Rendiment de l'aireació de bombolles fines en el procés AAO: anàlisi estacional (estiu vs hivern)

Mesurament i avaluació del rendiment del sistema d'aireació de bombolles fines en el procés AAO durant l'estiu i l'hivern

La majoria de les plantes de tractament d'aigües residuals municipals (EDAR) a la Xina utilitzen processos biològics aeròbics per eliminar la matèria orgànica, el nitrogen, el fòsfor i altres contaminants de les aigües residuals. El subministrament d'oxigen dissolt (DO) a l'aigua és un requisit previ per mantenir la demanda de vida microbiana i l'eficiència del tractament en el procés biològic aeròbic. En conseqüència,la unitat d'aireació és el nucli del tractament biològic aeròbic d'aigües residuals. Simultàniament, el sistema d'aireació també és elunitat principal{0}}consumidora d'energiaa les EDAR, comptabilitzacióEntre el 45% i el 75% del consum total d'energia de la planta. A més de les condicions operatives, el consum d'energia del sistema d'aireació està influenciat per factors com la qualitat de les aigües residuals i les condicions ambientals. La majoria de les regions de la Xina tenen quatre estacions diferents, pluges abundants i variacions estacionals significatives de temperatura. Les pluges d'estiu dilueixen la concentració de contaminants influents de les EDAR, mentre que les baixes temperatures hivernals afecten l'activitat microbiana, afectant així la qualitat dels efluents. Les fluctuacions en el cabal i la qualitat de l'afluent també plantegen reptes per al control precís del sistema d'aireació a les EDAR. Sense una comprensió suficient dels canvis en el rendiment de la transferència d'oxigen dels difusors de bombolles fines i el seu manteniment durant el funcionament, l'avantatge de l'alta eficiència de transferència d'oxigen (OTE) dels sistemes d'aireació de bombolles fines no es pot aprofitar completament, donant lloc a un malbaratament d'energia.

El tipus més utilitzat actualment és eldifusor de bombolles fines, el rendiment del qual està directament relacionat amb el consum d'energia operatiu del sistema d'aireació. Els mètodes per mesurar el rendiment de la transferència d'oxigen dels difusors de bombolles fines inclouen proves estàtiques (com ara la prova d'aigua neta) i proves dinàmiques (com ara el mètode d'anàlisi de gasos-de sortida). La investigació sobre proves estàtiques se centra principalment en simulacions a-escala de laboratori, mentre que els mètodes de prova dinàmics rarament s'informa a causa de factors com els requisits del lloc de prova i les limitacions de les proves de camp. Actualment, la Xina només ha establert estàndards rellevants per al mètode de prova d'aigua neta. Durant el funcionament real, el rendiment de la transferència d'oxigen dels difusors es veu afectat per factors com ara la qualitat de l'afluent, les característiques del fang, les condicions operatives i l'encrassement del difusor. El rendiment real difereix significativament dels resultats de les proves d'aigua neta, la qual cosa comporta desviacions considerables quan s'utilitzen dades d'aigua neta per predir el requeriment real de subministrament d'aire. La manca de mètodes de control efectius per al rendiment de l'eficiència energètica del sistema d'aireació a les EDAR provoca malbaratament energètic. Per tant, és necessari mesurar i avaluar el rendiment de la transferència d'oxigen dels difusors durant el funcionament real per orientar els ajustos oportuns de les estratègies d'aeració i ajudar a aconseguir l'estalvi energètic i la reducció del consum en els sistemes d'aireació. Aquest estudi prenuna EDAR municipal a Xangai com a exemple. Mitjançant mesures de camp de la concentració de contaminants al tanc aeròbic i els patrons de variació de l'OTE al llarg del camí del sistema d'aireació de bombolles fines a l'estiu i a l'hivern, es va mesurar i avaluar sistemàticament l'eficiència d'eliminació de contaminants i el rendiment del sistema d'aireació. L'objectiu és explorar la influència dels canvis estacionals en el rendiment de la transferència d'oxigen del sistema d'aireació, proporcionant una guia per a un control precís i un funcionament d'estalvi-energètic dels sistemes d'aireació en el tractament d'aigües residuals.

1. Materials i Mètodes

1.1 Visió general del funcionament de l'EDAR

L'EDAR municipal de Xangai utilitza una combinació de processospretractament + procés AAO + filtre de fibra de llit profund + desinfecció UV. Ella capacitat de tractament és de 3,0×10⁵ m³/d. A continuació es mostra el principal flux de procés de l'EDARFigura 1. L'influent és principalmentaigües residuals domèstiques, i l'efluent compleix l'estàndard de grau A de la "Norma d'abocament de contaminants per a plantes de tractament d'aigües residuals municipals" (GB 18918-2002) abans de ser abocat al riu Yangtze. Els temps de retenció hidràulica (HRT) per al tanc anaeròbic, el tanc anòxic i el tanc aeròbic del tanc biològic d'aquesta planta són d'1,5 h, 2,7 h i 7,1 h, respectivament. La relació de reflux intern i la relació de reflux extern són ambdues del 100%. L'edat dels fangs es controla entre 10-15 dies. La planta disposa d'un total de 8 tancs aeròbics. Un sol tanc aeròbic mesura 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (L × W × H), amb un volum d'11.093 m³. La concentració de sòlids en suspensió de licor mixt (MLSS) es controla al voltant de 4 g/L. La part inferior està equipadaDifusors de bombolles fines tubulars de polietilè Ecopolemer ucraïnès, de mida de 120 mm × 1.000 mm (D × L). La relació aire-a-aigua és de 5,7:1. Cada tanc aeròbic consta de 3 canals (Zona 1, Zona 2 i Zona 3). En funció de la concentració de DO mesurada pels mesuradors de cabal de gas dins dels canals, les pales guiades dels bufadors centrífugs d'una -etapa (4 en funcionament, 2 en espera) s'ajusten per mantenir la concentració de DO al tanc aeròbic entre 2-5 mg/L. Cada bufador té un cabal d'aire nominal de 108 m³/min, una pressió de 0,06 kPa i una potència de 160 kW. Cada canal es controla per separat mitjançant mesuradors de cabal de gas. Combinat amb la retroalimentació de lectura del DO, el subministrament d'aire real es controla ajustant les pales de guia dels ventiladors centrífugs d'una sola etapa per mantenir el DO mitjà al tanc aeròbic entre 2-5 mg/L. La qualitat de l'afluent/efluent dissenyada i la qualitat de l'afluent 2019 de la planta es mostren aTaula 1.

1.2 Disseny del punt de prova

Al juliol (estiu) i desembre (hivern) es van realitzar dues proves del rendiment de transferència d'oxigen del sistema d'aireació de bombolles fines en condicions reals de funcionament. Al llarg de la direcció del flux, es van establir 22 punts de prova segons les ubicacions dels ports d'inspecció del tanc aeròbic. La distància entre dos punts de prova adjacents era d'uns 5 m, amb 7, 7 i 8 punts de prova a la Zona 1, la Zona 2 i la Zona 3, respectivament. La distribució dels punts de prova es mostra aFigura 2. L'OTE real dels difusors de bombolles fines en cada punt es va calcular mesurant el contingut d'oxigen en el gas-escapat de la superfície de l'aigua. Simultàniament, es va mesurar la concentració de DO i la temperatura de l'aigua a cada punt mitjançant un mesurador de qualitat de l'aigua multi-(HQ 30d, Hach, EUA) i es va mesurar i analitzar la concentració de contaminants a cada punt per obtenir el seu patró de variació al llarg del camí. Per prevenir el COD_Cra les mostres de degradació durant la transferència, les mostres preses al llarg del tanc aeròbic es van filtrar al lloc-abans de la mesura.

1.3 Mesurament del rendiment de transferència d'oxigen dels difusors de bombolles fines en condicions reals

La mesura del rendiment de la transferència d'oxigen dels difusors de bombolles fines en condicions reals va utilitzar un analitzador de gas-desaparegut desenvolupat de manera independent per la Universitat d'Energia Elèctrica de Xangai, que consta d'un sistema de recollida de gasos, un sistema d'anàlisi de gasos i un sistema de conversió de senyal. El gas-escapat es va recollir mitjançant una bomba de gas (KVP15{-KM{{-2-C{-S, Karier, Xina) i una campana, i es va lliurar a un sensor d'oxigen electroquímic (A{-01, ITG, Alemanya) per a l'anàlisi. El sistema de conversió de senyal va convertir el senyal de voltatge de sortida del sensor en la pressió parcial d'oxigen del gas. Durant les proves de gasos residuals, primer es va mesurar la pressió parcial d'oxigen a l'aire ambient. A continuació, es va fixar la caputxa a la superfície de l'aigua del dipòsit aeròbic per recollir els gasos residuals i mesurar la seva pressió parcial d'oxigen. Les dades es van registrar després que la sortida s'estabilitzés durant 5 minuts. Els paràmetres obtinguts a través de l'analitzador de gasos incloïen la pressió parcial d'oxigen a l'aire ambient i el gas de sortida, a partir de la qual es va calcular el percentatge d'oxigen transferit de la fase gasosa al licor mixt, és a dir, l'OTE del difusor de bombolles fines, com aEquació (1).

On:

Y(O_₂,_aire)- Proporció d'oxigen a l'aire;

Y(O_₂,_apagat-gas)- Proporció d'oxigen al gas-de baixa;

A_OTE- Valor de l'OTE.

L'OTE mesurat per l'analitzador{0}}de gasos es va corregir pel DO, la temperatura i la salinitat per obtenir l'OTE estàndard (SOTE) del difusor de bombolles fines a les aigües residuals en condicions estàndard, com enEquació (2). El càlcul del DO saturat a l'aigua es mostra aEquació (3).

On:

θ- Coeficient de correcció de temperatura, considerat com a 1,024, sense dimensions;

A_SOTE- Valor de SOTE;

- Coeficient de salinitat per al licor barrejat (calculat a partir del total de sòlids dissolts en el licor barrejat), adimensional, normalment es pren com a 0,99;

- Relació de l'eficiència de transferència d'oxigen del difusor a les aigües residuals en comparació amb les condicions d'aigua neta, sense dimensions;

C - concentració de DO a l'aigua, mg/L;

C_S,_T- Concentració de DO saturat a l'aigua a temperatura T, mg/L;

C_S,₂₀- Concentració de DO saturat en aigua a 20 graus, mg/L;

T- Temperatura de l'aigua, graus .

1.4 Mètode de càlcul del consum d'energia del sistema d'aireació

La demanda teòrica d'oxigen del tanc aeròbic es va calcular segons el model de fangs activats (ASM). La demanda d'oxigen es va calcular a partir del DQO_Cri els resultats de l'eliminació de nitrogen amoníac per determinar la demanda total d'oxigen (TOD) del tanc aeròbic, com enEquació (4).

On:

M_TOD- Valor de TOD, kg O₂/h;

Q- Caudal d'afluent, m³/d;

ΔC_CODCr- Diferència entre la concentració de COD Cr de l'afluent i l'efluent, mg/L;

ΔC_{Nitrogen amoníac}- Diferència entre la concentració de nitrogen d'amoníac de l'amoníac afluent i efluent, mg/L; 4,57 és el factor de conversió del nitrogen amoníac a NO₃⁻-N.

La taxa de subministrament d'oxigen del sistema d'aireació de bombolles fines es calcula com aEquació (5).

On:

M_OTR- Valor de la taxa real de subministrament d'oxigen, kg O₂/d;

Q_AFR- Caudal d'aire, m³/h;

ŷ_O₂- Fracció en massa d'oxigen a l'aire, 0,276.

La potència del ventilador està determinada per la velocitat real de subministrament d'aire del ventilador i la pressió de sortida, que al seu torn està determinada per la pressió d'entrada, la pèrdua de pressió d'aire a la canonada, la pèrdua de pressió del propi difusor de bombolles fines i la pressió estàtica de l'aigua a la part inferior del dipòsit, com enEquació (6).

On:

ρ_aire- Densitat de l'aire, g/L, presa com a 1,29 g/L;

N - Potència del ventilador, kW;

R- Constant de gas universal, 8,314 J/(mol·K);

T_aire- Temperatura atmosfèrica, grau ;

B- Coeficient de conversió del ventilador, considerat com a 29,7;

- Relació de calor específica del gas, presa com a constant 0,283;

η- Eficiència combinada del motor i del ventilador, presa com a constant 0,8;

P_i- Pressió d'admissió del ventilador, Pa;

Z- Pressió d'aigua d'immersió al difusor, Pa;

P_pèrdua- Pèrdua de pressió del propi difusor de bombolles fines, Pa;

h_L- Pèrdua de pressió d'aire a la canonada, Pa.

En condicions de prova, la quantitat d'oxigen transferida a l'aigua per unitat d'energia elèctrica consumida pel difusor [kg/(kW·h)] és l'eficiència d'aireació estàndard (SAE), com enEquació (7). El valor SAE es pot utilitzar per avaluar l'eficiència real d'ús del difusor de bombolles fines.

On:

A_SAE- Valor de SAE.

1.5 Mètodes de mesura d'indicadors convencionals

Les mostres de licors barrejats es van filtrar a través de paper de filtre qualitatiu. DQO soluble_Cr(SCOD_Cr), nitrogen amoníac, NO₃^--N i TP es van mesurar mitjançant mètodes estàndards nacionals.

2. Resultats i discussió

2.1 Eficiència d'eliminació de contaminants

Es mostra la qualitat d'influència dels principals contaminants a l'estiu i l'hivern a l'EDARFigura 3. Els cabals mitjans de tractament a l'estiu i a l'hivern van ser de 3,65×10⁵ m³/d i 3,13×10⁵ m³/d, respectivament.L'influent d'estiu COD_Cri les concentracions de nitrogen amoníac eren (188,38 ± 52,53) mg/L i (16,93 ± 5,10) mg/L, respectivament.L'influent d'hivern COD_Cri les concentracions de nitrogen amoníac van ser (187,94 ± 28,26) mg/L i (17,91 ± 3,42) mg/L, respectivament. Les precipitacions més altes a l'estiu fan que l'EDAR funcioni en un mode de "càrrega hidràulica alta - baixa càrrega contaminant". L'augment de la càrrega hidràulica escurça la HRT del sistema, reduint el temps de reacció en el dipòsit biològic i afectant l'eliminació de contaminants. La baixa càrrega contaminant d'influent a les EDAR pot provocar fàcilment una càrrega de fangs excessivament baixa, provocant una sobre-aireació i la desintegració dels fangs. Les EDAR haurien d'ajustar oportunament la càrrega de fangs i les taxes de subministrament d'aire per mitigar l'impacte de l'operació de baixa càrrega contaminant.La temperatura de l'aigua a l'estiu era de (27,32 ± 1,34) graus, significativament superior a la temperatura d'hivern de (17,39 ± 0,75) graus.. La temperatura és un dels factors importants que afecta la capacitat d'eliminació de contaminants del sistema. La tolerància dels bacteris filamentosos és superior a la dels bacteris que formen floc-, cosa que els fa propensos a proliferar en entorns de baixa-temperatura, provocant l'acumulació dels fangs. Les temperatures més baixes també redueixen l'activitat enzimàtica dels microorganismes en el fang activat, disminuint la taxa de degradació del substrat i la taxa de respiració endògena, la qual cosa condueix a una eficiència reduïda d'eliminació de contaminants. Les EDAR poden prendre mesures com l'augment de l'edat dels fangs i el MLSS al dipòsit biològic per pal·liar l'impacte negatiu de la baixa temperatura en l'eliminació de contaminants. Com que la càrrega hidràulica a l'hivern és menor que a l'estiu, l'HRT del dipòsit aeròbic s'allarga lleugerament amb una aireació suficient, compensant l'impacte negatiu de la baixa temperatura sobre la nitrificació. Per tant, la qualitat de l'efluent tant a l'estiu com a l'hivern complia l'estàndard de grau A de GB 18918-2002.

2.2 Patrons de variació de les formes contaminants al llarg del tanc aeròbic

Els dies de prova,l'influent SCOD_Crles concentracions a l'estiu i a l'hivern van ser de 186,76 mg/L i 248,42 mg/L, respectivament, i les concentracions de nitrogen amoníac van ser de 22,05 mg/L i 25,91 mg/L., respectivament. Possiblement a causa del desbordament combinat del clavegueram i la infiltració d'aigua subterrània, la qualitat de l'afluent va ser inferior als valors de disseny. Es mostra la variació dels contaminants al llarg del tanc aeròbicFigura 4.

A causa de l'alliberament de fòsfor al dipòsit anaeròbic, la desnitrificació al tanc anòxic i la dilució per retorn de fangs, la concentració de contaminants va disminuir significativament abans d'entrar al tanc aeròbic. El SCOD_Crles concentracions a l'entrada del tanc aeròbic a l'estiu i a l'hivern eren de 30,32 mg/L i 52,48 mg/L, respectivament, i les concentracions de nitrogen d'amoníac eren de 3,90 mg/L i 4,62 mg/L, respectivament. Les concentracions de TN a l'entrada del tanc aeròbic a l'estiu i a l'hivern eren de 4,86 ​​mg/L i 6,16 mg/L, respectivament, disminuint lleugerament fins a 4,46 mg/L i 5,70 mg/L a l'efluent, cosa que indica una proporció relativament baixa de nitrificació i desnitrificació simultànies al tanc aeròbic. El SCOD_Crla concentració va disminuir significativament a la Zona 1 fins a 19,36 mg/L i 30,20 mg/L a l'estiu i a l'hivern, respectivament; la concentració de nitrogen amoníac va disminuir a 1,75 mg/L i 2,80 mg/L. La tendència decreixent de la concentració de contaminants es va alentir a la Zona 2, cosa que indica que la petita matèria orgànica molecular s'havia degradat completament i la nitrificació estava completa. La concentració de contaminants al final de la Zona 2 ja complia la norma d'abocament d'efluents. La concentració de contaminants es va mantenir gairebé sense canvis a la Zona 3, però el valor de DO en el licor barrejat va augmentar, cosa que indica que la major part de l'oxigen subministrat en aquesta zona es va dissoldre en el licor mescla de fangs i no es va utilitzar per al DQO._Croxidació i oxidació de l'amoníac. L'efluent SCOD_Crles concentracions del tanc aeròbic a l'estiu i a l'hivern van ser de 15,36 mg/L i 26,51 mg/L, respectivament, i les concentracions de nitrogen amoníac efluent de 0,17 mg/L i 0,50 mg/L, respectivament.La taxa d'eliminació de nitrogen d'amoníac més alta a l'estiu es va deure a la temperatura més alta de l'aigua que millora l'activitat de nitrificació{0}}desnitrificació dels microorganismes. Zhang Tao et al. va trobar queles baixes temperatures hivernals redueixen l'abundància de bacteris-oxidants d'amoníac i bacteris oxidants de nitrit-, disminuint la taxa d'eliminació de nitrogen d'amoníac a les EDAR.

2.3 Apagat-Resultats de la prova de gas al llarg del tanc aeròbic

Les proves de camp del rendiment de la transferència d'oxigen del sistema d'aireació de bombolles fines es van dur a terme al llarg del tanc aeròbic a l'estiu i a l'hivern mitjançant l'analitzador de gasos-escapats. Els resultats es mostren aFigura 5. La concentració de DO al tanc aeròbic va augmentar gradualment al llarg de la direcció del flux. La concentració de DO en el licor barrejat depèn de la quantitat d'oxigen transferida des de la fase gasosa a la fase líquida pels difusors (és a dir, OTR) i de l'oxigen consumit pels microorganismes (és a dir, OUR). El substrat és abundant a l'extrem frontal del tanc aeròbic i els microorganismes necessiten més oxigen per degradar el substrat. Per tant, la concentració de DO va ser més baixa a la Zona 1 tant a l'estiu com a l'hivern, a (1,54 ± 0,22) mg/L i (1,85 ± 0,31) mg/L, respectivament. La concentració de DO va augmentar a (2,27 ± 0,45) mg/L i (2,04 ± 0,13) mg/L a la Zona 2, respectivament. A la Zona 3, la concentració de DO va ser (4,48 ± 0,55) mg/L i (4,53 ± 1,68) mg/L, respectivament. El patró de variació del DO al llarg de la ruta és coherent amb el de la concentració de contaminants. La degradació i la nitificació de la matèria orgànica es van completar bàsicament a la Zona 2. El contingut de matèria orgànica a la Zona 3 és menor, reduint la demanda d'oxigen, fet que fa que l'oxigen no s'aprofiti completament i s'emmagatzemi en la fase aigua com a DO, fent que la concentració de DO augmenti a nivells excessivament elevats. El DO mitjà a la Zona 3 era significativament superior a 2,0 mg/L, cosa que indica una-aireació excessiva al final del tanc aeròbic. La respiració endògena dels fangs activats redueix l'activitat dels fangs i pot provocar fàcilment l'acumulació dels fangs, alhora que malgasta energia. La concentració de DO excessivament alta al final del dipòsit aeròbic també provoca una concentració de DO més alta al licor de retorn, que no només augmenta la concentració de DO que entra al tanc anòxic per reflux extern, sinó que també redueix la quantitat de COD Cr disponible, reduint així l'eficiència de la desnitrificació. Per tant, es recomana reduir el subministrament d'aire a la Zona 3, mantenint només la intensitat de mescla necessària, per estalviar el consum d'energia d'aireació.

Com es mostra aFigura 5, existeixen diferències significatives en el rendiment de transferència d'oxigen dels difusors en diferents canals durant el funcionament real entre l'estiu i l'hivern. L'OTE mitjana mesurada a l'hivern va ser del 9,72%, inferior al resultat mesurat a l'estiu (16,71%). Això és perquèla disminució de la temperatura de l'aigua redueix l'activitat dels microorganismes al tanc aeròbic de l'EDAR, provocant una menor taxa d'utilització d'oxigen.. Després de la correcció de temperatura, salinitat i DO, els valors mitjans de SOTE a l'estiu i a l'hivern van ser del 17,69% i del 14,21%, respectivament. El SOTE d'estiu va ser lleugerament superior al de l'hivern, possiblement perquèfuncionament prolongat exacerbació del difusor, bloquejant els porus i reduint el rendiment de transferència d'oxigen del difusor.

2.4 Anàlisi del potencial d'optimització energètica del sistema d'aireació del tanc aeròbic

Segons les equacions (3) i (4), es van calcular la demanda d'oxigen, la taxa de subministrament d'oxigen i la potència del ventilador per a cada canal del tanc aeròbic a l'estiu i a l'hivern, tal com es mostra aTaula 2. La demanda total d'oxigen del tanc aeròbic a l'hivern va ser aproximadament un 34,91% més alta que a l'estiu, causada per la DQO més influent._Cri la càrrega contaminant de nitrogen amoníac a l'hivern en comparació amb l'estiu. La demanda d'oxigen a cada zona del tanc aeròbic disminueix a mesura que els contaminants influents es degraden al llarg del camí. La zona 1 té la concentració de contaminants més alta i el substrat suficient, donant lloc a una major activitat microbiana, per tant, la seva demanda d'oxigen és la més alta. A mesura que els contaminants es degraden contínuament, la demanda d'oxigen a la Zona 2 i la Zona 3 disminueix gradualment. A l'estiu, les proporcions de demanda d'oxigen de les tres zones van ser del 72,62%, 21,65% i 5,73% de la demanda total d'oxigen del tanc aeròbic, respectivament. A l'hivern, les proporcions van ser del 72,84%, 24,53% i 2,63%, respectivament. En els reactors de fangs activats convencionals, la demanda d'oxigen per a la secció frontal és del 45%-55%, la secció mitjana del 25%-35% i la secció posterior del 15%-25%. La càrrega de tractament al final d'aquest tanc aeròbic és inferior als valors convencionals. El subministrament d'aire a la part davantera es podria reduir adequadament, permetent que alguns contaminants es degraden a les seccions posteriors.

En comparació amb l'estiu,la demanda d'oxigen del procés de tractament biològic a l'hivern és més alta i l'eficiència de transferència d'oxigen del sistema d'aireació de bombolles fines és menor, la qual cosa condueix a un subministrament d'aire necessari més elevat.. Segons les dades operatives de l'EDAR, les taxes totals de subministrament d'aire del ventilador a l'estiu i a l'hivern van ser de 76,23 m³/h i 116,70 m³/h, respectivament. El subministrament d'aire era més alt a la Zona 1, mentre que el subministrament d'aire a la Zona 2 i la Zona 3 era similar, però inferior al de la Zona 1. El subministrament d'oxigen a l'estiu va ser un 38,99% superior a la demanda d'oxigen, cosa que indica un potencial d'estalvi-d'energia important. El subministrament d'oxigen tant a la Zona 2 com a la Zona 3 va superar la demanda real d'oxigen. El subministrament d'oxigen a l'hivern va ser un 7,07% superior a la demanda d'oxigen. L'oferta i la demanda d'oxigen a la Zona 1 i a la Zona 2 es van coincidir, mentre que a la Zona 3 es va produir una-aireació excessiva. La potència del ventilador és proporcional a la taxa de subministrament d'aire, com a l'equació (6). El consum elèctric dels ventiladors a l'estiu i a l'hivern va ser de 85,21 kW i 130,44 kW, respectivament. Henkel ho suggereixun augment de la temperatura de l'aire redueix la potència dels ventiladors en els sistemes d'aireació. En resposta a les diferències en la demanda d'oxigen entre els diferents canals, les EDAR haurien de prendre les mesures d'ajust de l'aireació corresponents, com ara l'aireació cónica. Això podria implicar obrir completament els tubs de subministrament d'aire a l'extrem frontal, obrir els de l'extrem mig a la meitat i ajustar els tubs de branca al final a l'obertura mínima perestalviar el subministrament d'aire i el consum d'energia d'aireació.

Per quantificar encara més l'eficiència d'ús real dels difusors de bombolles fines, l'eficiència d'aireació estàndard (SAE) al tanc aeròbic a l'estiu va ser de 2,57 kg O₂/kW·h, que és un 32,29% més que a l'hivern. Les diferències en la qualitat, quantitat i temperatura de l'aigua afluent entre l'estiu i l'hivern provoquen variacions significatives en el funcionament i control del sistema d'aireació a l'EDAR. El malbaratament d'energia va ser més greu a l'estiu que a l'hivern, i el sistema d'aireació va aconseguir un millor equilibri de la oferta-demanda a l'hivern. Tenint en compte el cabal i la qualitat de l'afluent,el subministrament d'aire es podria reduir adequadament a l'estiutot assegurant la qualitat de l'efluent i la mescla adequada al tanc aeròbic. A l'hivern, per mitigar l'impacte de la càrrega contaminant d'alta influència i la baixa temperatura, s'ha de garantir una ventilació suficient. Tanmateix, és important tenir en compte que durant el funcionament-a llarg termini, els contaminants s'acumulen a la superfície i a l'interior dels porus dels difusors, bloquejant els porus gradualment i l'eficiència de transferència d'oxigen disminuirà. Si la neteja del difusor no és oportuna, pot provocar un subministrament insuficient d'oxigen per part del sistema d'aireació, afectant la qualitat de l'efluent.

L'EDAR utilitza una estratègia de control del flux d'aire del ventilador de DO{0}}. L'objectiu del sistema de control de l'aeració és proporcionar un entorn estable de DO per als microorganismes al tanc aeròbic i garantir el compliment dels efluents. Tanmateix, el mecanisme de retroalimentació de DO per si sol no pot avaluar el potencial d'estalvi-d'energia del sistema d'aireació. Les proves de camp del rendiment de transferència d'oxigen del sistema d'aireació permeten un càlcul precís de la taxa de subministrament d'oxigen real del sistema d'aireació i descriu el seu patró de variació al llarg de la ruta. Combinat amb les dades de demanda d'oxigen, això permet un control precís del sistema d'aireació per aconseguir un equilibri de la demanda-de l'oferta i l'objectiu d'estalvi d'energia i reducció del consum.

3. Conclusió

• Les temperatures més altes de l'aigua a l'estiu milloren l'activitat de nitrificació microbiana i la desnitrificació, donant com a resultat un major efluent COD Cr i nitrogen amoníac a l'hivern en comparació amb l'estiu. No obstant això, a causa de la menor càrrega hidràulica a l'hivern que a l'estiu, l'HRT estès al tanc aeròbic i l'aireació suficient van compensar l'impacte negatiu de la baixa temperatura sobre la nitrificació. Per tant, la qualitat dels efluents tant a l'estiu com a l'hivern complia l'estàndard de grau A de GB 18918-2002.

• En comparació amb l'estiu, la demanda d'oxigen del procés de tractament biològic a l'hivern és més alta, l'eficiència de transferència d'oxigen del sistema d'aireació de bombolles fines és menor, la qual cosa comporta una taxa de subministrament d'aire més alta i una menor eficiència d'aireació.

• El subministrament d'oxigen a l'estiu i a l'hivern va ser un 38,99% i un 7,07% superior a la demanda d'oxigen, respectivament, cosa que indica un potencial d'estalvi-d'energia més gran a l'estiu. La concentració de contaminants disminueix gradualment al llarg del tanc aeròbic, romanent gairebé constant al final, mentre que la concentració de DO al final és molt més alta que a la part davantera. Això indica que la major part de l'oxigen subministrat al final es dissol en el licor barrejat de fangs i no s'utilitza per al DQO._Croxidació i oxidació de l'amoníac, cosa que suggereix una-aireació excessiva. Per tant, el subministrament d'aire a l'extrem del dipòsit aeròbic es pot reduir adequadament alhora que s'assegura la qualitat de l'efluent i la mescla adequada.