Teršalų pašalinimo iš nuotekų efektyvumo analizė naudojant modifikuotą AAO sistemą
Apžvalga
TheAnaerobinis-anoksinis-oksinis (AAO arba A²/O)Procesas yra plačiai taikoma biologinio nuotekų valymo technologija, skirta vienu metu pašalinti organinę anglį, azotą ir fosforą. Jį sudaro trys tarpusavyje sujungtos zonos:
- Anaerobinė zona: Trūkstant deguonies ir nitratų, fakultatyvinės bakterijos skaido organinius junginius, išskirdamos fosforą.
- Anoksinė zona: Denitrifikuojančios bakterijos naudoja organinę anglį kaip elektronų donorą, kad redukuotų nitratus / nitritus (grąžintus iš oksidacinės zonos) į azoto dujas, taip pašalindamos azotą.
- Oxic zona: Aerobiniai mikroorganizmai oksiduoja likusias organines medžiagas ir palengvina nitrifikaciją (amoniakas virsta nitratu), o fosforą{0}}akumuliuojantys organizmai pasisavina fosfatus.
Nuotekų valymo srityje, nors įprastinė AAO sistema gali pašalinti teršalus iš nuotekų, vis sudėtingesnė nuotekų sudėtis lėmė tam tikrą AAO proceso valymo efektyvumo sumažėjimą. Siekiant užtikrinti AAO proceso taikymo lygį ir veiksmingumą,būtina atlikti specifinius modifikuotų sistemų tyrimus, kuris turi didelę praktinę reikšmę atitinkamoms įmonėms ir padaliniams gerinant jų veiklos kokybę.
Modifikuota AAO sistema
1. Pagrindiniai AAO sistemos principai
Kaip pavyzdį paėmus AAO nuotekų valymo sistemą konkrečiame nuotekų valymo įrenginyje, esama sistema yra aĮprastas AAO procesas, kurį daugiausia sudaro keturi komponentai:anaerobinis bakas, aerobinis bakas, anoksinis bakas ir antrinis nusodinimo bakas, kaip nurodyta1 pav.
Įprastoje AAO sistemoje mikroorganizmai auga ir metabolizuojasi įvairiomis aplinkos sąlygomis. Sąveikaujant skirtingoms mikrobų bendruomenėms, veiksmingas teršalų pašalinimas pasiekiamas cheminėmis reakcijomis, tokiomis kaip amonifikacija, nitrifikacija ir denitrifikacija, kurios žymiai pašalina organinius teršalus.
Įprasta AAO sistema siūlo tokius pranašumus kaip mažos techninės sąnaudos, paprastas valdymas ir trumpas hidraulinės sulaikymo laikas (HRT). Tačiau jis taip pat turi trūkumų, įskaitantprastas fosforo šalinimo efektyvumasirgriežti dumblo amžiaus ir anglies šaltinio projektavimo reikalavimai, todėl kai kuriuose nuotekų teršalų šalinimo projektuose sunku laikytis numatytų standartų.
2. Modifikuotos AAO sistemos projektinė analizė
Remiantis ankstesniais tyrimais, buvo patobulinta įprastinė AAO sistema, daugiausia dėmesio skiriant anaerobiniam bakui. Themodifikuota anaerobinių rezervuarų sistemasusideda iš trijų dalių:dumblo{0}}vandens maišymo zona, dumblo-vandens atskyrimo zona ir terpės zona, kaip parodyta2 pav.
Įmodifikuota AAO sistema (3 pav), dumblo -vandens maišymo zona ir terpės zona yra suprojektuotos vienodų matmenų (15 cm ilgis × 20 cm plotis × 60 cm aukštis), kurių kiekvieno efektyvusis tūris yra 9 l. Hidraulinio sulaikymo laikas (HRT) ir dumblo zonoje, ir terpės zonoje yra 2 valandos.
3. CHD šalinimo efektyvumo modifikuotoje AAO sistemoje analizė
Ištirtas modifikuotos AAO sistemos cheminio deguonies poreikio (CDS) šalinimo efektyvumas. Kai įtekamoji ChDS buvo 447 mg/L, anaerobinio etapo nuotekų ChDS buvo maždaug 147 mg/l, o galutinis nuotekų ChDS buvo 42 mg/L, atitinkantis A klasės išleidimo standartą. ChDS pašalinimo efektyvumas ankstyvoje anaerobinėje stadijoje buvo nestabilus, su dideliais svyravimais ir santykinai mažu mišrių skysčių suspenduotų kietųjų dalelių (MLSS) lygiu. Tačiaupo 7 dienų pašalinimo greitis stabilizavosi ties 94 %. Anaerobinis etapas pirmiausia pašalina teršalus per mikrobų skaidymą ir praskiedimą refliuksu, o tai rodo veiksmingą teršalų pašalinimą.
Naudojant „Minitab“ programinę įrangą, modifikuotų ir įprastų AAO sistemų pašalinimo našumas buvo lyginamas atliekant nepriklausomo mėginio t-bandymo analizę su rezultatais, parodytais4 pav.
Esant 95 % pasikliovimo intervalui, t-reikšmė buvo 0,26, o p-reikšmė buvo 0,605. Duomenų analizė neparodė reikšmingo vidutinių pašalinimo rodiklių skirtumo tarp dviejų sistemų. Modifikuota AAO sistema parodė santykinai didelį COD pašalinimo efektyvumo kintamumą, visų pirma dėl ankstyvosios -fazės duomenų skirtumų, įskaitant aklimatizacijos fazę.Apskritai, modifikuota AAO sistema parodė veiksmingą COD pašalinimą.
4. Amoniakinio azoto šalinimo modifikuotoje AAO sistemoje efektyvumo analizė
Ištirtas amoniakinio azoto (NH₃-N) šalinimo efektyvumas. Kai įtekančio NH₃-N koncentracija buvo 36 mg/L, anaerobinio etapo nuotekų NH₃-N buvo maždaug 19 mg/L. Ankstyvoje stadijoje nuotekų koncentracija buvo gana didelė, o šalinimo efektyvumas labai svyravo. Tačiaupo 12 dienų aklimatizacijos pašalinimo greitis padidėjo iki maždaug 81 %, su nitrifikuojančiomis bakterijomis logaritminėje augimo fazėje.Vėliau pašalinimo rodiklis stabilizavosi ir vidutiniškai siekė 93 proc., kurio nuotekų NH₃-N koncentracija yra 4 mg/L, atitinkanti A klasės išleidimo standartą.
Esant 95 % pasikliovimo intervalui, t-reikšmė buvo 3,41, o p-reikšmė buvo 0,998. Duomenų analizė neparodė reikšmingo vidutinių pašalinimo rodiklių skirtumo tarp dviejų sistemų. Modifikuota AAO sistema parodė santykinai didelį NH₃-N pašalinimo efektyvumo kintamumą, visų pirma dėl ankstyvosios-fazės duomenų skirtumų, įskaitant aklimatizacijos fazę.Apskritai, modifikuota AAO sistema parodė efektyvų NH₃-N pašalinimą.
5. Bendrojo fosforo ir bendro azoto pašalinimo efektyvumo modifikuotoje AAO sistemoje analizė
5.1 Bendras fosforo šalinimo efektyvumas
Ištirtas bendrojo fosforo (TP) šalinimo efektyvumas. Kai įtekančio TP koncentracija buvo 3,6 mg/l, prireikė 11 dienų aklimatizacijos laikotarpio. Nuotekų TP koncentracija iš visos sistemos siekė 2,8 mg/L, o anaerobinės pakopos nuotekų TP koncentracija buvo 4,2 mg/L, o tai rodo reikšmingą fosforo išsiskyrimą. Po aklimatizacijos TP šalinimo efektyvumas ženkliai pagerėjo, anaerobinės pakopos nuotekų TP koncentracija sumažėjo iki 2,7 mg/l, o pašalinimo efektyvumas siekė 17%.Vėlesniame etape TP pašalinimo greitis stabilizavosi virš 60%, o nuotekų TP koncentracija artėjo prie 0,5 mg/l., atitinkantis B klasės iškrovos standartą.
Dviejų sistemų palyginimas parodė, kad modifikuotai AAO sistemai reikėjo pradinio aklimatizacijos laikotarpio, kurio pašalinimo efektyvumas buvo palyginti mažas. Tačiau po aklimatizacijos,TP šalinimo efektyvumas žymiai pagerėjo, o tai rodo didesnį efektyvumą, palyginti su įprasta AAO sistema.
5.2 Bendras azoto pašalinimo efektyvumas
Ištirtas bendrojo azoto (TN) šalinimo efektyvumas. Kai įtekančio TN koncentracija buvo 34 mg/l, anaerobinės pakopos nuotekų TN koncentracija buvo maždaug 18 mg/l. Ankstyvoje stadijoje nuotekų koncentracija buvo gana didelė, o šalinimo efektyvumas labai svyravo.Po 10 dienų aklimatizacijos TN pašalinimo greitis padidėjo iki 68%, o nuotekų koncentracija buvo 9 mg/l., atitinkantis A klasės iškrovos standartą.
Esant 95 % pasikliovimo intervalui, t-reikšmė buvo 0,72, o p-reikšmė buvo 0,753. Duomenų analizė neparodė reikšmingo vidutinių pašalinimo rodiklių skirtumo tarp dviejų sistemų. Modifikuota AAO sistema parodė santykinai didelį TN pašalinimo efektyvumo kintamumą, visų pirma dėl ankstyvosios -fazės duomenų skirtumų, įskaitant aklimatizacijos fazę.Apskritai, modifikuota AAO sistema parodė veiksmingą TN pašalinimą.
Išvada
Apibendrinant galima pasakyti, kad modifikuota AAO sistema puikiai pašalina pagrindinius nuotekų teršalus -COD, amoniakinį azotą, bendrą azotą ir bendrą fosforą-, atitinkantį A arba B klasės išleidimo standartus po trumpo aklimatizacijos laikotarpio.
Nors statistinė analizė (t-testas, p-vertė) neparodė reikšmingo vidutinio pašalinimo efektyvumo skirtumo, palyginti su įprastine sistema, modifikuota konstrukcija pasižymėjo didesniu stabilumu ir geresniais gydymo rezultatais laikui bėgant, nepaisant didesnio duomenų kintamumo pradinės operacijos metu. Patobulinimai, ypač anaerobinėje zonoje su optimizuotomis maišymo, atskyrimo ir terpės zonomis, prisideda prie didesnio proceso atsparumo ir efektyvumo.
Šios išvados pabrėžiamodifikuotų AAO sistemų potencialas veiksmingai spręsti sudėtingų nuotekų sudėties problemas, remiant jų praktinį taikymą atnaujinant esamą gydymo infrastruktūrą.