Piesārņojošo vielu noņemšanas efektivitātes analīze notekūdeņos, izmantojot modificētu AAO sistēmu
Pārskats
TheAnaerobā-anoksiskā-oksiskā (AAO vai A²/O)process ir plaši izmantota notekūdeņu bioloģiskās attīrīšanas tehnoloģija, kas paredzēta vienlaicīgai organiskā oglekļa, slāpekļa un fosfora atdalīšanai. Tas sastāv no trim savstarpēji savienotām zonām:
- Anaerobā zona: Trūkst skābekļa un nitrātu, fakultatīvās baktērijas sadala organiskos savienojumus, izdalot fosforu.
- Anoksiskā zona: Denitrificējošās baktērijas izmanto organisko oglekli kā elektronu donoru, lai nitrātus/nitrītus (atgrieztos no skābekļa zonas) par slāpekļa gāzi, panākot slāpekļa atdalīšanu.
- Oksiskā zona: Aerobi mikroorganismi oksidē atlikušās organiskās vielas un veicina nitrifikāciju (amonjaks pārvēršas par nitrātu), savukārt fosforu{0} akumulējošie organismi uzņem fosfātus.
Notekūdeņu attīrīšanas jomā, lai gan parastā AAO sistēma var noņemt piesārņotājus no notekūdeņiem, notekūdeņu arvien sarežģītākais sastāvs ir izraisījis zināmu AAO procesa attīrīšanas efektivitātes samazināšanos. Lai nodrošinātu AAO procesa piemērošanas līmeni un efektivitāti,nepieciešams veikt īpašus pētījumus par modificētām sistēmām, kam ir būtiska praktiska nozīme attiecīgajiem uzņēmumiem un struktūrvienībām to darbības kvalitātes uzlabošanā.
Modificēta AAO sistēma
1. AAO sistēmas pamatprincipi
Par piemēru ņemot AAO notekūdeņu attīrīšanas sistēmu konkrētā notekūdeņu attīrīšanas iekārtā, esošā sistēma ir aparastais AAO process, kas galvenokārt sastāv no četrām sastāvdaļām:anaerobā tvertne, aerobā tvertne, anoksiskā tvertne un sekundārā sedimentācijas tvertne, kā norādīts sadaļā1. attēls.
Parastā AAO sistēmā mikroorganismi aug un metabolizējas dažādos vides apstākļos. Mijiedarbojoties dažādām mikrobu kopienām, efektīva piesārņotāju atdalīšana tiek panākta, izmantojot tādas ķīmiskas reakcijas kā amonifikācija, nitrifikācija un denitrifikācija, kas ievērojami novērš organiskos piesārņotājus.
Parastā AAO sistēma piedāvā tādas priekšrocības kā zemas tehniskās izmaksas, vienkārša darbība un īss hidrauliskās aiztures laiks (HRT). Tomēr tam ir arī trūkumi, tostarpslikta fosfora atdalīšanas efektivitāteunstingras prasības dūņu vecumam un oglekļa avota projektēšanai, apgrūtinot paredzēto standartu izpildi dažos notekūdeņu piesārņotāju noņemšanas projektos.
2. Modificētās AAO sistēmas dizaina analīze
Pamatojoties uz iepriekšējiem pētījumiem, tika veikti uzlabojumi parastajā AAO sistēmā, galvenokārt koncentrējoties uz anaerobo tvertni. Themodificēta anaerobās tvertnes sistēmasastāv no trim daļām:dūņu{0}}ūdens sajaukšanas zona, dūņu-ūdens atdalīšanas zona un vides zona, kā parādīts attēlā2. attēls.
Inpārveidota AAO sistēma (3. attēls), dūņu-ūdens sajaukšanas zonai un barotnes zonai ir vienādi izmēri (15 cm garums × 20 cm platums × 60 cm augstums), katras efektīvais tilpums ir 9 l. Hidrauliskās aiztures laiks (HRT) gan dūņu zonai, gan barotnes zonai ir 2 stundas.
3. ĶSP noņemšanas efektivitātes analīze modificētajā AAO sistēmā
Tika analizēta modificētās AAO sistēmas ķīmiskā skābekļa patēriņa (ĶSP) noņemšanas efektivitāte. Kad ieplūstošā ĶSP bija 447 mg/L, anaerobās stadijas izplūdes ĶSP bija aptuveni 147 mg/L, un galīgais izplūdes ĶSP bija 42 mg/L, kas atbilst A klases izplūdes standartam. ĶSP noņemšanas efektivitāte agrīnā anaerobā stadijā bija nestabila, ar ievērojamām svārstībām un salīdzinoši zemu jauktā šķidruma suspendēto cietvielu (MLSS) līmeni. tomērpēc 7 dienām noņemšanas līmenis stabilizējās pie 94%. Anaerobā stadija galvenokārt noņem piesārņotājus, izmantojot mikrobu sadalīšanos un atšķaidīšanu ar atteci, parādot efektīvu piesārņotāju noņemšanu.
Izmantojot Minitab programmatūru, modificēto un parasto AAO sistēmu noņemšanas veiktspēja tika salīdzināta, izmantojot neatkarīgu paraugu t-testa analīzi ar rezultātiem, kas parādīti4. attēls.
Ar 95% ticamības intervālu t-vērtība bija 0,26 un p-vērtība bija 0,605. Datu analīze neliecināja par būtisku atšķirību vidējos noņemšanas ātrumos starp abām sistēmām. Modificētā AAO sistēma uzrādīja salīdzinoši lielas ĶSP noņemšanas efektivitātes atšķirības, galvenokārt agrīnās stadijas datu atšķirību dēļ, tostarp aklimatizācijas fāzē.Kopumā modificētā AAO sistēma demonstrēja efektīvu ĶSP noņemšanu.
4. Amonjaka slāpekļa noņemšanas efektivitātes analīze modificētajā AAO sistēmā
Tika analizēta amonjaka slāpekļa (NH₃-N) atdalīšanas efektivitāte. Kad ieplūstošā NH₃-N koncentrācija bija 36 mg/L, izplūdes NH₃-N no anaerobās stadijas bija aptuveni 19 mg/L. Agrīnā stadijā notekūdeņu koncentrācija bija salīdzinoši augsta, un izvadīšanas efektivitāte būtiski svārstījās. tomērpēc 12 aklimatizācijas dienām noņemšanas līmenis palielinājās līdz aptuveni 81%, ar nitrificējošām baktērijām logaritmiskās augšanas fāzē.Pēc tam noņemšanas līmenis stabilizējās, sasniedzot vidēji 93%, ar notekūdeņu NH₃-N koncentrāciju 4 mg/L, kas atbilst A klases izplūdes standartam.
Ar 95% ticamības intervālu t-vērtība bija 3,41, bet p-vērtība bija 0,998. Datu analīze neliecināja par būtisku atšķirību vidējos noņemšanas ātrumos starp abām sistēmām. Modificētā AAO sistēma uzrādīja relatīvi lielu NH₃-N noņemšanas efektivitātes mainīgumu, galvenokārt agrīnās -posma datu atšķirību dēļ, tostarp aklimatizācijas fāzē.Kopumā modificētā AAO sistēma demonstrēja efektīvu NH₃-N noņemšanu.
5. Kopējā fosfora un kopējā slāpekļa atdalīšanas efektivitātes analīze modificētajā AAO sistēmā
5.1. Kopējā fosfora atdalīšanas efektivitāte
Tika analizēta kopējā fosfora (TP) atdalīšanas efektivitāte. Kad ieplūstošā TP koncentrācija bija 3,6 mg/l, bija nepieciešams 11 dienu aklimatizācijas periods. Izplūdes TP koncentrācija no visas sistēmas sasniedza 2,8 mg/L, savukārt anaerobās stadijas izplūdes TP koncentrācija bija 4,2 mg/L, kas liecina par būtisku fosfora izdalīšanos. Pēc aklimatizācijas TP noņemšanas veiktspēja ievērojami uzlabojās, anaerobās stadijas notekūdeņu TP koncentrācijai samazinoties līdz 2,7 mg/L un izņemšanas efektivitātei sasniedzot 17%.Vēlākā posmā TP izvadīšanas ātrums stabilizējās virs 60%, un notekūdeņu TP koncentrācija tuvojās 0,5 mg/l., kas atbilst B klases izlādes standartam.
Abu sistēmu salīdzinājums parādīja, ka modificētajai AAO sistēmai bija nepieciešams sākotnējais aklimatizācijas periods ar salīdzinoši zemu noņemšanas efektivitāti. Tomēr pēc aklimatizācijas,tā TP noņemšanas veiktspēja ir ievērojami uzlabojusies, demonstrējot uzlabotu efektivitāti salīdzinājumā ar parasto AAO sistēmu.
5.2 Kopējā slāpekļa noņemšanas efektivitāte
Tika analizēta kopējā slāpekļa (TN) atdalīšanas efektivitāte. Kad ieplūstošā TN koncentrācija bija 34 mg/L, anaerobās stadijas izplūdes TN koncentrācija bija aptuveni 18 mg/l. Agrīnā stadijā notekūdeņu koncentrācija bija salīdzinoši augsta, un izvadīšanas efektivitāte būtiski svārstījās.Pēc 10 dienu aklimatizācijas TN noņemšanas ātrums palielinājās līdz 68%, izplūdes koncentrācijā 9 mg/l, kas atbilst A klases izlādes standartam.
Ar 95% ticamības intervālu t-vērtība bija 0,72 un p-vērtība bija 0,753. Datu analīze neliecināja par būtisku atšķirību vidējos noņemšanas ātrumos starp abām sistēmām. Modificētā AAO sistēma uzrādīja salīdzinoši lielu TN noņemšanas efektivitātes mainīgumu, galvenokārt tāpēc, ka atšķiras agrīnās -posma dati, tostarp aklimatizācijas fāze.Kopumā modificētā AAO sistēma demonstrēja efektīvu TN noņemšanu.
Secinājums
Rezumējot, modificētā AAO sistēma demonstrē spēcīgu veiktspēju galveno notekūdeņu piesārņotāju -ĶSP, amonjaka slāpekļa, kopējā slāpekļa un kopējā fosfora- noņemšanā, kas atbilst A vai B klases izplūdes standartiem pēc īsa aklimatizācijas perioda.
Lai gan statistiskā analīze (t-tests, p-vērtība) neuzrādīja būtisku atšķirību vidējā noņemšanas efektivitātē salīdzinājumā ar parasto sistēmu, modificētais dizains uzrādīja augstāku stabilitāti un uzlaboja ārstēšanas rezultātus laika gaitā, neskatoties uz lielāku datu mainīgumu sākotnējās darbības laikā. Uzlabojumi, īpaši anaerobajā zonā ar optimizētām sajaukšanas, atdalīšanas un barotnes zonām, veicina procesa noturības un efektivitātes palielināšanos.
Šie atklājumi pasvītromodificēto AAO sistēmu potenciāls efektīvi risināt sarežģītu notekūdeņu sastāvu, atbalstot to praktisko pielietojumu esošās ārstniecības infrastruktūras modernizēšanā.