Analyse av virkningen av trinnvis oksygentilførsel i den aerobe sonen i AAO-prosessen på effektiviteten av forurensningsfjerning
Oversikt
AAO-prosessen er en mye brukt avløpsvannbehandlingsteknologi, primært bestående av anaerobe, anoksiske og aerobe stadier, som fungerer synergistisk for effektivt å fjerne forurensninger fra avløpsvannet. Det aerobe stadiet er en kritisk komponent i AAO-prosessen, og oksygentilførselsmetoden påvirker direkte den totale driftseffektiviteten til hele systemet. For ytterligere å forbedre effektiviteten til AAO-prosessen i praktiske anvendelser, har forskere foreslått et trinnvis oksygentilførselsskjema. Ved å etablere flere soner med forskjellige konsentrasjoner av oppløst oksygen (DO) i systemet, har denne ordningen som mål å optimalisere den metabolske aktiviteten til aerobe mikroorganismer og forbedre effektiviteten til fjerning av forurensninger. Derfor har det betydelig praktisk verdi å analysere virkningen av trinnvis oksygentilførsel i den aerobe sonen til AAO-prosessen på fjerning av forurensninger.
Oversikt over trinnvis oksygentilførsel i den aerobe sonen i AAO-prosessen
Den aerobe sonen er det primære stedet for oksidasjon og nedbrytning av organisk materiale. Gjennom trinnvis oksygentilførsel kan DO-konsentrasjoner i ulike soner justeres fleksibelt basert på nedbrytningshastigheten til organisk materiale og oksygenbehovet til mikroorganismer, noe som sikrer jevn og tilstrekkelig nedbrytning av organisk materiale på tvers av soner. Denne tilnærmingen bidrar til å forbedre fjerningshastigheten for organisk materiale og stabilisere avløpskvaliteten. I den aerobe sonen oksideres ammoniakknitrogen til nitrat av nitrifiserende bakterier. Stadiumvis oksygentilførsel sikrer at nitrifiserende bakterier fungerer effektivt under passende DO-konsentrasjoner, og unngår negative effekter på nitrifikasjonsprosessen forårsaket av for høye eller lave DO-nivåer. Samtidig kan nitrifikasjonsprosessen optimaliseres ytterligere ved å kontrollere resirkuleringsforholdet og blandingsvæskekonsentrasjonen, noe som øker effektiviteten til fjerning av ammoniakknitrogen. AAO-prosessen utfører samtidig nitrogen- og fosforfjerning. Under trinnvise oksygentilførselsforhold i den aerobe sonen, kan fosfor-akkumulerende organismer (PAO) fullstendig absorbere fosfor under passende DO-konsentrasjoner og oppnå fosforfjerning ved å slippe ut fosfor-rikt slam i påfølgende stadier. I mellomtiden kan denitrifikasjonsprosessen optimaliseres ved å justere driftsparametrene i de anoksiske og aerobe sonene, og forbedre total nitrogenfjerningseffektivitet.
Eksperimentell metodikk for å analysere effekten av iscenesatt Oksygenforsyning på effektivisering av forurensningsfjerning
Under eksperimentet ble metoder som lufteventilkontrollsystemer, automatiske kontrollsystemer og antall vifteenheter brukt for å regulere luftingsintensiteten, og dermed reflektere DO-konsentrasjonen. Prosessflyten til forsøksoppsettet er vist iFigur 1.
Som vist i figur 1 er den aerobe sonen til AAO-systemet delt inn i tre regioner: hode-, midt- og haleseksjoner. Den hydrauliske retensjonstiden (HRT) for systemet ble satt til 2 timer. Reaktordimensjonene var 160 cm × 125 cm × 100 cm (lengde × bredde × høyde), med en blandet væskehøyde satt til 60 cm. Strømningsretningen mellom reaksjonstankene ble kontrollert ved hjelp av styrevegger og ledeplater.
Avløpsprøver ble samlet inn fra den primære sedimentasjonstanken til et kommunalt renseanlegg. Avløpsvannkvaliteten var relativt stabil, med alle relevante indikatorer innenfor standardområder: TP-konsentrasjon varierte fra 3,0 til 5,5 mg/L, TN-konsentrasjon fra 26 til 49 mg/L, og COD fra 255 til 485 mg/L.
Hver aerobic seksjon var utstyrt med en virvelluftpumpe og et uavhengig konfigurert perforert rørsystem for å danne luftesystemet for lufteoperasjoner. Under systemdrift opererte hver virvelluftpumpe uavhengig og stabilt, og opprettholdt DO-konsentrasjoner innenfor henholdsvis 4–5 mg/L, 3–4 mg/L og 2–3 mg/L. DO-konsentrasjonene og avløpskvaliteten fra forskjellige seksjoner ble målt og analysert for å bestemme den spesifikke innvirkningen på effektiviteten til fjerning av forurensninger.
3 Analyse av virkningen av hodeseksjons DO-konsentrasjon på effektiviteten til fjerning av forurensninger
3.1 Effektivitetsanalyse for fjerning av COD
Analyse av COD-fjerning i hodedelen av den aerobe AAO-sonen under tre forskjellige DO-konsentrasjonsforhold viste COD-verdier for avløp på 41,2, 40,2 og 40,8 mg/L, med fjerningseffektiviteter på henholdsvis 91,3 %, 90,5 % og 90,8 %. Spesifikke detaljer vises iFigur 2.
Dataanalyse indikerer at mens COD-fjerningseffektiviteten i hodeseksjonen varierte til en viss grad under forskjellige DO-konsentrasjoner, var den totale variasjonen minimal og viste ikke en klar korrelasjon. Når DO-konsentrasjonen økte fra 2–3 mg/L-nivået til 3–4 mg/L-nivået, sank COD og fjerningseffektiviteten med henholdsvis 1,0 mg/L og 0,8 %. Når DO-konsentrasjonen økte til 4–5 mg/L-nivået, økte imidlertid COD-effekten og fjerningseffektiviteten med henholdsvis 0,6 mg/L og 0,3 %. Ulike DO-konsentrasjoner påvirket ikke COD-fjerningseffektiviteten signifikant.
3.2 TN-fjerningseffektivitetsanalyse
Analyse av TN-fjerning i hodeseksjonen viste avløps-TN-konsentrasjoner på 12,8, 12,3 og 13,1 mg/L under de tre DO-forholdene, med fjerningsrater på henholdsvis 68,0 %, 66,8 % og 67,7 %.
Dataanalyse indikerer at effektiviteten til fjerning av TN i hodeseksjonen varierte til en viss grad under ulike DO-konsentrasjoner, men den totale variasjonen var minimal og viste ingen klar korrelasjon. Dermed kan det konkluderes med at forskjellige DO-konsentrasjoner ikke påvirket effektiviteten til fjerning av TN signifikant.
3.3 TP-fjerningseffektivitetsanalyse
Analyse av TP-fjerning i hodeseksjonen viste avløps-TP-konsentrasjoner på 0,60, 0,51 og 0,48 mg/L under de tre DO-forholdene, med fjerningsrater på henholdsvis 88,1 %, 90,7 % og 91,7 %.
Dataanalyse indikerer at effektiviteten til fjerning av TP i hodedelen varierte med DO-konsentrasjonen. Økende DO-konsentrasjon reduserte avløps-TP-konsentrasjonen og forbedret fjerningseffektiviteten ytterligere. Dermed kan det konkluderes med at DO-konsentrasjonsnivået på 4–5 mg/L oppnådde den relativt høyeste fjerningseffektiviteten.
Omfattende analyse antyder at å sette DO-konsentrasjonen i hodeseksjonen til 4–5 mg/L-nivået resulterer i høyere fosforopptakseffektivitet.
4 Analyse av virkningen av midtseksjons DO-konsentrasjon på effektiviteten til fjerning av forurensninger
4.1 Effektivitetsanalyse for fjerning av COD
Analyse av COD-fjerning i midtseksjonen viste COD-verdier for avløp på 39,9, 38,9 og 40,4 mg/L under de tre DO-forholdene, med fjerningseffektiviteter på henholdsvis 91,0 %, 90,9 % og 91,2 %. Spesifikke detaljer vises iFigur 3.
Dataanalyse indikerer at mens COD-fjerningseffektiviteten i midtseksjonen varierte til en viss grad under forskjellige DO-konsentrasjoner, var den totale variasjonen minimal og viste ikke en klar korrelasjon. Når DO-konsentrasjonen økte fra 2–3 mg/L-nivået til 3–4 mg/L-nivået, sank COD og fjerningseffektiviteten med henholdsvis 1,0 mg/L og 0,1 %. Når DO-konsentrasjonen økte til 4–5 mg/L-nivået, økte imidlertid COD- og fjerningseffektiviteten med henholdsvis 0,5 mg/L og 0,3 %. Ulike DO-konsentrasjoner påvirket ikke COD-fjerningseffektiviteten signifikant.
4.2 TN-fjerningseffektivitetsanalyse
Analyse av TN-fjerning i midtseksjonen viste avløps-TN-konsentrasjoner på 13,8, 13,0 og 12,9 mg/L under de tre DO-forholdene, med fjerningsrater på henholdsvis 62,5 %, 66,3 % og 66,4 %. Til sammenligning resulterte DO-konsentrasjonsnivåer på 3–4 mg/L og 4–5 mg/L i bedre TN-fjerningseffektivitet.
4.3 TP-fjerningseffektivitetsanalyse
Analyse av TP-fjerning i midtseksjonen viste avløps-TP-konsentrasjoner på 0,57, 0,52 og 0,46 mg/L under de tre DO-forholdene, med fjerningsrater på henholdsvis 88,5 %, 90,8 % og 91,5 %. Til sammenligning resulterte DO-konsentrasjonsnivåer på 3–4 mg/L og 4–5 mg/L i bedre TP-fjerningseffektivitet.
Omfattende analyse antyder at å sette DO-konsentrasjonen i midtseksjonen til 3–4 mg/L-nivået gir høyere effektivitet for fjerning av forurensninger.
Analyse av virkningen av konsentrasjonen av haleseksjon DO på effektiviteten ved fjerning av forurensninger
5.1 Effektivitetsanalyse for fjerning av COD
Analyse av COD-fjerning i haledelen viste en fjerningseffektivitet på 91,8 % under alle tre DO-konsentrasjonsforholdene. Ulike DO-konsentrasjoner påvirket ikke COD-fjerningseffektiviteten signifikant.
5.2 TN-fjerningseffektivitetsanalyse
Analyse av TN-fjerning i haledelen viste avløps-TN-konsentrasjoner på 11,5, 12,7 og 13,4 mg/L under de tre DO-forholdene, med fjerningsrater på henholdsvis 72,7 %, 67,9 % og 66,5 %. Til sammenligning resulterte DO-konsentrasjonsnivået på 2–3 mg/L i bedre TN-fjerningseffektivitet.
5.3 TP-fjerningseffektivitetsanalyse
Analyse av TP-fjerning i haledelen viste at når DO-konsentrasjonen var under 2,0 mg/L, oversteg ikke fjerningseffektiviteten 96 %. I dette eksperimentet var fjerningshastigheten under alle tre DO-betingelsene 90 %, og avløpskonsentrasjonene oppfylte primærstandarden.
Oppsummert, ved å sette DO-konsentrasjonen i haledelen til nivået 2–3 mg/L oppnås høyere effektivitet for fjerning av forurensninger.
Konklusjon
For å undersøke den spesifikke innvirkningen av trinnvis oksygentilførsel i den aerobe sonen til AAO-prosessen på effektiviteten av forurensningsfjerning, ble den aerobe sonen delt inn i hode-, midt- og haleseksjoner under studien. Analyse av COD-, TN- og TP-fjerningseffektiviteter på tvers av disse seksjonene, kombinert med forskningsresultatene, indikerer at å sette DO-konsentrasjonsnivåer i de tre aerobe sonene til henholdsvis 4–5 mg/L, 3–4 mg/L og 2–3 mg/L, oppnår bedre total effektivitet for fjerning av forurensninger. Denne tilnærmingen kan gi støtte og referanse for økologisk miljøvern, energisparing og utslippsreduksjon.