Анализ на въздействието на поетапното подаване на кислород в аеробната зона на AAO процеса върху ефективността на отстраняване на замърсителите
Преглед
Процесът AAO е широко използвана технология за пречистване на отпадъчни води, включваща основно анаеробни, аноксични и аеробни етапи, които работят синергично за ефективно отстраняване на замърсителите от отпадъчните води. Аеробният етап е критичен компонент на процеса на AAO и методът на подаване на кислород пряко влияе върху цялостната оперативна ефективност на цялата система. За по-нататъшно повишаване на ефективността на процеса на AAO в практически приложения, изследователите са предложили схема за поетапно подаване на кислород. Чрез установяване на множество зони с различни концентрации на разтворен кислород (DO) в системата, тази схема има за цел да оптимизира метаболитната активност на аеробните микроорганизми и да подобри ефективността на отстраняване на замърсителите. Следователно, анализирането на въздействието на поетапното подаване на кислород в аеробната зона на AAO процеса върху отстраняването на замърсителите има значителна практическа стойност.
Преглед на поетапното снабдяване с кислород в аеробната зона на AAO процеса
Аеробната зона е основното място за окисление и разлагане на органични вещества. Чрез поетапно подаване на кислород концентрациите на DO в различни зони могат да бъдат гъвкаво регулирани въз основа на скоростта на разграждане на органичната материя и нуждата от кислород на микроорганизмите, като се гарантира равномерно и достатъчно разграждане на органичната материя в зоните. Този подход помага да се подобрят нивата на отстраняване на органични вещества и да се стабилизира качеството на отпадъчните води. В аеробната зона амонячният азот се окислява до нитрат от нитрифициращи бактерии. Поетапното снабдяване с кислород гарантира, че нитрифициращите бактерии работят ефективно при подходящи концентрации на DO, като се избягват неблагоприятните ефекти върху процеса на нитрификация, причинени от прекалено високи или ниски нива на DO. Едновременно с това, чрез контролиране на съотношението на рециркулация и концентрацията на смесената течност, процесът на нитрификация може да бъде допълнително оптимизиран, повишавайки ефективността на отстраняване на амонячен азот. Процесът AAO извършва едновременно отстраняване на азот и фосфор. При условия на поетапно подаване на кислород в аеробната зона фосфор-акумулиращите организми (PAOs) могат напълно да абсорбират фосфора при подходящи концентрации на DO и да постигнат отстраняване на фосфор чрез изхвърляне на-богатата на фосфор утайка в следващите етапи. Междувременно, чрез регулиране на работните параметри в аноксичната и аеробната зони, процесът на денитрификация може да бъде оптимизиран, подобрявайки общата ефективност на отстраняване на азота.
Експериментална методология за анализиране на въздействието на сценичните Доставянето на кислород върху ефективността на отстраняване на замърсителите
По време на експеримента бяха използвани методи като системи за контрол на вентила за аериране, системи за автоматично управление и броя на вентилаторните устройства за регулиране на интензитета на аериране, като по този начин се отразява концентрацията на DO. Потокът на процеса на експерименталната настройка е показан вФигура 1.
Както е показано на фигура 1, аеробната зона на системата AAO е разделена на три области: глава, среден и опашен участък. Хидравличното време на задържане (HRT) на системата беше настроено на 2 часа. Размерите на реактора са 160 cm × 125 cm × 100 cm (дължина × ширина × височина), като височината на смесената течност е 60 cm. Посоката на потока между реакционните резервоари се контролира с помощта на направляващи стени и прегради.
Проби от отпадъчни води бяха събрани от първичния утаителен резервоар на градска пречиствателна станция за отпадъчни води. Качеството на отпадъчните води е относително стабилно, като всички съответни показатели са в рамките на стандартните граници: концентрацията на ТР варира от 3,0 до 5,5 mg/L, концентрацията на TN от 26 до 49 mg/L, а ХПК от 255 до 485 mg/L.
Всяка аеробна секция беше оборудвана с вихрова въздушна помпа и независимо конфигурирана перфорирана тръбна система, за да образува аерационната система за операции по аериране. По време на работа на системата всяка вихрова въздушна помпа работи независимо и стабилно, поддържайки концентрации на DO в диапазона съответно 4–5 mg/L, 3–4 mg/L и 2–3 mg/L. Концентрациите на DO и качеството на отпадните води от различни секции бяха измерени и анализирани, за да се определи специфичното въздействие върху ефективността на отстраняване на замърсителите.
3 Анализ на въздействието на концентрацията на DO в главата на секция върху ефективността на отстраняване на замърсителите
3.1 Анализ на ефективността на премахване на COD
Анализът на отстраняването на ХПК в горната секция на аеробната зона на ААО при три различни условия на концентрация на DO показа стойности на ХПК в изтичащия поток от 41,2, 40,2 и 40,8 mg/L, с ефективност на отстраняване съответно 91,3%, 90,5% и 90,8%. Конкретни подробности са показани вФигура 2.
Анализът на данните показва, че докато ефективността на отстраняване на ХПК в горната секция варира до известна степен при различни концентрации на DO, общата вариация е минимална и не показва ясна корелация. Когато концентрацията на DO се повиши от ниво 2–3 mg/L до ниво 3–4 mg/L, ХПК в отпадъчните води и ефективността на отстраняване намаляха съответно с 1,0 mg/L и 0,8%. Въпреки това, когато концентрацията на DO се повиши до ниво от 4–5 mg/L, ХПК в отпадъчните води и ефективността на отстраняване се увеличиха съответно с 0,6 mg/L и 0,3%. Различните концентрации на DO не оказват значително влияние върху ефективността на отстраняване на COD.
3.2 Анализ на ефективността на премахване на TN
Анализът на отстраняването на TN в горната секция показа концентрации на TN в изтичащия поток от 12,8, 12,3 и 13,1 mg/L при трите условия на DO, със скорости на отстраняване съответно 68,0%, 66,8% и 67,7%.
Анализът на данните показва, че ефективността на отстраняване на TN в секцията на главата варира до известна степен при различни концентрации на DO, но общата вариация е минимална и не показва ясна корелация. По този начин може да се заключи, че различните концентрации на DO не са повлияли значително на ефективността на отстраняване на TN.
3.3 Анализ на ефективността на премахване на TP
Анализът на отстраняването на TP в горната част показа концентрации на TP в изтичащия поток от 0,60, 0,51 и 0,48 mg/L при трите условия на DO, със скорости на отстраняване съответно 88,1%, 90,7% и 91,7%.
Анализът на данните показва, че ефективността на отстраняване на ТР в главата варира в зависимост от концентрацията на DO. Увеличаването на концентрацията на DO намалява концентрацията на TP в изтичащия поток и допълнително подобрява ефективността на отстраняване. По този начин може да се заключи, че нивото на концентрация на DO от 4–5 mg/L постига относително най-висока ефективност на отстраняване.
Изчерпателният анализ предполага, че настройката на концентрацията на DO в горната секция на ниво 4–5 mg/L води до по-висока ефективност на усвояване на фосфор.
4 Анализ на въздействието на концентрацията на DO в средната секция върху ефективността на отстраняване на замърсителите
4.1 Анализ на ефективността на премахване на COD
Анализът на отстраняването на COD в средната секция показа стойности на COD в изтичащия поток от 39,9, 38,9 и 40,4 mg/L при трите условия на DO, с ефективност на отстраняване съответно 91,0%, 90,9% и 91,2%. Конкретни подробности са показани вФигура 3.
Анализът на данните показва, че докато ефективността на отстраняване на COD в средната секция варира до известна степен при различни концентрации на DO, общата вариация е минимална и не показва ясна корелация. Когато концентрацията на DO се повиши от ниво 2–3 mg/L до ниво 3–4 mg/L, ХПК в отпадъчните води и ефективността на отстраняване намаляха съответно с 1,0 mg/L и 0,1%. Въпреки това, когато концентрацията на DO се повиши до ниво 4–5 mg/L, ХПК в отпадъчните води и ефективността на отстраняване се увеличиха съответно с 0,5 mg/L и 0,3%. Различните концентрации на DO не оказват значително влияние върху ефективността на отстраняване на COD.
4.2 Анализ на ефективността на премахване на TN
Анализът на отстраняването на TN в средната секция показа концентрации на TN в изтичащия поток от 13,8, 13,0 и 12,9 mg/L при трите условия на DO, със скорости на отстраняване съответно 62,5%, 66,3% и 66,4%. За сравнение нивата на концентрация на DO от 3–4 mg/L и 4–5 mg/L водят до по-добра ефективност на отстраняване на TN.
4.3 Анализ на ефективността на премахване на TP
Анализът на отстраняването на TP в средната секция показа концентрации на TP в изтичащия поток от 0,57, 0,52 и 0,46 mg/L при трите условия на DO, със скорости на отстраняване съответно 88,5%, 90,8% и 91,5%. Сравнително нивата на концентрация на DO от 3–4 mg/L и 4–5 mg/L водят до по-добра ефективност на отстраняване на ТР.
Изчерпателният анализ предполага, че настройката на концентрацията на DO в средната част на ниво 3–4 mg/L постига по-висока ефективност на отстраняване на замърсителите.
Анализ на въздействието на концентрацията на DO в опашната секция върху ефективността на отстраняване на замърсителите
5.1 Анализ на ефективността на отстраняване на COD
Анализът на отстраняването на COD в опашната секция показа ефективност на отстраняване от 91,8% при всичките три условия на концентрация на DO. Различните концентрации на DO не оказват значително влияние върху ефективността на отстраняване на COD.
5.2 Анализ на ефективността на премахване на TN
Анализът на отстраняването на TN в опашната секция показа концентрации на TN в изтичащия поток от 11,5, 12,7 и 13,4 mg/L при трите условия на DO, със скорости на отстраняване съответно 72,7%, 67,9% и 66,5%. За сравнение нивото на концентрация на DO от 2–3 mg/L води до по-добра ефективност на отстраняване на TN.
5.3 Анализ на ефективността на премахване на TP
Анализът на отстраняването на TP в опашната секция показа, че когато концентрацията на DO е под 2,0 mg/L, ефективността на отстраняване не надвишава 96%. В този експеримент степента на отстраняване при всичките три условия на DO беше 90%, а концентрациите на отпадъчни води отговаряха на основния стандарт.
В обобщение, настройването на концентрацията на DO в опашната секция на ниво 2–3 mg/L постига по-висока ефективност на отстраняване на замърсителите.
Заключение
За да се изследва специфичното въздействие на поетапното снабдяване с кислород в аеробната зона на AAO процеса върху ефективността на отстраняване на замърсителите, аеробната зона беше разделена на секции на главата, средната и опашката по време на изследването. Анализът на ефективността на отстраняване на COD, TN и TP в тези секции, съчетан с резултатите от изследването, показва, че определянето на нивата на концентрация на DO в трите аеробни зони съответно на 4–5 mg/L, 3–4 mg/L и 2–3 mg/L, постига по-добра цялостна ефективност на отстраняване на замърсителите. Този подход може да предостави подкрепа и справка за екологична защита на околната среда, енергоспестяване и усилия за намаляване на емисиите.