Anàlisi de l'impacte del subministrament d'oxigen per etapes a la zona aeròbica del procés AAO sobre l'eficiència d'eliminació de contaminants
Visió general
El procés AAO és una tecnologia de tractament d'aigües residuals àmpliament utilitzada, que inclou principalment etapes anaeròbiques, anòxiques i aeròbiques, que funcionen de manera sinèrgica per eliminar eficaçment els contaminants de les aigües residuals. L'etapa aeròbica és un component crític del procés AAO, i el mètode de subministrament d'oxigen afecta directament l'eficiència operativa global de tot el sistema. Per millorar encara més l'eficàcia del procés AAO en aplicacions pràctiques, els investigadors han proposat un esquema de subministrament d'oxigen per etapes. Mitjançant l'establiment de múltiples zones amb diferents concentracions d'oxigen dissolt (DO) dins del sistema, aquest esquema pretén optimitzar l'activitat metabòlica dels microorganismes aeròbics i millorar l'eficiència d'eliminació de contaminants. Per tant, analitzar l'impacte del subministrament d'oxigen per etapes a la zona aeròbica del procés AAO sobre l'eliminació de contaminants té un valor pràctic important.
Visió general del subministrament d'oxigen per etapes a la zona aeròbica del procés AAO
La zona aeròbica és el lloc principal d'oxidació i descomposició de la matèria orgànica. Mitjançant el subministrament d'oxigen per etapes, les concentracions de DO a les diferents zones es poden ajustar de manera flexible en funció de la taxa de degradació de la matèria orgànica i la demanda d'oxigen dels microorganismes, assegurant una degradació uniforme i suficient de la matèria orgànica a través de les zones. Aquest enfocament ajuda a millorar les taxes d'eliminació de matèria orgànica i a estabilitzar la qualitat dels efluents. A la zona aeròbica, el nitrogen d'amoníac s'oxida a nitrat per bacteris nitrificants. El subministrament d'oxigen per etapes garanteix que els bacteris nitrificants funcionin de manera eficient sota concentracions de DO adequades, evitant efectes adversos en el procés de nitrificació causats per nivells de DO excessivament alts o baixos. Simultàniament, controlant la relació de recirculació i la concentració de licor mixt, el procés de nitrificació es pot optimitzar encara més, millorant l'eficiència d'eliminació de nitrogen d'amoníac. El procés AAO realitza l'eliminació simultània de nitrogen i fòsfor. En condicions de subministrament d'oxigen per etapes a la zona aeròbica, els organismes-acumuladors de fòsfor (PAO) poden absorbir completament el fòsfor en concentracions de DO adequades i aconseguir l'eliminació de fòsfor mitjançant la descàrrega de fangs-rics en fòsfor en etapes posteriors. Mentrestant, ajustant els paràmetres operatius a les zones anòxica i aeròbica, es pot optimitzar el procés de desnitrificació, millorant l'eficiència total d'eliminació de nitrogen.
Metodologia experimental per a l'anàlisi de l'impacte de les fases Subministrament d'oxigen sobre l'eficiència d'eliminació de contaminants
Durant l'experiment, es van utilitzar mètodes com ara sistemes de control de vàlvules d'aireació, sistemes de control automàtic i el nombre de dispositius de ventilació per regular la intensitat de l'aireació, reflectint així la concentració de DO. El flux del procés de la configuració experimental es mostra aFigura 1.
Com es mostra a la figura 1, la zona aeròbica del sistema AAO es divideix en tres regions: les seccions del cap, el mig i la cua. El temps de retenció hidràulica (HRT) del sistema es va establir en 2 hores. Les dimensions del reactor eren de 160 cm × 125 cm × 100 cm (llargada × amplada × alçada), amb una alçada de licor mixta fixada a 60 cm. La direcció del flux entre els tancs de reacció es va controlar mitjançant parets de guia i deflectors.
Es van recollir mostres d'efluents del dipòsit de sedimentació primari d'una planta de tractament d'aigües residuals municipals. La qualitat de les aigües residuals va ser relativament estable, amb tots els indicadors rellevants dins dels intervals estàndard: la concentració de TP va oscil·lar entre 3,0 i 5,5 mg/L, la concentració de TN de 26 a 49 mg/L i la DQO de 255 a 485 mg/L.
Cada secció aeròbica estava equipada amb una bomba d'aire de vòrtex i un sistema de canonades perforades configurat de manera independent per formar el sistema d'aireació per a les operacions d'aireació. Durant el funcionament del sistema, cada bomba d'aire de vòrtex funcionava de manera independent i estable, mantenint les concentracions de DO dins dels intervals de 4-5 mg/L, 3-4 mg/L i 2-3 mg/L, respectivament. Es van mesurar i analitzar les concentracions de DO i la qualitat dels efluents de diferents seccions per determinar l'impacte específic sobre l'eficiència d'eliminació de contaminants.
3 Anàlisi de l'impacte de la concentració de DO de la secció principal sobre l'eficiència d'eliminació de contaminants
3.1 Anàlisi de l'eficiència de l'eliminació de COD
L'anàlisi de l'eliminació de DQO a la secció del cap de la zona aeròbica AAO en tres condicions diferents de concentració de DO va mostrar valors de DQO efluent de 41,2, 40,2 i 40,8 mg/L, amb eficiències d'eliminació del 91,3%, 90,5% i 90,8%, respectivament. Els detalls específics es mostren aFigura 2.
L'anàlisi de dades indica que, tot i que l'eficiència d'eliminació de COD a la secció del cap variava fins a cert punt sota diferents concentracions de DO, la variació global era mínima i no mostrava una correlació clara. Quan la concentració de DO va augmentar del nivell de 2-3 mg/L al nivell de 3-4 mg/L, el DQO de l'efluent i l'eficiència d'eliminació van disminuir en 1,0 mg/L i 0,8%, respectivament. Tanmateix, quan la concentració de DO va augmentar fins al nivell de 4-5 mg/L, el DQO de l'efluent i l'eficiència d'eliminació van augmentar en 0, 6 mg/L i 0, 3%, respectivament. Les diferents concentracions de DO no van afectar significativament l'eficiència d'eliminació de COD.
3.2 Anàlisi de l'eficiència de l'eliminació de TN
L'anàlisi de l'eliminació de TN a la secció de capçalera va mostrar concentracions de TN efluents de 12,8, 12,3 i 13,1 mg/L en les tres condicions de DO, amb taxes d'eliminació del 68,0%, 66,8% i 67,7%, respectivament.
L'anàlisi de dades indica que l'eficiència d'eliminació de TN a la secció del cap va variar fins a cert punt sota diferents concentracions de DO, però la variació global va ser mínima i no va mostrar una correlació clara. Així, es pot concloure que diferents concentracions de DO no van afectar significativament l'eficiència d'eliminació de TN.
3.3 Anàlisi de l'eficiència de l'eliminació de TP
L'anàlisi de l'eliminació de TP a la secció de capçalera va mostrar concentracions de TP efluents de 0,60, 0,51 i 0,48 mg/L en les tres condicions de DO, amb taxes d'eliminació del 88,1%, 90,7% i 91,7%, respectivament.
L'anàlisi de dades indica que l'eficiència d'eliminació de TP a la secció del cap variava amb la concentració de DO. L'augment de la concentració de DO va reduir la concentració de TP efluent i va millorar encara més l'eficiència d'eliminació. Així, es pot concloure que el nivell de concentració de DO de 4-5 mg/L va aconseguir l'eficiència d'eliminació relativament més alta.
Una anàlisi exhaustiva suggereix que establir la concentració de DO a la secció del cap al nivell de 4-5 mg / L dóna com a resultat una major eficiència de captació de fòsfor.
4 Anàlisi de l'impacte de la concentració de DO de la secció mitjana sobre l'eficiència d'eliminació de contaminants
4.1 Anàlisi de l'eficiència de l'eliminació de COD
L'anàlisi de l'eliminació de DQO a la secció mitjana va mostrar valors de DQO efluent de 39,9, 38,9 i 40,4 mg/L en les tres condicions DO, amb eficiències d'eliminació del 91,0%, 90,9% i 91,2%, respectivament. Els detalls específics es mostren aFigura 3.
L'anàlisi de dades indica que, tot i que l'eficiència d'eliminació de COD a la secció mitjana va variar fins a cert punt sota diferents concentracions de DO, la variació global va ser mínima i no va mostrar una correlació clara. Quan la concentració de DO va augmentar del nivell de 2-3 mg/L al nivell de 3-4 mg/L, el DQO de l'efluent i l'eficiència d'eliminació van disminuir en 1,0 mg/L i 0,1%, respectivament. Tanmateix, quan la concentració de DO va augmentar fins al nivell de 4-5 mg/L, el DQO de l'efluent i l'eficiència d'eliminació van augmentar en 0, 5 mg/L i 0, 3%, respectivament. Les diferents concentracions de DO no van afectar significativament l'eficiència d'eliminació de COD.
4.2 Anàlisi de l'eficiència d'eliminació de TN
L'anàlisi de l'eliminació de TN a la secció mitjana va mostrar concentracions de TN efluents de 13,8, 13,0 i 12,9 mg/L en les tres condicions de DO, amb taxes d'eliminació del 62,5%, 66,3% i 66,4%, respectivament. En comparació, els nivells de concentració de DO de 3-4 mg/L i 4-5 mg/L van donar lloc a una millor eficiència d'eliminació de TN.
4.3 Anàlisi de l'eficiència de l'eliminació de TP
L'anàlisi de l'eliminació de TP a la secció mitjana va mostrar concentracions de TP efluents de 0,57, 0,52 i 0,46 mg/L en les tres condicions de DO, amb taxes d'eliminació del 88,5%, 90,8% i 91,5%, respectivament. En comparació, els nivells de concentració de DO de 3-4 mg/L i 4-5 mg/L van donar lloc a una millor eficiència d'eliminació de TP.
Una anàlisi exhaustiva suggereix que establir la concentració de DO a la secció mitjana al nivell de 3-4 mg / L aconsegueix una eficiència d'eliminació de contaminants més alta.
Anàlisi de l'impacte de la concentració de DO de la secció de cua sobre l'eficiència d'eliminació de contaminants
5.1 Anàlisi de l'eficiència de l'eliminació de COD
L'anàlisi de l'eliminació de COD a la secció de la cua va mostrar una eficiència d'eliminació del 91, 8% en les tres condicions de concentració de DO. Les diferents concentracions de DO no van afectar significativament l'eficiència d'eliminació de COD.
5.2 Anàlisi de l'eficiència d'eliminació de TN
L'anàlisi de l'eliminació de TN a la secció de la cua va mostrar concentracions de TN efluents d'11,5, 12,7 i 13,4 mg/L en les tres condicions de DO, amb taxes d'eliminació del 72,7%, 67,9% i 66,5%, respectivament. Comparativament, el nivell de concentració de DO de 2-3 mg/L va donar lloc a una millor eficiència d'eliminació de TN.
5.3 Anàlisi de l'eficiència de l'eliminació de TP
L'anàlisi de l'eliminació de TP a la secció de la cua va mostrar que quan la concentració de DO era inferior a 2,0 mg/L, l'eficiència d'eliminació no superava el 96%. En aquest experiment, la taxa d'eliminació en les tres condicions de DO va ser del 90% i les concentracions d'efluents van complir l'estàndard principal.
En resum, establir la concentració de DO a la secció de la cua al nivell de 2-3 mg/L aconsegueix una major eficiència d'eliminació de contaminants.
Conclusió
Per investigar l'impacte específic del subministrament d'oxigen per etapes a la zona aeròbica del procés AAO sobre l'eficiència d'eliminació de contaminants, la zona aeròbica es va dividir en seccions de cap, mig i cua durant l'estudi. L'anàlisi de les eficiències d'eliminació de COD, TN i TP en aquestes seccions, combinada amb els resultats de la investigació, indica que establir els nivells de concentració de DO a les tres zones aeròbiques a 4-5 mg/L, 3-4 mg/L i 2-3 mg/L, respectivament, aconsegueix una millor eficiència global d'eliminació de contaminants. Aquest enfocament pot proporcionar suport i referència per a la protecció ecològica del medi ambient, la conservació d'energia i els esforços de reducció d'emissions.