Performanță de aerare cu bule fine în procesul AAO: analiză sezonieră (vară vs iarnă)

Măsurarea și evaluarea performanței sistemului de aerare cu bule fine în procesul AAO în timpul verii și iernii

Majoritatea stațiilor municipale de tratare a apelor uzate (WWTP) din China utilizează procese biologice aerobe pentru a îndepărta materia organică, azotul, fosforul și alți poluanți din apele uzate. Furnizarea de oxigen dizolvat (DO) în apă este o condiție prealabilă pentru menținerea cererii de viață microbiană și a eficienței tratării în procesul biologic aerob. In consecinta,unitatea de aerare este nucleul epurării biologice aerobe a apelor uzate. În același timp, sistemul de aerare este șiunitatea{0}}principală consumatoare de energieîn staţiile de epurare, contabilitate45% până la 75% din consumul total de energie al centralei. Pe lângă condițiile de funcționare, consumul de energie al sistemului de aerare este influențat de factori precum calitatea apelor uzate și condițiile de mediu. Majoritatea regiunilor din China au patru anotimpuri distincte, precipitații abundente și variații semnificative de temperatură sezonieră. Ploile de vară diluează concentrația de poluanți influenți a stațiilor de epurare, în timp ce temperaturile scăzute de iarnă afectează activitatea microbiană, influențând astfel calitatea efluentului. Fluctuațiile în debitul și calitatea fluxului de afluent reprezintă, de asemenea, provocări pentru controlul precis al sistemului de aerare în stațiile de epurare. Fără o înțelegere suficientă a modificărilor performanței de transfer de oxigen a difuzoarelor cu bule fine și a menținerii acestora în timpul funcționării, avantajul eficienței ridicate a transferului de oxigen (OTE) al sistemelor de aerare cu bule fine nu poate fi utilizat pe deplin, ceea ce duce la risipa de energie.

Cel mai utilizat tip în prezent estedifuzor cu bule fine, a căror performanță este direct legată de consumul de energie operațional al sistemului de aerare. Metodele de măsurare a performanței de transfer de oxigen a difuzoarelor cu bule fine includ teste statice (cum ar fi testul cu apă curată) și teste dinamice (cum ar fi metoda de analiză-gazelor reziduale). Cercetările privind testele statice se concentrează în principal pe simulări la scară-de laborator, în timp ce metodele de testare dinamică sunt rareori raportate din cauza unor factori precum cerințele locului de testare și constrângerile de testare pe teren. În prezent, China a stabilit doar standarde relevante pentru metoda de testare a apei curate. În timpul funcționării efective, performanța de transfer de oxigen a difuzoarelor este afectată de factori precum calitatea influențului, caracteristicile nămolului, condițiile de funcționare și murdărirea difuzorului. Performanța reală diferă semnificativ de rezultatele testelor cu apă curată, ceea ce duce la abateri considerabile atunci când se utilizează datele despre apă curată pentru a prezice necesarul real de alimentare cu aer. Lipsa unor metode eficiente de monitorizare a performanței eficienței energetice a sistemului de aerare în stațiile de epurare are ca rezultat risipa de energie. Prin urmare, este necesar să se măsoare și să se evalueze performanța de transfer de oxigen a difuzoarelor în timpul funcționării efective pentru a ghida ajustările în timp util ale strategiilor de aerare și pentru a ajuta la realizarea economiilor de energie și a reducerii consumului în sistemele de aerare. Acest studiu iaun WWTP municipal din Shanghai, ca exemplu. Prin măsurătorile pe teren ale concentrației de poluanți în rezervorul aerob și modelele de variație ale OTE de-a lungul traseului sistemului de aerare cu bule fine vara și iarna, eficiența eliminării poluanților și performanța sistemului de aerare au fost măsurate și evaluate sistematic. Scopul este de a explora influența schimbărilor sezoniere asupra performanței de transfer de oxigen a sistemului de aerare, oferind îndrumări pentru controlul precis și funcționarea cu economie de energie-a sistemelor de aerare în tratarea apelor uzate.

1. Materiale și Metode

1.1 Prezentare generală operațională a WWTP

Stația de epurare municipală din Shanghai utilizează o combinație de procese depretratare + proces AAO + filtru de fibre cu strat adânc + dezinfecție UV. Thecapacitatea de tratare este de 3,0×10⁵ m³/zi. Fluxul principal de proces al stației de epurare este prezentat înFigura 1. Influentul este în primul rândcanalizare menajeră, iar efluentul îndeplinește standardul de grad A al „Standardului de evacuare a poluanților pentru stațiile de epurare a apelor uzate municipale” (GB 18918-2002) înainte de a fi deversat în râul Yangtze. Timpii de retenție hidraulică (HRT) pentru rezervorul anaerob, rezervorul anoxic și rezervorul aerob al rezervorului biologic din această instalație sunt de 1,5 ore, 2,7 ore și, respectiv, 7,1 ore. Raportul de reflux intern și raportul de reflux extern sunt ambele de 100%. Vârsta nămolului este controlată între 10-15 zile. Planta are un total de 8 rezervoare aerobe. Un singur rezervor aerob măsoară 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (L × L × H), cu un volum de 11.093 m³. Concentrația de solide în suspensie în soluție mixtă (MLSS) este controlată la aproximativ 4 g/L. Fundul este echipat cuDifuzoare tubulare cu bule fine din polietilenă Ecopolemer ucraineană, dimensionat la 120 mm × 1.000 mm (D × L). Raportul aer-a-apă este de 5,7:1. Fiecare rezervor aerobic este format din 3 canale (Zona 1, Zona 2 și Zona 3). Pe baza concentrației de OD măsurată de contoarele de gaz din interiorul canalelor, paletele de ghidare ale suflantelor centrifuge cu un-etapă (4 operaționale, 2 de așteptare) sunt ajustate pentru a menține concentrația de OD în rezervorul aerob între 2-5 mg/L. Fiecare suflantă are un debit de aer nominal de 108 m³/min, o presiune de 0,06 kPa și o putere de 160 kW. Fiecare canal este controlat separat folosind debitmetre de gaz. În combinație cu feedback-ul de citire a DO, alimentarea reală cu aer este controlată prin reglarea paletelor de ghidare ale suflantelor centrifuge cu o singură treaptă pentru a menține DO medie în rezervorul aerob între 2-5 mg/L. Calitatea influentului/efluentului proiectat și calitatea influentului 2019 a instalației sunt prezentate înTabelul 1.

1.2 Dispunerea punctului de testare

Două teste ale performanței transferului de oxigen al sistemului de aerare cu bule fine în condiții reale de funcționare au fost efectuate în iulie (vara) și decembrie (iarna). De-a lungul direcției de curgere au fost amenajate 22 de puncte de testare în funcție de locațiile orificiilor de inspecție ale rezervorului aerob. Distanța dintre două puncte de testare adiacente a fost de aproximativ 5 m, cu 7, 7 și 8 puncte de testare în Zona 1, Zona 2 și, respectiv, Zona 3. Distribuția punctelor de testare este prezentată înFigura 2. OTE real al difuzoarelor cu bule fine în fiecare punct a fost calculat prin măsurarea conținutului de oxigen din gazul rezidual care iese de la suprafața apei. Simultan, concentrația de DO și temperatura apei în fiecare punct au fost măsurate utilizând un contor de calitate a apei cu mai mulți-parametri (HQ 30d, Hach, SUA), iar concentrația de poluant în fiecare punct a fost măsurată și analizată pentru a obține modelul său de variație de-a lungul căii. Pentru a preveni COD_Crîn probele de degradare în timpul transferului, eșantioanele prelevate de-a lungul rezervorului aerob au fost filtrate pe site-ul-înainte de măsurare.

1.3 Măsurarea performanței transferului de oxigen al difuzoarelor cu bule fine în condiții reale

Măsurarea performanței de transfer de oxigen a difuzoarelor cu bule fine în condiții reale a folosit un analizor de gaze reziduale dezvoltat independent de Universitatea de Energie Electrică din Shanghai, constând dintr-un sistem de colectare a gazelor, un sistem de analiză a gazelor și un sistem de conversie a semnalului. Gazul rezidual a fost colectat folosind o pompă de benzină (KVP15-KM{-2-C{{-S, Karier, China) și o hotă, și livrat la un senzor electrochimic de oxigen (A{-01, ITG, Germania) pentru analiză. Sistemul de conversie a semnalului a convertit semnalul de tensiune de ieșire al senzorului în presiunea parțială a oxigenului din gaz. În timpul testării gazelor reziduale, a fost măsurată mai întâi presiunea parțială a oxigenului din aerul ambiant. Apoi hota a fost fixată pe suprafața apei a rezervorului aerob pentru a colecta gazele reziduale și a măsura presiunea parțială a oxigenului. Datele au fost înregistrate după ce ieșirea s-a stabilizat timp de 5 minute. Parametrii obținuți prin intermediul analizorului de gaz rezidual au inclus presiunea parțială a oxigenului în aerul ambiant și gazul rezidual, din care procentul de oxigen transferat din faza gazoasă în lichidul mixt, adică OTE al difuzorului cu bule fine, a fost calculat ca înEcuația (1).

Unde:

Y(O_₂,_aer)- Proporția de oxigen din aer;

Y(O_₂,_pe{0}}gaz)- Proporția de oxigen în gazul rezidual-;

A_OTE- Valoarea OTE.

OTE măsurat de analizorul de-gaz rezidual a fost corectat pentru DO, temperatură și salinitate pentru a obține OTE standard (SOTE) al difuzorului cu bule fine în apa uzată în condiții standard, ca înEcuația (2). Calculul DO saturat în apă este prezentat înEcuația (3).

Unde:

θ- Coeficientul de corecție al temperaturii, luat ca 1,024, fără dimensiuni;

A_SOTE- Valoarea SOTE;

- Coeficientul de salinitate pentru lichidul amestecat (calculat pe baza solidelor totale dizolvate în lichidul amestecat), adimensional, de obicei luat ca 0,99;

- Raportul dintre eficiența transferului de oxigen al difuzorului în apele uzate față de condițiile de apă curată, fără dimensiuni;

C - concentrația de DO în apă, mg/L;

C_S,_T- Concentrația de DO saturată în apă la temperatura T, mg/L;

C_S,₂₀- Concentrația de DO saturată în apă la 20 de grade , mg/L;

T- Temperatura apei, grad .

1.4 Metoda de calcul pentru consumul de energie al sistemului de aerare

Necesarul teoretic de oxigen al rezervorului aerob a fost calculat conform modelului de namol activat (ASM). Necesarul de oxigen a fost calculat pe baza COD_Crși rezultatele eliminării azotului de amoniac pentru a determina necesarul total de oxigen (TOD) al rezervorului aerob, ca înEcuația (4).

Unde:

M_TOD- Valoarea TOD, kg O₂/h;

Q- Debitul de influență, m³/zi;

ΔC_CODCr- Diferența dintre concentrația COD Cr din influent și efluent, mg/L;

ΔC_{Azot amoniac}- Diferența dintre concentrația de azot amoniac din influent și efluent, mg/L; 4,57 este factorul de conversie pentru azotul amoniac în NO₃⁻-N.

Rata de alimentare cu oxigen a sistemului de aerare cu bule fine este calculată ca înEcuația (5).

Unde:

M_OTR- Valoarea ratei efective de alimentare cu oxigen, kg O₂/d;

Q_AFR- Debitul de aer, m³/h;

ŷ_O₂- Fracția de masă a oxigenului din aer, 0,276.

Puterea suflantei este determinată de rata reală de alimentare cu aer a suflantei și de presiunea de ieșire, care, la rândul său, este determinată de presiunea de admisie, pierderea de presiune a aerului în conductă, pierderea de presiune a difuzorului cu bule fine și presiunea statică a apei pe fundul rezervorului, ca înEcuația (6).

Unde:

ρ_aer- Densitatea aerului, g/L, luată ca 1,29 g/L;

N - Puterea suflantei, kW;

R- Constanta universală a gazului, 8,314 J/(mol·K);

T_aer- Temperatura atmosferică, grad ;

B- Coeficientul de conversie al suflantei, luat ca 29,7;

- Raportul termic specific al gazului, considerat constant 0,283;

η- Eficiența combinată a motorului și a suflantei, luată ca constantă 0,8;

P_i- Presiunea de admisie a suflantei, Pa;

Z- Presiunea apei de imersie pe difuzor, Pa;

P_pierderi- Pierderea de presiune a difuzorului cu bule fine în sine, Pa;

h_L- Pierderea de presiune a aerului în conductă, Pa.

În condiții de testare, cantitatea de oxigen transferată în apă per unitate de energie electrică consumată de difuzor [kg/(kW·h)] este eficiența standard de aerare (SAE), ca înEcuația (7). Valoarea SAE poate fi utilizată pentru a evalua eficiența reală de utilizare a difuzorului cu bule fine.

Unde:

A_SAE- Valoarea SAE.

1.5 Metode convenționale de măsurare a indicatorului

Probele de lichid amestecat au fost filtrate prin hârtie de filtru calitativă. COD solubil_Cr(SCOD_Cr), azot amoniac, NO₃^--N și TP au fost măsurate folosind metode standard naționale.

2. Rezultate și discuții

2.1 Eficiența de eliminare a poluanților

Calitatea influențată a principalilor poluanți vara și iarna la stația de epurare este prezentată înFigura 3. Debitele medii de tratare vara și iarna au fost de 3,65×10⁵ m³/zi, respectiv 3,13×10⁵ m³/zi.Influentul de vară COD_Criar concentrațiile de azot amoniac au fost (188,38 ± 52,53) mg/L și (16,93 ± 5,10) mg/L, respectiv.Influentul de iarnă COD_Criar concentrațiile de azot amoniac au fost (187,94 ± 28,26) mg/L și (17,91 ± 3,42) mg/L, respectiv. Precipitațiile mai mari de vară determină stația de epurare să funcționeze într-un mod „sarcină hidraulică mare - încărcare scăzută de poluanți”. Creșterea sarcinii hidraulice scurtează HRT-ul sistemului, reducând timpul de reacție în rezervorul biologic și afectând eliminarea poluanților. Încărcarea scăzută de poluanți în stațiile de epurare poate duce cu ușurință la o încărcare excesiv de scăzută a nămolului, provocând supra-aerare și dezintegrarea nămolului. Stațiile de epurare ar trebui să ajusteze în timp util încărcarea cu nămol și ratele de alimentare cu aer pentru a atenua impactul operațiunii cu încărcare scăzută de poluanți.Temperatura apei de vară a fost de (27,32 ± 1,34) grade, semnificativ mai mare decât temperatura de iarnă de (17,39 ± 0,75) grade.. Temperatura este unul dintre factorii importanți care afectează capacitatea de eliminare a poluanților a sistemului. Toleranța bacteriilor filamentoase este mai mare decât a bacteriilor care formează floc-, făcându-le predispuse să prolifereze în medii cu temperatură joasă-, provocând înmulțirea nămolului. Temperaturile mai scăzute reduc, de asemenea, activitatea enzimatică a microorganismelor din nămolul activat, scăzând rata de degradare a substratului și rata respirației endogene, ceea ce duce la o eficiență redusă de îndepărtare a poluanților. Stațiile de epurare pot lua măsuri precum creșterea vârstei nămolului și MLSS în rezervorul biologic pentru a atenua impactul negativ al temperaturii scăzute asupra eliminării poluanților. Deoarece sarcina hidraulică iarna este mai mică decât vara, HRT din rezervorul aerob este ușor extins cu o aerare suficientă, compensând impactul negativ al temperaturii scăzute asupra nitrificării. Prin urmare, calitatea efluentului atât vara, cât și iarna a îndeplinit standardul de grad A din GB 18918-2002.

2.2 Modele de variație ale formelor de poluanți de-a lungul rezervorului aerobic

În zilele de testare,influentul SCOD_Crconcentrațiile vara și iarna au fost de 186,76 mg/L, respectiv 248,42 mg/L, iar concentrațiile de azot amoniac au fost de 22,05 mg/L și 25,91 mg/L., respectiv. Posibil datorită revărsării combinate a canalului și infiltrării apei subterane, calitatea influentului a fost mai mică decât valorile de proiectare. Variația poluanților de-a lungul rezervorului aerob este prezentată înFigura 4.

Datorită eliberării de fosfor în rezervorul anaerob, denitrificării în rezervorul anoxic și diluării prin returul nămolului, concentrația de poluant a scăzut semnificativ înainte de a intra în rezervorul aerob. SCOD_Crconcentrațiile la admisia rezervorului aerob vara și iarna au fost de 30,32 mg/L, respectiv 52,48 mg/L, iar concentrațiile de azot amoniac au fost de 3,90 mg/L și, respectiv, 4,62 mg/L. Concentrațiile de TN la intrarea rezervorului aerob vara și iarna au fost de 4,86 ​​mg/L și, respectiv, 6,16 mg/L, scăzând ușor la 4,46 mg/L și 5,70 mg/L în efluent, indicând o proporție relativ scăzută de nitrificare și denitrificare simultană în rezervorul aerob. SCOD_Crconcentrația a scăzut semnificativ în Zona 1 la 19,36 mg/L și 30,20 mg/L vara și, respectiv, iarna; concentrația de azot amoniac a scăzut la 1,75 mg/L și 2,80 mg/L. Tendința de scădere a concentrației de poluanți a încetinit în Zona 2, indicând faptul că materia organică moleculară mică a fost complet degradată și nitrificarea a fost completă. Concentrația de poluanți la sfârșitul Zonei 2 a îndeplinit deja standardul de evacuare a efluenților. Concentrația de poluant a rămas aproape neschimbată în Zona 3, dar valoarea DO din lichidul amestecat a crescut, ceea ce indică faptul că cea mai mare parte a oxigenului furnizat în această zonă s-a dizolvat în lichidul amestecat cu nămol și nu a fost folosit pentru COD._Croxidare și oxidare a amoniacului. Efluentul SCOD_Crconcentrațiile din rezervorul aerob vara și iarna au fost de 15,36 mg/L, respectiv 26,51 mg/L, iar concentrațiile de azot amoniac efluent au fost de 0,17 mg/L și, respectiv, 0,50 mg/L.Rata mai mare de eliminare a azotului de amoniac în timpul verii s-a datorat temperaturii mai ridicate a apei, care a sporit activitatea de nitrificare{0}}denitrificare a microorganismelor.. Zhang Tao și colab. a constatat cătemperaturile scăzute de iarnă reduc abundența bacteriilor-oxidante cu amoniac și bacteriilor oxidante-nitriți, scăzând rata de eliminare a azotului amoniac în stațiile de epurare.

2.3 Rezultatele testului de gaz oprit-de-a lungul rezervorului aerobic

Testele pe teren ale performanței transferului de oxigen a sistemului de aerare cu bule fine au fost efectuate de-a lungul rezervorului aerob vara și iarna folosind analizorul de gaze reziduale. Rezultatele sunt afișate înFigura 5. Concentrația de DO din rezervorul aerob a crescut treptat de-a lungul direcției de curgere. Concentrația de DO din lichidul amestecat depinde de cantitatea de oxigen transferată din faza gazoasă în faza lichidă de către difuzoare (adică, OTR) și de oxigenul consumat de microorganisme (adică, OUR). Substratul este abundent la capătul frontal al rezervorului aerob, iar microorganismele necesită mai mult oxigen pentru a degrada substratul. Prin urmare, concentrația de DO a fost cea mai scăzută în Zona 1 atât vara, cât și iarna, la (1,54 ± 0,22) mg/L și respectiv (1,85 ± 0,31) mg/L. Concentrația de DO a crescut la (2,27 ± 0,45) mg/L și respectiv (2,04 ± 0,13) mg/L în Zona 2. În Zona 3, concentrația de DO a fost (4,48 ± 0,55) mg/L și, respectiv, (4,53 ± 1,68) mg/L. Modelul de variație al DO de-a lungul căii este în concordanță cu cel al concentrației de poluanți. Degradarea și nitificarea materiei organice s-au finalizat practic în Zona 2. Conținutul de materie organică în Zona 3 este mai scăzut, reducând necesarul de oxigen, ceea ce duce la neutilizarea completă a oxigenului și stocarea în faza apei ca DO, determinând creșterea concentrației de DO la niveluri excesiv de ridicate. DO medie în Zona 3 a fost semnificativ mai mare de 2,0 mg/L, indicând supra-aerare la capătul rezervorului aerob. Respirația endogenă a nămolului activat reduce activitatea nămolului și poate provoca cu ușurință înmulțirea nămolului, risipind în același timp energie. Concentrația excesiv de mare de DO la capătul rezervorului aerob are ca rezultat, de asemenea, o concentrație mai mare de DO în lichidul de retur, care nu numai că crește concentrația de DO care intră în rezervorul anoxic prin reflux extern, dar și reduce cantitatea de COD Cr disponibilă, reducând astfel eficiența denitrificării. Prin urmare, se recomandă reducerea alimentării cu aer în Zona 3, menținând doar intensitatea necesară de amestecare, pentru a economisi consumul de energie de aerare.

După cum se arată înFigura 5, există diferențe semnificative în performanța de transfer de oxigen a difuzoarelor în diferite canale în timpul funcționării efective între vară și iarnă. OTE medie măsurată iarna a fost de 9,72%, mai mică decât rezultatul măsurat vara (16,71%). Acest lucru se datorează faptului căscăderea temperaturii apei reduce activitatea microorganismelor din rezervorul aerob al stației de epurare, ducând la o rată mai mică de utilizare a oxigenului. După corecția pentru temperatură, salinitate și DO, valorile medii SOTE vara și iarna au fost de 17,69%, respectiv 14,21%. SOTE-ul de vară a fost ceva mai mare decât iarna, posibil din cauzafuncționare prelungită murdărirea exacerbată a difuzorului, blocarea porilor și reducerea performanței de transfer de oxigen a difuzorului.

2.4 Analiza potențialului de optimizare a energiei pentru sistemul de aerare a rezervoarelor aerobe

Conform ecuațiilor (3) și (4), au fost calculate cererea de oxigen, rata de alimentare cu oxigen și puterea suflantei pentru fiecare canal al rezervorului aerob vara și iarna, așa cum se arată înTabelul 2. Necesarul total de oxigen al rezervorului aerob în timpul iernii a fost cu aproximativ 34,91% mai mare decât în ​​timpul verii, cauzat de COD cu influență mai mare_Criar încărcătura de poluanți cu azot amoniac în timpul iernii comparativ cu vara. Necesarul de oxigen din fiecare zonă a rezervorului aerob scade pe măsură ce poluanții influenți sunt degradați de-a lungul căii. Zona 1 are cea mai mare concentrație de poluanți și un substrat suficient, rezultând o activitate microbiană mai mare, prin urmare cererea sa de oxigen este cea mai mare. Pe măsură ce poluanții sunt degradați continuu, necesarul de oxigen din Zona 2 și Zona 3 scade treptat. Vara, proporțiile cererii de oxigen din cele trei zone au fost de 72,62%, 21,65% și, respectiv, 5,73% din necesarul total de oxigen din rezervorul aerob. Iarna, proporțiile au fost de 72,84%, 24,53% și, respectiv, 2,63%. În reactoarele convenționale cu nămol activat, necesarul de oxigen pentru secțiunea frontală este de 45%-55%, secțiunea mijlocie 25%-35% și secțiunea posterioară 15%-25%. Sarcina de tratament la capătul acestui rezervor aerob este mai mică decât valorile convenționale. Alimentarea cu aer din partea din față ar putea fi redusă în mod corespunzător, permițând degradarea unor poluanți în secțiunile din spate.

Comparativ cu vara,cererea de oxigen a procesului de tratare biologică în timpul iernii este mai mare, iar eficiența transferului de oxigen al sistemului de aerare cu bule fine este mai scăzută, ceea ce duce la o cantitate mai mare de aer necesar.. Conform datelor de exploatare ale WWTP, ratele totale de alimentare cu aer suflante vara și iarna au fost de 76,23 m³/h, respectiv 116,70 m³/h. Furnizarea de aer a fost cea mai mare în Zona 1, în timp ce aprovizionarea cu aer în Zona 2 și Zona 3 a fost similară, dar mai mică decât în ​​Zona 1. Furnizarea de oxigen în timpul verii a fost cu 38,99% mai mare decât cererea de oxigen, ceea ce indică un potențial semnificativ de-economisire a energiei. Rezerva de oxigen atât în ​​Zona 2, cât și în Zona 3 a depășit necesarul real de oxigen. Rezerva de oxigen în timpul iernii a fost cu 7,07% mai mare decât cererea de oxigen. Oferta și cererea de oxigen din Zona 1 și Zona 2 au fost corelate, în timp ce supra-aerarea a avut loc în Zona 3. Puterea suflantei este proporțională cu rata de alimentare cu aer, ca în ecuația (6). Consumul de putere al suflantelor vara și iarna a fost de 85,21 kW, respectiv 130,44 kW. Henkel sugerează căo creștere a temperaturii aerului reduce puterea suflantelor din sistemele de aerare. Ca răspuns la diferențele de cerere de oxigen între diferitele canale, stațiile de epurare ar trebui să ia măsuri corespunzătoare de ajustare a aerului, cum ar fi aerarea conică. Acest lucru ar putea implica deschiderea completă a țevilor de ramificație de alimentare cu aer la capătul frontal, deschiderea celor de la capătul din mijloc la jumătate și ajustarea țevilor de ramificație de la capăt la deschiderea minimă pentrueconomisiți alimentarea cu aer și consumul de energie de aerare.

Cuantificând în continuare eficiența reală de utilizare a difuzoarelor cu bule fine, eficiența standard de aerare (SAE) în rezervorul aerob vara a fost de 2,57 kg O₂/kW·h, ceea ce este cu 32,29% mai mare decât în ​​timpul iernii. Diferențele de calitate, cantitate și temperatură ale apei de influență între vară și iarnă provoacă variații semnificative în funcționarea și controlul sistemului de aerare în stația de epurare. Risipirea de energie a fost mai gravă vara decât iarna, iar sistemul de aerare a realizat un echilibru mai bun al cererii-aprovizionării în timpul iernii. Având în vedere debitul și calitatea influentului,alimentarea cu aer ar putea fi redusă în mod corespunzător varaasigurând în același timp calitatea efluentului și amestecarea adecvată în rezervorul aerob. În timpul iernii, pentru a atenua impactul încărcăturii mari de poluanți influenți și a temperaturii scăzute, trebuie asigurată o aerare suficientă. Cu toate acestea, este important de reținut că în timpul funcționării pe termen lung, pe suprafața și în interiorul porilor difuzoarelor se acumulează poluanți, blocând treptat porii, iar eficiența transferului de oxigen va scădea. Dacă curățarea difuzorului nu este în timp util, aceasta poate duce la o alimentare insuficientă cu oxigen de către sistemul de aerare, afectând calitatea efluentului.

Stația de epurare folosește o strategie de control al fluxului de aer al suflantei DO-. Scopul sistemului de control al aerării este de a oferi un mediu stabil DO pentru microorganismele din rezervorul aerob și de a asigura conformitatea cu efluentul. Cu toate acestea, mecanismul de feedback DO singur nu poate evalua potențialul-de economisire a energiei al sistemului de aerare. Testarea pe teren a performanței de transfer de oxigen a sistemului de aerare permite calcularea precisă a ratei efective de alimentare cu oxigen a sistemului de aerare și descrie modelul de variație al acestuia de-a lungul căii. Combinat cu datele privind cererea de oxigen, acest lucru permite controlul precis al sistemului de aerare pentru a atinge un echilibru al cererii-aprovizionării și a obiectivului de economisire a energiei și de reducere a consumului.

3. Concluzie

• Temperaturile mai ridicate ale apei de vară îmbunătățesc activitatea de nitrificare și denitrificare microbiană, rezultând un efluent COD Cr mai mare și azot amoniac în timpul iernii, comparativ cu vara. Cu toate acestea, datorită sarcinii hidraulice mai mici în timpul iernii decât vara, HRT extins în rezervorul aerob și aerarea suficientă au compensat impactul negativ al temperaturii scăzute asupra nitrificării. Prin urmare, calitatea efluenților atât vara, cât și iarna a îndeplinit standardul de grad A din GB 18918-2002.

• În comparație cu vara, cererea de oxigen din procesul de tratare biologică în timpul iernii este mai mare, eficiența transferului de oxigen al sistemului de aerare cu bule fine este mai scăzută, ceea ce duce la o rată mai mare de alimentare cu aer necesară și o eficiență mai mică de aerare.

• Furnizarea de oxigen vara și iarna a fost cu 38,99% și, respectiv, 7,07% mai mare decât cererea de oxigen, ceea ce indică un potențial mai mare de economisire-de energie vara. Concentrația de poluanți scade treptat de-a lungul rezervorului aerob, rămânând aproape constantă la sfârșit, în timp ce concentrația de OD la sfârșit este mult mai mare decât în ​​față. Acest lucru indică faptul că cea mai mare parte a oxigenului furnizat la sfârșit se dizolvă în lichidul amestecat cu nămol și nu este utilizat pentru COD._Croxidarea și oxidarea amoniacului, sugerând supra{0}}aerare. Prin urmare, alimentarea cu aer la capătul rezervorului aerob poate fi redusă în mod corespunzător, asigurând în același timp calitatea efluentului și amestecarea adecvată.