Анализа ефикасности уклањања загађивача у отпадним водама коришћењем модификованог ААО система
Преглед
ТхеАнаеробни-Аноксични-Оксични (ААО или А²/О)процес је широко прихваћена технологија биолошке обраде отпадних вода дизајнирана за истовремено уклањање органског угљеника, азота и фосфора. Састоји се од три међусобно повезане зоне:
- Анаеробна зона: У недостатку кисеоника и нитрата, факултативне бактерије разграђују органска једињења, ослобађајући фосфор.
- Аноксична зона: Бактерије за денитрификацију користе органски угљеник као донор електрона да редукују нитрате/нитрите (враћене из оксидне зоне) у гас азота, постижући уклањање азота.
- Окиц Зоне: Аеробни микроорганизми оксидирају преостале органске материје и олакшавају нитрификацију (амонијак у нитрат), док организми који акумулирају фосфор{0}} преузимају фосфате.
У области пречишћавања отпадних вода, док конвенционални ААО систем може да уклони загађиваче из канализације, све сложенији састав отпадних вода довео је до извесног пада ефикасности третмана ААО процеса. Да би се обезбедио ниво примене и ефикасност ААО процеса,потребно је спровести конкретна истраживања на модификованим системима, што има значајан практични значај за релевантна предузећа и одељења у побољшању њиховог квалитета пословања.
Модификовани ААО систем
1. Основни принципи ААО система
Узимајући за пример ААО систем за пречишћавање отпадних вода у одређеном постројењу за пречишћавање отпадних вода, постојећи систем је аконвенционални ААО процес, који се првенствено састоји од четири компоненте:анаеробни резервоар, аеробни резервоар, аноксични резервоар и секундарни резервоар за седиментацију, као што је детаљно описано уСлика 1.
У конвенционалном ААО систему, микроорганизми расту и метаболишу се у различитим условима околине. Кроз интеракције између различитих микробних заједница, ефикасно уклањање загађивача се постиже хемијским реакцијама као што су амонификација, нитрификација и денитрификација, које значајно елиминишу органске загађиваче.
Конвенционални ААО систем нуди предности као што су ниски технички трошкови, једноставан рад и кратко хидраулично време задржавања (ХРТ). Међутим, он такође пати од недостатака, укључујућислаба ефикасност уклањања фосфораистроги захтеви за старост муља и дизајн извора угљеника, што отежава испуњавање очекиваних стандарда у неким пројектима уклањања загађивача отпадних вода.
2. Анализа дизајна модификованог ААО система
На основу претходних истраживања, побољшања су направљена на конвенционалном ААО систему, првенствено фокусирајући се на анаеробни резервоар. Тхемодификовани анаеробни систем резервоарасастоји се од три дела:зону за мешање муља-зону за мешање воде, зону-за одвајање воде и зону медија, као што је приказано уСлика 2.
Умодификовани ААО систем (Слика 3), зона мешања муља-воде и зона медија су пројектоване са идентичним димензијама (15 цм дужине × 20 цм ширине × 60 цм висине), свака са ефективном запремином од 9 Л. Хидраулично време задржавања (ХРТ) и за зону муља и за зону медија је 2 сата.
3. Анализа ефикасности уклањања КПК у модификованом ААО систему
Анализирана је ефикасност уклањања хемијске потражње за кисеоником (ЦОД) модификованог ААО система. Када је улазни ЦОД био 447 мг/Л, ЦОД ефлуента из анаеробне фазе био је приближно 147 мг/Л, а коначни ЦОД ефлуента био је 42 мг/Л, испуњавајући стандард за испуштање класе А. Ефикасност уклањања ЦОД-а у раној анаеробној фази била је нестабилна, са значајним флуктуацијама и релативно ниским нивоом суспендованих чврстих материја (МЛСС). међутим,након 7 дана, стопа уклањања се стабилизовала на 94%. Анаеробна фаза првенствено уклања загађиваче путем микробне деградације и разблаживања рефлуксом, демонстрирајући ефикасно уклањање загађивача.
Коришћењем Минитаб софтвера, перформансе уклањања модификованих и конвенционалних ААО система су упоређене путем анализе независног узорка т-тестирања, са резултатима приказаним уСлика 4.
У интервалу поузданости од 95%, т-вредност је била 0,26, а п-вредност је била 0,605. Анализа података није показала значајну разлику у средњим стопама уклањања између два система. Модификовани ААО систем је показао релативно велику варијабилност у ефикасности уклањања ЦОД-а, првенствено због разлика у подацима у раној- фази, укључујући фазу аклиматизације.Све у свему, модификовани ААО систем је показао ефикасно уклањање ЦОД-а.
4. Анализа ефикасности уклањања амонијачног азота у модификованом ААО систему
Анализирана је ефикасност уклањања амонијачног азота (НХ₃-Н). Када је концентрација НХ₃-Н била 36 мг/Л, ефлуент НХ₃-Н из анаеробне фазе био је приближно 19 мг/Л. У раној фази, концентрација ефлуента је била релативно висока, а ефикасност уклањања значајно је варирала. међутим,након 12 дана аклиматизације, стопа уклањања се повећала на око 81%, са нитрификујућим бактеријама у логаритамској фази раста.Након тога, стопа уклањања се стабилизовала, достижући у просеку 93%, са концентрацијом НХ₃-Н ефлуента од 4 мг/Л, испуњавајући стандард за испуштање класе А.
У интервалу поузданости од 95%, т-вредност је била 3,41, а п-вредност је била 0,998. Анализа података није показала значајну разлику у средњим стопама уклањања између два система. Модификовани ААО систем је показао релативно велику варијабилност у ефикасности уклањања НХ₃-Н, првенствено због разлика у подацима у раној- фази, укључујући фазу аклиматизације.Све у свему, модификовани ААО систем је показао ефикасно уклањање НХ₃-Н.
5. Анализа ефикасности уклањања укупног фосфора и укупног азота у модификованом ААО систему
5.1. Укупна ефикасност уклањања фосфора
Анализирана је ефикасност уклањања укупног фосфора (ТП). Када је улазна концентрација ТП била 3,6 мг/Л, био је потребан период аклиматизације од 11 дана. Концентрација ТП у ефлуенту из целог система достигла је 2,8 мг/Л, док је концентрација ТП у ефлуенту анаеробне фазе била 4,2 мг/Л, што указује на значајно ослобађање фосфора. Након аклиматизације, учинак уклањања ТП се значајно побољшао, при чему је концентрација ТП у ефлуенту анаеробне фазе смањена на 2,7 мг/Л и ефикасност уклањања достигла 17%.У каснијој фази, брзина уклањања ТП се стабилизовала изнад 60%, а концентрација ТП у ефлуенту се приближила 0,5 мг/Л, задовољавајући стандард за пражњење класе Б.
Поређење ова два система показало је да је модификовани ААО систем захтевао почетни период аклиматизације са релативно ниском ефикасношћу уклањања. Међутим, након аклиматизације,његове перформансе уклањања ТП-а су значајно побољшане, показујући побољшану ефикасност у поређењу са конвенционалним ААО системом.
5.2 Укупна ефикасност уклањања азота
Анализирана је ефикасност уклањања укупног азота (ТН). Када је концентрација улазног ТН била 34 мг/Л, концентрација ефлуентног ТН у анаеробној фази била је приближно 18 мг/Л. У раној фази, концентрација ефлуента је била релативно висока, а ефикасност уклањања значајно је варирала.Након 10 дана аклиматизације, стопа уклањања ТН-а се повећала на 68%, са концентрацијом ефлуента од 9 мг/Л, задовољавајући стандард за пражњење класе А.
У интервалу поузданости од 95%, т-вредност је била 0,72, а п-вредност је била 0,753. Анализа података није показала значајну разлику у средњим стопама уклањања између два система. Модификовани ААО систем је показао релативно велику варијабилност у ефикасности уклањања ТН-а, првенствено због разлика у подацима у раној- фази, укључујући фазу аклиматизације.Све у свему, модификовани ААО систем је показао ефикасно уклањање ТН-а.
Закључак
Укратко, модификовани ААО систем показује снажне перформансе у уклањању кључних загађивача отпадних вода-ЦОД-а, амонијачног азота, укупног азота и укупног фосфора-испуњавајући стандарде за испуштање класе А или Б након кратког периода аклиматизације.
Док статистичка анализа (т-тест, п-вредност) није показала значајну разлику у средњој ефикасности уклањања у поређењу са конвенционалним системом, модификовани дизајн је показао већу стабилност и побољшане резултате лечења током времена, упркос већој варијабилности података током почетног рада. Побољшања, посебно у анаеробној зони са оптимизованим зонама мешања, раздвајања и медија, доприносе повећању отпорности и ефикасности процеса.
Ови налази подвлачепотенцијал модификованих ААО система за ефикасно решавање сложених састава отпадних вода, подржавајући њихову практичну примену за надоградњу постојеће инфраструктуре за третман.