Prognozowanie stężenia siarkowodoru na końcu rurociągu tłocznego – analiza istniejących modeli w odniesieniu do doświadczenia laboratoryjnego

Abstrakt

Znanym i powszechnie występującym efektem przemian biochemicznych w ściekach, a zarazem niebezpiecznym, jest powstawanie gazowej formy siarkowodoru. Siarkowodór jest uznawany za główną przyczynę odorów i korozji w systemach kanalizacyjnych.  Mimo wielu lat badań, kwestie te pozostają kosztownymi i nie rozwiązanymi problemami. Przeanalizowano modele służące do prognozowania przyrostu stężenia siarczków na końcu rurociągu tłocznego. Celem badań było przetestowanie skuteczności przewidywania wybranych modeli empirycznych na danych uzyskanych w eksperymencie laboratoryjnym. Przeprowadzono doświadczenie laboratoryjne, którego istotą było odzwierciedlenie sposobu pracy kanalizacyjnych rurociągów ciśnieniowych. W tym celu powstało stanowisko doświadczalne o skali „wielkolaboratoryjnej”, o pojemności ok. 80 dm³ i długości rurociągu 28,65 m. W doświadczeniu wykorzystywano ścieki mechanicznie oczyszczone, pochodzące z miejskiej oczyszczalni ścieków. Porównano wyniki przyrostów stężeń siarczków w ściekach, uzyskane w czasie eksperymentu, z przewidywaniami wynikającymi z zastosowania wybranych modeli. Większość wykorzystanych modeli wielokrotnie zawyżyło wyniki w porównaniu z obserwacjami. Jedynie modele Hvitveda-Jacobse na i in. oraz Nielsena i in. generowały wyniki o podobnym rzędzie wielkości, jednak nie w całym zakresie obserwacji. Model EPA poddano kalibracji poprzez dostosowanie stałej M, do otrzymanych wyników w eksperymencie, za pomocą metody najmniejszej sumy kwadratów. Otrzymana stała jest znacznie mniejsza niż sugerują autorzy modelu. Opracowano własne równanie, kierując się nieco odmiennymi założeniami. Założono nieliniowy wpływ czasu zatrzymania na przyrost stężenia siarczków. Otrzymany model jest istotny statystycznie, ale nie ma znaczącej dokładności. Powstał także na stosunkowo niedużej próbie danych. Nie mniej stanowi on próbę przedstawienia zagadnienia prognozowania stężenia siarczków z nieco innej strony.