Analiza uticaja postepenog snabdevanja kiseonikom u aerobnoj zoni AAO procesa na efikasnost uklanjanja zagađivača
Pregled
AAO proces je široko rasprostranjena tehnologija za prečišćavanje otpadnih voda, koja se prvenstveno sastoji od anaerobnih, anoksičnih i aerobnih faza, koje rade sinergijski kako bi efikasno uklonile zagađivače iz otpadnih voda. Aerobna faza je kritična komponenta AAO procesa, a način snabdevanja kiseonikom direktno utiče na ukupnu operativnu efikasnost celog sistema. Da bi se dodatno poboljšala efikasnost AAO procesa u praktičnim primenama, istraživači su predložili faznu šemu snabdevanja kiseonikom. Uspostavljanjem više zona sa različitim koncentracijama rastvorenog kiseonika (DO) unutar sistema, ova šema ima za cilj da optimizuje metaboličku aktivnost aerobnih mikroorganizama i poboljša efikasnost uklanjanja zagađivača. Stoga, analiza uticaja postepenog snabdevanja kiseonikom u aerobnoj zoni AAO procesa na uklanjanje zagađivača ima značajnu praktičnu vrednost.
Pregled postupnog snabdevanja kiseonikom u aerobnoj zoni AAO procesa
Aerobna zona je primarno mjesto za oksidaciju i razgradnju organske tvari. Kroz postupno snabdevanje kiseonikom, koncentracije DO u različitim zonama mogu se fleksibilno prilagođavati na osnovu brzine razgradnje organske materije i potrebe mikroorganizama za kiseonikom, obezbeđujući ujednačenu i dovoljnu degradaciju organske materije u zonama. Ovaj pristup pomaže u poboljšanju brzine uklanjanja organskih materija i stabilizaciji kvaliteta otpadnih voda. U aerobnoj zoni, amonijačni dušik se oksidira u nitrat nitrifikujućim bakterijama. Postepeno snabdevanje kiseonikom obezbeđuje da bakterije koje nitrifikuju efikasno rade pod odgovarajućim koncentracijama DO, izbegavajući štetne efekte na proces nitrifikacije izazvane preterano visokim ili niskim nivoima DO. Istovremeno, kontrolom omjera recirkulacije i koncentracije miješane tekućine, proces nitrifikacije se može dodatno optimizirati, povećavajući efikasnost uklanjanja amonijačnog dušika. AAO proces vrši istovremeno uklanjanje dušika i fosfora. Pod stepenastim uslovima opskrbe kiseonikom u aerobnoj zoni, organizmi koji akumuliraju fosfor-(PAO) mogu u potpunosti apsorbirati fosfor pod odgovarajućim koncentracijama DO i postići uklanjanje fosfora ispuštanjem mulja bogatog fosforom-u narednim fazama. U međuvremenu, podešavanjem operativnih parametara u anoksičnim i aerobnim zonama, proces denitrifikacije se može optimizirati, poboljšavajući ukupnu efikasnost uklanjanja dušika.
Eksperimentalna metodologija za analizu uticaja faza Opskrba kisikom o efikasnosti uklanjanja zagađivača
Tokom eksperimenta korištene su metode kao što su sistemi za kontrolu ventila za aeraciju, sistemi automatskog upravljanja i broj ventilatora za regulaciju intenziteta aeracije, čime se odražava koncentracija DO. Tok procesa eksperimentalne postavke je prikazan uSlika 1.
Kao što je prikazano na slici 1, aerobna zona AAO sistema je podeljena u tri regiona: glavni, srednji i repni deo. Vrijeme hidrauličkog zadržavanja (HRT) sistema je postavljeno na 2 sata. Dimenzije reaktora bile su 160 cm × 125 cm × 100 cm (dužina × širina × visina), sa visinom miješane tekućine postavljene na 60 cm. Smjer protoka između reakcionih spremnika kontroliran je korištenjem stijenki vodilica i pregrada.
Uzorci otpadnih voda prikupljeni su iz primarne taložnice komunalnog postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda. Kvalitet otpadnih voda bio je relativno stabilan, sa svim relevantnim pokazateljima unutar standardnih raspona: koncentracija TP se kretala od 3,0 do 5,5 mg/L, koncentracija TN od 26 do 49 mg/L, a COD od 255 do 485 mg/L.
Svaka aerobna sekcija je opremljena vrtložnom vazdušnom pumpom i nezavisno konfigurisanim perforiranim cevnim sistemom kako bi se formirao sistem aeracije za operacije aeracije. Tokom rada sistema, svaka vrtložna vazdušna pumpa radila je nezavisno i stabilno, održavajući koncentracije DO u rasponu od 4–5 mg/L, 3–4 mg/L, odnosno 2–3 mg/L. Koncentracije DO i kvalitet efluenta iz različitih sekcija su izmjereni i analizirani kako bi se odredio specifičan utjecaj na efikasnost uklanjanja zagađivača.
3 Analiza uticaja koncentracije DO u glavnom dijelu na efikasnost uklanjanja zagađivača
3.1 Analiza efikasnosti uklanjanja COD-a
Analiza uklanjanja COD u glavnom dijelu aerobne zone AAO pod tri različita uslova koncentracije DO pokazala je vrijednosti COD efluenta od 41,2, 40,2 i 40,8 mg/L, sa efikasnošću uklanjanja od 91,3%, 90,5%, odnosno 90,8%. Specifični detalji su prikazani uSlika 2.
Analiza podataka pokazuje da iako je efikasnost uklanjanja COD-a u dijelu glave varirala u određenoj mjeri pod različitim koncentracijama DO, ukupna varijacija je bila minimalna i nije pokazala jasnu korelaciju. Kada se koncentracija DO povećala sa nivoa 2–3 mg/L na nivo od 3–4 mg/L, COD efluenta i efikasnost uklanjanja smanjeni su za 1,0 mg/L odnosno 0,8%. Međutim, kada se koncentracija DO povećala na nivo od 4-5 mg/L, COD efluenta i efikasnost uklanjanja porasli su za 0,6 mg/L odnosno 0,3%. Različite koncentracije DO nisu značajno uticale na efikasnost uklanjanja KPK.
3.2 Analiza efikasnosti uklanjanja TN-a
Analiza uklanjanja TN u glavnom dijelu pokazala je efluentnu koncentraciju TN od 12,8, 12,3 i 13,1 mg/L pod tri uslova DO, sa stopama uklanjanja od 68,0%, 66,8% i 67,7%, respektivno.
Analiza podataka pokazuje da je efikasnost uklanjanja TN u presjeku glave varirala u određenoj mjeri pod različitim koncentracijama DO, ali je ukupna varijacija bila minimalna i nije pokazala jasnu korelaciju. Stoga se može zaključiti da različite koncentracije DO nisu značajno utjecale na efikasnost uklanjanja TN.
3.3 Analiza efikasnosti uklanjanja TP
Analiza uklanjanja TP u glavnom dijelu pokazala je koncentraciju TP u efluentu od 0,60, 0,51 i 0,48 mg/L pod tri uslova DO, sa stopama uklanjanja od 88,1%, 90,7% i 91,7%, respektivno.
Analiza podataka pokazuje da je efikasnost uklanjanja TP u presjeku glave varirala s koncentracijom DO. Povećanje koncentracije DO smanjilo je koncentraciju TP u efluentu i dodatno poboljšalo efikasnost uklanjanja. Dakle, može se zaključiti da je nivo koncentracije DO od 4-5 mg/L postigao relativno najveću efikasnost uklanjanja.
Sveobuhvatna analiza sugerira da postavljanje koncentracije DO u dijelu glave na nivo od 4-5 mg/L rezultira većom efikasnošću uzimanja fosfora.
4 Analiza uticaja koncentracije DO srednjeg preseka na efikasnost uklanjanja zagađivača
4.1 Analiza efikasnosti uklanjanja COD-a
Analiza uklanjanja KPK u srednjem dijelu pokazala je vrijednosti COD efluenta od 39,9, 38,9 i 40,4 mg/L pod tri uvjeta DO, sa efikasnošću uklanjanja od 91,0%, 90,9% i 91,2%, respektivno. Specifični detalji su prikazani uSlika 3.
Analiza podataka pokazuje da, iako je efikasnost uklanjanja KPK u srednjem dijelu varirala u određenoj mjeri pod različitim koncentracijama DO, ukupna varijacija je bila minimalna i nije pokazala jasnu korelaciju. Kada se koncentracija DO povećala sa nivoa 2–3 mg/L na nivo od 3–4 mg/L, COD efluenta i efikasnost uklanjanja smanjeni su za 1,0 mg/L odnosno 0,1%. Međutim, kada se koncentracija DO povećala na nivo od 4-5 mg/L, COD efluenta i efikasnost uklanjanja porasli su za 0,5 mg/L odnosno 0,3%. Različite koncentracije DO nisu značajno uticale na efikasnost uklanjanja KPK.
4.2 Analiza efikasnosti uklanjanja TN-a
Analiza uklanjanja TN u srednjem dijelu pokazala je efluentnu koncentraciju TN od 13,8, 13,0 i 12,9 mg/L pod tri uslova DO, sa stopama uklanjanja od 62,5%, 66,3% i 66,4%, respektivno. Komparativno, nivoi koncentracije DO od 3-4 mg/L i 4-5 mg/L su rezultirali boljom efikasnošću uklanjanja TN.
4.3 Analiza efikasnosti uklanjanja TP
Analiza uklanjanja TP u srednjem dijelu pokazala je koncentraciju TP u efluentu od 0,57, 0,52 i 0,46 mg/L pod tri uvjeta DO, sa stopama uklanjanja od 88,5%, 90,8% i 91,5%, respektivno. Komparativno, nivoi koncentracije DO od 3-4 mg/L i 4-5 mg/L su rezultirali boljom efikasnošću uklanjanja TP.
Sveobuhvatna analiza sugerira da se postavljanjem koncentracije DO u srednjem dijelu na nivo od 3-4 mg/L postiže veća efikasnost uklanjanja zagađivača.
Analiza utjecaja koncentracije DO repnog dijela na efikasnost uklanjanja zagađivača
5.1 Analiza efikasnosti uklanjanja COD-a
Analiza uklanjanja COD u repnom dijelu pokazala je efikasnost uklanjanja od 91,8% pod sva tri uslova koncentracije DO. Različite koncentracije DO nisu značajno uticale na efikasnost uklanjanja KPK.
5.2 Analiza efikasnosti uklanjanja TN-a
Analiza uklanjanja TN u repnom dijelu pokazala je efluentnu koncentraciju TN od 11,5, 12,7 i 13,4 mg/L pod tri uslova DO, sa stopama uklanjanja od 72,7%, 67,9% i 66,5%, respektivno. Komparativno, nivo koncentracije DO od 2-3 mg/L rezultirao je boljom efikasnošću uklanjanja TN.
5.3 Analiza efikasnosti uklanjanja TP
Analiza uklanjanja TP u repnom dijelu pokazala je da kada je koncentracija DO bila ispod 2,0 mg/L, efikasnost uklanjanja nije prelazila 96%. U ovom eksperimentu, brzina uklanjanja pod sva tri uslova DO bila je 90%, a koncentracije u efluentu zadovoljavale su primarni standard.
Ukratko, postavljanjem koncentracije DO u repnom dijelu na nivo od 2-3 mg/L postiže se veća efikasnost uklanjanja zagađivača.
Zaključak
Da bi se istražio specifičan uticaj postepenog snabdevanja kiseonikom u aerobnoj zoni AAO procesa na efikasnost uklanjanja zagađivača, aerobna zona je tokom studije podeljena na glavni, srednji i repni deo. Analiza efikasnosti uklanjanja COD, TN i TP u ovim sekcijama, u kombinaciji sa rezultatima istraživanja, pokazuje da postavljanje nivoa koncentracije DO u tri aerobne zone na 4–5 mg/L, 3–4 mg/L i 2–3 mg/L, respektivno, postiže bolju ukupnu efikasnost uklanjanja zagađivača. Ovaj pristup može pružiti podršku i referencu za ekološku zaštitu životne sredine, očuvanje energije i napore za smanjenje emisija.