Analýza vplyvu stupňovitej dodávky kyslíka v aeróbnej zóne procesu AAO na účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok
Prehľad
Proces AAO je široko používaná technológia čistenia odpadových vôd, ktorá zahŕňa predovšetkým anaeróbne, anoxické a aeróbne stupne, ktoré fungujú synergicky na účinné odstraňovanie znečisťujúcich látok z odpadových vôd. Aeróbna fáza je kritickou súčasťou procesu AAO a spôsob dodávky kyslíka priamo ovplyvňuje celkovú prevádzkovú účinnosť celého systému. Na ďalšie zvýšenie účinnosti procesu AAO v praktických aplikáciách výskumníci navrhli schému postupného zásobovania kyslíkom. Vytvorením viacerých zón s rôznymi koncentráciami rozpusteného kyslíka (DO) v rámci systému je cieľom tejto schémy optimalizovať metabolickú aktivitu aeróbnych mikroorganizmov a zlepšiť účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok. Preto má analýza vplyvu stupňovitej dodávky kyslíka v aeróbnej zóne procesu AAO na odstraňovanie znečisťujúcich látok významnú praktickú hodnotu.
Prehľad stupňovitej dodávky kyslíka v aeróbnej zóne procesu AAO
Aeróbna zóna je primárnym miestom pre oxidáciu a rozklad organickej hmoty. Prostredníctvom stupňovitého prísunu kyslíka možno koncentrácie DO v rôznych zónach flexibilne upravovať na základe rýchlosti degradácie organickej hmoty a dopytu mikroorganizmov na kyslík, čím sa zabezpečí rovnomerná a dostatočná degradácia organickej hmoty v zónach. Tento prístup pomáha zlepšiť rýchlosť odstraňovania organických látok a stabilizovať kvalitu odpadovej vody. V aeróbnej zóne sa amoniakálny dusík oxiduje na dusičnan nitrifikačnými baktériami. Postupný prísun kyslíka zaisťuje, že nitrifikačné baktérie fungujú efektívne pri vhodných koncentráciách DO, čím sa predchádza nepriaznivým účinkom na proces nitrifikácie spôsobeným príliš vysokými alebo nízkymi hladinami DO. Súčasne riadením recirkulačného pomeru a koncentrácie zmiešaného lúhu možno ďalej optimalizovať proces nitrifikácie, čím sa zvýši účinnosť odstraňovania amoniakálneho dusíka. Proces AAO vykonáva súčasné odstraňovanie dusíka a fosforu. V podmienkach stupňovitého prísunu kyslíka v aeróbnej zóne môžu organizmy akumulujúce fosfor (PAO) plne absorbovať fosfor pri vhodných koncentráciách DO a dosiahnuť odstránenie fosforu vypustením kalu- bohatého na fosfor v nasledujúcich fázach. Medzitým úpravou prevádzkových parametrov v anoxickej a aeróbnej zóne možno optimalizovať proces denitrifikácie, čím sa zlepší celková účinnosť odstraňovania dusíka.
Experimentálna metodika analýzy vplyvu etapy Dodávka kyslíka o účinnosti odstraňovania znečisťujúcich látok
Počas experimentu boli na reguláciu intenzity prevzdušňovania použité metódy ako riadiace systémy prevzdušňovacích ventilov, automatické riadiace systémy a počet dúchacích zariadení, čím sa odrážala koncentrácia DO. Priebeh procesu experimentálneho nastavenia je znázornený vObrázok 1.
Ako je znázornené na obrázku 1, aeróbna zóna systému AAO je rozdelená na tri oblasti: hlavovú, strednú a chvostovú časť. Hydraulický retenčný čas (HRT) systému bol nastavený na 2 hodiny. Rozmery reaktora boli 160 cm x 125 cm x 100 cm (dĺžka x šírka x výška), s výškou zmiešaného lúhu nastavenou na 60 cm. Smer toku medzi reakčnými nádržami bol riadený pomocou vodiacich stien a usmerňovačov.
Vzorky odpadových vôd boli odoberané z primárnej sedimentačnej nádrže mestskej čistiarne odpadových vôd. Kvalita odpadových vôd bola relatívne stabilná so všetkými relevantnými ukazovateľmi v rámci štandardných rozsahov: koncentrácia TP sa pohybovala od 3,0 do 5,5 mg/l, koncentrácia TN od 26 do 49 mg/l a CHSK od 255 do 485 mg/l.
Každá aeróbna sekcia bola vybavená vírivým vzduchovým čerpadlom a nezávisle nakonfigurovaným systémom perforovaných rúrok na vytvorenie prevzdušňovacieho systému pre prevzdušňovacie operácie. Počas prevádzky systému fungovala každá vírivá vzduchová pumpa nezávisle a stabilne a udržiavala koncentrácie DO v rozsahu 4–5 mg/l, 3–4 mg/l, respektíve 2–3 mg/l. Koncentrácie DO a kvalita odpadových vôd z rôznych sekcií sa merali a analyzovali, aby sa určil špecifický vplyv na účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok.
3 Analýza vplyvu hlavnej sekcie DO koncentrácie na účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok
3.1 Analýza účinnosti odstraňovania CHSK
Analýza odstraňovania CHSK v hlavovej časti aeróbnej zóny AAO za troch rôznych podmienok koncentrácie DO ukázala hodnoty CHSK na odpade 41,2, 40,2 a 40,8 mg/l, s účinnosťou odstraňovania 91,3 %, 90,5 % a 90,8 %. Konkrétne podrobnosti sú uvedené vObrázok 2.
Analýza údajov naznačuje, že zatiaľ čo účinnosť odstraňovania CHSK v sekcii hlavy sa do určitej miery menila pri rôznych koncentráciách DO, celková zmena bola minimálna a nepreukázala jasnú koreláciu. Keď sa koncentrácia DO zvýšila z hladiny 2–3 mg/l na hladinu 3–4 mg/l, CHSK a účinnosť odstraňovania sa znížili o 1,0 mg/l a 0,8 %. Keď sa však koncentrácia DO zvýšila na úroveň 4–5 mg/l, CHSK a účinnosť odstraňovania sa zvýšili o 0,6 mg/l a 0,3 %. Rôzne koncentrácie DO významne neovplyvnili účinnosť odstraňovania CHSK.
3.2 Analýza účinnosti odstraňovania TN
Analýza odstraňovania TN v hlavovej časti ukázala koncentrácie TN vo výtoku 12,8, 12,3 a 13,1 mg/l za troch podmienok DO, s mierami odstraňovania 68,0 %, 66,8 % a 67,7 %, v tomto poradí.
Analýza údajov naznačuje, že účinnosť odstraňovania TN v hlavovej časti sa do určitej miery menila pri rôznych koncentráciách DO, ale celková zmena bola minimálna a nepreukázala jasnú koreláciu. Možno teda usúdiť, že rôzne koncentrácie DO významne neovplyvnili účinnosť odstraňovania TN.
3.3 Analýza účinnosti odstraňovania TP
Analýza odstraňovania TP v hlavovej časti ukázala koncentrácie TP vo výtoku 0,60, 0,51 a 0,48 mg/l za troch podmienok DO, s mierami odstraňovania 88,1 %, 90,7 % a 91,7 %.
Analýza údajov ukazuje, že účinnosť odstraňovania TP v hlavovej časti sa menila s koncentráciou DO. Zvýšenie koncentrácie DO znížilo koncentráciu TP v odpadovej vode a ďalej zlepšilo účinnosť odstraňovania. Dá sa teda usúdiť, že úroveň koncentrácie DO 4–5 mg/l dosiahla relatívne najvyššiu účinnosť odstraňovania.
Komplexná analýza naznačuje, že nastavenie koncentrácie DO v hlavovej časti na úroveň 4–5 mg/l vedie k vyššej účinnosti absorpcie fosforu.
4 Analýza vplyvu koncentrácie DO v strednej časti na účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok
4.1 Analýza účinnosti odstraňovania CHSK
Analýza odstránenia CHSK v strednej časti ukázala hodnoty CHSK na odpade 39,9, 38,9 a 40,4 mg/l za troch podmienok DO, s účinnosťou odstránenia 91,0 %, 90,9 % a 91,2 %. Konkrétne podrobnosti sú uvedené vObrázok 3.
Analýza údajov naznačuje, že zatiaľ čo účinnosť odstraňovania CHSK v strednej časti sa do určitej miery menila pri rôznych koncentráciách DO, celková variácia bola minimálna a nepreukázala jasnú koreláciu. Keď sa koncentrácia DO zvýšila z hladiny 2–3 mg/l na hladinu 3–4 mg/l, CHSK a účinnosť odstraňovania sa znížili o 1,0 mg/l, resp. 0,1 %. Keď sa však koncentrácia DO zvýšila na úroveň 4–5 mg/l, CHSK a účinnosť odstraňovania sa zvýšili o 0,5 mg/l a 0,3 %. Rôzne koncentrácie DO významne neovplyvnili účinnosť odstraňovania CHSK.
4.2 Analýza účinnosti odstraňovania TN
Analýza odstraňovania TN v strednej časti ukázala koncentrácie TN 13,8, 13,0 a 12,9 mg/l za troch podmienok DO, s mierami odstraňovania 62,5 %, 66,3 % a 66,4 %. V porovnaní s tým hladiny koncentrácie DO 3–4 mg/l a 4–5 mg/l viedli k lepšej účinnosti odstraňovania TN.
4.3 Analýza účinnosti odstraňovania TP
Analýza odstraňovania TP v strednej časti ukázala koncentrácie TP vo výtoku 0,57, 0,52 a 0,46 mg/l za troch podmienok DO, s mierami odstraňovania 88,5 %, 90,8 % a 91,5 %, v danom poradí. V porovnaní s tým hladiny koncentrácie DO 3–4 mg/l a 4–5 mg/l viedli k lepšej účinnosti odstraňovania TP.
Komplexná analýza naznačuje, že nastavením koncentrácie DO v strednej časti na úroveň 3–4 mg/l sa dosiahne vyššia účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok.
Analýza vplyvu koncentrácie DO chvostovej časti na účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok
5.1 Analýza účinnosti odstraňovania CHSK
Analýza odstránenia CHSK v chvostovej časti ukázala účinnosť odstránenia 91,8 % za všetkých troch podmienok koncentrácie DO. Rôzne koncentrácie DO významne neovplyvnili účinnosť odstraňovania CHSK.
5.2 Analýza účinnosti odstraňovania TN
Analýza odstraňovania TN v chvostovej časti ukázala koncentrácie TN 11,5, 12,7 a 13,4 mg/l za troch podmienok DO, s mierami odstraňovania 72,7 %, 67,9 % a 66,5 %. V porovnaní s tým úroveň koncentrácie DO 2–3 mg/l viedla k lepšej účinnosti odstraňovania TN.
5.3 Analýza účinnosti odstraňovania TP
Analýza odstraňovania TP v chvostovej časti ukázala, že keď koncentrácia DO bola pod 2,0 mg/l, účinnosť odstraňovania nepresiahla 96 %. V tomto experimente bola rýchlosť odstraňovania za všetkých troch podmienok DO 90 % a koncentrácie odpadových vôd spĺňali primárny štandard.
Stručne povedané, nastavením koncentrácie DO v chvostovej časti na úroveň 2–3 mg/l sa dosiahne vyššia účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok.
Záver
Aby sa preskúmal špecifický vplyv stupňovitej dodávky kyslíka v aeróbnej zóne procesu AAO na účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok, aeróbna zóna bola počas štúdie rozdelená na hlavovú, strednú a chvostovú časť. Analýza účinnosti odstraňovania CHSK, TN a TP v týchto častiach v kombinácii s výsledkami výskumu naznačuje, že nastavením úrovní koncentrácie DO v troch aeróbnych zónach na 4–5 mg/l, 3–4 mg/l a 2–3 mg/l sa dosiahne lepšia celková účinnosť odstraňovania znečisťujúcich látok. Tento prístup môže poskytnúť podporu a referenciu pre ekologickú ochranu životného prostredia, úsporu energie a snahy o znižovanie emisií.