Анализа утицаја постепеног снабдевања кисеоником у аеробној зони ААО процеса на ефикасност уклањања загађивача
Преглед
ААО процес је широко коришћена технологија за пречишћавање отпадних вода, која првенствено обухвата анаеробне, аноксичне и аеробне фазе, које раде синергистички како би ефикасно уклониле загађиваче из отпадних вода. Аеробна фаза је критична компонента ААО процеса, а начин снабдевања кисеоником директно утиче на укупну оперативну ефикасност целог система. Да би додатно побољшали ефикасност ААО процеса у практичним применама, истраживачи су предложили степенасту шему снабдевања кисеоником. Успостављањем више зона са различитим концентрацијама раствореног кисеоника (ДО) унутар система, ова шема има за циљ да оптимизује метаболичку активност аеробних микроорганизама и побољша ефикасност уклањања загађивача. Стога, анализа утицаја постепеног снабдевања кисеоником у аеробној зони ААО процеса на уклањање загађивача има значајну практичну вредност.
Преглед степенованог снабдевања кисеоником у аеробној зони ААО процеса
Аеробна зона је примарно место за оксидацију и разградњу органске материје. Кроз постепено снабдевање кисеоником, концентрације ДО у различитим зонама могу се флексибилно прилагођавати на основу брзине разградње органске материје и потражње микроорганизама за кисеоником, обезбеђујући уједначену и довољну деградацију органске материје у зонама. Овај приступ помаже у побољшању брзине уклањања органске материје и стабилизацији квалитета отпадних вода. У аеробној зони, амонијачни азот се оксидира у нитрат нитрификујућим бактеријама. Постепено снабдевање кисеоником обезбеђује да бактерије које нитрификују ефикасно раде под одговарајућим концентрацијама ДО, избегавајући штетне ефекте на процес нитрификације изазване претерано високим или ниским нивоима ДО. Истовремено, контролисањем односа рециркулације и концентрације мешавине течности, процес нитрификације се може даље оптимизовати, повећавајући ефикасност уклањања амонијачног азота. ААО процес врши истовремено уклањање азота и фосфора. Под степенастим условима снабдевања кисеоником у аеробној зони, организми који-акумулирају фосфор (ПАО) могу у потпуности апсорбовати фосфор под одговарајућим концентрацијама ДО и постићи уклањање фосфора испуштањем муља богатог фосфором-у наредним фазама. У међувремену, подешавањем оперативних параметара у аноксичним и аеробним зонама, процес денитрификације се може оптимизовати, побољшавајући укупну ефикасност уклањања азота.
Експериментална методологија за анализу утицаја фаза Снабдевање кисеоником за ефикасност уклањања загађивача
Током експеримента коришћене су методе као што су системи за контролу вентила за аерацију, системи за аутоматску контролу и број вентилатора за регулисање интензитета аерације, чиме се одражава концентрација ДО. Ток процеса експерименталне поставке је приказан уСлика 1.
Као што је приказано на слици 1, аеробна зона ААО система подељена је на три региона: главни, средњи и репни део. Време хидрауличног задржавања (ХРТ) система је подешено на 2 сата. Димензије реактора су биле 160 цм × 125 цм × 100 цм (дужина × ширина × висина), са висином мешавине течности постављене на 60 цм. Смер протока између реакционих резервоара контролисан је коришћењем водећих зидова и преграда.
Узорци ефлуента су прикупљени из примарне таложнице комуналног постројења за пречишћавање отпадних вода. Квалитет отпадних вода је био релативно стабилан, са свим релевантним показатељима у оквиру стандардних опсега: концентрација ТП се кретала од 3,0 до 5,5 мг/Л, концентрација ТН од 26 до 49 мг/Л и ЦОД од 255 до 485 мг/Л.
Свака аеробна секција је била опремљена вртложном ваздушном пумпом и независно конфигурисаним системом перфорираних цеви да би се формирао систем аерације за операције аерације. Током рада система, свака вортекс ваздушна пумпа радила је независно и стабилно, одржавајући концентрације ДО у распону од 4–5 мг/Л, 3–4 мг/Л, односно 2–3 мг/Л. Концентрације ДО и квалитет ефлуента из различитих секција су измерени и анализирани да би се одредио специфичан утицај на ефикасност уклањања загађивача.
3 Анализа утицаја концентрације ДО одсека главе на ефикасност уклањања загађивача
3.1 Анализа ефикасности уклањања ЦОД-а
Анализа уклањања ЦОД у главном делу аеробне зоне ААО под три различита услова концентрације ДО показала је вредности ХПК ефлуента од 41,2, 40,2 и 40,8 мг/Л, са ефикасношћу уклањања од 91,3%, 90,5% и 90,8%, респективно. Конкретни детаљи су приказани уСлика 2.
Анализа података показује да иако је ефикасност уклањања ЦОД-а у делу главе варирала у одређеној мери под различитим концентрацијама ДО, укупна варијација је била минимална и није показала јасну корелацију. Када се концентрација ДО повећала са нивоа 2–3 мг/Л на ниво од 3–4 мг/Л, ЦОД ефлуента и ефикасност уклањања су се смањили за 1,0 мг/Л и 0,8%, респективно. Међутим, када се концентрација ДО повећала на ниво од 4–5 мг/Л, ЦОД ефлуента и ефикасност уклањања порасли су за 0,6 мг/Л и 0,3%, респективно. Различите концентрације ДО нису значајно утицале на ефикасност уклањања ХПК.
3.2 Анализа ефикасности уклањања ТН-а
Анализа уклањања ТН у главном делу показала је ефлуентну концентрацију ТН од 12,8, 12,3 и 13,1 мг/Л под три услова ДО, са стопама уклањања од 68,0%, 66,8% и 67,7%, респективно.
Анализа података показује да је ефикасност уклањања ТН-а у пресеку главе донекле варирала под различитим концентрацијама ДО, али је укупна варијација била минимална и није показала јасну корелацију. Дакле, може се закључити да различите концентрације ДО нису значајно утицале на ефикасност уклањања ТН.
3.3 Анализа ефикасности уклањања ТП
Анализа уклањања ТП у главном делу показала је концентрације ТП у ефлуенту од 0,60, 0,51 и 0,48 мг/Л под три услова ДО, са стопама уклањања од 88,1%, 90,7% и 91,7%, респективно.
Анализа података показује да је ефикасност уклањања ТП у делу главе варирала са концентрацијом ДО. Повећање концентрације ДО смањило је концентрацију ТП у ефлуенту и додатно побољшало ефикасност уклањања. Дакле, може се закључити да је ниво концентрације ДО од 4–5 мг/Л постигао релативно највећу ефикасност уклањања.
Свеобухватна анализа сугерише да постављање концентрације ДО у делу главе на ниво од 4–5 мг/Л доводи до веће ефикасности узимања фосфора.
4 Анализа утицаја концентрације ДО средњег пресека на ефикасност уклањања загађивача
4.1 Анализа ефикасности уклањања ЦОД-а
Анализа уклањања ЦОД у средњем делу показала је вредности ХПК ефлуента од 39,9, 38,9 и 40,4 мг/Л под три услова ДО, са ефикасношћу уклањања од 91,0%, 90,9% и 91,2%, респективно. Конкретни детаљи су приказани уСлика 3.
Анализа података показује да иако је ефикасност уклањања ХПК у средњем делу варирала у одређеној мери под различитим концентрацијама ДО, укупна варијација је била минимална и није показала јасну корелацију. Када се концентрација ДО повећала са нивоа 2–3 мг/Л на ниво од 3–4 мг/Л, ЦОД ефлуента и ефикасност уклањања смањени су за 1,0 мг/Л односно 0,1%. Међутим, када се концентрација ДО повећала на ниво од 4–5 мг/Л, ЦОД ефлуента и ефикасност уклањања порасли су за 0,5 мг/Л и 0,3%, респективно. Различите концентрације ДО нису значајно утицале на ефикасност уклањања ХПК.
4.2 Анализа ефикасности уклањања ТН-а
Анализа уклањања ТН у средњем делу показала је ефлуентну концентрацију ТН од 13,8, 13,0 и 12,9 мг/Л под три услова ДО, са стопама уклањања од 62,5%, 66,3% и 66,4%, респективно. Компаративно, нивои концентрације ДО од 3–4 мг/Л и 4–5 мг/Л су резултирали бољом ефикасношћу уклањања ТН.
4.3 Анализа ефикасности уклањања ТП
Анализа уклањања ТП у средњем делу показала је концентрацију ТП у ефлуенту од 0,57, 0,52 и 0,46 мг/Л под три услова ДО, са стопама уклањања од 88,5%, 90,8% и 91,5%, респективно. Компаративно, нивои концентрације ДО од 3–4 мг/Л и 4–5 мг/Л су резултирали бољом ефикасношћу уклањања ТП.
Свеобухватна анализа сугерише да постављањем концентрације ДО у средњем делу на ниво од 3–4 мг/Л постиже се већа ефикасност уклањања загађивача.
Анализа утицаја концентрације ДО репног одсека на ефикасност уклањања загађивача
5.1 Анализа ефикасности уклањања ЦОД-а
Анализа уклањања ЦОД у репном делу показала је ефикасност уклањања од 91,8% под сва три услова концентрације ДО. Различите концентрације ДО нису значајно утицале на ефикасност уклањања ХПК.
5.2 Анализа ефикасности уклањања ТН-а
Анализа уклањања ТН у репном делу показала је ефлуентну концентрацију ТН од 11,5, 12,7 и 13,4 мг/Л под три услова ДО, са стопама уклањања од 72,7%, 67,9% и 66,5%, респективно. Компаративно, ниво концентрације ДО од 2–3 мг/Л је резултирао бољом ефикасношћу уклањања ТН.
5.3 Анализа ефикасности уклањања ТП
Анализа уклањања ТП у репном делу показала је да када је концентрација ДО била испод 2,0 мг/Л, ефикасност уклањања није прелазила 96%. У овом експерименту, брзина уклањања под сва три услова ДО била је 90%, а концентрације у ефлуенту задовољавале су примарни стандард.
Укратко, постављањем концентрације ДО у репном делу на ниво од 2–3 мг/Л постиже се већа ефикасност уклањања загађивача.
Закључак
Да би се истражио специфичан утицај постепеног снабдевања кисеоником у аеробној зони ААО процеса на ефикасност уклањања загађивача, аеробна зона је током студије подељена на главни, средњи и репни део. Анализа ефикасности уклањања ЦОД, ТН и ТП у овим одељцима, у комбинацији са резултатима истраживања, показује да постављање нивоа концентрације ДО у три аеробне зоне на 4–5 мг/Л, 3–4 мг/Л и 2–3 мг/Л, респективно, постиже бољу укупну ефикасност уклањања загађивача. Овај приступ може пружити подршку и референцу за еколошку заштиту животне средине, очување енергије и напоре за смањење емисија.