1. Introduksjon
Forbedret biologisk fjerning av næringsstoffer (BNR) er en kritisk komponent i konvensjonelle aktivert slam (CAS)-systemer, som tar sikte på å redusere nitrogen- og fosforkonsentrasjoner for å møte stadig strengere regler for utslipp av avløpsvann. Tradisjonelle CAS-systemer er ofte avhengige av kontinuerlig lufting og faste driftsparametere, noe som kan begrense effektiviteten til fjerning av næringsstoffer, spesielt under fluktuerende innflytelsesforhold. Studien undersøker driftsmodifikasjoner, inkludert intermitterende lufting og slamalderoptimalisering, for å forbedre fjerning av næringsstoffer uten store infrastrukturendringer, og gir praktisk veiledning for ettermontering av eksisterende anlegg.
2. Materialer og metoder
Pilotreaktorer i-skala ble designet for å sammenligne ulike driftsforhold. Luftemodus inkluderte kontinuerlige og intermitterende luftingssykluser, mens slamretensjonstider (SRT) varierte fra 5 til 20 dager. Forholdet mellom karbon- og-nitrogen (C/N) ble justert fra 4 til 10 for å evaluere effekten på fjerning av næringsstoffer. Kommunalt sekundært avløp ble brukt som tilløp. Nitrogen- og fosforkonsentrasjoner ble overvåket daglig. Mikrobiell fellesskapssammensetning ble vurdert ved bruk av 16S rRNA-sekvensering, med fokus på berikelse av nitrifiserende og denitrifiserende bakterier under ulike operasjonelle strategier. Adaptive kontrollstrategier ble implementert for å evaluere avløpsstabilitet under innflytningsvariabilitet.
3. Resultater
Intermitterende lufting kombinert med optimert slamalder forbedret effektiviteten til fjerning av næringsstoffer betydelig. Ammoniumfjerning oversteg konsekvent 95 %, total nitrogenfjerning varierte fra 80 % til 90 %, og totale fosforkonsentrasjoner falt under 1 mg/L under optimale forhold. Mikrobiell analyse avdekket selektiv anrikning av nitrifiserende og denitrifiserende bakterier, som korrelerte med forbedret fjerning av næringsstoffer. Kontinuerlig overvåking og adaptiv kontroll opprettholdt stabil avløpskvalitet selv når tilløpskonsentrasjonene varierte. Sammenlignende analyse viste at intermitterende lufting ga overlegen nitrogen- og fosforfjerning sammenlignet med kontinuerlig lufting, mens SRT optimaliserte ytterligere forbedret prosessytelse.
4. Diskusjon
Resultatene indikerer at driftsmodifikasjoner i CAS-systemer kan forbedre fjerningen av næringsstoffer betydelig uten å kreve dyre infrastrukturoppgraderinger. Intermitterende lufting skaper vekslende aerobe og anoksiske forhold som favoriserer samtidig nitrifikasjon og denitrifikasjon. Optimalisert slamalder opprettholder en balansert mikrobiell populasjon, og støtter stabil biologisk aktivitet. Studien fremhever viktigheten av å forstå mikrobiell fellesskapsdynamikk og bruke adaptiv kontroll for å svare på innflytende variasjon. Disse funnene gir praktisk veiledning for renseanlegg for avløpsvann som søker å forbedre kostnadene for avløpskvaliteten -effektivt samtidig som de oppfyller strengere regulatoriske krav.
5. Konklusjon
Forbedret biologisk fjerning av næringsstoffer i konvensjonelle aktivert slamsystemer kan oppnås ved å kombinere intermitterende lufting med optimalisert slamalder. Denne strategien forbedrer nitrogen- og fosforfjerning, fremmer fordelaktige mikrobielle samfunnskifter og sikrer stabil avløpskvalitet under varierende forhold. Den komparative tilnærmingen gir en gjennomførbar og kostnadseffektiv-metode for ettermontering av eksisterende CAS-anlegg, og viser at driftsmodifikasjoner kan oppnå betydelige miljømessige og regulatoriske fordeler uten store infrastrukturinvesteringer.