Greining á áhrifum sviðsetts súrefnisframboðs á loftháða svæði AAO ferlisins á skilvirkni mengunarefna.
Yfirlit
AAO ferlið er mikið notuð skólphreinsunartækni, sem fyrst og fremst samanstendur af loftfirrtum, súrefnislausum og loftháðum stigum, sem vinna samverkandi til að fjarlægja mengunarefni úr skólpvatni á áhrifaríkan hátt. Loftháða stigið er mikilvægur þáttur í AAO ferlinu og súrefnisframboðsaðferðin hefur bein áhrif á heildarvirkni kerfisins. Til að auka enn frekar skilvirkni AAO ferlisins í hagnýtri notkun, hafa vísindamenn lagt til stigskipt súrefnisgjafakerfi. Með því að koma á mörgum svæðum með mismunandi styrk uppleysts súrefnis (DO) innan kerfisins, miðar þetta kerfi að því að hámarka efnaskiptavirkni loftháðra örvera og bæta skilvirkni mengunarefna. Þess vegna hefur það verulegt hagnýtt gildi að greina áhrif sviðsetts súrefnisgjafar á loftháða svæði AAO ferlisins á brottnám mengunarefna.
Yfirlit yfir stigað súrefnisframboð á loftháða svæði AAO ferlisins
Loftháða svæðið er aðal staður fyrir oxun og niðurbrot lífrænna efna. Með þrepaskiptri súrefnisgjöf er hægt að stilla DO styrk á mismunandi svæðum á sveigjanlegan hátt út frá niðurbrotshraða lífrænna efna og súrefnisþörf örvera, sem tryggir jafnt og nægilegt niðurbrot lífræns efnis á milli svæða. Þessi nálgun hjálpar til við að bæta hraða lífræns flutnings og koma á stöðugleika frárennslisgæði. Á loftháða svæðinu er ammoníak köfnunarefni oxað í nítrat með nítrunargerlum. Stigsett súrefnisframboð tryggir að nítrunargerlar virki á skilvirkan hátt við viðeigandi DO styrk, og forðast skaðleg áhrif á nítrunarferlið af völdum of hás eða lágs DO gildi. Samtímis, með því að stjórna endurhringrásarhlutfallinu og styrk blandaðs vökva, er hægt að fínstilla nítrunarferlið enn frekar, sem eykur skilvirkni ammoníaksköfnunarefnis. AAO ferlið framkvæmir samtímis fjarlægingu köfnunarefnis og fosfórs. Við áfangaaðstæður súrefnisgjafar á loftháða svæðinu geta fosfór-uppsöfnunarlífverur (PAOs) tekið upp fosfór að fullu við viðeigandi DO styrk og náð fosfórfjarlægingu með því að losa fosfórríka seyru í síðari stigum. Á sama tíma, með því að stilla rekstrarbreytur á anoxískum og loftháðum svæðum, er hægt að fínstilla denitrification ferlið og bæta heildarskilvirkni köfnunarefnisfjarlægingar.
Tilraunaaðferðafræði til að greina áhrif sviðsetts Súrefnisframboð á skilvirkni mengunarefna
Meðan á tilrauninni stóð voru aðferðir eins og stjórnkerfi fyrir loftunarloka, sjálfvirk stýrikerfi og fjöldi blásturstækja notaðar til að stjórna loftunarstyrk og endurspegla þannig styrk DO. Ferlisflæði tilraunauppsetningar er sýnt íMynd 1.
Eins og sýnt er á mynd 1 er loftháða svæði AAO kerfisins skipt í þrjú svæði: höfuð-, mið- og halahluta. Vökvasöfnunartími (HRT) kerfisins var stilltur á 2 klst. Stærð kjarnaofnsins var 160 cm × 125 cm × 100 cm (lengd × breidd × hæð), með blönduðu áfengishæð stillt á 60 cm. Stýrt var flæðisstefnu á milli hvarftanka með því að nota stýrisveggi og skífur.
Frárennslissýnum var safnað úr frumsettanki frárennslisstöðvar sveitarfélaga. Afrennslisgæði voru tiltölulega stöðug, með öllum viðeigandi vísbendingum innan staðlaðra marka: TP styrkur var á bilinu 3,0 til 5,5 mg/L, TN styrkur frá 26 til 49 mg/L og COD frá 255 til 485 mg/L.
Hver þolfimi hluti var útbúinn með hvirfilloftdælu og sjálfstætt stilltu götuðu pípukerfi til að mynda loftunarkerfi fyrir loftunaraðgerðir. Meðan á kerfinu stóð virkaði hver hvirfilloftdæla sjálfstætt og stöðugt og hélt DO styrk á bilinu 4–5 mg/L, 3–4 mg/L og 2–3 mg/L, í sömu röð. DO styrkur og gæði frárennslis frá mismunandi hlutum voru mæld og greind til að ákvarða sértæk áhrif á skilvirkni mengunarefna.
3 Greining á áhrifum höfuðhluta DO styrks á skilvirkni mengunarefna
3.1 Skilvirknigreining á COD Fjarlægingu
Greining á COD-fjarlægingu í höfuðhluta AAO loftháðs svæðisins við þrjár mismunandi DO styrkleikaskilyrði sýndi COD-gildi frárennslis upp á 41,2, 40,2 og 40,8 mg/L, með eyðsluvirkni upp á 91,3%, 90,5% og 90,8%, í sömu röð. Sérstakar upplýsingar eru sýndar íMynd 2.
Gagnagreining bendir til þess að þó að skilvirkni COD-fjarlægingar í höfuðhlutanum hafi verið breytileg að einhverju leyti við mismunandi DO styrk, var heildarfrávikið í lágmarki og sýndi ekki skýra fylgni. Þegar styrkur DO jókst úr 2–3 mg/L gildi í 3–4 mg/L gildi, minnkaði skilvirkni COD frárennslis um 1,0 mg/L og 0,8%, í sömu röð. Hins vegar, þegar styrkur DO jókst í 4–5 mg/L gildi, jókst skilvirkni COD frárennslis og losunarvirkni um 0,6 mg/L og 0,3%, í sömu röð. Mismunandi styrkur DO hafði ekki marktæk áhrif á skilvirkni COD-fjarlægingar.
3.2 Hagkvæmnigreining TN-fjarlægingar
Greining á TN-fjarlægingu í höfuðhlutanum sýndi TN-styrk frárennslis upp á 12,8, 12,3 og 13,1 mg/L við DO aðstæðurnar þrjár, með flutningshlutfall upp á 68,0%, 66,8% og 67,7%, í sömu röð.
Gagnagreining bendir til þess að skilvirkni TN-fjarlægingar í höfuðhlutanum hafi verið mismunandi að einhverju leyti við mismunandi DO styrk, en heildarfrávikið var í lágmarki og sýndi ekki skýra fylgni. Þannig má álykta að mismunandi styrkur DO hafi ekki marktæk áhrif á skilvirkni TN-fjarlægingar.
3.3 Skilvirknigreining TP-fjarlægingar
Greining á TP fjarlægingu í höfuðhlutanum sýndi styrkleika TP frárennslis upp á 0,60, 0,51 og 0,48 mg/L við DO aðstæðurnar þrjár, með flutningshlutfall upp á 88,1%, 90,7% og 91,7%, í sömu röð.
Gagnagreining gefur til kynna að skilvirkni TP fjarlægingar í höfuðhlutanum hafi verið breytileg eftir styrk DO. Aukin styrkur DO minnkaði styrk TP frárennslis og bætti enn frekar skilvirkni í flutningi. Þannig má álykta að DO styrkleiki 4–5 mg/L hafi náð tiltölulega hæstu virkni fjarlægingar.
Alhliða greining bendir til þess að ef DO styrkurinn í höfuðhlutanum er stilltur á 4–5 mg/L gildið leiði til meiri fosfórupptöku skilvirkni.
4 Greining á áhrifum miðhluta DO styrks á skilvirkni mengunarefna
4.1 Skilvirknigreining á COD Fjarlægingu
Greining á COD-fjarlægingu í miðhlutanum sýndi COD-gildi frárennslis 39,9, 38,9 og 40,4 mg/L við DO-skilyrðin þrjú, með 91,0%, 90,9% og 91,2% virkni. Sérstakar upplýsingar eru sýndar íMynd 3.
Gagnagreining bendir til þess að þótt skilvirkni COD-fjarlægingar í miðhlutanum hafi verið breytileg að einhverju leyti við mismunandi DO styrk, var heildarfrávikið í lágmarki og sýndi ekki skýra fylgni. Þegar styrkur DO jókst úr 2–3 mg/L gildi í 3–4 mg/L gildi, minnkaði skilvirkni COD frárennslis um 1,0 mg/L og 0,1%, í sömu röð. Hins vegar, þegar styrkur DO jókst í 4–5 mg/L gildi, jókst COD frárennslisvirkni og skilvirkni frárennslis um 0,5 mg/L og 0,3%, í sömu röð. Mismunandi styrkur DO hafði ekki marktæk áhrif á skilvirkni COD-fjarlægingar.
4.2 TN Fjarlægingar skilvirkni Greining
Greining á TN-fjarlægingu í miðhlutanum sýndi TN-styrk frárennslis upp á 13,8, 13,0 og 12,9 mg/L við DO aðstæðurnar þrjár, með flutningshlutfall upp á 62,5%, 66,3% og 66,4%, í sömu röð. Til samanburðar leiddi styrkur DO 3-4 mg/L og 4-5 mg/L til betri skilvirkni TN-fjarlægingar.
4.3 Skilvirknigreining TP-fjarlægingar
Greining á fjarlægingu TP í miðhlutanum sýndi styrkleika TP frárennslis upp á 0,57, 0,52 og 0,46 mg/L við DO aðstæðurnar þrjár, með flutningshlutfall upp á 88,5%, 90,8% og 91,5%, í sömu röð. Til samanburðar leiddi styrkur DO 3-4 mg/L og 4-5 mg/L til betri skilvirkni TP-fjarlægingar.
Alhliða greining bendir til þess að með því að stilla DO styrkinn í miðhlutanum á 3–4 mg/L gildið náist meiri skilvirkni í fjarlægingu mengunarefna.
Greining á áhrifum halahluta DO styrks á skilvirkni mengunarefna
5.1 Skilvirknigreining á COD Fjarlægingu
Greining á COD-fjarlægingu í halahlutanum sýndi 91,8% brottnámsvirkni við öll þrjú DO styrkleikaskilyrðin. Mismunandi styrkur DO hafði ekki marktæk áhrif á skilvirkni COD-fjarlægingar.
5.2 TN Fjarlægingar skilvirkni Greining
Greining á TN-fjarlægingu í halahlutanum sýndi TN-styrk frárennslis 11,5, 12,7 og 13,4 mg/L við DO aðstæðurnar þrjár, með flutningshlutfall upp á 72,7%, 67,9% og 66,5%, í sömu röð. Til samanburðar leiddi styrkur DO 2–3 mg/L til betri skilvirkni TN-fjarlægingar.
5.3 Skilvirknigreining TP-fjarlægingar
Greining á fjarlægingu TP í halahlutanum sýndi að þegar DO styrkur var undir 2,0 mg/L var virkni fjarlægingar ekki meiri en 96%. Í þessari tilraun var flutningshlutfallið við allar þrjár DO aðstæður 90% og styrkur frárennslis uppfyllti aðalviðmiðið.
Í stuttu máli má segja að með því að stilla DO styrkinn í halahlutanum á 2–3 mg/L gildið fæst meiri skilvirkni í fjarlægingu mengunarefna.
Niðurstaða
Til að kanna sértæk áhrif sviðsetts súrefnisgjafar á loftháða svæði AAO ferlisins á skilvirkni mengunarefna var loftháða svæðinu skipt í höfuð-, mið- og halahluta meðan á rannsókninni stóð. Greining á skilvirkni COD, TN og TP fjarlægingar á þessum köflum, ásamt rannsóknarniðurstöðum, gefur til kynna að með því að stilla DO styrkleikastig á loftháðu svæðunum þremur á 4–5 mg/L, 3–4 mg/L, og 2–3 mg/L, í sömu röð, náist betri heildarvirkni við að fjarlægja mengunarefni. Þessi nálgun getur veitt stuðning og viðmiðun fyrir vistvæna umhverfisvernd, orkusparnað og viðleitni til að draga úr losun.