = 0,785 х 1' х 1' х 5,000' х 7,48 гал/фут 3 = 29,359 галонів
    • Витрата = 2 МГД = 1,389 г/хв
    • Дт = 29,359 гал/1,389 г/хв = 21 хвилина

    Помножте час затримання на концентрацію, і ви отримаєте КТ.

    • 0,2 мг/л х 21 хв = 4,2 мг/л · хв

    Так, фактична КТ по трубопроводу становить 4,2 мг/л · хв.

    Дослідження Tracer (T 10) встановили, що концентрація вільного хлору 1,2 мг/л через очисну споруду становить 20 хвилин.

    Маючи цю інформацію, можна розрахувати КТ через рослину.

    \[1.2\, mg/L \times 20\, minutes = 24 \,mg/L \cdot min\]

    Оскільки обидві секції дезінфікуються одним і тим же хімічним речовиною, два значення КТ можуть бути додані разом.

    \[4.2\, mg/L \cdot min + 24\, mg/L \cdot min = 28.2\, mg/L \cdot min\]

    Для організації даних використовується наступна таблиця.

    Місце і тип дезінфекції

    Фактична КТ

    Необхідна КТ

    Коефіцієнт КТ

    Трубопровід+завод

    (вільний хлор)

    28,2 мг/л · хв

    42 мг/л · хв

    0,67

    Так як відношення фактичної до необхідної КТ менше 1,0, то КТ не дотримується. Якщо очисна споруда не відповідає КТ, вона може або збільшити час затримання через трубопровід або установку, або збільшити дозування.

    У ситуації, коли використовуються дві різні дезінфекційні хімікати, необхідні значення КТ будуть різними, і ви не додаватимете різні місця дезінфекції разом. Наступний приклад ілюструє цей сценарій.

    Приклад

    Звичайна водоочисна споруда отримує воду з 0,4 мг/л вільного залишкового хлору з 9000 футів труби діаметром 3 фути при постійній швидкості потоку 10 MGD. Вода має рН 7,5 і температуру 10° C. дослідження Tracer показали, що час контакту (T 10) для очисної споруди становить 30 хвилин. Рослина підтримує хлорований залишок 1,2 мг/л Чи відповідає рослина вимогам КТ для лямблій?

    Першим кроком має бути налаштування таблиці та визначення таблиць КТ, які слід використовувати для пошуку необхідних значень КТ. Ця конкретна проблема використовує CT таблиці C-3 і C-10 (ваш інструктор повинен роздати їх у класі). Не забудьте відняти 2.5 Log кредит для звичайного лікування.

    Місце і тип дезінфекції

    Фактична КТ

    Необхідна КТ

    Коефіцієнт КТ

    Трубопровід (вільний хлор)

    21 мг/л · хв

    Рослина (хлораміни)

    310 мг/л · хв

    Тепер необхідно розрахувати фактичну КТ.

    Обсяг 9000 футів труби діаметром 3 футів.

    • Обсяг = 0,785 х 3 фути х 3 фути х 9,000 футів х 7,48 гал/фут 3 = 475,616 галонів
    • Швидкість потоку = 10 МГД = 6,944 г/хв
    • Дт = 475,616 гал/6,944 г/хв = 68,5 хвилин
    • 0,4 мг/л х 68,5 хв = 27,4 мг/л · хв (це КТ по трубопроводу)

    КТ для рослини буває:

    • 1,2 мг/л х 30 хвилин = 36 мг/л · хв (це КТ через рослину)

    Тепер закінчимо заповнення таблиці:

    Місце і тип дезінфекції

    Фактична КТ

    Необхідна КТ

    Коефіцієнт КТ

    Трубопровід (вільний хлор)

    27,4 мг/л · хв

    21 мг/л · хв

    1.3

    Рослина (хлораміни)

    36 мг/л · хв

    310 мг/л · хв

    0,12

    Сума коефіцієнтів КТ дорівнює 1,42 мг/л · хв. Тому КТ дотримується. Можливо, ви помітили, що КТ була досягнута тільки через трубопровід і хлорування через завод не потрібно. Це правда. Отже, при вирішенні однієї з цих завдань, як тільки ви зустрінете співвідношення 1,0 і більше, КТ виконується і можна припинити вирішення проблеми.

    Вправи