Analiza impactului aprovizionării în etape de oxigen în zona aerobă a procesului AAO asupra eficienței de eliminare a poluanților
Prezentare generală
Procesul AAO este o tehnologie de tratare a apelor uzate utilizată pe scară largă, cuprinzând în principal etape anaerobe, anoxice și aerobe, care funcționează sinergic pentru a elimina în mod eficient poluanții din apele uzate. Etapa aerobă este o componentă critică a procesului AAO, iar metoda de alimentare cu oxigen are un impact direct asupra eficienței operaționale generale a întregului sistem. Pentru a spori și mai mult eficacitatea procesului AAO în aplicații practice, cercetătorii au propus o schemă de alimentare cu oxigen în etape. Prin stabilirea mai multor zone cu concentrații diferite de oxigen dizolvat (DO) în cadrul sistemului, această schemă își propune să optimizeze activitatea metabolică a microorganismelor aerobe și să îmbunătățească eficiența eliminării poluanților. Prin urmare, analiza impactului alimentării în etape de oxigen în zona aerobă a procesului AAO asupra eliminării poluanților are o valoare practică semnificativă.
Prezentare generală a aportului de oxigen în etape în zona aerobă a procesului AAO
Zona aerobă este locul principal pentru oxidarea și descompunerea materiei organice. Prin furnizarea în etape de oxigen, concentrațiile de DO din diferite zone pot fi ajustate în mod flexibil pe baza ratei de degradare a materiei organice și a cererii de oxigen a microorganismelor, asigurând o degradare uniformă și suficientă a materiei organice în zone. Această abordare ajută la îmbunătățirea ratelor de îndepărtare a materiei organice și la stabilizarea calității efluentului. În zona aerobă, azotul amoniac este oxidat la nitrat de către bacteriile nitrificatoare. Furnizarea în etape de oxigen asigură că bacteriile de nitrificare funcționează eficient în concentrații adecvate de DO, evitând efectele adverse asupra procesului de nitrificare cauzate de niveluri excesiv de ridicate sau scăzute de DO. Simultan, prin controlul raportului de recirculare și al concentrației de lichid amestecat, procesul de nitrificare poate fi optimizat în continuare, sporind eficiența eliminării azotului amoniac. Procesul AAO efectuează eliminarea simultană a azotului și fosforului. În condițiile de aprovizionare cu oxigen în etape în zona aerobă, organismele care acumulează-fosfor (PAO) pot absorbi pe deplin fosforul în concentrații adecvate de DO și pot obține eliminarea fosforului prin descărcarea-nămolului bogat în fosfor în etapele ulterioare. Între timp, prin ajustarea parametrilor operaționali în zonele anoxice și aerobe, procesul de denitrificare poate fi optimizat, îmbunătățind eficiența totală a eliminării azotului.
Metodologie experimentală de analiză a impactului etapizat Aprovizionarea cu oxigen asupra eficienței de eliminare a poluanților
În timpul experimentului, metode precum sistemele de control ale supapelor de aerare, sistemele de control automate și numărul de dispozitive de suflare au fost utilizate pentru a regla intensitatea aerării, reflectând astfel concentrația de DO. Fluxul procesului al configurației experimentale este prezentat înFigura 1.
După cum se arată în Figura 1, zona aerobă a sistemului AAO este împărțită în trei regiuni: secțiunile cap, mijloc și coadă. Timpul de retenție hidraulică (HRT) al sistemului a fost setat la 2 ore. Dimensiunile reactorului au fost 160 cm × 125 cm × 100 cm (lungime × lățime × înălțime), cu o înălțime de lichid mixt stabilită la 60 cm. Direcția curgerii dintre rezervoarele de reacție a fost controlată folosind pereți de ghidare și deflectoare.
Au fost colectate probe de efluenți din rezervorul de sedimentare primar al unei stații de epurare a apelor uzate municipale. Calitatea apei uzate a fost relativ stabilă, cu toți indicatorii relevanți în intervalele standard: concentrația de TP a variat de la 3,0 la 5,5 mg/L, concentrația de TN de la 26 la 49 mg/L și COD de la 255 la 485 mg/L.
Fiecare secțiune aerobă a fost echipată cu o pompă de aer vortex și un sistem de conducte perforate configurat independent pentru a forma sistemul de aerare pentru operațiunile de aerare. În timpul funcționării sistemului, fiecare pompă de aer vortex a funcționat independent și stabil, menținând concentrațiile de DO în intervalele de 4–5 mg/L, 3–4 mg/L și, respectiv, 2–3 mg/L. Concentrațiile de OD și calitatea efluenților din diferite secțiuni au fost măsurate și analizate pentru a determina impactul specific asupra eficienței eliminării poluanților.
3 Analiza impactului concentrației DO din secțiunea principală asupra eficienței de eliminare a poluanților
3.1 Analiza eficienței eliminării COD
Analiza eliminării COD în secțiunea capului zonei aerobe AAO în trei condiții diferite de concentrație de DO a arătat valori de COD efluent de 41,2, 40,2 și 40,8 mg/L, cu eficiențe de îndepărtare de 91,3%, 90,5% și, respectiv, 90,8%. Detaliile specifice sunt afișate înFigura 2.
Analiza datelor indică faptul că, în timp ce eficiența de îndepărtare a COD în secțiunea capului a variat într-o oarecare măsură sub diferite concentrații de DO, variația generală a fost minimă și nu a arătat o corelație clară. Când concentrația de DO a crescut de la nivelul de 2-3 mg/L la nivelul de 3-4 mg/L, COD efluentului și eficiența de eliminare au scăzut cu 1,0 mg/L și, respectiv, 0,8%. Cu toate acestea, atunci când concentrația de DO a crescut la nivelul de 4-5 mg/L, COD efluentului și eficiența eliminării au crescut cu 0,6 mg/L și, respectiv, 0,3%. Concentrațiile diferite de DO nu au avut un impact semnificativ asupra eficienței eliminării COD.
3.2 Analiza eficienței îndepărtării TN
Analiza eliminării TN în secțiunea de cap a arătat concentrații de TN efluenți de 12,8, 12,3 și 13,1 mg/L în cele trei condiții DO, cu rate de îndepărtare de 68,0%, 66,8% și, respectiv, 67,7%.
Analiza datelor indică faptul că eficiența de îndepărtare a TN în secțiunea capului a variat într-o oarecare măsură în diferite concentrații de DO, dar variația generală a fost minimă și nu a arătat o corelație clară. Astfel, se poate concluziona că diferite concentrații de DO nu au afectat semnificativ eficiența de îndepărtare a TN.
3.3 Analiza eficienței îndepărtării TP
Analiza eliminării TP în secțiunea de cap a arătat concentrații de TP efluenți de 0,60, 0,51 și 0,48 mg/L în cele trei condiții DO, cu rate de îndepărtare de 88,1%, 90,7% și, respectiv, 91,7%.
Analiza datelor indică faptul că eficiența de îndepărtare a TP în secțiunea capului a variat cu concentrația de DO. Creșterea concentrației de DO a redus concentrația de TP din efluent și a îmbunătățit și mai mult eficiența eliminării. Astfel, se poate concluziona că nivelul concentrației DO de 4–5 mg/L a atins cea mai mare eficiență de îndepărtare.
Analiza cuprinzătoare sugerează că setarea concentrației de DO în secțiunea capului la un nivel de 4-5 mg/L are ca rezultat o eficiență mai mare de absorbție a fosforului.
4 Analiza impactului concentrației DO din secțiunea mijlocie asupra eficienței de eliminare a poluanților
4.1 Analiza eficienței eliminării COD
Analiza eliminării COD în secțiunea din mijloc a arătat valori COD ale efluentului de 39,9, 38,9 și 40,4 mg/L în cele trei condiții DO, cu eficiențe de îndepărtare de 91,0%, 90,9% și, respectiv, 91,2%. Detaliile specifice sunt afișate înFigura 3.
Analiza datelor indică faptul că, în timp ce eficiența eliminării COD în secțiunea din mijloc a variat într-o oarecare măsură în diferite concentrații de DO, variația generală a fost minimă și nu a arătat o corelație clară. Când concentrația de DO a crescut de la nivelul de 2-3 mg/L la nivelul de 3-4 mg/L, COD efluentului și eficiența de îndepărtare au scăzut cu 1,0 mg/L și, respectiv, 0,1%. Cu toate acestea, atunci când concentrația de DO a crescut la nivelul de 4-5 mg/L, COD efluentului și eficiența eliminării au crescut cu 0,5 mg/L și, respectiv, 0,3%. Concentrațiile diferite de DO nu au avut un impact semnificativ asupra eficienței eliminării COD.
4.2 Analiza eficienței îndepărtării TN
Analiza eliminării TN în secțiunea din mijloc a arătat concentrații de TN efluenți de 13,8, 13,0 și 12,9 mg/L în cele trei condiții DO, cu rate de îndepărtare de 62,5%, 66,3% și, respectiv, 66,4%. Comparativ, nivelurile de concentrație de DO de 3-4 mg/L și 4-5 mg/L au dus la o eficiență mai bună de îndepărtare a TN.
4.3 Analiza eficienței îndepărtării TP
Analiza eliminării TP în secțiunea din mijloc a arătat concentrații de TP efluenți de 0,57, 0,52 și 0,46 mg/L în cele trei condiții DO, cu rate de îndepărtare de 88,5%, 90,8% și, respectiv, 91,5%. Comparativ, nivelurile de concentrație de DO de 3–4 mg/L și 4–5 mg/L au dus la o eficiență mai bună de îndepărtare a TP.
Analiza cuprinzătoare sugerează că setarea concentrației de DO în secțiunea din mijloc la un nivel de 3-4 mg/L realizează o eficiență mai mare de eliminare a poluanților.
Analiza impactului concentrației DO din secțiunea de coadă asupra eficienței de eliminare a poluanților
5.1 Analiza eficienței eliminării COD
Analiza eliminării COD în secțiunea de coadă a arătat o eficiență de îndepărtare de 91,8% în toate cele trei condiții de concentrare a DO. Concentrațiile diferite de DO nu au avut un impact semnificativ asupra eficienței eliminării COD.
5.2 Analiza eficienței îndepărtării TN
Analiza eliminării TN în secțiunea de coadă a arătat concentrații de TN efluenți de 11,5, 12,7 și 13,4 mg/L în cele trei condiții DO, cu rate de îndepărtare de 72,7%, 67,9% și, respectiv, 66,5%. Comparativ, nivelul concentrației DO de 2-3 mg/L a dus la o eficiență mai bună de îndepărtare a TN.
5.3 Analiza eficienței îndepărtării TP
Analiza eliminării TP în secțiunea de coadă a arătat că atunci când concentrația de DO a fost sub 2,0 mg/L, eficiența de îndepărtare nu a depășit 96%. În acest experiment, rata de îndepărtare în toate cele trei condiții DO a fost de 90%, iar concentrațiile efluenților au îndeplinit standardul primar.
În rezumat, setarea concentrației de DO în secțiunea de coadă la un nivel de 2-3 mg/L realizează o eficiență mai mare de eliminare a poluanților.
Concluzie
Pentru a investiga impactul specific al furnizării în etape de oxigen în zona aerobă a procesului AAO asupra eficienței eliminării poluanților, zona aerobă a fost împărțită în secțiuni de cap, mijloc și coadă în timpul studiului. Analiza eficienței de eliminare a COD, TN și TP în aceste secțiuni, combinată cu rezultatele cercetării, indică faptul că stabilirea nivelurilor de concentrație de DO în cele trei zone aerobe la 4–5 mg/L, 3–4 mg/L și, respectiv, 2–3 mg/L, realizează o eficiență generală mai bună de eliminare a poluanților. Această abordare poate oferi sprijin și referință pentru protecția ecologică a mediului, conservarea energiei și eforturile de reducere a emisiilor.