Analys av inverkan av stegvis syrgasförsörjning i den aeroba zonen av AAO-processen på effektiviteten i att avlägsna föroreningar
Översikt
AAO-processen är en flitigt använd avloppsvattenreningsteknik, främst bestående av anaeroba, anoxiska och aeroba steg, som samverkar för att effektivt avlägsna föroreningar från avloppsvattnet. Det aeroba steget är en kritisk komponent i AAO-processen, och metoden för syretillförsel påverkar direkt den totala operativa effektiviteten för hela systemet. För att ytterligare förbättra effektiviteten av AAO-processen i praktiska tillämpningar har forskare föreslagit ett stegvis syretillförselschema. Genom att etablera flera zoner med olika koncentrationer av löst syre (DO) i systemet, syftar detta schema till att optimera den metaboliska aktiviteten hos aeroba mikroorganismer och förbättra effektiviteten i att avlägsna föroreningar. Att analysera inverkan av stegvis syretillförsel i den aeroba zonen av AAO-processen på avlägsnande av föroreningar har därför ett betydande praktiskt värde.
Översikt över stegvis syrgasförsörjning i den aeroba zonen av AAO-processen
Den aeroba zonen är den primära platsen för oxidation och nedbrytning av organiskt material. Genom stegvis syretillförsel kan DO-koncentrationer i olika zoner anpassas flexibelt baserat på nedbrytningshastigheten av organiskt material och syrebehovet hos mikroorganismer, vilket säkerställer enhetlig och tillräcklig nedbrytning av organiskt material över zoner. Detta tillvägagångssätt hjälper till att förbättra avlägsningshastigheten för organiskt material och stabilisera avloppskvaliteten. I den aeroba zonen oxideras ammoniakkväve till nitrat av nitrifierande bakterier. Etappvis syretillförsel säkerställer att nitrifierande bakterier fungerar effektivt under lämpliga DO-koncentrationer, och undviker negativa effekter på nitrifikationsprocessen orsakad av alltför höga eller låga DO-nivåer. Samtidigt, genom att kontrollera recirkulationsförhållandet och blandlutskoncentrationen, kan nitrifikationsprocessen optimeras ytterligare, vilket förbättrar effektiviteten för borttagning av ammoniakkväve. AAO-processen utför samtidigt kväve- och fosforavskiljning. Under stegvis syretillförselförhållanden i den aeroba zonen kan fosfor-ackumulerande organismer (PAO) helt absorbera fosfor under lämpliga DO-koncentrationer och uppnå fosforavlägsnande genom att släppa ut fosfor-rikt slam i efterföljande steg. Genom att justera driftsparametrar i de anoxiska och aeroba zonerna kan denitrifieringsprocessen optimeras, vilket förbättrar den totala kväveavskiljningen.
Experimentell metodik för att analysera effekten av scener Syrgasförsörjning på effektivitet för borttagning av föroreningar
Under experimentet användes metoder som styrsystem för luftningsventiler, automatiska styrsystem och antalet fläktanordningar för att reglera luftningsintensiteten, vilket återspeglar DO-koncentrationen. Processflödet för experimentuppställningen visas iBild 1.
Som visas i figur 1 är AAO-systemets aeroba zon uppdelad i tre regioner: huvud-, mitt- och svanssektionerna. Den hydrauliska retentionstiden (HRT) för systemet sattes till 2 timmar. Reaktordimensionerna var 160 cm x 125 cm x 100 cm (längd x bredd x höjd), med en blandad luthöjd inställd på 60 cm. Flödesriktningen mellan reaktionstankar styrdes med hjälp av styrväggar och bafflar.
Avloppsprover samlades in från den primära sedimentationstanken på ett kommunalt avloppsreningsverk. Avloppsvattenkvaliteten var relativt stabil, med alla relevanta indikatorer inom standardintervallen: TP-koncentrationen varierade från 3,0 till 5,5 mg/L, TN-koncentrationen från 26 till 49 mg/L och COD från 255 till 485 mg/L.
Varje aerobic sektion var utrustad med en virvelluftpump och ett oberoende konfigurerat perforerat rörsystem för att bilda luftningssystemet för luftningsoperationer. Under systemdrift fungerade varje virvelluftpump oberoende och stabilt och bibehöll DO-koncentrationer inom intervallen 4–5 mg/L, 3–4 mg/L respektive 2–3 mg/L. DO-koncentrationerna och avloppskvaliteten från olika sektioner mättes och analyserades för att bestämma den specifika inverkan på effektiviteten i föroreningsavlägsnandet.
3 Analys av effekten av huvudsektionens DO-koncentration på föroreningsavlägsnande effektivitet
3.1 Effektivitetsanalys för avlägsnande av COD
Analys av COD-avlägsnande i huvudsektionen av den aeroba AAO-zonen under tre olika DO-koncentrationsförhållanden visade COD-värden för avloppsvattnet på 41,2, 40,2 och 40,8 mg/L, med borttagningseffektiviteter på 91,3 %, 90,5 % respektive 90,8 %. Specifika detaljer visas iFigur 2.
Dataanalys indikerar att medan COD-borttagningseffektiviteten i huvudsektionen varierade i viss utsträckning under olika DO-koncentrationer, var den totala variationen minimal och visade inte en tydlig korrelation. När DO-koncentrationen ökade från 2–3 mg/L-nivån till 3–4 mg/L-nivån, minskade effluentens COD och reningseffektiviteten med 1,0 mg/L respektive 0,8 %. Men när DO-koncentrationen ökade till 4–5 mg/L-nivån, ökade effluentens COD och reningseffektiviteten med 0,6 mg/L respektive 0,3 %. Olika DO-koncentrationer påverkade inte signifikant COD-borttagningseffektiviteten.
3.2 TN-borttagningseffektivitetsanalys
Analys av TN-avlägsnande i huvudsektionen visade utflödes-TN-koncentrationer på 12,8, 12,3 och 13,1 mg/L under de tre DO-förhållandena, med avlägsnandehastigheter på 68,0 %, 66,8 % respektive 67,7 %.
Dataanalys indikerar att TN-borttagningseffektiviteten i huvudsektionen varierade i viss mån under olika DO-koncentrationer, men den totala variationen var minimal och visade ingen tydlig korrelation. Således kan det dras slutsatsen att olika DO-koncentrationer inte signifikant påverkade effektiviteten av TN-borttagning.
3.3 TP-borttagningseffektivitetsanalys
Analys av TP-avlägsnande i huvudsektionen visade utflödes-TP-koncentrationer på 0,60, 0,51 och 0,48 mg/L under de tre DO-förhållandena, med avlägsnandehastigheter på 88,1 %, 90,7 % respektive 91,7 %.
Dataanalys indikerar att effektiviteten för avlägsnande av TP i huvudsektionen varierade med DO-koncentrationen. Ökande DO-koncentration minskade TP-koncentrationen i utloppsvattnet och förbättrade ytterligare effektiviteten vid avlägsnandet. Således kan man dra slutsatsen att DO-koncentrationsnivån på 4–5 mg/L uppnådde den relativt högsta avlägsnandeeffektiviteten.
Omfattande analys tyder på att inställning av DO-koncentrationen i huvudsektionen till nivån 4–5 mg/L resulterar i högre fosforupptagseffektivitet.
4 Analys av effekten av mellansektionens DO-koncentration på effektiviteten för borttagning av föroreningar
4.1 Effektivitetsanalys för avlägsnande av COD
Analys av COD-avlägsnande i mittsektionen visade COD-värden för avloppsvattnet på 39,9, 38,9 och 40,4 mg/L under de tre DO-förhållandena, med borttagningseffektiviteter på 91,0 %, 90,9 % respektive 91,2 %. Specifika detaljer visas iFigur 3.
Dataanalys indikerar att medan COD-avlägsnande effektivitet i mittsektionen varierade i viss utsträckning under olika DO-koncentrationer, var den totala variationen minimal och visade inte en tydlig korrelation. När DO-koncentrationen ökade från 2–3 mg/L-nivån till 3–4 mg/L-nivån, minskade effluentens COD och avlägsningseffektiviteten med 1,0 mg/L respektive 0,1 %. Men när DO-koncentrationen ökade till 4–5 mg/L-nivån, ökade COD- och avloppseffektiviteten med avloppsvattnet med 0,5 mg/L respektive 0,3 %. Olika DO-koncentrationer påverkade inte signifikant COD-borttagningseffektiviteten.
4.2 TN-borttagningseffektivitetsanalys
Analys av TN-avlägsnande i mittsektionen visade utflödes-TN-koncentrationer på 13,8, 13,0 och 12,9 mg/L under de tre DO-förhållandena, med avlägsnandehastigheter på 62,5 %, 66,3 % respektive 66,4 %. Jämförelsevis resulterade DO-koncentrationsnivåer på 3–4 mg/L och 4–5 mg/L i bättre TN-borttagningseffektivitet.
4.3 TP-borttagningseffektivitetsanalys
Analys av TP-avlägsnande i mittsektionen visade utflödes-TP-koncentrationer på 0,57, 0,52 och 0,46 mg/L under de tre DO-förhållandena, med avlägsnandehastigheter på 88,5 %, 90,8 % respektive 91,5 %. Jämförelsevis resulterade DO-koncentrationsnivåer på 3–4 mg/L och 4–5 mg/L i bättre TP-avlägsnande effektivitet.
Omfattande analys tyder på att inställning av DO-koncentrationen i mittsektionen till 3–4 mg/L-nivån ger högre effektivitet för borttagning av föroreningar.
Analys av effekten av koncentrationen av svanssektion DO på effektiviteten för borttagning av föroreningar
5.1 Effektivitetsanalys för avlägsnande av COD
Analys av COD-avlägsnande i svanssektionen visade en avlägsnandeeffektivitet på 91,8 % under alla tre DO-koncentrationsförhållandena. Olika DO-koncentrationer påverkade inte signifikant COD-borttagningseffektiviteten.
5.2 TN-borttagningseffektivitetsanalys
Analys av TN-avlägsnande i svanssektionen visade utflödes-TN-koncentrationer på 11,5, 12,7 och 13,4 mg/L under de tre DO-förhållandena, med avlägsnandehastigheter på 72,7 %, 67,9 % respektive 66,5 %. Jämförelsevis resulterade DO-koncentrationsnivån på 2–3 mg/L i bättre TN-borttagningseffektivitet.
5.3 TP-borttagningseffektivitetsanalys
Analys av TP-avlägsnande i svanssektionen visade att när DO-koncentrationen var under 2,0 mg/L översteg borttagningseffektiviteten inte 96 %. I detta experiment var avlägsningshastigheten under alla tre DO-förhållanden 90 %, och avloppskoncentrationerna uppfyllde den primära standarden.
Sammanfattningsvis, genom att ställa in DO-koncentrationen i svanssektionen till nivån 2–3 mg/L uppnås högre effektivitet för borttagning av föroreningar.
Slutsats
För att undersöka den specifika inverkan av stegvis syretillförsel i den aeroba zonen av AAO-processen på effektiviteten i föroreningsavlägsnande, delades den aeroba zonen in i huvud-, mitt- och svanssektioner under studien. Analys av effektiviteten för avlägsnande av COD, TN och TP över dessa sektioner, kombinerat med forskningsresultaten, indikerar att en inställning av DO-koncentrationsnivåer i de tre aeroba zonerna till 4–5 mg/L, 3–4 mg/L respektive 2–3 mg/L, ger bättre total effektivitet för borttagning av föroreningar. Detta tillvägagångssätt kan ge stöd och referens för ekologiskt miljöskydd, energibesparing och insatser för att minska utsläppen.