Mjerenje performansi i evaluacija sistema za aeraciju s finim mjehurićima u AAO procesu tokom ljeta i zime
Većina komunalnih postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda (PPOV) u Kini koristi aerobne biološke procese za uklanjanje organske tvari, dušika, fosfora i drugih zagađivača iz otpadnih voda. Opskrba otopljenim kisikom (DO) u vodi je preduvjet za održavanje zahtjeva za životom mikroba i efikasnosti tretmana u aerobnom biološkom procesu. shodno tome,jedinica za aeraciju je jezgro aerobnog biološkog tretmana otpadnih voda. Istovremeno, sistem aeracije je takođeglavna jedinica{0}}koja troši energijuu PPOV, računajući45% do 75% ukupne potrošnje energije postrojenja. Pored uslova rada, na potrošnju energije sistema za aeraciju utiču faktori kao što su kvalitet otpadnih voda i uslovi životne sredine. Većina regija u Kini ima različita četiri godišnja doba, obilne padavine i značajne sezonske varijacije temperature. Ljetne padavine razrjeđuju koncentraciju zagađujućih tvari u PPOV, dok niske zimske temperature utiču na mikrobnu aktivnost, čime utiču na kvalitet otpadnih voda. Fluktuacije u brzini i kvaliteti dotoka takođe predstavljaju izazove za preciznu kontrolu sistema aeracije u PPOV. Bez dovoljnog razumijevanja promjena u performansama prijenosa kisika difuzora s finim mjehurićima i njihovog održavanja tokom rada, prednost visoke efikasnosti prijenosa kisika (OTE) sistema za aeraciju s finim mjehurićima ne može se u potpunosti iskoristiti, što dovodi do gubitka energije.
Trenutno se najčešće koristi tipfini mehur difuzor, čiji je učinak direktno povezan sa radnom potrošnjom energije sistema za aeraciju. Metode za mjerenje performansi prijenosa kisika difuzora s finim mjehurićima uključuju statičke testove (kao što je test čiste vode) i dinamičke testove (kao što je metoda analize off{1}}gasa). Istraživanja o statičkim testovima uglavnom se fokusiraju na simulacije u laboratorijskim{3}}razmjerima, dok se metode dinamičkog ispitivanja rijetko prijavljuju zbog faktora kao što su zahtjevi na ispitnom mjestu i ograničenja testiranja na terenu. Trenutno je Kina uspostavila samo relevantne standarde za metodu ispitivanja čiste vode. Tokom stvarnog rada, na performanse prenosa kiseonika difuzora utiču faktori kao što su kvalitet uticaja, karakteristike mulja, radni uslovi i zaprljanost difuzora. Stvarne performanse značajno se razlikuju od rezultata ispitivanja čiste vode, što dovodi do značajnih odstupanja kada se koriste podaci o čistoj vodi za predviđanje stvarnih zahtjeva za dovod zraka. Nedostatak efikasnih metoda praćenja energetske efikasnosti sistema za aeraciju u PPOV dovodi do gubitka energije. Stoga je neophodno izmjeriti i ocijeniti performanse prijenosa kisika difuzora tokom stvarnog rada kako bi se usmjerile pravovremene prilagodbe strategija aeracije i pomoglo u postizanju uštede energije i smanjenja potrošnje u sistemima za aeraciju. Ova studija trajeopštinski PPOV u Šangaju kao primjer. Putem terenskih mjerenja koncentracije zagađivača u aerobnom rezervoaru i obrazaca varijacije OTE-a duž putanje sistema za aeraciju s finim mjehurićima ljeti i zimi, efikasnost uklanjanja zagađivača i performanse sistema za aeraciju su sistematski mjereni i ocjenjivani. Cilj je istražiti utjecaj sezonskih promjena na performanse prijenosa kisika sistema za aeraciju, dajući smjernice za preciznu kontrolu i rad-uštede energije sistema za aeraciju u tretmanu otpadnih voda.
1. Materijali i metode
1.1 Pregled rada PPOV
Općinsko PPOV u Šangaju koristi kombinaciju procesapredtretman + AAO proces + filter od dubokih vlakana + UV dezinfekcija. Thekapacitet tretmana je 3,0×10⁵ m³/d. Glavni tok procesa PPOV je prikazan uSlika 1. Uticaj je prvenstvenokućna kanalizacija, a efluent ispunjava standard razreda A „Standarda za ispuštanje zagađivača za komunalna postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda“ (GB 18918-2002) prije nego što se ispusti u rijeku Jangce. Vremena hidrauličkog zadržavanja (HRT) za anaerobni rezervoar, anoksični rezervoar i aerobni rezervoar biološkog rezervoara u ovom postrojenju su 1,5 h, 2,7 h i 7,1 h, respektivno. Omjer unutrašnjeg refluksa i omjer vanjskog refluksa su 100%. Starost mulja se kontroliše između 10-15 dana. Postrojenje ima ukupno 8 aerobnih rezervoara. Jedan aerobni rezervoar ima dimenzije 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (D × Š × V), sa zapreminom od 11 093 m³. Koncentracija suspendovanih čvrstih supstanci (MLSS) se kontroliše na oko 4 g/L. Donji dio je opremljen saUkrajinski Ecopolemer polietilenski cijevni difuzori finih mjehurića, veličine 120 mm × 1000 mm (D × L). Odnos zraka{4}}i-vode je 5,7:1. Svaki aerobni rezervoar se sastoji od 3 kanala (Zona 1, Zona 2 i Zona 3). Na osnovu koncentracije DO mjerene mjeračima protoka plina unutar kanala, vodeće lopatice jednostepenih centrifugalnih duvaljki (4 operativna, 2 u pripravnosti) se podešavaju tako da održavaju koncentraciju DO u aerobnom spremniku između 2-5 mg/L. Svaki ventilator ima nazivni protok vazduha od 108 m³/min, pritisak od 0,06 kPa i snagu od 160 kW. Svaki kanal se kontrolira zasebno pomoću mjerača protoka plina. U kombinaciji sa povratnom informacijom o očitavanju DO, stvarno dovod zraka se kontrolira podešavanjem vodećih lopatica jednostepenih centrifugalnih duvaljki kako bi se održao prosječni DO u aerobnom spremniku između 2-5 mg/L. Prikazani su projektovani kvalitet dotoka/efluenta i kvalitet uticaja postrojenja za 2019. godinuTabela 1.
1.2 Izgled ispitne tačke
U julu (ljeto) i decembru (zima) obavljena su dva ispitivanja performansi prijenosa kisika sistema za aeraciju s finim mjehurićima u stvarnim radnim uvjetima. Duž smjera toka postavljene su 22 ispitne točke prema lokacijama inspekcijskih otvora aerobnog rezervoara. Udaljenost između dvije susjedne ispitne točke bila je oko 5 m, sa 7, 7 i 8 testnih tačaka u zoni 1, zoni 2 i zoni 3, respektivno. Raspodjela testnih tačaka je prikazana uSlika 2. Stvarni OTE difuzora finih mjehurića u svakoj tački izračunat je mjerenjem sadržaja kiseonika u otpadnom-gasu koji izlazi iz površine vode. Istovremeno, koncentracija DO i temperatura vode u svakoj tački su izmjerene pomoću više-parametarskog mjerača kvaliteta vode (HQ 30d, Hach, SAD), a koncentracija zagađivača u svakoj tački je izmjerena i analizirana kako bi se dobio njen obrazac varijacije duž puta. Za sprječavanje COD-aCru uzorcima od degradacije tokom prijenosa, uzorci uzeti duž aerobnog rezervoara filtrirani su na-licu mjesta prije mjerenja.
1.3 Mjerenje performansi prijenosa kisika difuzora finih mjehurića u stvarnim uvjetima
Za mjerenje performansi prijenosa kisika difuzora s finim mjehurićima u stvarnim uvjetima korišten je analizator off-gasa koji je nezavisno razvio Šangajski univerzitet za električnu energiju, a koji se sastoji od sistema za sakupljanje plina, sistema za analizu plina i sistema za konverziju signala. Otporni-gas je sakupljen pomoću benzinske pumpe (KVP15-KM-2-C-S, Karier, Kina) i haube, te dostavljen elektrohemijskom senzoru kiseonika (A-01, ITG, Njemačka) na analizu. Sistem za konverziju signala je konvertovao signal izlaznog napona senzora u parcijalni pritisak kiseonika u gasu. Tokom testiranja otpadnih gasova, prvo je meren parcijalni pritisak kiseonika u vazduhu okoline. Zatim je hauba fiksirana na površinu vode aerobnog rezervoara kako bi se prikupio otpadni plin i izmjerio parcijalni pritisak kiseonika. Podaci su snimljeni nakon stabilizacije izlaza 5 minuta. Parametri dobijeni pomoću analizatora otpadnih gasova uključivali su parcijalni pritisak kiseonika u ambijentalnom vazduhu i otpadnom gasu, iz kojeg je izračunat procenat kiseonika prebačenog iz gasne faze u mešanu tečnost, tj. OTE difuzora finih mehurića, kao uJednadžba (1).
gdje:
Y(O₂,zrak)- Udio kiseonika u vazduhu;
Y(O₂,isključen{0}}gas)- Udio kiseonika u otpadnom-gasu;
AOTE- Vrijednost OTE.
OTE mjeren analizatorom off-gasa korigovan je za DO, temperaturu i salinitet kako bi se dobio standardni OTE (SOTE) difuzora finih mjehurića u otpadnoj vodi pod standardnim uslovima, kao uJednadžba (2). Proračun zasićenog DO u vodi prikazan je uJednadžba (3).
gdje:
θ- Koeficijent korekcije temperature, uzet kao 1,024, bezdimenzionalni;
ASOTE- Vrijednost SOTE;
- Koeficijent saliniteta za miješanu tekućinu (izračunat na osnovu ukupnih otopljenih čvrstih tvari u miješanoj tekućini), bezdimenzionalni, obično se uzima kao 0,99;
- Odnos efikasnosti prenosa kiseonika difuzora u otpadnoj vodi u odnosu na uslove čiste vode, bezdimenzionalno;
C - koncentracija DO u vodi, mg/L;
CS,T- Koncentracija zasićenog DO u vodi na temperaturi T, mg/L;
CS,20- Zasićena koncentracija DO u vodi na 20 stepeni, mg/L;
T- Temperatura vode, stepen .
1.4 Metoda proračuna potrošnje energije sistema za aeraciju
Teoretska potreba za kisikom aerobnog spremnika izračunata je prema modelu aktivnog mulja (ASM). Potreba za kiseonikom izračunata je na osnovu COD-aCri rezultati uklanjanja amonijačnog dušika kako bi se odredila ukupna potražnja za kisikom (TOD) aerobnog spremnika, kao uJednadžba (4).
gdje:
MTOD- Vrijednost TOD, kg O₂/h;
Q- Uticajni protok, m³/d;
ΔCCODCr- Razlika između ulazne i efluentne koncentracije COD Cr, mg/L;
ΔCAmonijačni azot- Razlika između ulazne i efluentne koncentracije amonijačnog azota, mg/L; 4,57 je faktor konverzije amonijačnog dušika u NO₃⁻-N.
Brzina snabdijevanja kiseonikom sistema za aeraciju s finim mjehurićima izračunava se kao uJednadžba (5).
gdje:
MOTR- Vrijednost stvarne brzine opskrbe kisikom, kg O₂/d;
QAFR- Protok vazduha, m³/h;
ŷO₂- Maseni udio kiseonika u vazduhu, 0,276.
Snaga ventilatora određena je stvarnom brzinom dovoda zraka ventilatora i izlaznim tlakom, koji je zauzvrat određen ulaznim tlakom, gubitkom tlaka zraka u cjevovodu, gubitkom tlaka samog difuzora s finim mjehurićima i statičkim pritiskom vode na dnu rezervoara, kao uJednadžba (6).
gdje:
ρzrak- Gustoća vazduha, g/L, uzeta kao 1,29 g/L;
N - Snaga ventilatora, kW;
R- Univerzalna gasna konstanta, 8,314 J/(mol·K);
Tzrak- Atmosferska temperatura, stepen ;
B- Koeficijent konverzije ventilatora, uzet kao 29,7;
- Odnos specifične toplote gasa, uzet kao konstanta 0,283;
η- Kombinovana efikasnost motora i ventilatora, uzeta kao konstanta 0,8;
Pi- Usisni pritisak ventilatora, Pa;
Z- Pritisak vode za uranjanje na difuzor, Pa;
Pgubitak- Gubitak pritiska samog difuzora finih mjehurića, Pa;
hL- Gubitak pritiska zraka u cjevovodu, Pa.
U uslovima ispitivanja, količina kiseonika preneta u vodu po jedinici električne energije koju troši difuzor [kg/(kW·h)] je standardna efikasnost aeracije (SAE), kao uJednadžba (7). SAE vrijednost se može koristiti za procjenu stvarne efikasnosti upotrebe difuzora s finim mjehurićima.
gdje:
ASAE- Vrijednost SAE.
1.5 Konvencionalne metode mjerenja indikatora
Uzorci miješane tekućine filtrirani su kroz kvalitativni filter papir. Soluble CODCr(SCODCr), amonijačni dušik, NO₃--N i TP su izmjereni korištenjem nacionalnih standardnih metoda.
2. Rezultati i diskusija
2.1 Efikasnost uklanjanja zagađivača
Uticajni kvalitet glavnih zagađivača ljeti i zimi na PPOV je prikazan uSlika 3. Prosječni protok tretmana ljeti i zimi bio je 3,65×10⁵ m³/d i 3,13×10⁵ m³/d, respektivno.Ljetni utjecaj CODCri koncentracije amonijačnog dušika bile su (188,38 ± 52,53) mg/L i (16,93 ± 5,10) mg/L, odnosno.COD utjecaja zimeCri koncentracije amonijačnog dušika bile su (187,94 ± 28,26) mg/L i (17,91 ± 3,42) mg/L, odnosno. Veće ljetne padavine dovode PPOV do rada u režimu "veliko hidraulično opterećenje - nisko opterećenje zagađujućim tvarima". Povećanje hidrauličkog opterećenja skraćuje HRT sistema, smanjujući vreme reakcije u biološkom rezervoaru i utičući na uklanjanje zagađivača. Nisko opterećenje zagađujućim materijama u PPOV može lako dovesti do pretjerano malog opterećenja muljem, uzrokujući prekomjerno-aeraciju i dezintegraciju mulja. Uređaji za prečišćavanje otpadnih voda trebaju blagovremeno prilagoditi opterećenje muljem i dovod zraka kako bi se ublažio uticaj rada sa malim opterećenjem zagađivača.Ljetnja temperatura vode bila je (27,32 ± 1,34) stepena, znatno viša od zimske temperature (17,39 ± 0,75) stepeni.. Temperatura je jedan od važnih faktora koji utiču na kapacitet uklanjanja zagađivača iz sistema. Tolerancija filamentoznih bakterija je veća od one bakterija koje stvaraju flokule, što ih čini sklonim razmnožavanju u okruženjima s niskim{3}}temperaturama, uzrokujući nakupljanje mulja. Niže temperature također smanjuju aktivnost enzima mikroorganizama u aktivnom mulju, smanjujući stopu degradacije supstrata i endogeno disanje, što dovodi do smanjene efikasnosti uklanjanja zagađivača. PPOV mogu poduzeti mjere kao što su povećanje starosti mulja i MLSS u biološkom rezervoaru kako bi se ublažio negativan uticaj niske temperature na uklanjanje zagađivača. Kako je hidrauličko opterećenje zimi niže nego ljeti, HRT u aerobnom spremniku je blago produžen uz dovoljno prozračivanja, nadoknađujući negativan utjecaj niske temperature na nitrifikaciju. Stoga je kvalitet otpadnih voda i ljeti i zimi zadovoljio standard razreda A GB 18918-2002.
2.2 Obrasci varijacije oblika zagađivača duž aerobnog rezervoara
U danima testa,uticajni SCODCrkoncentracije ljeti i zimi bile su 186,76 mg/L odnosno 248,42 mg/L, a koncentracije amonijačnog dušika 22,05 mg/L i 25,91 mg/L, odnosno. Verovatno zbog kombinovanog prelivanja kanalizacije i infiltracije podzemnih voda, kvalitet dotoka bio je niži od projektovanih vrednosti. Prikazana je varijacija zagađivača duž aerobnog rezervoaraSlika 4.
Zbog oslobađanja fosfora u anaerobnom spremniku, denitrifikacije u anoksičnom spremniku i razrjeđivanja povratom mulja, koncentracija zagađivača se značajno smanjila prije ulaska u aerobni rezervoar. SCODCrkoncentracije na ulazu aerobnog rezervoara ljeti i zimi bile su 30,32 mg/L i 52,48 mg/L, respektivno, a koncentracije amonijačnog dušika bile su 3,90 mg/L odnosno 4,62 mg/L. Koncentracije TN na ulazu aerobnog rezervoara ljeti i zime bile su 4,86 mg/L odnosno 6,16 mg/L, blago su se smanjile na 4,46 mg/L i 5,70 mg/L u efluentu, što ukazuje na relativno nizak udio istovremene nitrifikacije i denitrifikacije u rezervoaru. SCODCrkoncentracija je značajno smanjena u zoni 1 na 19,36 mg/L i 30,20 mg/L ljeti, odnosno zimi; koncentracija amonijačnog dušika se smanjila na 1,75 mg/L i 2,80 mg/L. Trend smanjenja koncentracije zagađivača se usporio u zoni 2, što ukazuje da je mala molekularna organska materija u potpunosti razgrađena i nitrifikacija je završena. Koncentracija zagađivača na kraju zone 2 već je zadovoljila standard za ispuštanje otpadnih voda. Koncentracija zagađivača ostala je gotovo nepromijenjena u zoni 3, ali se vrijednost DO u miješanoj tekućini povećala, što ukazuje na to da se većina kisika dopremljenog u ovoj zoni otopila u miješanoj tekućini mulja i nije korištena za KPK.Croksidacije i oksidacije amonijaka. Otpadni SCODCrkoncentracije iz aerobnog rezervoara ljeti i zimi bile su 15,36 mg/L i 26,51 mg/L, respektivno, a koncentracije amonijačnog dušika u efluentu bile su 0,17 mg/L odnosno 0,50 mg/L.Veća brzina uklanjanja amonijačnog azota ljeti uzrokovana je višom temperaturom vode koja je pojačala nitrifikacionu-denitrifikacijsku aktivnost mikroorganizama. Zhang Tao et al. našao toniske zimske temperature smanjuju obilje bakterija koje -oksidiraju amonijak i bakterija koje oksidiraju nitrite-, smanjujući brzinu uklanjanja amonijačnog dušika u PPOV.
2.3 Off-Rezultati testa gasa duž aerobnog rezervoara
Terenska ispitivanja performansi prijenosa kisika sistema za aeraciju s finim mjehurićima obavljena su duž aerobnog rezervoara ljeti i zimi uz pomoć-analizatora otpadnih plinova. Rezultati su prikazani uSlika 5. Koncentracija DO u aerobnom rezervoaru postepeno se povećavala duž pravca protoka. Koncentracija DO u miješanoj tekućini ovisi o količini kisika koji se prenosi iz plinovite faze u tekuću fazu pomoću difuzora (tj. OTR) i kisika koji konzumiraju mikroorganizmi (tj. OUR). Supstrata ima u izobilju na prednjem kraju aerobnog rezervoara, a mikroorganizmima je potrebno više kiseonika da bi razgradili supstrat. Stoga je koncentracija DO bila najniža u zoni 1 i ljeti i zimi, na (1,54 ± 0,22) mg/L i (1,85 ± 0,31) mg/L, respektivno. Koncentracija DO se povećala na (2,27 ± 0,45) mg/L i (2,04 ± 0,13) mg/L u zoni 2, respektivno. U zoni 3, koncentracija DO je (4,48 ± 0,55) mg/L i (4,53 ± 1,68) mg/L, respektivno. Obrazac varijacije DO duž puta je u skladu sa koncentracijom zagađivača. Degradacija i nitifikacija organske materije su u osnovi završeni u zoni 2. Sadržaj organske materije u zoni 3 je niži, što smanjuje potrebu za kiseonikom, što dovodi do toga da kiseonik nije u potpunosti iskorišćen i da se skladišti u vodenoj fazi kao DO, što dovodi do porasta koncentracije DO na preterano visoke nivoe. Prosječni DO u zoni 3 bio je značajno veći od 2,0 mg/L, što ukazuje na prekomjernu{32}}aeraciju na kraju aerobnog spremnika. Endogeno disanje aktivnog mulja smanjuje aktivnost mulja i može lako uzrokovati nagomilavanje mulja, a istovremeno troši energiju. Prekomjerno visoka koncentracija DO na kraju aerobnog rezervoara također rezultira višom koncentracijom DO u povratnoj tečnosti, što ne samo da povećava koncentraciju DO koja ulazi u anoksični rezervoar putem vanjskog refluksa, već također smanjuje količinu dostupnog COD Cr, čime se smanjuje efikasnost denitrifikacije. Stoga se preporučuje smanjenje dovoda zraka u zoni 3, održavajući samo potreban intenzitet miješanja, kako bi se uštedjela potrošnja energije za aeraciju.
Kao što je prikazano uSlika 5, postoje značajne razlike u performansama prijenosa kisika difuzora u različitim kanalima tokom stvarnog rada između ljeta i zime. Prosječan OTE izmjeren zimi bio je 9,72%, što je niže od rezultata izmjerenog ljeti (16,71%). To je zatosmanjenje temperature vode smanjuje aktivnost mikroorganizama u aerobnom rezervoaru PPOV, što dovodi do niže stope iskorišćenja kiseonika. Nakon korekcije za temperaturu, salinitet i DO, prosječne vrijednosti SOTE ljeti i zimi bile su 17,69%, odnosno 14,21%. Ljetni SOTE je bio nešto veći nego zimi, vjerovatno zatoproduženi rad pojačano onečišćenje difuzora, blokiranje pora i smanjenje performansi prijenosa kisika difuzora.
2.4 Analiza potencijala energetske optimizacije za aerobni sistem aeracije rezervoara
Prema jednadžbama (3) i (4), izračunate su potrebe za kisikom, brzina opskrbe kisikom i snaga ventilatora za svaki kanal aerobnog spremnika ljeti i zimi, kao što je prikazano uTabela 2. Ukupna potreba aerobnog rezervoara za kiseonikom zimi je bila oko 34,91% veća nego ljeti, uzrokovana većim uticajem COD-aCri opterećenje amonijačnim azotom zagađivačima zimi u odnosu na ljeto. Potreba za kiseonikom u svakoj zoni aerobnog rezervoara se smanjuje kako se uticajni zagađivači razgrađuju duž puta. Zona 1 ima najveću koncentraciju zagađivača i dovoljno supstrata, što rezultira većom mikrobnom aktivnošću, stoga je njena potreba za kisikom najveća. Kako se zagađivači kontinuirano razgrađuju, potražnja za kisikom u zoni 2 i zoni 3 postepeno se smanjuje. Ljeti su proporcije potrebe za kisikom u tri zone bile 72,62%, 21,65% i 5,73% ukupne potražnje kisika u aerobnom rezervoaru, respektivno. Zimi su proporcije iznosile 72,84%, 24,53%, odnosno 2,63%. U konvencionalnim reaktorima s aktivnim muljem, potreba za kisikom za prednji dio je 45%-55%, srednji dio 25%-35%, a stražnji dio 15%-25%. Opterećenje tretmana na kraju ovog aerobnog rezervoara je niže od uobičajenih vrijednosti. Dovod zraka na prednjem dijelu mogao bi se na odgovarajući način smanjiti, što bi omogućilo razgradnju nekih zagađivača u stražnjim dijelovima.
U poređenju sa letom,potreba za kiseonikom u procesu biološkog tretmana zimi je veća, a efikasnost prenosa kiseonika sistema za aeraciju sa finim mjehurićima je niža, što dovodi do većeg potrebnog dovoda zraka. Prema operativnim podacima PPOV, ukupne količine zraka puhala ljeti su iznosile 76,23 m³/h, a zimi 116,70 m³/h. Opskrba zrakom bila je najveća u zoni 1, dok je dovod zraka u zoni 2 i zoni 3 bio sličan, ali niži nego u zoni 1. Snabdijevanje kiseonikom ljeti bilo je 38,99% veće od potražnje za kiseonikom, što ukazuje na značajan potencijal{9}}uštede energije. Opskrba kisikom u Zoni 2 i Zoni 3 premašila je stvarnu potrebu za kisikom. Opskrba kiseonikom zimi bila je 7,07% veća od potrebe za kiseonikom. Opskrba kiseonikom i potražnja u zoni 1 i zoni 2 su usklađeni, dok je u zoni 3 došlo do prekomjerne{18}}aeracije. Snaga ventilatora je proporcionalna brzini dovoda zraka, kao u jednačini (6). Potrošnja energije puhala ljeti i zimi iznosila je 85,21 kW, odnosno 130,44 kW. Henkel to predlažepovećanje temperature vazduha smanjuje snagu duvaljki u sistemima za aeraciju. Kao odgovor na razlike u potražnji za kiseonikom među različitim kanalima, PPOV bi trebalo da preduzmu odgovarajuće mere prilagođavanja aeracije, kao što je konusna aeracija. To bi moglo uključivati potpuno otvaranje cijevi za dovod zraka na prednjem kraju, otvaranje onih na srednjem kraju do pola i podešavanje razvodnih cijevi na kraju na minimalni otvor kako biuštedite dovod zraka i potrošnju energije za aeraciju.
Daljnjim kvantificiranjem stvarne efikasnosti upotrebe finih mehurastih difuzora, standardna efikasnost aeracije (SAE) u aerobnom rezervoaru ljeti je bila 2,57 kg O₂/kW·h, što je 32,29% više nego zimi. Razlike u kvalitetu vode, količini i temperaturi vode između ljeta i zime uzrokuju značajne varijacije u radu i kontroli aeracionog sistema u PPOV. Rasipanje energije bilo je veće ljeti nego zimi, a sistem za aeraciju je postigao bolji balans ponude{4}}potražnje zimi. Uzimajući u obzir protok i kvalitet uticaja,dovod zraka mogao bi se na odgovarajući način smanjiti ljetiistovremeno osiguravajući kvalitet efluenta i adekvatno miješanje u aerobnom rezervoaru. Zimi, da bi se ublažio uticaj velikog opterećenja zagađujućim materijama i niske temperature, treba obezbediti dovoljno prozračivanja. Međutim, važno je napomenuti da se tokom dugotrajnog-radnja zagađivači nakupljaju na površini i unutar pora difuzora, postepeno blokirajući pore, a efikasnost prijenosa kisika će se smanjiti. Ako čišćenje difuzora nije pravovremeno, to može dovesti do nedovoljnog snabdijevanja kiseonikom sistema za aeraciju, što utiče na kvalitet efluenta.
PPOV koristi strategiju kontrole protoka zraka DO-duhala. Cilj sistema kontrole aeracije je da obezbedi stabilno okruženje DO za mikroorganizme u aerobnom rezervoaru i obezbedi usklađenost efluenta. Međutim, mehanizam povratne informacije DO sam po sebi ne može procijeniti potencijal-uštede energije sistema za aeraciju. Terensko testiranje performansi prenosa kiseonika sistema za aeraciju omogućava precizno izračunavanje stvarne brzine snabdevanja kiseonikom sistema za aeraciju i opisuje njegov obrazac varijacije duž putanje. U kombinaciji sa podacima o potražnji kiseonika, ovo omogućava preciznu kontrolu sistema za aeraciju kako bi se postigao balans ponude-potražnje i cilj uštede energije i smanjenja potrošnje.
3. Zaključak
- Više ljetne temperature vode povećavaju aktivnost mikrobne nitrifikacije i denitrifikaciju, što rezultira većim efluentnim COD Cr i amonijačnim dušikom zimi u odnosu na ljeto. Međutim, zbog nižeg hidrauličkog opterećenja zimi nego ljeti, produženi HRT u aerobnom spremniku i dovoljna aeracija neutraliziraju negativan utjecaj niske temperature na nitrifikaciju. Stoga je kvalitet otpadnih voda i ljeti i zimi zadovoljio standard razreda A GB 18918-2002.
- U poređenju sa letom, potreba za kiseonikom u procesu biološkog tretmana zimi je veća, efikasnost prenosa kiseonika sistema za aeraciju sa finim mehurićima je niža, što dovodi do veće potrebne brzine dovoda vazduha i niže efikasnosti aeracije.
- Opskrba kiseonikom ljeti i zimi bila je 38,99% i 7,07% veća od potrebe za kiseonikom, respektivno, što ukazuje na veći potencijal{2}}uštede energije ljeti. Koncentracija zagađivača se postepeno smanjuje duž aerobnog rezervoara, ostajući gotovo konstantna na kraju, dok je koncentracija DO na kraju mnogo veća nego na prednjoj strani. Ovo ukazuje da se većina kisika koji se isporučuje na kraju otapa u mulj pomiješanoj tekućini i ne koristi se za CODCroksidacije i oksidacije amonijaka, što ukazuje na prekomjerno-aeraciju. Zbog toga se dovod zraka na kraju aerobnog spremnika može na odgovarajući način smanjiti uz osiguravanje kvaliteta efluenta i adekvatnog miješanja.