Greining á skilvirkni mengunarefna í frárennsli með því að nota breytt AAO kerfi
Yfirlit
TheLoftfirrt-Aoxískt-Oxískt (AAO eða A²/O)ferli er víða samþykkt líffræðileg skólphreinsunartækni sem er hönnuð til að fjarlægja lífrænt kolefni, köfnunarefni og fosfór samtímis. Það samanstendur af þremur samtengdum svæðum:
- Loftfirrt svæði: Þar sem súrefni og nítrat skortir, brjóta bakteríur niður lífræn efnasambönd og losa fosfór.
- Anoxic svæði: Denitrifying bakteríur nota lífrænt kolefni sem rafeindagjafa til að draga úr nítrötum/nítrítum (skilað frá súrefnissvæðinu) í köfnunarefnisgas og ná nitur brottnámi.
- Oxískt svæði: Loftháðar örverur oxa eftirstandandi lífræn efni og auðvelda nítrunar (ammoníak í nítrat), á meðan fosfór-söfnunarlífverur taka upp fosföt.
Á sviði skólphreinsunar, á meðan hefðbundið AAO kerfið getur fjarlægt mengunarefni úr skólpi, hefur sífellt flóknari samsetning skólps leitt til ákveðins lækkunar á skilvirkni AAO ferlisins. Til að tryggja umsóknarstig og skilvirkni AAO ferlisins,nauðsynlegt er að gera sérstakar rannsóknir á breyttum kerfum, sem hefur verulega hagnýtt mikilvægi fyrir viðkomandi fyrirtæki og deildir við að bæta rekstrargæði þeirra.
Breytt AAO kerfi
1. Grunnreglur AAO kerfisins
Með því að taka AAO skólphreinsikerfið í tiltekinni skólphreinsistöð sem dæmi, þá er núverandi kerfihefðbundið AAO ferli, sem samanstendur fyrst og fremst af fjórum hlutum:loftfirrtur tankur, loftháður tankur, anoxískur tankur og annar botnfallstankur, eins og lýst er íMynd 1.
Í hefðbundnu AAO kerfinu vaxa örverur og umbrotna við ýmsar umhverfisaðstæður. Með víxlverkunum milli mismunandi örverusamfélaga er árangursríkt fjarlæging mengunarefna náð með efnahvörfum eins og ammonification, nitrification og denitrification, sem útrýma lífrænum mengunarefnum verulega.
Hefðbundið AAO kerfið býður upp á kosti eins og lágan tæknilegan kostnað, einfalda notkun og stuttan vökvasöfnunartíma (HRT). Hins vegar þjáist það einnig af göllum þar á meðalléleg fosfóreyðing skilvirkniogstrangar kröfur um aldur seyru og hönnun kolefnisgjafa, sem gerir það að verkum að erfitt er að uppfylla væntanleg staðla í sumum verkefnum til að fjarlægja mengandi skólp.
2. Hönnunargreining á breyttu AAO kerfinu
Byggt á fyrri rannsóknum voru endurbætur gerðar á hefðbundnu AAO kerfinu, fyrst og fremst með áherslu á loftfirrta tankinn. Thebreytt loftfirrt tankkerfisamanstendur af þremur hlutum:seyru-vatnsblöndunarsvæði, seyru-vatnsskiljunarsvæði og miðlunarsvæði, eins og sýnt er íMynd 2.
Íbreytt AAO kerfi (Mynd 3), eru seyru-vatnsblöndunarsvæðið og miðilssvæðið hönnuð með sömu stærðum (15 cm lengd × 20 cm breidd × 60 cm hæð), hvort um sig með virku rúmmáli 9 L. Vökvasöfnunartími (HRT) fyrir bæði seyrusvæðið og miðilssvæðið er 2 klukkustundir.
3. Greining á skilvirkni COD Fjarlægingar í breyttu AAO kerfinu
Kemísk súrefnisþörf (COD) flutningsskilvirkni hins breytta AAO kerfis var greind. Þegar innstreymi COD var 447 mg/L, var frárennsli COD frá loftfirrtu stigi um það bil 147 mg/L og endanlegt frárennsli COD var 42 mg/L, sem uppfyllir losunarstaðalinn í flokki A. Skilvirkni COD-fjarlægingar á fyrstu loftfirrtu stigi var óstöðug, með verulegum sveiflum og tiltölulega lágu magni blandaða sviflausna (MLSS). Hins vegar,eftir 7 daga varð flutningshlutfallið stöðugt í 94%. Loftfirrt stig fjarlægir fyrst og fremst mengunarefni með niðurbroti örvera og þynningu með bakflæði, sem sýnir árangursríka fjarlægingu mengunarefna.
Með því að nota Minitab hugbúnaðinn var flutningsárangur breyttra og hefðbundinna AAO kerfa borinn saman með óháðri sýnis-prófgreiningu, með niðurstöðum sýndar íMynd 4.
Á 95% öryggisbili var t-gildið 0,26 og p-gildið 0,605. Gagnagreiningin sýndi engan marktækan mun á meðalhraða fjarlægingar á milli kerfanna tveggja. Breytt AAO kerfið sýndi tiltölulega mikinn breytileika í skilvirkni COD-fjarlægingar, fyrst og fremst vegna mismunar á gögnum á fyrstu-stigi, þar með talið aðlögunarfasa.Á heildina litið sýndi breytta AAO kerfið árangursríka COD-fjarlægingu.
4. Greining á skilvirkni ammoníak köfnunarefnisfjarlægingar í breyttu AAO kerfinu
Skilvirkni ammoníaksköfnunarefnis (NH₃-N) var greind. Þegar styrkur innstreymis NH₃-N var 36 mg/L, var frárennslis-NH₃-N frá loftfirrta stiginu um það bil 19 mg/L. Á fyrstu stigum var styrkur frárennslis tiltölulega hár og flutningsskilvirkni sveiflaðist verulega. Hins vegar,eftir 12 daga aðlögun jókst flutningshlutfallið í um 81%, með nítrandi bakteríum í logaritmískum vaxtarfasa.Í kjölfarið varð flutningshlutfallið stöðugt og náði að meðaltali 93%, með styrkleika NH₃-N frárennslis upp á 4 mg/L, sem uppfyllir losunarstaðalinn í flokki A.
Á 95% öryggisbili var t-gildið 3,41 og p-gildið 0,998. Gagnagreiningin sýndi engan marktækan mun á meðalhraða fjarlægingar á milli kerfanna tveggja. Breytta AAO kerfið sýndi tiltölulega mikinn breytileika í NH₃-N fjarlægingu skilvirkni, fyrst og fremst vegna mismunar á gögnum á fyrstu-stigi, þar með talið aðlögunarfasa.Á heildina litið sýndi breytta AAO kerfið árangursríka NH₃-N fjarlægingu.
5. Greining á heildarvirkni fosfórs og heildar nitureyðingar í breyttu AAO kerfinu
5.1 Heildarvirkni fosfórhreinsunar
Skilvirkni heildar fosfórs (TP) fjarlægingar var greind. Þegar styrkur innflæðis TP var 3,6 mg/L var krafist 11 daga aðlögunartímabils. Styrkur TP frárennslis frá öllu kerfinu náði 2,8 mg/L, en styrkur TP frá loftfirrtu stigi var 4,2 mg/L, sem gefur til kynna verulega fosfórlosun. Eftir aðlögun batnaði frammistaða TP-fjarlægingar verulega, þar sem styrkur TP frá loftfirrtu stigi frárennslis lækkaði í 2,7 mg/L og virknin í flutningi náði 17%.Á seinna stigi varð TP-fjarlægingarhlutfallið stöðugt yfir 60% og styrkur TP frárennslis nálgaðist 0,5 mg/L, sem uppfyllir útskriftarstaðalinn í flokki B.
Samanburður á kerfunum tveimur sýndi að breytta AAO kerfið krafðist upphafs aðlögunartímabils með tiltölulega lítilli flutningsskilvirkni. Hins vegar, eftir aðlögun,TP flutningur þess batnaði verulega, sem sýnir aukna skilvirkni samanborið við hefðbundna AAO kerfið.
5.2 Heildarnýtni nitureyðingar
Skilvirkni heildarköfnunarefnis (TN) fjarlægingar var greind. Þegar styrkur TN aðrennslis var 34 mg/L var styrkur TN frá loftfirrtu stigi um það bil 18 mg/L. Á fyrstu stigum var styrkur frárennslis tiltölulega hár og flutningsskilvirkni sveiflaðist verulega.Eftir 10 daga aðlögun jókst TN-fjarlægingarhlutfallið í 68%, með frárennslisstyrk upp á 9 mg/L, sem uppfyllir flokk A losunarstaðal.
Á 95% öryggisbili var t-gildið 0,72 og p-gildið 0,753. Gagnagreiningin sýndi engan marktækan mun á meðalhraða fjarlægingar á milli kerfanna tveggja. Breytt AAO kerfið sýndi tiltölulega mikinn breytileika í skilvirkni TN-fjarlægingar, fyrst og fremst vegna mismunar á gögnum á fyrstu-stigi, þar með talið aðlögunarfasa.Á heildina litið sýndi breytta AAO kerfið árangursríka fjarlægingu TN.
Niðurstaða
Í stuttu máli sýnir breytta AAO kerfið sterkan árangur við að fjarlægja helstu mengunarefni frárennslis-COD, ammoníak köfnunarefni, heildarköfnunarefni og heildarfosfór-uppfyllir flokk A eða B losunarstaðla eftir stutt aðlögunartímabil.
Þó að tölfræðileg greining (t-próf, p-gildi) sýndi engan marktækan mun á meðalvirkni í fjarlægingu miðað við hefðbundna kerfið, sýndi breytta hönnunin meiri stöðugleika og betri meðferðarútkomu með tímanum, þrátt fyrir meiri breytileika í gögnum við upphaflega notkun. Endurbæturnar, sérstaklega á loftfirrta svæðinu með bjartsýni blöndunar-, aðskilnaðar- og miðlunarsvæða, stuðla að aukinni seiglu og skilvirkni ferlisins.
Þessar niðurstöður undirstrikamöguleika breyttra AAO kerfa til að takast á við flókna skólpsamsetningu á áhrifaríkan hátt, sem styðja hagnýta beitingu þeirra til að uppfæra núverandi meðferðarinnviði.