Próba opracowania modelu regresyjnego do szacowania wartości BZT5 ścieków komunalnych

Jednym z podstawowych składników ścieków komunalnych są zanieczyszczenia organiczne, których zawartość jest określana najczęściej na postawie ich biochemicznego zapotrzebowania na tlen (BZT5). W artykule opracowano prosty model regresyjny do szacowania wartości BZT5 ścieków komunalnych w celu zapewnienia bieżącej kontroli sprawności procesu biologicznego oczyszczania oraz możliwości optymalizacji warunków eksploatacji reaktorów biologicznych. Model opracowano na podstawie danych pochodzących z wieloletniego (1990–2000) monitoringu jakości ścieków w oczyszczalni Terrence J. O’Brien Water Reclamation Plant w Chicago (USA). Analizie statystycznej poddano wartości następujących wskaźników jakości ścieków dopływających do oczyszczalni: pH, BZT5, zawiesiny ogólne, azot amonowy, azot Kjeldahla oraz azotany. Wszystkie obliczenia wykonano w programie statystycznym R z nakładką R Studio w wersji 1.0.143. Do wyboru parametrów istotnych do budowy modelu zastosowano kryterium informacyjne Akaikego (AIC) oraz algorytm Leaps. Na podstawie wyników testowania sformułowano model regresyjny do szacowania wartości BZT5 ścieków komunalnych wykorzystujący zawartości zawiesin ogólnych oraz azotu Kjeldahla i azotanów w ściekach. Algorytm formułowania modelu regresyjnego, przydatnego do szybkiego uzyskiwania przybliżonych wartości BZT5 ścieków, może posłużyć do budowy podobnych modeli na potrzeby innych oczyszczalni ścieków, bez konieczności częstego wykonywania oznaczeń laboratoryjnych i długiego oczekiwania na ich wyniki.

One of the primary components of municipal sewage is organic pollution, the content of which is determined most often on the basis of its biochemical oxygen demand (BOD5). In the paper, a simple regression model was developed to estimate BOD5 values of municipal sewage in order to ensure ongoing effi ciency control of the biological treatment process and possibilities for optimizing the operating conditions of biological reactors. The model was developed from the long-term monitoring data (1990–2000) on wastewater quality in the Terrence J. O’Brien Water Reclamation Plant in Chicago (USA). Statistical analysis covered the following quality indicators for the sewage material fl owing into the treatment plant: pH, BOD5, total suspended solids, ammonium nitrogen, Kjeldahl nitrogen and nitrates. All calculations were made using a statistical program R with R Studio patch, version 1.0.143. Akaiki Information Criterion (AIC) and the Leaps algorithm were employed to select parameters relevant to constructing the model. Based on the results of model testing, the regression model for BOD5 values estimation in municipal wastewaters was formulated. The model employed parameters such as total suspended solids, Kjeldahl nitrogen and nitrates wastewater content. The algorithm of formulating the regression model that allows for quick generation of approximate BOD5 values in wastewater can be applied to development of similar models for other treatment plants, with no need for frequent laboratory testing and long wait for the results.