Modifierat AAO-system: Effektivitetsanalys för avlägsnande av föroreningar|Avloppsvattenrening

Analys av effektiviteten för borttagning av föroreningar i avloppsvatten med hjälp av ett modifierat AAO-system

Översikt

DeAnaerob-Anoxisk-Oxisk (AAO eller A²/O)process är en allmänt antagen biologisk avloppsvattenreningsteknik designad för samtidig borttagning av organiskt kol, kväve och fosfor. Den består av tre sammankopplade zoner:

1. Anaerob zon: I brist på syre och nitrat bryter fakultativa bakterier ner organiska föreningar och frigör fosfor.
2. Anoxisk zon: Denitrifierande bakterier använder organiskt kol som en elektrondonator för att reducera nitrater/nitrit (återförs från den oxiska zonen) till kvävgas, för att uppnå kväveavlägsnande.
3. Oxisk zon: Aeroba mikroorganismer oxiderar kvarvarande organiskt material och underlättar nitrifikation (ammoniak till nitrat), medan fosfor-ackumulerande organismer tar upp fosfater.

På området för rening av avloppsvatten, medan det konventionella AAO-systemet kan avlägsna föroreningar från avloppsvatten, har den allt mer komplexa sammansättningen av avloppsvatten lett till en viss nedgång i reningseffektiviteten för AAO-processen. För att säkerställa tillämpningsnivån och effektiviteten av AAO-processen,det är nödvändigt att genomföra specifik forskning om modifierade system, som har betydande praktisk betydelse för relevanta företag och avdelningar för att förbättra deras operativa kvalitet.

Modifierat AAO-system

1. Grundläggande principer för AAO-systemet

Om man tar AAO avloppsreningssystemet i ett specifikt avloppsreningsverk som exempel, är det befintliga systemet ettkonventionell AAO-process, huvudsakligen bestående av fyra komponenter:en anaerob tank, en aerob tank, en anoxisk tank och en sekundär sedimentationstank, som beskrivs iBild 1.

I det konventionella AAO-systemet växer mikroorganismer och metaboliseras under olika miljöförhållanden. Genom interaktioner mellan olika mikrobiella samhällen uppnås ett effektivt avlägsnande av föroreningar via kemiska reaktioner som ammonifiering, nitrifikation och denitrifikation, som avsevärt eliminerar organiska föroreningar.

Det konventionella AAO-systemet erbjuder fördelar som låga tekniska kostnader, enkel drift och kort hydraulisk retentionstid (HRT). Men det lider också av nackdelar inklusivedålig fosforavlägsnande effektivitetochstränga krav på slammets ålder och kolkällans design, vilket gör det svårt att möta förväntade standarder i vissa projekt för borttagning av föroreningar i avloppsvatten.

2. Designanalys av det modifierade AAO-systemet

Baserat på tidigare forskning gjordes förbättringar av det konventionella AAO-systemet, främst med fokus på den anaeroba tanken. Demodifierat anaerobt tanksystembestår av tre delar:en slam-vattenblandningszon, en slam-vattensepareringszon och en mediazon, som visas iFigur 2.

I denmodifierat AAO-system (Figur 3), slam-vattenblandningszonen och mediazonen är utformade med identiska dimensioner (15 cm längd × 20 cm bredd × 60 cm höjd), var och en med en effektiv volym på 9 L. Den hydrauliska retentionstiden (HRT) för både slamzonen och mediazonen är 2 timmar.

3. Analys av COD-borttagningseffektiviteten i det modifierade AAO-systemet

Effektiviteten för avlägsnande av kemisk syreförbrukning (COD) hos det modifierade AAO-systemet analyserades. När den inströmmande COD var 447 mg/L, var avlopps-COD från det anaeroba stadiet cirka 147 mg/L, och den slutliga COD-utloppet var 42 mg/L, vilket uppfyllde klass A-utsläppsstandarden. Effektiviteten för avlägsnande av COD i det tidiga anaeroba stadiet var instabil, med betydande fluktuationer och relativt låga nivåer av suspenderade fasta ämnen (MLSS). Dock,efter 7 dagar stabiliserades borttagningsgraden på 94 %. Det anaeroba stadiet tar i första hand bort föroreningar genom mikrobiell nedbrytning och utspädning genom återflöde, vilket visar effektivt avlägsnande av föroreningar.

Med hjälp av Minitab-mjukvaran jämfördes borttagningsprestandan för de modifierade och konventionella AAO-systemen via oberoende prov-t-testanalys, med resultat som visas iFigur 4.

Vid ett 95 % konfidensintervall var t-värdet 0,26 och p-värdet 0,605. Dataanalysen visade ingen signifikant skillnad i medelavlägsningshastigheter mellan de två systemen. Det modifierade AAO-systemet visade relativt stor variation i COD-avlägsnande effektivitet, främst på grund av skillnader i tidiga-data, inklusive acklimatiseringsfasen.Sammantaget visade det modifierade AAO-systemet effektivt avlägsnande av COD.

4. Analys av effektiviteten för avlägsnande av ammoniakkväve i det modifierade AAO-systemet

Effektiviteten för borttagning av ammoniakkväve (NH3-N) analyserades. När koncentrationen av influent NH3-N var 36 mg/L, var utflödet NH3-N från det anaeroba stadiet ungefär 19 mg/L. I det tidiga skedet var avloppskoncentrationen relativt hög och reningseffektiviteten fluktuerade avsevärt. Dock,efter 12 dagars acklimatisering ökade borttagningsgraden till cirka 81 %, med nitrifierande bakterier i den logaritmiska tillväxtfasen.Därefter stabiliserades borttagningsgraden och nådde ett genomsnitt på 93 %, med en utgående NH₃-N-koncentration på 4 mg/L, som uppfyller klass A-utsläppsstandarden.

Vid ett 95 % konfidensintervall var t-värdet 3,41 och p-värdet 0,998. Dataanalysen visade ingen signifikant skillnad i medelavlägsningshastigheter mellan de två systemen. Det modifierade AAO-systemet visade relativt stor variation i effektiviteten för borttagning av NH₃-N, främst på grund av skillnader i tidiga-data, inklusive acklimatiseringsfasen.Sammantaget visade det modifierade AAO-systemet effektivt avlägsnande av NH₃-N.

5. Analys av effektiviteten för avlägsnande av totalt fosfor och totalt kväve i det modifierade AAO-systemet

5.1 Total fosforavskiljningseffektivitet

Effektiviteten för avlägsnande av totalt fosfor (TP) analyserades. När den inflytande TP-koncentrationen var 3,6 mg/L krävdes en 11 dagars acklimatiseringsperiod. Koncentrationen av TP-avloppsvatten från hela systemet nådde 2,8 mg/L, medan koncentrationen av TP-avloppsvatten i det anaeroba skedet var 4,2 mg/L, vilket indikerar betydande fosforfrisättning. Efter acklimatisering förbättrades TP-avlägsnandet markant, med den anaeroba koncentrationen av TP-avloppsvattnet minskade till 2,7 mg/L och avlägsningseffektiviteten nådde 17 %.I det senare skedet stabiliserades TP-avlägsningshastigheten över 60 % och koncentrationen av TP i utloppet närmade sig 0,5 mg/L, som uppfyller klass B-urladdningsstandarden.

Jämförelse av de två systemen visade att det modifierade AAO-systemet krävde en initial acklimatiseringsperiod med relativt låg borttagningseffektivitet. Men efter acklimatisering,dess TP-borttagningsprestanda förbättrades avsevärt, vilket visar förbättrad effektivitet jämfört med det konventionella AAO-systemet.

5.2 Total kväveavskiljningseffektivitet

Effektiviteten för avlägsnande av totalt kväve (TN) analyserades. När koncentrationen av influent TN var 34 mg/L, var koncentrationen av TN-avloppsvatten i anaeroba skede cirka 18 mg/L. I det tidiga skedet var avloppskoncentrationen relativt hög och reningseffektiviteten fluktuerade avsevärt.Efter 10 dagars acklimatisering ökade TN-avlägsningshastigheten till 68 %, med en avloppskoncentration på 9 mg/L, som uppfyller klass A-urladdningsstandarden.

Vid ett 95 % konfidensintervall var t-värdet 0,72 och p-värdet 0,753. Dataanalysen visade ingen signifikant skillnad i medelavlägsningshastigheter mellan de två systemen. Det modifierade AAO-systemet visade relativt stor variation i effektiviteten för TN-borttagning, främst på grund av skillnader i tidiga-data, inklusive acklimatiseringsfasen.Sammantaget visade det modifierade AAO-systemet effektivt TN-borttagning.

Slutsats

Sammanfattningsvis visar det modifierade AAO-systemet robusta prestanda för att ta bort viktiga föroreningar i avloppsvatten-COD, ammoniakkväve, totalt kväve och totalt fosfor- som uppfyller klass A- eller B-utsläppsstandarder efter en kort acklimatiseringsperiod.

Även om statistisk analys (t-test, p-värde) inte visade någon signifikant skillnad i genomsnittlig borttagningseffektivitet jämfört med det konventionella systemet, uppvisade den modifierade designen högre stabilitet och förbättrade behandlingsresultat över tid, trots större datavariabilitet under initial drift. Förbättringarna, särskilt i den anaeroba zonen med optimerade blandnings-, separations- och mediazoner, bidrar till ökad processresiliens och effektivitet.

Dessa fynd understrykerpotentialen hos modifierade AAO-system för att effektivt hantera komplexa avloppsvattensammansättningar, som stödjer deras praktiska tillämpning för att uppgradera befintlig behandlingsinfrastruktur.