Hienokuplailmastusjärjestelmän suorituskyvyn mittaus ja arviointi AAO-prosessissa kesällä ja talvella
Useimmat Kiinan kunnallisista jätevedenpuhdistamoista (WWTP) käyttävät aerobisia biologisia prosesseja orgaanisen aineksen, typen, fosforin ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä. Liuenneen hapen (DO) saanti veteen on edellytys mikrobien elintarpeen ja käsittelyn tehokkuuden ylläpitämiselle aerobisessa biologisessa prosessissa. Näin ollenilmastusyksikkö on aerobisen biologisen jätevedenkäsittelyn ydin. Samalla ilmastusjärjestelmä on myössuurin energian{0}}kulutusyksikköjätevedenkäsittelylaitoksissa, mikä vastaa45–75 % kasvin kokonaisenergiankulutuksesta. Ilmastointijärjestelmän energiankulutukseen vaikuttavat käyttöolosuhteiden lisäksi muun muassa jäteveden laatu ja ympäristöolosuhteet. Useimmilla Kiinan alueilla on neljä eri vuodenaikaa, runsaasti sadetta ja merkittäviä vuodenaikojen lämpötilavaihteluita. Kesän sateet laimentavat jäteveden jätevesien epäpuhtauspitoisuutta, kun taas talven alhaiset lämpötilat vaikuttavat mikrobien toimintaan ja siten jätevesien laatuun. Tulovirtauksen ja laadun vaihtelut asettavat haasteita myös jätevesilaitosten ilmastusjärjestelmän tarkalle ohjaukselle. Ilman riittävää ymmärrystä hienokuplahajottimien hapensiirtokyvyn muutoksista ja niiden ylläpidosta käytön aikana, hienokuplailmastusjärjestelmien korkean hapensiirtotehokkuuden (OTE) etua ei voida hyödyntää täysimääräisesti, mikä johtaa energiahukkaan.
Tällä hetkellä yleisimmin käytetty tyyppi onhieno kupla diffuusori, jonka suorituskyky liittyy suoraan ilmastusjärjestelmän käyttöenergiankulutukseen. Hienokupladiffuusorien hapensiirtokyvyn mittausmenetelmiä ovat staattiset testit (kuten puhtaan veden testi) ja dynaamiset testit (kuten poistokaasuanalyysimenetelmä). Staattisia testejä koskeva tutkimus keskittyy enimmäkseen laboratorio-mittakaavan simulaatioihin, kun taas dynaamisia testimenetelmiä raportoidaan harvoin esimerkiksi testipaikan vaatimusten ja kenttätestauksen rajoitusten vuoksi. Tällä hetkellä Kiina on vahvistanut vain puhtaan veden testausmenetelmän asiaankuuluvat standardit. Varsinaisen käytön aikana diffuusorien hapensiirtokykyyn vaikuttavat mm. sisäänvirtauksen laatu, lietteen ominaisuudet, käyttöolosuhteet ja diffuusorin likaantuminen. Todellinen suorituskyky poikkeaa merkittävästi puhtaan veden testituloksista, mikä johtaa huomattaviin poikkeamiin käytettäessä puhtaan veden tietoja todellisen ilmansyötön tarpeen ennustamiseen. Tehokkaiden seurantamenetelmien puute ilmanvaihtojärjestelmien energiatehokkuuden parantamiseksi jätevedenpuhdistamoissa johtaa energiahukkaan. Siksi on tarpeen mitata ja arvioida diffuusorien hapensiirtokykyä todellisen käytön aikana, jotta voidaan ohjata ilmastusstrategioiden oikea-aikaista säätöä ja auttaa saavuttamaan ilmastusjärjestelmien energiansäästöjä ja kulutusta. Tämä tutkimus kestääesimerkiksi kunnallinen jätevedenpuhdistamo Shanghaissa. Aerobisen säiliön epäpuhtauspitoisuuden kenttämittauksilla ja OTE:n vaihtelukuvioilla hienokuplailmastusjärjestelmän reitillä kesällä ja talvella epäpuhtauksien poistotehoa ja ilmastusjärjestelmän suorituskykyä mitattiin ja arvioitiin systemaattisesti. Tavoitteena on tutkia vuodenaikojen muutosten vaikutusta ilmastusjärjestelmän hapensiirtokykyyn ja antaa ohjeita ilmastusjärjestelmien tarkkaan ohjaukseen ja energiaa säästävään -toimintaan jätevedenkäsittelyssä.
1. Materiaalit ja menetelmät
1.1 Jätevesilaitoksen toimintakatsaus
Shanghain kunnallinen jätevedenpuhdistamo käyttää prosessiyhdistelmääesikäsittely + AAO-prosessi + syväpetikuitusuodatin + UV-desinfiointi. Thekäsittelykapasiteetti on 3,0×10⁵ m³/d. Jätevedenpuhdistamon pääprosessivirta on esitetty kuvassaKuva 1. Vaikuttaja on ensisijaisestikotitalousjätevesi, ja jätevesi täyttää A-luokan standardin "Yhdyskuntajätevedenkäsittelylaitosten epäpuhtauksien päästöstandardi" (GB 18918-2002) ennen kuin ne lasketaan Jangtse-jokeen. Tämän laitoksen biologisen säiliön anaerobisen säiliön, hapettoman säiliön ja aerobisen säiliön hydrauliset retentioajat (HRT) ovat 1,5 tuntia, 2,7 tuntia ja 7,1 tuntia. Sisäinen refluksisuhde ja ulkoinen refluksisuhde ovat molemmat 100 %. Lietteen ikää säädellään 10-15 päivän välillä. Tehtaalla on yhteensä 8 aerobista säiliötä. Yhden aerobisen säiliön mitat ovat 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (P × L × K) ja tilavuus 11 093 m³. Sekoitettu nestemäinen suspendoituneen kiintoaineen (MLSS) konsentraatio on säädetty arvoon noin 4 g/l. Pohja on varustettuUkrainalaiset Ecopolemer-polyeteeniputkimaiset hienokuplahajottimet, mitattuna 120 mm × 1 000 mm (S × P). Ilman-/-veden suhde on 5,7:1. Jokainen aerobinen säiliö koostuu 3 kanavasta (vyöhyke 1, vyöhyke 2 ja vyöhyke 3). Kanavien sisällä olevien kaasun virtausmittareilla mitatun DO-konsentraation perusteella yksivaiheisten keskipakopuhaltimien (4 toiminnassa, 2 valmiustilassa) ohjaussiivet säädetään pitämään DO-pitoisuus aerobisessa säiliössä välillä 2-5 mg/l. Jokaisen puhaltimen nimellisilmavirta on 108 m³/min, paine 0,06 kPa ja teho 160 kW. Jokaista kanavaa ohjataan erikseen kaasuvirtausmittareilla. Yhdessä DO-lukemapalautteen kanssa todellista ilmansyöttöä ohjataan säätämällä yksivaiheisten keskipakopuhaltimien ohjaussiipiä niin, että keskimääräinen DO aerobisessa säiliössä pysyy välillä 2-5 mg/l. Laitoksen suunniteltu tulo-/jätevesilaatu ja vuoden 2019 tulovesilaatu on esitettyTaulukko 1.
1.2 Testipisteen asettelu
Hienokuplailmastusjärjestelmän hapensiirtokykyä todellisissa käyttöolosuhteissa testattiin kaksi kertaa heinäkuussa (kesä) ja joulukuussa (talvi). Virtaussuunnan varrelle asetettiin 22 testipistettä aerobisen säiliön tarkastusaukkojen sijainnin mukaan. Kahden vierekkäisen testipisteen välinen etäisyys oli noin 5 m, 7, 7 ja 8 testipistettä vyöhykkeellä 1, vyöhykkeellä 2 ja vyöhykkeellä 3. Testipisteiden jakautuminen on esitetty kohdassaKuva 2. Hienokuplahajottimien todellinen OTE kussakin pisteessä laskettiin mittaamalla happipitoisuus veden pinnalta poistuvasta{1}}kaasusta. Samanaikaisesti DO-pitoisuus ja veden lämpötila kussakin pisteessä mitattiin käyttämällä moniparametrista vedenlaatumittaria (HQ 30d, Hach, USA), ja saastepitoisuus kussakin pisteessä mitattiin ja analysoitiin sen vaihtelukuvion saamiseksi reitin varrella. COD:n estämiseksiCrsiirron aikana hajoavista näytteistä aerobista säiliötä pitkin otetut näytteet suodatettiin -paikan päällä ennen mittausta.
1.3 Hienokupladiffuusorien hapensiirtotehon mittaus todellisissa olosuhteissa
Hienokuplahajottimien hapensiirtokyvyn mittaamiseen todellisissa olosuhteissa käytettiin Shanghain sähkövoiman yliopiston itsenäisesti kehittämää off{0}}kaasuanalysaattoria, joka koostui kaasunkeräysjärjestelmästä, kaasuanalyysijärjestelmästä ja signaalin muunnosjärjestelmästä. Pois-kaasu kerättiin kaasupumpulla (KVP15-KM-2-C-S, Karier, Kiina) ja kuomulla ja toimitettiin sähkökemialliseen happianturiin (A-01, ITG, Saksa) analysointia varten. Signaalimuunnosjärjestelmä muutti anturin lähtöjännitesignaalin kaasun hapen osapaineeksi. Poistokaasutestauksen aikana mitattiin ensin hapen osapaine ympäröivästä ilmasta. Sitten konepelti kiinnitettiin aerobisen säiliön veden pinnalle poistokaasujen keräämiseksi ja sen hapen osapaineen mittaamiseksi. Tiedot tallennettiin sen jälkeen, kun ulostulo oli stabiloitunut 5 minuuttia. Poistokaasuanalysaattorilla saadut parametrit sisälsivät hapen osapaineen ympäristön ilmassa ja poistokaasussa, josta laskettiin kaasufaasista sekalipeään siirtyneen hapen prosenttiosuus eli hienokupladiffuusorin OTE kutenYhtälö (1).
Jossa:
Y(O₂,ilmaa)- Hapen osuus ilmassa;
Y(O₂,pois -kaasusta)- Hapen osuus poisto-kaasussa;
AOTE- OTE:n arvo.
Poistokaasuanalysaattorilla mitattu OTE korjattiin DO:n, lämpötilan ja suolaisuuden suhteen, jotta saatiin jäteveden hienokupladiffuusorin standardi OTE (SOTE) standardiolosuhteissa, kutenYhtälö (2). Kyllästetyn DO:n laskenta vedessä on esitetty kohdassaYhtälö (3).
Jossa:
θ- Lämpötilan korjauskerroin, 1,024, dimensioton;
ASOTE- SOTE:n arvo;
- Sekalipeän suolaisuuskerroin (laskettu sekalipeän liuenneiden kiintoaineiden kokonaismäärän perusteella), mittaton, yleensä arvoksi 0,99;
- Jäteveden hapettimen hapensiirtotehokkuuden suhde puhtaan veden olosuhteisiin, mittaton;
C - DO-pitoisuus vedessä, mg/L;
CS,T- Tyydyttyneen DO-pitoisuus vedessä lämpötilassa T, mg/L;
CS,20- Tyydyttyneen DO-pitoisuus vedessä 20 asteessa, mg/L;
T- Veden lämpötila, aste .
1.4 Ilmastusjärjestelmän energiankulutuksen laskentamenetelmä
Aerobisen säiliön teoreettinen hapenkulutus laskettiin Activated Sludge Model (ASM) -mallin mukaan. Hapenkulutus laskettiin COD:n perusteellaCrja ammoniakkitypen poistotulokset aerobisen säiliön kokonaishapenkulutuksen (TOD) määrittämiseksi, kutenYhtälö (4).
Jossa:
MTOD- TOD-arvo, kg O₂/h;
Q- Tulovirtaus, m³/d;
ΔCCODCr- Tulo- ja jäteveden COD Cr-pitoisuuden ero, mg/L;
ΔCAmmoniakki typpi- Tulo- ja jäteveden ammoniakkityppipitoisuuden ero, mg/L; 4,57 on ammoniakkitypen muuntokerroin NO₃⁻-N:ksi.
Hienokuplailmastusjärjestelmän hapen syöttönopeus lasketaan kutenYhtälö (5).
Jossa:
MOTR- Todellisen hapen syöttönopeuden arvo, kg O₂/d;
QAFR- Ilman virtausnopeus, m³/h;
ŷO₂- Hapen massaosuus ilmassa, 0,276.
Puhaltimen teho määräytyy puhaltimen todellisen ilmansyöttönopeuden ja ulostulopaineen perusteella, jotka puolestaan määrittävät imupaine, putkiston ilman painehäviö, itse hienokuplahajottimen painehäviö ja staattinen vedenpaine säiliön pohjassa, kutenYhtälö (6).
Jossa:
ρilmaa- Ilman tiheys, g/l, 1,29 g/L;
N - Puhaltimen teho, kW;
R- Yleiskaasuvakio, 8,314 J/(mol·K);
Tilmaa- Ilmakehän lämpötila, aste ;
B- Puhaltimen muuntokerroin, otettu arvoksi 29,7;
- Kaasun ominaislämpösuhde vakiona 0,283;
η- Moottorin ja puhaltimen yhdistetty hyötysuhde, vakiona 0,8;
Pi- Puhaltimen imupaine, Pa;
Z- Upotusveden paine diffuusorissa, Pa;
Pmenetys- Itse hienokuplahajottimen painehäviö, Pa;
hL- Ilman painehäviö putkilinjassa, Pa.
Testiolosuhteissa veteen siirretyn hapen määrä diffuusorin kuluttamaa sähköenergiayksikköä kohti [kg/(kW·h)] on vakioilmastustehokkuus (SAE), kutenYhtälö (7). SAE-arvon avulla voidaan arvioida hienokuplahajottimen todellinen käyttötehokkuus.
Jossa:
ASAE- SAE:n arvo.
1.5 Perinteiset indikaattorien mittausmenetelmät
Sekoitettu lipeänäytteet suodatettiin kvalitatiivisen suodatinpaperin läpi. Liukoinen CODCr(SCODCr), ammoniakkityppi, NO3--N ja TP mitattiin kansallisilla standardimenetelmillä.
2. Tulokset ja keskustelu
2.1 Epäpuhtauksien poistotehokkuus
Pääasiallisten epäpuhtauksien laatu kesällä ja talvella jätevedenpuhdistamoon on esitettyKuva 3. Keskimääräiset käsittelyn virtausnopeudet kesällä ja talvella olivat 3,65×10⁵ m³/d ja 3,13×10⁵ m³/d, tässä järjestyksessä.Kesän vaikutus CODCrja ammoniakkityppipitoisuudet olivat (188,38 ± 52,53) mg/l ja (16,93 ± 5,10) mg/l, vastaavasti.Talven vaikutus CODCrja ammoniakkityppipitoisuudet olivat (187,94 ± 28,26) mg/l ja (17,91 ± 3,42) mg/l, vastaavasti. Kesän korkeampi sademäärä saa jätevedenpuhdistamon toimimaan "korkean hydraulikuorman - vähäisen saastekuorman" tilassa. Hydraulisen kuormituksen lisääntyminen lyhentää järjestelmän HRT:tä, lyhentää reaktioaikaa biologisessa säiliössä ja vaikuttaa epäpuhtauksien poistoon. Alhainen sisäänvirtaava saastekuorma jätevedenpuhdistamoissa voi helposti johtaa liian alhaiseen lietekuormitukseen, mikä aiheuttaa yli-ilmastuksen ja lietteen hajoamisen. Jätevedenpuhdistamojen tulee säätää lietteen kuormitusta ja ilmansyöttöä ajoissa vähäpäästöisen kuormituksen vaikutusten vähentämiseksi.Kesällä veden lämpötila oli (27,32 ± 1,34) astetta, merkittävästi korkeampi kuin talven lämpötila (17,39 ± 0,75) astetta. Lämpötila on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka vaikuttavat järjestelmän epäpuhtauksien poistokykyyn. Rihmamaisten bakteerien sietokyky on korkeampi kuin flokkia muodostavien bakteerien, mikä tekee niistä alttiita lisääntymään matalissa lämpötiloissa, mikä aiheuttaa lietteen bulkkia. Alhaiset lämpötilat vähentävät myös aktiivilietteen mikro-organismien entsyymiaktiivisuutta, mikä vähentää substraatin hajoamisnopeutta ja endogeenistä hengitysnopeutta, mikä heikentää epäpuhtauksien poiston tehokkuutta. Jätevesilaitokset voivat ryhtyä toimenpiteisiin, kuten lisätä lietteen ikää ja MLSS:ää biologisessa säiliössä lievittääkseen alhaisen lämpötilan negatiivista vaikutusta epäpuhtauksien poistoon. Koska hydraulinen kuormitus talvella on pienempi kuin kesällä, HRT aerobisessa säiliössä on hieman pidennetty riittävällä ilmastuksella, mikä kompensoi alhaisen lämpötilan negatiivista vaikutusta nitrifikaatioon. Siksi jäteveden laatu kesällä ja talvella täytti A-luokan GB 18918-2002 -standardin.
2.2 Saastuttavien aineiden muotojen vaihtelumallit aerobisessa säiliössä
Testipäivinä,vaikutusvaltainen SCODCrpitoisuudet kesällä ja talvella olivat 186,76 mg/l ja 248,42 mg/l, ja ammoniakkityppipitoisuudet olivat 22,05 mg/l ja 25,91 mg/l., vastaavasti. Mahdollisesti yhdistettynä viemäriylivuodosta ja pohjaveden tunkeutumisesta johtuen tuloveden laatu oli suunniteltua alhaisempi. Epäpuhtauksien vaihtelu aerobisessa säiliössä on esitetty kuvassaKuva 4.
Fosforin vapautumisen anaerobisessa säiliössä, denitrifikaation anoksisessa säiliössä ja lietteen palautuksella tapahtuneen laimentumisen vuoksi saastepitoisuus laski merkittävästi ennen aerobiseen säiliöön joutumista. SCODCrpitoisuudet aerobisen säiliön sisääntulossa kesällä ja talvella olivat 30,32 mg/l ja 52,48 mg/l, ja ammoniakkityppipitoisuudet olivat 3,90 mg/l ja 4,62 mg/l. TN-pitoisuudet aerobisen säiliön sisääntulossa kesällä ja talvella olivat 4,86 mg/l ja 6,16 mg/l, vastaavasti, laskeen hieman 4,46 mg/l:aan ja 5,70 mg/l:aan jätevedessä, mikä osoittaa suhteellisen pientä samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation osuutta aerobisessa säiliössä. SCODCrpitoisuus laski merkittävästi vyöhykkeellä 1 19,36 mg/l:aan kesällä ja 30,20 mg/l:aan talvella; ammoniakkityppipitoisuus laski arvoihin 1,75 mg/l ja 2,80 mg/l. Epäpuhtauspitoisuuden laskutrendi hidastui vyöhykkeellä 2, mikä osoitti, että pienimolekyylinen orgaaninen aines oli täysin hajonnut ja nitrifikaatio oli täydellinen. Epäpuhtauspitoisuus vyöhykkeen 2 lopussa täytti jo jätevesipäästönormin. Epäpuhtauspitoisuus pysyi lähes ennallaan vyöhykkeellä 3, mutta DO-arvo sekalipeässä nousi, mikä viittaa siihen, että suurin osa tällä vyöhykkeellä syötetystä hapesta liukeni lietteen sekalipeään, eikä sitä käytetty COD:hen.Crhapettumista ja ammoniakin hapettumista. Jätevesi SCODCrAerobisen säiliön pitoisuudet kesällä ja talvella olivat 15,36 mg/L ja 26,51 mg/L ja jäteveden ammoniakkityppipitoisuudet olivat 0,17 mg/l ja 0,50 mg/L.Korkeampi ammoniakkitypen poistonopeus kesällä johtui korkeammasta veden lämpötilasta, mikä tehosti mikro-organismien nitrifikaatio{0}}denitrifikaatioaktiivisuutta. Zhang Tao et ai. löysi senalhaiset talvilämpötilat vähentävät ammoniakkia-hapettavien bakteerien ja nitriittiä-hapettavien bakteerien määrää, mikä vähentää ammoniakkitypen poistonopeutta jätevedenpuhdistamoissa.
2.3 Pois-Aerobic-säiliön kaasutestin tulokset
Hienokuplailmastusjärjestelmän hapensiirtokyvyn kenttätestit suoritettiin aerobisessa säiliössä kesällä ja talvella käyttämällä poistokaasuanalysaattoria. Tulokset näkyvät kohdassaKuva 5. DO-pitoisuus aerobisessa säiliössä nousi vähitellen virtaussuunnassa. DO-pitoisuus sekalipeässä riippuu hapen määrästä, jonka diffuusori (eli OTR) siirtää kaasufaasista nestefaasiin, ja mikro-organismien kuluttamasta hapesta (eli OUR). Substraattia on runsaasti aerobisen säiliön etupäässä, ja mikro-organismit tarvitsevat enemmän happea substraatin hajottamiseen. Siksi DO-pitoisuus oli alhaisin vyöhykkeellä 1 sekä kesällä että talvella, vastaavasti (1,54 ± 0,22) mg/l ja (1,85 ± 0,31) mg/l. DO-pitoisuus nousi (2,27 ± 0,45) mg/l:aan ja (2,04 ± 0,13) mg/l:aan vyöhykkeellä 2, vastaavasti. Vyöhykkeellä 3 DO-pitoisuus oli (4,48 ± 0,55) mg/l ja (4,53 ± 1,68) mg/l, vastaavasti. DO:n vaihtelumalli reitin varrella on yhdenmukainen epäpuhtauspitoisuuden kanssa. Orgaanisen aineen hajoaminen ja nitifikaatio saatiin periaatteessa loppuun vyöhykkeellä 2. Orgaanisen aineksen pitoisuus vyöhykkeellä 3 on alhaisempi, mikä vähentää hapen tarvetta, mikä johtaa siihen, että happea ei hyödynnetä täysin ja se varastoituu vesifaasiin DO:na, jolloin DO-pitoisuus nousee liian korkeille tasoille. Keskimääräinen DO vyöhykkeellä 3 oli merkittävästi korkeampi kuin 2,0 mg/l, mikä osoittaa yli{32}}ilmastuksesta aerobisen säiliön päässä. Aktiivilietteen endogeeninen hengitys vähentää lietteen aktiivisuutta ja voi helposti aiheuttaa lietteen bulkkia, samalla kun se kuluttaa energiaa. Liian korkea DO-pitoisuus aerobisen säiliön päässä johtaa myös korkeampaan DO-pitoisuuteen paluulipeässä, mikä ei ainoastaan lisää DO-pitoisuutta, joka tulee hapettomaan säiliöön ulkoisen palautuksen kautta, vaan myös vähentää käytettävissä olevan COD Cr:n määrää, mikä alentaa denitrifikaatiotehokkuutta. Siksi on suositeltavaa vähentää ilman syöttöä vyöhykkeellä 3 säilyttäen vain tarvittava sekoitusintensiteetti ilmastuksen energiankulutuksen säästämiseksi.
Kuten näkyyKuva 5Hajottajien hapensiirtokyvyssä eri kanavissa on merkittäviä eroja todellisen käytön aikana kesän ja talven välillä. Talvella mitattu keskimääräinen OTE oli 9,72 %, pienempi kuin kesällä mitattu tulos (16,71 %). Tämä johtuu siitäveden lämpötilan lasku vähentää mikro-organismien aktiivisuutta jätevedenpuhdistamon aerobisessa säiliössä, mikä johtaa alhaisempaan hapen käyttöasteeseen. Lämpötilan, suolaisuuden ja DO:n korjauksen jälkeen keskimääräiset SOTE-arvot kesällä ja talvella olivat 17,69 % ja 14,21 %. Kesän SOTE oli hieman korkeampi kuin talvella, ehkä siksipitkittynyt toiminta pahensi diffuusorin likaantumista, tukkii huokoset ja heikentää diffuusorin hapensiirtokykyä.
2.4 Aerobisen säiliön ilmastusjärjestelmän energian optimointipotentiaalin analyysi
Yhtälöiden (3) ja (4) mukaan laskettiin aerobisen säiliön kunkin kanavan hapentarve, hapen syöttönopeus ja puhaltimen teho kesällä ja talvella, kutenTaulukko 2. Aerobisen säiliön hapen kokonaistarve talvella oli noin 34,91 % suurempi kuin kesällä, mikä johtui korkeammasta COD:stä.Crja ammoniakkitypen saastekuormitus talvella verrattuna kesään. Hapentarve aerobisen säiliön jokaisella vyöhykkeellä pienenee, kun sisäänvirtaavat epäpuhtaudet hajoavat reitin varrella. Vyöhykkeellä 1 on korkein saastepitoisuus ja riittävästi substraattia, mikä johtaa korkeampaan mikrobiaktiivisuuteen, joten sen hapenkulutus on suurin. Koska saasteet hajoavat jatkuvasti, hapentarve vyöhykkeellä 2 ja vyöhykkeellä 3 vähenee vähitellen. Kolmen vyöhykkeen hapenkulutusosuudet olivat kesällä 72,62 %, 21,65 % ja 5,73 % säiliön kokonaishapentarpeesta. Talvella osuudet olivat 72,84 %, 24,53 % ja 2,63 %. Perinteisissä aktiivilietereaktoreissa etuosan hapentarve on 45-55 %, keskiosan 25-35 % ja takaosan 15-25 %. Käsittelykuorma tämän aerobisen säiliön päässä on pienempi kuin tavanomaiset arvot. Ilmansyöttöä etupäässä voitaisiin vähentää asianmukaisesti, mikä mahdollistaa joidenkin saasteiden hajoamisen takaosissa.
Kesään verrattuna,Biologisen käsittelyprosessin hapentarve talvella on korkeampi ja hienokuplailmastusjärjestelmän hapensiirtotehokkuus on pienempi, mikä johtaa suurempaan tarvittavaan ilmansyöttöön. Puhaltimen kokonaissyöttömäärät kesällä ja talvella olivat jätevesilaitoksen käyttötietojen mukaan 76,23 m³/h ja 116,70 m³/h. Ilmansyöttö oli suurin vyöhykkeellä 1, kun taas vyöhykkeiden 2 ja 3 ilman syöttö oli samanlainen, mutta pienempi kuin vyöhykkeellä 1. Hapen tarjonta kesällä oli 38,99 % korkeampi kuin hapen tarve, mikä viittaa merkittävään energiansäästöpotentiaaliin. Hapen tarjonta sekä vyöhykkeellä 2 että vyöhykkeellä 3 ylitti todellisen hapentarpeen. Talven hapen tarjonta oli 7,07 % korkeampi kuin hapen tarve. Hapen tarjonta ja kysyntä vyöhykkeellä 1 ja vyöhykkeellä 2 sopivat yhteen, kun taas yli-ilmastus tapahtui vyöhykkeellä 3. Puhaltimen teho on verrannollinen ilmansyöttönopeuteen, kuten yhtälössä (6). Puhaltimien tehonkulutus kesällä oli 85,21 kW ja talvella 130,44 kW. Henkel ehdottaa sitäilman lämpötilan nousu vähentää puhaltimien tehoa ilmastusjärjestelmissä. Vastauksena hapentarpeen eroihin eri kanavien välillä jätevedenpuhdistamojen tulisi toteuttaa vastaavat ilmastuksen säätötoimenpiteet, kuten suippeneva ilmastus. Tämä voi tarkoittaa ilmansyöttöhaaraputkien avaamista kokonaan etupäässä, keskipään haaroitusputkien avaamista puoliväliin ja haaraputkien säätämistä päässä mahdollisimman pieneksi.säästää ilmansyöttöä ja ilmastuksen energiankulutusta.
Tarkasteltaessa edelleen hienokuplahajottimien todellista käyttötehokkuutta, aerobisen säiliön normaali ilmastusteho (SAE) oli kesällä 2,57 kg O₂/kW·h, mikä on 32,29 % korkeampi kuin talvella. Erot tuloveden laadussa, määrässä ja lämpötilassa kesän ja talven välillä aiheuttavat merkittäviä eroja jätevedenpuhdistamon ilmastusjärjestelmän toiminnassa ja ohjauksessa. Energiahävikki oli kesällä ankarampaa kuin talvella, ja talvella ilmastusjärjestelmä saavutti paremman kysynnän-tasapainon. Kun otetaan huomioon virtausnopeus ja laatu,ilman syöttöä voitaisiin vähentää sopivasti kesälläsamalla kun varmistetaan jäteveden laatu ja riittävä sekoittuminen aerobisessa säiliössä. Talvella suuren saastekuorman ja alhaisen lämpötilan vaikutusten lieventämiseksi tulee varmistaa riittävä ilmanvaihto. On kuitenkin tärkeää huomata, että pitkän-käytön aikana epäpuhtaudet kerääntyvät diffuusorien pinnalle ja huokosten sisään, tukkien vähitellen huokoset ja hapen siirtoteho heikkenee. Jos hajottimen puhdistusta ei tehdä ajoissa, se voi johtaa riittämättömään hapen syöttöön ilmastusjärjestelmässä, mikä vaikuttaa jäteveden laatuun.
Jätevedenpuhdistaja käyttää DO{0}}puhaltimen ilmavirran ohjausstrategiaa. Ilmastoinnin ohjausjärjestelmän tavoitteena on tarjota vakaa DO-ympäristö mikro-organismeille aerobisessa säiliössä ja varmistaa jätevesien yhteensopivuus. Pelkkä DO-palautemekanismi ei kuitenkaan pysty arvioimaan ilmastusjärjestelmän energiansäästöpotentiaalia. Ilmastusjärjestelmän hapensiirtokyvyn kenttätestaus mahdollistaa tarkan laskennan ilmastusjärjestelmän todellisesta hapen syöttönopeudesta ja kuvaa sen vaihtelukuvioita reitin varrella. Yhdessä hapenkulutustietojen kanssa tämä mahdollistaa ilmastusjärjestelmän tarkan ohjauksen, jotta voidaan saavuttaa tarjonta-kysynnän tasapaino ja tavoite energiansäästöstä ja kulutuksen vähentämisestä.
3. Johtopäätös
- Korkeammat kesän veden lämpötilat lisäävät mikrobien nitrifikaatiota ja denitrifikaatiota, mikä johtaa korkeampiin jätevesien COD Cr:iin ja ammoniakkityppeen talvella verrattuna kesään. Talvea pienemmän hydraulisen kuormituksen vuoksi aerobisen säiliön pidennetty HRT ja riittävä ilmastus kuitenkin kompensoivat alhaisen lämpötilan negatiivista vaikutusta nitrifikaatioon. Siksi jätevesien laatu kesällä ja talvella täytti A-luokan GB 18918-2002 -standardin.
- Kesään verrattuna biologisen käsittelyprosessin hapentarve talvella on suurempi, hienokuplailmastusjärjestelmän hapensiirtotehokkuus pienempi, mikä johtaa korkeampaan vaadittavaan ilmansyöttönopeuteen ja alhaisempaan ilmastustehokkuuteen.
- Hapen tarjonta kesällä ja talvella oli 38,99 % ja talvella 7,07 % korkeampi kuin hapenkulutus, mikä viittaa suurempaan energiansäästöpotentiaaliin kesällä. Epäpuhtauspitoisuus laskee asteittain aerobista säiliötä pitkin ja pysyy lopussa lähes vakiona, kun taas DO-pitoisuus lopussa on paljon korkeampi kuin edessä. Tämä osoittaa, että suurin osa lopussa syötetystä hapesta liukenee lietteen sekalipeään, eikä sitä käytetä COD:hen.Crhapettumista ja ammoniakin hapettumista, mikä viittaa liialliseen-ilmastukseen. Siksi ilman syöttöä aerobisen säiliön päässä voidaan vähentää asianmukaisesti samalla kun varmistetaan jäteveden laatu ja riittävä sekoittuminen.