Jäteveden epäpuhtauksien poistotehokkuuden analyysi modifioitua AAO-järjestelmää käyttämällä
Yleiskatsaus
TheAnaerobinen-anoksinen-oksinen (AAO tai A²/O)prosessi on laajalti käytetty biologinen jätevedenkäsittelytekniikka, joka on suunniteltu poistamaan samanaikaisesti orgaanista hiiltä, typpeä ja fosforia. Se koostuu kolmesta toisiinsa yhdistetystä vyöhykkeestä:
- Anaerobinen vyöhyke: Hapen ja nitraattien puutteessa fakultatiiviset bakteerit hajottavat orgaanisia yhdisteitä ja vapauttavat fosforia.
- Anoksinen vyöhyke: Denitrifioivat bakteerit käyttävät orgaanista hiiltä elektronien luovuttajana nitraattien/nitriittien (palautettuina happivyöhykkeeltä) pelkistämiseen typpikaasuksi, jolloin saadaan aikaan typen poisto.
- Oxic Zone: Aerobiset mikro-organismit hapettavat jäljellä olevan orgaanisen aineksen ja helpottavat nitrifikaatiota (ammoniakista nitraatiksi), kun taas fosforia{0}}akkumuloivat organismit ottavat vastaan fosfaatteja.
Jätevedenkäsittelyn alalla perinteinen AAO-järjestelmä voi poistaa epäpuhtauksia jätevedestä, mutta yhä monimutkaisempi jäteveden koostumus on johtanut AAO-prosessin käsittelytehokkuuden tiettyyn laskuun. AAO-prosessin sovellustason ja tehokkuuden varmistamiseksion tarpeen tehdä erityistutkimusta muunnetuista järjestelmistä, jolla on merkittävä käytännön merkitys asianomaisille yrityksille ja osastoille niiden toiminnan laadun parantamisessa.
Muokattu AAO-järjestelmä
1. AAO-järjestelmän perusperiaatteet
Esimerkkinä AAO:n jätevedenkäsittelyjärjestelmä tietyssä jätevedenpuhdistamossa, olemassa oleva järjestelmä on aperinteinen AAO-prosessi, joka koostuu pääasiassa neljästä osasta:anaerobinen säiliö, aerobinen säiliö, hapeton säiliö ja toissijainen sedimentaatiosäiliö, kuten kohdassa on kuvattuKuva 1.
Perinteisessä AAO-järjestelmässä mikro-organismit kasvavat ja metaboloituvat erilaisissa ympäristöolosuhteissa. Eri mikrobiyhteisöjen välisten vuorovaikutusten kautta saasteita saadaan tehokkaasti poistettua kemiallisilla reaktioilla, kuten ammonifikaatiolla, nitrifikaatiolla ja denitrifikaatiolla, jotka eliminoivat merkittävästi orgaanisia epäpuhtauksia.
Perinteinen AAO-järjestelmä tarjoaa etuja, kuten alhaiset tekniset kustannukset, yksinkertaisen käytön ja lyhyen hydraulisen pitoajan (HRT). Se kärsii kuitenkin myös haitoista, mukaan lukienheikko fosforinpoistotehojatiukat vaatimukset lietteen iän ja hiililähteiden suunnittelulle, mikä vaikeuttaa odotettujen standardien täyttämistä joissakin jätevesien epäpuhtauksien poistoprojekteissa.
2. Muokatun AAO-järjestelmän suunnitteluanalyysi
Aiempien tutkimusten perusteella tavanomaiseen AAO-järjestelmään tehtiin parannuksia keskittyen ensisijaisesti anaerobiseen säiliöön. Themodifioitu anaerobinen säiliöjärjestelmäkoostuu kolmesta osasta:lietteen{0}}veden sekoitusvyöhyke, lietteen-vedenerotusvyöhyke ja väliainevyöhyke, kuten kuvassaKuva 2.
Vuonnamuokattu AAO-järjestelmä (Kuva 3), lietteen-veden sekoitusvyöhyke ja väliainevyöhyke on suunniteltu identtisiksi mitoiksi (pituus 15 cm × 20 cm leveys × 60 cm korkeus), kummankin tehollinen tilavuus 9 litraa. Sekä lietevyöhykkeen että väliainevyöhykkeen hydraulinen retentioaika (HRT) on 2 tuntia.
3. COD-poistotehokkuuden analyysi modifioidussa AAO-järjestelmässä
Modifioidun AAO-järjestelmän kemiallisen hapenkulutuksen (COD) poistotehokkuus analysoitiin. Kun sisäänvirtaava COD oli 447 mg/L, anaerobisen vaiheen jäteveden COD oli noin 147 mg/L ja lopullinen COD oli 42 mg/L, mikä täytti luokan A poistostandardin. COD-poistotehokkuus varhaisessa anaerobisessa vaiheessa oli epävakaa, ja siinä esiintyi merkittäviä vaihteluita ja suhteellisen alhaisia MLSS-pitoisuuksia. Kuitenkin,7 päivän kuluttua poistoaste vakiintui 94 %:iin. Anaerobinen vaihe poistaa ensisijaisesti epäpuhtaudet mikrobien hajoamisen ja laimentamisen kautta palautusjäähdytyksellä, mikä osoittaa tehokkaan epäpuhtauksien poistamisen.
Minitab-ohjelmistolla modifioitujen ja tavanomaisten AAO-järjestelmien poistotehoa verrattiin riippumattoman näyte-t--testianalyysin avulla tulosten kanssaKuva 4.
95 %:n luottamusvälillä t--arvo oli 0,26 ja p--arvo 0,605. Tietojen analyysi ei osoittanut merkittävää eroa keskimääräisissä poistumisnopeuksissa kahden järjestelmän välillä. Modifioitu AAO-järjestelmä osoitti suhteellisen suurta vaihtelua COD-poistotehossa, mikä johtui pääasiassa eroista varhaisen-vaiheen tiedoissa, mukaan lukien sopeutumisvaihe.Kaiken kaikkiaan muunneltu AAO-järjestelmä osoitti tehokkaan COD-poiston.
4. Ammoniakkitypenpoistotehokkuuden analyysi modifioidussa AAO-järjestelmässä
Ammoniakkitypen (NH₃-N) poistoteho analysoitiin. Kun sisäänvirtaavan NH₃-N-pitoisuus oli 36 mg/L, anaerobisen vaiheen poistovirtauksen NH₃-N oli noin 19 mg/L. Alkuvaiheessa jäteveden pitoisuus oli suhteellisen korkea ja poistoteho vaihteli merkittävästi. Kuitenkin,12 päivän totuttelun jälkeen poistoaste nousi noin 81 prosenttiinnitrifioivat bakteerit logaritmisessa kasvuvaiheessa.Myöhemmin poistoaste vakiintui ja oli keskimäärin 93 %., jonka jäteveden NH₃-N-pitoisuus on 4 mg/L ja täyttää luokan A päästöstandardin.
95 %:n luottamusvälillä t--arvo oli 3,41 ja p--arvo 0,998. Tietojen analyysi ei osoittanut merkittävää eroa keskimääräisissä poistumisnopeuksissa kahden järjestelmän välillä. Modifioitu AAO-järjestelmä osoitti suhteellisen suurta vaihtelua NH₃-N-poistotehokkuudessa, mikä johtui pääasiassa eroista varhaisen-vaiheen tiedoissa, mukaan lukien sopeutumisvaihe.Kaiken kaikkiaan muunneltu AAO-järjestelmä osoitti tehokkaan NH₃-N:n poiston.
5. Kokonaisfosforin ja kokonaistypenpoistotehokkuuden analyysi modifioidussa AAO-järjestelmässä
5.1 Kokonaisfosforinpoistotehokkuus
Kokonaisfosforin (TP) poistotehokkuus analysoitiin. Kun sisäänvirtaavan TP:n pitoisuus oli 3,6 mg/l, vaadittiin 11 päivän tottumisjakso. Koko systeemin poistoveden TP-pitoisuus saavutti 2,8 mg/L, kun taas anaerobisen vaiheen jäteveden TP-pitoisuus oli 4,2 mg/L, mikä viittaa merkittävään fosforin vapautumiseen. Totuttelun jälkeen TP:n poistokyky parani selvästi, kun anaerobisen vaiheen jäteveden TP-pitoisuus laski arvoon 2,7 mg/L ja poistotehokkuus oli 17 %.Myöhemmässä vaiheessa TP:n poistonopeus vakiintui yli 60 % ja jäteveden TP-pitoisuus lähestyi 0,5 mg/l, joka täyttää luokan B purkausstandardin.
Kahden järjestelmän vertailu osoitti, että modifioitu AAO-järjestelmä vaati alkutotuttelujakson suhteellisen alhaisella poistotehokkuudella. Totuttelun jälkeen kuitenkinsen TP-poistoteho parani merkittävästi, mikä osoittaa parempaa tehokkuutta verrattuna perinteiseen AAO-järjestelmään.
5.2 Kokonaistypenpoistotehokkuus
Kokonaistypen (TN) poistoteho analysoitiin. Kun sisäänvirtaavan TN-pitoisuus oli 34 mg/L, anaerobisen vaiheen jäteveden TN-pitoisuus oli noin 18 mg/l. Alkuvaiheessa jäteveden pitoisuus oli suhteellisen korkea ja poistoteho vaihteli merkittävästi.10 päivän totuttelun jälkeen TN:n poistonopeus nousi 68 %:iin jäteveden pitoisuuden ollessa 9 mg/l, joka täyttää luokan A purkausstandardin.
95 %:n luottamusvälillä t--arvo oli 0,72 ja p--arvo 0,753. Tietojen analyysi ei osoittanut merkittävää eroa keskimääräisissä poistumisnopeuksissa kahden järjestelmän välillä. Modifioitu AAO-järjestelmä osoitti suhteellisen suurta vaihtelua TN-poistotehossa, mikä johtui pääasiassa eroista varhaisen -vaiheen tiedoissa, mukaan lukien sopeutumisvaihe.Kaiken kaikkiaan modifioitu AAO-järjestelmä osoitti tehokkaan TN-poiston.
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että muokattu AAO-järjestelmä on tehokas poistaessaan tärkeimmät jäteveden epäpuhtaudet -COD, ammoniakkitypen, kokonaistypen ja kokonaisfosforin-täyttäen A- tai B-päästöstandardit lyhyen totuttelujakson jälkeen.
Vaikka tilastollinen analyysi (t-testi, p--arvo) ei osoittanut merkittävää eroa keskimääräisessä poistotehokkuudessa tavanomaiseen järjestelmään verrattuna, muokattu rakenne osoitti parempaa vakautta ja paransi hoitotuloksia ajan mittaan huolimatta suuremmasta tietojen vaihtelusta alkukäytön aikana. Parannukset, erityisesti anaerobisella vyöhykkeellä optimoiduilla sekoitus-, erotus- ja väliainevyöhykkeillä, lisäävät prosessin joustavuutta ja tehokkuutta.
Nämä havainnot korostavatmodifioitujen AAO-järjestelmien mahdollisuudet käsitellä monimutkaisia jätevesikoostumuksia tehokkaasti, jotka tukevat niiden käytännön soveltamista olemassa olevan hoitoinfrastruktuurin parantamiseen.