Analýza vlivu stupňované dodávky kyslíku v aerobní zóně procesu AAO na účinnost odstraňování znečišťujících látek
Přehled
Proces AAO je široce používaná technologie čištění odpadních vod, která primárně zahrnuje anaerobní, anoxické a aerobní stupně, které fungují synergicky, aby účinně odstranily znečišťující látky z odpadních vod. Aerobní fáze je kritickou součástí procesu AAO a způsob dodávky kyslíku přímo ovlivňuje celkovou provozní účinnost celého systému. Pro další zvýšení účinnosti procesu AAO v praktických aplikacích výzkumníci navrhli schéma postupného dodávání kyslíku. Vytvořením více zón s různými koncentracemi rozpuštěného kyslíku (DO) v systému má toto schéma za cíl optimalizovat metabolickou aktivitu aerobních mikroorganismů a zlepšit účinnost odstraňování znečišťujících látek. Proto má analyzování dopadu postupného dodávání kyslíku v aerobní zóně procesu AAO na odstraňování znečišťujících látek významnou praktickou hodnotu.
Přehled stupňované dodávky kyslíku v aerobní zóně procesu AAO
Aerobní zóna je primárním místem pro oxidaci a rozklad organické hmoty. Prostřednictvím postupného dodávání kyslíku lze koncentrace DO v různých zónách flexibilně upravovat na základě rychlosti degradace organické hmoty a potřeby mikroorganismů kyslíku, což zajišťuje rovnoměrnou a dostatečnou degradaci organické hmoty napříč zónami. Tento přístup pomáhá zlepšit rychlost odstraňování organické hmoty a stabilizovat kvalitu odpadních vod. V aerobní zóně je amoniakální dusík oxidován na dusičnany nitrifikačními bakteriemi. Stupňovaný přívod kyslíku zajišťuje, že nitrifikační bakterie fungují efektivně při vhodných koncentracích DO, čímž se zabrání nepříznivým účinkům na proces nitrifikace způsobeným příliš vysokou nebo nízkou úrovní DO. Souběžně s řízením recirkulačního poměru a koncentrace směsného louhu lze dále optimalizovat proces nitrifikace, čímž se zvyšuje účinnost odstraňování amoniakálního dusíku. Proces AAO provádí současné odstraňování dusíku a fosforu. Za podmínek postupného dodávání kyslíku v aerobní zóně mohou organismy akumulující fosfor (PAO) plně absorbovat fosfor při vhodných koncentracích DO a dosáhnout odstranění fosforu vypouštěním kalu- bohatého na fosfor v následujících fázích. Mezitím lze úpravou provozních parametrů v anoxické a aerobní zóně optimalizovat proces denitrifikace a zlepšit celkovou účinnost odstraňování dusíku.
Experimentální metodika pro analýzu dopadu inscenace Dodávka kyslíku na účinnost odstraňování znečišťujících látek
Během experimentu byly k regulaci intenzity provzdušňování použity metody, jako jsou řídicí systémy provzdušňovacích ventilů, automatické řídicí systémy a počet dmychadel, čímž se odrážela koncentrace DO. Průběh procesu experimentálního nastavení je znázorněn vObrázek 1.
Jak je znázorněno na obrázku 1, aerobní zóna systému AAO je rozdělena do tří oblastí: hlavová, střední a ocasní část. Hydraulický retenční čas (HRT) systému byl nastaven na 2 hodiny. Rozměry reaktoru byly 160 cm × 125 cm × 100 cm (délka × šířka × výška), s výškou míchaného louhu nastavenou na 60 cm. Směr proudění mezi reakčními nádržemi byl řízen pomocí vodicích stěn a přepážek.
Vzorky odpadních vod byly odebírány z primární sedimentační nádrže městské čistírny odpadních vod. Kvalita odpadních vod byla relativně stabilní, se všemi relevantními ukazateli ve standardních rozmezích: koncentrace TP se pohybovala od 3,0 do 5,5 mg/l, koncentrace TN od 26 do 49 mg/l a CHSK od 255 do 485 mg/l.
Každá aerobní sekce byla vybavena vířivým vzduchovým čerpadlem a nezávisle konfigurovaným systémem perforovaných trubek pro vytvoření aeračního systému pro provzdušňovací operace. Během provozu systému fungovalo každé vířivé vzduchové čerpadlo nezávisle a stabilně a udržovalo koncentrace DO v rozmezích 4–5 mg/l, 3–4 mg/l, respektive 2–3 mg/l. Koncentrace DO a kvalita odpadních vod z různých sekcí byly měřeny a analyzovány, aby se určil specifický dopad na účinnost odstraňování znečišťujících látek.
3 Analýza dopadu koncentrace DO hlavního oddílu na účinnost odstraňování znečišťujících látek
3.1 Analýza účinnosti odstranění CHSK
Analýza odstranění CHSK v hlavové části aerobní zóny AAO za tří různých podmínek koncentrace DO prokázala hodnoty CHSK na odpadních vodách 41,2, 40,2 a 40,8 mg/l, s účinností odstranění 91,3 %, 90,5 % a 90,8 %, v tomto pořadí. Konkrétní podrobnosti jsou uvedeny vObrázek 2.
Analýza dat ukazuje, že zatímco účinnost odstraňování CHSK v hlavové části se do určité míry měnila při různých koncentracích DO, celková odchylka byla minimální a nevykazovala jasnou korelaci. Když koncentrace DO vzrostla z hladiny 2–3 mg/l na hladinu 3–4 mg/l, CHSK a účinnost odstraňování se snížily o 1,0 mg/l a 0,8 %. Když se však koncentrace DO zvýšila na úroveň 4–5 mg/l, CHSK a účinnost odstraňování se zvýšily o 0,6 mg/l a 0,3 %. Různé koncentrace DO významně neovlivnily účinnost odstraňování CHSK.
3.2 Analýza účinnosti odstranění TN
Analýza odstraňování TN v hlavové části ukázala koncentrace TN ve výtoku 12,8, 12,3 a 13,1 mg/l za tří podmínek DO, s rychlostmi odstraňování 68,0 %, 66,8 % a 67,7 %, v daném pořadí.
Analýza dat ukazuje, že účinnost odstraňování TN v hlavové části se do určité míry měnila při různých koncentracích DO, ale celková změna byla minimální a neukázala jasnou korelaci. Lze tedy učinit závěr, že různé koncentrace DO významně neovlivnily účinnost odstraňování TN.
3.3 Analýza účinnosti odstranění TP
Analýza odstraňování TP v hlavové části ukázala koncentrace TP ve výtoku 0,60, 0,51 a 0,48 mg/l za tří podmínek DO, s rychlostmi odstraňování 88,1 %, 90,7 % a 91,7 %, v daném pořadí.
Analýza dat ukazuje, že účinnost odstraňování TP v hlavové části se měnila s koncentrací DO. Zvýšení koncentrace DO snížilo koncentraci TP na odpadních vodách a dále zlepšilo účinnost odstraňování. Lze tedy učinit závěr, že hladina koncentrace DO 4–5 mg/l dosáhla relativně nejvyšší účinnosti odstraňování.
Komplexní analýza naznačuje, že nastavení koncentrace DO v hlavové části na úroveň 4–5 mg/l vede k vyšší účinnosti vychytávání fosforu.
4 Analýza dopadu koncentrace DO střední sekce na účinnost odstraňování znečišťujících látek
4.1 Analýza účinnosti odstranění CHSK
Analýza odstranění CHSK ve střední části ukázala hodnoty CHSK na odpadních vodách 39,9, 38,9 a 40,4 mg/l za tří podmínek DO, s účinností odstranění 91,0 %, 90,9 % a 91,2 %, v daném pořadí. Konkrétní podrobnosti jsou uvedeny vObrázek 3.
Analýza dat ukazuje, že zatímco účinnost odstraňování CHSK ve střední části se do určité míry měnila při různých koncentracích DO, celková odchylka byla minimální a nevykazovala jasnou korelaci. Když se koncentrace DO zvýšila z hladiny 2–3 mg/l na hladinu 3–4 mg/l, CHSK a účinnost odstraňování se snížily o 1,0 mg/l a 0,1 %. Když se však koncentrace DO zvýšila na úroveň 4–5 mg/l, CHSK a účinnost odstraňování se zvýšily o 0,5 mg/l a 0,3 %. Různé koncentrace DO významně neovlivnily účinnost odstraňování CHSK.
4.2 Analýza účinnosti odstranění TN
Analýza odstraňování TN ve střední části ukázala výstupní koncentrace TN 13,8, 13,0 a 12,9 mg/l za tří podmínek DO, s rychlostmi odstraňování 62,5 %, 66,3 % a 66,4 %, v daném pořadí. Ve srovnání s tím koncentrace DO 3–4 mg/l a 4–5 mg/l vedly k lepší účinnosti odstraňování TN.
4.3 Analýza účinnosti odstranění TP
Analýza odstraňování TP ve střední části ukázala výstupní koncentrace TP 0,57, 0,52 a 0,46 mg/l za tří podmínek DO, s rychlostmi odstraňování 88,5 %, 90,8 % a 91,5 %, v daném pořadí. Ve srovnání s tím koncentrace DO 3–4 mg/l a 4–5 mg/l vedly k lepší účinnosti odstraňování TP.
Komplexní analýza naznačuje, že nastavením koncentrace DO ve střední části na úroveň 3–4 mg/l se dosáhne vyšší účinnosti odstraňování znečišťujících látek.
Analýza dopadu koncentrace DO ocasní části na účinnost odstraňování znečišťujících látek
5.1 Analýza účinnosti odstranění CHSK
Analýza odstranění CHSK v ocasní části ukázala účinnost odstranění 91,8 % za všech tří podmínek koncentrace DO. Různé koncentrace DO významně neovlivnily účinnost odstraňování CHSK.
5.2 Analýza účinnosti odstranění TN
Analýza odstraňování TN v ocasní části ukázala koncentrace TN ve výtoku 11,5, 12,7 a 13,4 mg/l za tří podmínek DO, s rychlostmi odstraňování 72,7 %, 67,9 % a 66,5 %, v daném pořadí. Srovnatelně úroveň koncentrace DO 2–3 mg/l vedla k lepší účinnosti odstraňování TN.
5.3 Analýza účinnosti odstranění TP
Analýza odstraňování TP v ocasní části ukázala, že když koncentrace DO byla nižší než 2,0 mg/l, účinnost odstraňování nepřesáhla 96 %. V tomto experimentu byla rychlost odstraňování za všech tří podmínek DO 90 % a koncentrace odpadních vod odpovídaly primárnímu standardu.
Stručně řečeno, nastavením koncentrace DO v ocasní části na úroveň 2–3 mg/l se dosáhne vyšší účinnosti odstraňování znečišťujících látek.
Závěr
Abychom prozkoumali konkrétní dopad postupného dodávání kyslíku v aerobní zóně procesu AAO na účinnost odstraňování znečišťujících látek, byla aerobní zóna během studie rozdělena na hlavovou, střední a ocasní část. Analýza účinnosti odstraňování CHSK, TN a TP napříč těmito sekcemi v kombinaci s výsledky výzkumu ukazuje, že nastavení úrovní koncentrace DO ve třech aerobních zónách na 4–5 mg/l, 3–4 mg/l a 2–3 mg/l, v daném pořadí, dosáhne lepší celkové účinnosti odstraňování znečišťujících látek. Tento přístup může poskytnout podporu a reference pro ekologickou ochranu životního prostředí, úsporu energie a úsilí o snížení emisí.