Prestaties van fijne bellenbeluchting in het AAO-proces: seizoensanalyse (zomer versus winter)

Prestatiemeting en evaluatie van fijnbellenbeluchtingssysteem in AAO-proces tijdens zomer en winter

De meeste gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties (AWZI's) in China maken gebruik van aerobe biologische processen om organisch materiaal, stikstof, fosfor en andere verontreinigende stoffen uit afvalwater te verwijderen. De toevoer van opgeloste zuurstof (DO) in water is een voorwaarde voor het handhaven van de vraag naar microbieel leven en de behandelingsefficiëntie in het aërobe biologische proces. Vervolgens,de beluchtingsunit vormt de kern van de aerobe biologische afvalwaterzuivering. Tegelijkertijd is het beluchtingssysteem ook hetbelangrijkste energie-verbruikende eenheidin RWZI's, goed voor45% tot 75% van het totale energieverbruik van de installatie. Naast de operationele omstandigheden wordt het energieverbruik van het beluchtingssysteem beïnvloed door factoren zoals de kwaliteit van het afvalwater en de omgevingsomstandigheden. De meeste regio's in China hebben vier seizoenen, overvloedige regenval en aanzienlijke seizoensgebonden temperatuurschommelingen. Zomerregenval verdunt de concentratie van influent verontreinigende stoffen in afvalwaterzuiveringsinstallaties, terwijl lage wintertemperaturen de microbiële activiteit beïnvloeden en daarmee de kwaliteit van het afvalwater beïnvloeden. Schommelingen in het debiet en de kwaliteit van het influent vormen ook uitdagingen voor de nauwkeurige controle van het beluchtingssysteem in afvalwaterzuiveringsinstallaties. Zonder voldoende inzicht in de veranderingen in de zuurstofoverdrachtsprestaties van fijne bellendiffusors en hun onderhoud tijdens bedrijf, kan het voordeel van de hoge zuurstofoverdrachtsefficiëntie (OTE) van fijne bellenbeluchtingssystemen niet volledig worden benut, wat leidt tot energieverspilling.

Het meest gebruikte type momenteel is defijne bubbeldiffusor, waarvan de prestaties rechtstreeks verband houden met het operationele energieverbruik van het beluchtingssysteem. Methoden voor het meten van de zuurstofoverdrachtsprestaties van diffusers met fijne bellen omvatten statische tests (zoals de schoonwatertest) en dynamische tests (zoals de -offgasanalysemethode). Onderzoek naar statische tests richt zich vooral op simulaties op laboratorium-schaal, terwijl dynamische testmethoden zelden worden gerapporteerd vanwege factoren als eisen aan de testlocatie en beperkingen van veldtests. Momenteel heeft China alleen relevante normen vastgesteld voor de testmethode voor schoon water. Tijdens de daadwerkelijke werking worden de zuurstofoverdrachtsprestaties van diffusors beïnvloed door factoren zoals de kwaliteit van het influent, de slibkarakteristieken, operationele omstandigheden en vervuiling van de diffusor. De werkelijke prestaties verschillen aanzienlijk van de testresultaten voor schoon water, wat leidt tot aanzienlijke afwijkingen bij het gebruik van gegevens over schoon water om de werkelijke behoefte aan luchttoevoer te voorspellen. Het gebrek aan effectieve monitoringmethoden voor de energie-efficiëntieprestaties van beluchtingssystemen in afvalwaterzuiveringsinstallaties resulteert in energieverspilling. Daarom is het noodzakelijk om de zuurstofoverdrachtsprestaties van diffusors tijdens daadwerkelijk gebruik te meten en evalueren om tijdige aanpassingen van beluchtingsstrategieën te begeleiden en te helpen bij het bereiken van energiebesparingen en verbruiksreductie in beluchtingssystemen. Deze studie duurteen gemeentelijke waterzuiveringsinstallatie in Shanghai als voorbeeld. Door middel van veldmetingen van de concentratie van verontreinigende stoffen in de aërobe tank en de variatiepatronen van OTE langs het traject van het beluchtingssysteem met fijne bellen in de zomer en de winter, werden de efficiëntie van de verwijdering van verontreinigende stoffen en de prestaties van het beluchtingssysteem systematisch gemeten en geëvalueerd. Het doel is om de invloed van seizoensveranderingen op de zuurstofoverdrachtsprestaties van het beluchtingssysteem te onderzoeken, en zo richtlijnen te bieden voor nauwkeurige controle en energie-besparende werking van beluchtingssystemen bij de behandeling van afvalwater.

1. Materialen en methoden

1.1 Operationeel overzicht van AWZI

De gemeentelijke waterzuiveringsinstallatie van Shanghai maakt gebruik van een procescombinatie vanvoorbehandeling + AAO-proces + diepbedvezelfilter + UV-desinfectie. Dede zuiveringscapaciteit bedraagt ​​3,0×10⁵ m³/d. De belangrijkste processtroom van de RWZI wordt weergegeven inFiguur 1. De invloed is in de eerste plaatshuishoudelijk afvalwateren het afvalwater voldoet aan de klasse A-norm van de "Lozingsnorm voor verontreinigende stoffen voor gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties" (GB 18918-2002) voordat het in de Yangtze-rivier wordt geloosd. De hydraulische retentietijden (HRT) voor de anaërobe tank, de anoxische tank en de aërobe tank van de biologische tank in deze installatie bedragen respectievelijk 1,5 uur, 2,7 uur en 7,1 uur. De interne refluxverhouding en de externe refluxverhouding zijn beide 100%. De slibleeftijd wordt tussen 10 en 15 dagen gecontroleerd. De fabriek heeft in totaal 8 aërobe tanks. Een enkele aerobe tank meet 116,8 m x 75,1 m x 7,0 m (L x B x H), met een volume van 11.093 m³. De concentratie van de gemengde vloeistof met gesuspendeerde vaste stoffen (MLSS) wordt geregeld op ongeveer 4 g/l. De bodem is voorzien vanOekraïense Ecopolemer polyethyleen buisvormige diffusers met fijne bellen, formaat 120 mm x 1.000 mm (D x L). De lucht-tot-waterverhouding is 5,7:1. Elke aerobe tank bestaat uit 3 kanalen (Zone 1, Zone 2 en Zone 3). Op basis van de DO-concentratie gemeten door gasstroommeters in de kanalen, worden de leischoepen van enkel-traps centrifugaalblowers (4 operationeel, 2 stand-by) aangepast om de DO-concentratie in de aerobe tank tussen 2-5 mg/l te houden. Elke ventilator heeft een nominaal luchtdebiet van 108 m³/min, een druk van 0,06 kPa en een vermogen van 160 kW. Elk kanaal wordt afzonderlijk geregeld met behulp van gasflowmeters. Gecombineerd met feedback over de DO-meting wordt de daadwerkelijke luchttoevoer geregeld door de leischoepen van de eentraps centrifugaalblowers aan te passen om de gemiddelde DO in de aerobe tank tussen 2-5 mg/l te houden. De ontworpen influent/effluentkwaliteit en de influentkwaliteit 2019 van de installatie zijn weergegeven inTabel 1.

1.2 Lay-out van testpunten

In juli (zomer) en december (winter) werden twee tests uitgevoerd van de zuurstofoverdrachtsprestaties van het fijnbellenbeluchtingssysteem onder werkelijke bedrijfsomstandigheden. Langs de stroomrichting werden 22 testpunten opgesteld volgens de locaties van de inspectiepoorten van de aërobe tank. De afstand tussen twee aangrenzende testpunten was ongeveer 5 m, met respectievelijk 7, 7 en 8 testpunten in Zone 1, Zone 2 en Zone 3. De verdeling van testpunten wordt weergegeven inFiguur 2. De werkelijke OTE van de fijne bellendiffusors op elk punt werd berekend door het zuurstofgehalte te meten in het af-gas dat uit het wateroppervlak ontsnapt. Tegelijkertijd werden de DO-concentratie en de watertemperatuur op elk punt gemeten met behulp van een waterkwaliteitsmeter met meerdere -parameters (HQ 30d, Hach, VS), en werd de concentratie van verontreinigende stoffen op elk punt gemeten en geanalyseerd om het variatiepatroon langs het traject te verkrijgen. Om de COD te voorkomen_CrOm te voorkomen dat de monsters tijdens de overdracht zouden worden afgebroken, werden de monsters die langs de aërobe tank waren genomen, vóór de meting ter plaatse-gefilterd.

1.3 Meting van de zuurstofoverdrachtsprestaties van diffusers met fijne bellen onder feitelijke omstandigheden

Voor het meten van de zuurstofoverdrachtsprestaties van diffusors met fijne bellen onder werkelijke omstandigheden werd gebruik gemaakt van een off-{0}}gasanalysator, onafhankelijk ontwikkeld door de Shanghai University of Electric Power, bestaande uit een gasopvangsysteem, een gasanalysesysteem en een signaalconversiesysteem. Het af-gas werd opgevangen met behulp van een benzinepomp (KVP15-KM-2-C-S, Karier, China) en een afzuigkap, en voor analyse naar een elektrochemische zuurstofsensor (A-01, ITG, Duitsland) gestuurd. Het signaalconversiesysteem zette het uitgangsspanningssignaal van de sensor om in de partiële zuurstofdruk in het gas. Tijdens de afgastest werd eerst de partiële zuurstofdruk in de omgevingslucht gemeten. Vervolgens werd de kap op het wateroppervlak van de aërobe tank bevestigd om het afgas op te vangen en de partiële zuurstofdruk te meten. Gegevens werden geregistreerd nadat de output gedurende 5 minuten was gestabiliseerd. Parameters verkregen via de afgasanalysator omvatten de partiële zuurstofdruk in de omgevingslucht en het afgas, waaruit het percentage zuurstof dat van de gasfase naar de gemengde vloeistof werd overgebracht, dwz de OTE van de fijne bellendiffusor, werd berekend zoals inVergelijking (1).

Waar:

Y(O_₂,_lucht)- Aandeel zuurstof in de lucht;

Y(O_₂,_{van-gas af})- Aandeel zuurstof in af-gas;

A_OTE- Waarde van OTE.

De OTE gemeten door de af-gasanalysator werd gecorrigeerd voor DO, temperatuur en zoutgehalte om de standaard OTE (SOTE) van de fijne bellendiffusor in afvalwater onder standaardomstandigheden te verkrijgen, zoals inVergelijking (2). De berekening van verzadigde DO in water wordt getoond inVergelijking (3).

Waar:

θ- Temperatuurcorrectiecoëfficiënt, genomen als 1,024, dimensieloos;

A_SOTE- Waarde van SOTE;

- Zoutgehaltecoëfficiënt voor de gemengde vloeistof (berekend op basis van de totale opgeloste vaste stoffen in de gemengde vloeistof), dimensieloos, gewoonlijk genomen als 0,99;

- Verhouding van zuurstofoverdrachtsefficiëntie van de diffusor in afvalwater versus schoon water, dimensieloos;

C - DO-concentratie in water, mg/l;

C_S,_T- Verzadigde DO-concentratie in water bij temperatuur T, mg/l;

C_S,₂₀- Verzadigde DO-concentratie in water bij 20 graden, mg/l;

T- Watertemperatuur, graad .

1.4 Berekeningsmethode voor het energieverbruik van het beluchtingssysteem

Het theoretische zuurstofverbruik van de aërobe tank werd berekend volgens het Actief Slib Model (ASM). Het zuurstofverbruik werd berekend op basis van CZV_Cren ammoniak-stikstofverwijderingsresultaten om het totale zuurstofverbruik (TOD) van de aerobe tank te bepalen, zoals inVergelijking (4).

Waar:

M_TOD- Waarde van TOD, kg O₂/u;

Q- Influentdebiet, m³/d;

ΔC_CODCr- Verschil tussen influent en effluent CZV Cr-concentratie, mg/l;

ΔC_{Ammoniak stikstof}- Verschil tussen influent en effluent ammoniak-stikstofconcentratie, mg/l; 4,57 is de conversiefactor voor ammoniakstikstof naar NO₃⁻-N.

De zuurstoftoevoersnelheid van het fijnbellenbeluchtingssysteem wordt berekend als inVergelijking (5).

Waar:

M_OTR- Waarde van de werkelijke zuurstoftoevoersnelheid, kg O₂/d;

Q_AFR- Luchtstroomsnelheid, m³/u;

ŷ_O₂- Massafractie zuurstof in lucht, 0,276.

Het ventilatorvermogen wordt bepaald door de werkelijke luchttoevoersnelheid van de ventilator en de uitlaatdruk, die op zijn beurt wordt bepaald door de inlaatdruk, het drukverlies van lucht in de pijpleiding, het drukverlies van de fijne bellendiffusor zelf en de statische waterdruk op de bodem van de tank, zoals inVergelijking (6).

Waar:

ρ_lucht- Luchtdichtheid, g/l, genomen als 1,29 g/l;

N - Blowervermogen, kW;

R- Universele gasconstante, 8,314 J/(mol·K);

T_lucht- Atmosferische temperatuur, graad ;

B- Conversiecoëfficiënt van de ventilator, vastgesteld op 29,7;

- Specifieke warmteverhouding van gas, constant genomen: 0,283;

η- Gecombineerd rendement van motor en ventilator, constant genomen op 0,8;

P_i- Inlaatdruk ventilator, Pa;

Z- Dompelwaterdruk op diffusor, Pa;

P_verlies- Drukverlies van de fijne bellendiffusor zelf, Pa;

h_L- Drukverlies van lucht in de pijpleiding, Pa.

Onder testomstandigheden is de hoeveelheid zuurstof die in het water wordt overgebracht per eenheid elektrische energie die door de diffusor wordt verbruikt [kg/(kW·h)] de Standard Aeration Efficiency (SAE), zoals inVergelijking (7). De SAE-waarde kan worden gebruikt om de daadwerkelijke gebruiksefficiëntie van de fijne bellendiffusor te evalueren.

Waar:

A_SAE- Waarde van SAE.

1.5 Conventionele indicatormeetmethoden

Monsters van gemengde vloeistof werden gefiltreerd door kwalitatief filtreerpapier. Oplosbaar CZV_Cr(SCOD_Cr), ammoniakstikstof, NO₃^--N en TP zijn gemeten met behulp van nationale standaardmethoden.

2. Resultaten en discussie

2.1 Efficiëntie van de verwijdering van verontreinigende stoffen

De influentkwaliteit van de belangrijkste verontreinigende stoffen in de zomer en winter op de RWZI wordt weergegeven inFiguur 3. De gemiddelde zuiveringsdebieten in de zomer en de winter waren respectievelijk 3,65×10⁵ m³/d en 3,13×10⁵ m³/d.De zomerinvloed CZV_Cren ammoniakstikstofconcentraties waren (188,38 ± 52,53) mg/l en (16,93 ± 5,10) mg/lrespectievelijk.De winterinvloed CZV_Cren ammoniakstikstofconcentraties waren (187,94 ± 28,26) mg/l en (17,91 ± 3,42) mg/lrespectievelijk. Hogere regenval in de zomer zorgt ervoor dat de RWZI in een modus met "hoge hydraulische belasting - lage belasting van verontreinigende stoffen" werkt. De toename van de hydraulische belasting verkort de HRT van het systeem, waardoor de reactietijd in de biologische tank afneemt en de verwijdering van verontreinigende stoffen wordt beïnvloed. Een lage belasting van verontreinigende stoffen in afvalwaterzuiveringsinstallaties kan gemakkelijk leiden tot een te lage slibbelasting, waardoor over-beluchting en slibdesintegratie ontstaat. RWZI's moeten de slibbelasting en luchttoevoer tijdig aanpassen om de impact van een lage belasting van verontreinigende stoffen te verzachten.De watertemperatuur in de zomer was (27,32 ± 1,34) graden, aanzienlijk hoger dan de wintertemperatuur van (17,39 ± 0,75) graden. Temperatuur is een van de belangrijke factoren die de capaciteit van het systeem voor het verwijderen van verontreinigende stoffen beïnvloeden. De tolerantie van filamenteuze bacteriën is hoger dan die van vlokvormende bacteriën, waardoor ze de neiging hebben zich te vermenigvuldigen in omgevingen met lage- temperaturen, waardoor slibophoping ontstaat. Lagere temperaturen verminderen ook de enzymactiviteit van micro-organismen in het actieve slib, waardoor de snelheid van substraatafbraak en de endogene ademhaling afnemen, wat leidt tot een verminderde efficiëntie van de verwijdering van verontreinigende stoffen. RWZI's kunnen maatregelen nemen zoals het verhogen van de slibleeftijd en MLSS in de biologische tank om de negatieve impact van lage temperaturen op de verwijdering van verontreinigende stoffen te verminderen. Omdat de hydraulische belasting in de winter lager is dan in de zomer, wordt de HRT in de aërobe tank enigszins verlengd met voldoende beluchting, waardoor de negatieve impact van lage temperaturen op de nitrificatie wordt gecompenseerd. Daarom voldeed de effluentkwaliteit zowel in de zomer als in de winter aan de klasse A-norm van GB 18918-2002.

2.2 Variatiepatronen van verontreinigende stoffen langs de aërobe tank

Op de testdagen isde invloedrijke SCOD_Crde concentraties in de zomer en de winter waren respectievelijk 186,76 mg/l en 248,42 mg/l, en de ammoniakstikstofconcentraties waren 22,05 mg/l en 25,91 mg/lrespectievelijk. Mogelijk door een gecombineerde riooloverstort en grondwaterinfiltratie was de influentkwaliteit lager dan de ontwerpwaarden. De variatie van verontreinigende stoffen langs de aërobe tank wordt weergegeven inFiguur 4.

Als gevolg van het vrijkomen van fosfor in de anaërobe tank, denitrificatie in de anoxische tank en verdunning door slibretour, daalde de concentratie van verontreinigende stoffen aanzienlijk voordat deze de aërobe tank binnenging. De SCOD_Crde concentraties aan de inlaat van de aerobe tank in de zomer en de winter waren respectievelijk 30,32 mg/l en 52,48 mg/l, en de ammoniakstikstofconcentraties waren respectievelijk 3,90 mg/l en 4,62 mg/l. De TN-concentraties aan de inlaat van de aerobe tank in de zomer en de winter waren respectievelijk 4,86 ​​mg/l en 6,16 mg/l, en daalden lichtjes tot 4,46 mg/l en 5,70 mg/l in het effluent, wat wijst op een relatief laag aandeel gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie in de aerobe tank. De SCOD_Crde concentratie daalde aanzienlijk in Zone 1 tot respectievelijk 19,36 mg/L en 30,20 mg/L in de zomer en de winter; de ammoniak-stikstofconcentratie daalde naar 1,75 mg/L en 2,80 mg/L. De dalende trend van de concentratie van verontreinigende stoffen vertraagde in Zone 2, wat aangeeft dat klein moleculair organisch materiaal volledig was afgebroken en de nitrificatie voltooid was. De verontreinigingsconcentratie aan het eind van Zone 2 voldeed al aan de effluentlozingsnorm. De concentratie verontreinigende stoffen bleef vrijwel onveranderd in Zone 3, maar de DO-waarde in de mengvloeistof nam toe, wat aangeeft dat het grootste deel van de in deze zone aangevoerde zuurstof oploste in de slibmengvloeistof en niet werd gebruikt voor CZV._Croxidatie en ammoniakoxidatie. Het effluent SCOD_Crde concentraties uit de aerobe tank in de zomer en de winter waren respectievelijk 15,36 mg/l en 26,51 mg/l, en de ammoniakstikstofconcentraties in het effluent waren respectievelijk 0,17 mg/l en 0,50 mg/l.De hogere verwijderingssnelheid van ammoniak-stikstof in de zomer was te wijten aan de hogere watertemperatuur die de nitrificatie-denitrificatie-activiteit van micro-organismen versterkte. Zhang Tao et al. vond datlage wintertemperaturen verminderen de overvloed aan ammoniak-oxiderende bacteriën en nitriet-oxiderende bacteriën, waardoor de verwijderingssnelheid van ammoniakstikstof in afvalwaterzuiveringsinstallaties afneemt.

2.3 Uit-Gastestresultaten langs de aërobe tank

Veldtesten van de zuurstofoverdrachtsprestaties van het beluchtingssysteem met fijne bellen werden zowel in de zomer als in de winter langs de aërobe tank uitgevoerd met behulp van de -gasanalysator. De resultaten worden getoond inFiguur 5. De DO-concentratie in de aërobe tank nam geleidelijk toe langs de stroomrichting. De DO-concentratie in de gemengde vloeistof hangt af van de hoeveelheid zuurstof die door de diffusors (dwz OTR) van de gasfase naar de vloeibare fase wordt overgebracht en de zuurstof die door micro-organismen wordt verbruikt (dwz OUR). Het substraat is overvloedig aanwezig aan de voorkant van de aërobe tank en micro-organismen hebben meer zuurstof nodig om het substraat af te breken. Daarom was de DO-concentratie het laagst in Zone 1, zowel in de zomer als in de winter, met respectievelijk (1,54 ± 0,22) mg/l en (1,85 ± 0,31) mg/l. De DO-concentratie nam toe tot respectievelijk (2,27 ± 0,45) mg/l en (2,04 ± 0,13) mg/l in zone 2. In Zone 3 was de DO-concentratie respectievelijk (4,48 ± 0,55) mg/l en (4,53 ± 1,68) mg/l. Het variatiepatroon van DO langs de route komt overeen met dat van de concentratie van verontreinigende stoffen. De afbraak en nitificatie van organische stof waren in Zone 2 vrijwel voltooid. Het gehalte aan organische stof in Zone 3 is lager, waardoor het zuurstofverbruik afneemt, wat ertoe leidt dat zuurstof niet volledig wordt benut en als DO in de waterfase wordt opgeslagen, waardoor de DO-concentratie tot te hoge niveaus stijgt. De gemiddelde DO in Zone 3 was aanzienlijk hoger dan 2,0 mg/l, wat duidt op over-beluchting aan het einde van de aerobe tank. Endogene ademhaling van actief slib vermindert de slibactiviteit en kan gemakkelijk slibophoping veroorzaken, terwijl ook energie wordt verspild. De te hoge DO-concentratie aan het einde van de aërobe tank resulteert ook in een hogere DO-concentratie in de retourvloeistof, waardoor niet alleen de DO-concentratie die via externe reflux de anoxische tank binnenkomt toeneemt, maar ook de hoeveelheid beschikbaar CZV Cr afneemt, waardoor de denitrificatie-efficiëntie wordt verlaagd. Daarom wordt aanbevolen om de luchttoevoer in Zone 3 te verminderen en alleen de noodzakelijke mengintensiteit te behouden, om het energieverbruik van de beluchting te besparen.

Zoals weergegeven inFiguur 5Er bestaan ​​aanzienlijke verschillen in de zuurstofoverdrachtsprestaties van diffusors in verschillende kanalen tijdens feitelijk gebruik tussen zomer en winter. De gemiddelde OTE gemeten in de winter was 9,72%, lager dan het resultaat gemeten in de zomer (16,71%). Dit komt omdatde daling van de watertemperatuur vermindert de activiteit van micro-organismen in de aerobe tank van de zuiveringsinstallatie, wat leidt tot een lager zuurstofgebruik. Na correctie voor temperatuur, zoutgehalte en DO waren de gemiddelde SOTE-waarden in de zomer en winter respectievelijk 17,69% en 14,21%. De zomer SOTE was iets hoger dan in de winter, mogelijk daardoorlangdurige werking verergerde vervuiling van de diffuser, blokkeerde de poriën en verminderde de zuurstofoverdrachtsprestaties van de diffuser.

2.4 Analyse van het potentieel voor energieoptimalisatie voor het aërobe tankbeluchtingssysteem

Volgens vergelijkingen (3) en (4) werden het zuurstofverbruik, de zuurstoftoevoersnelheid en het ventilatorvermogen voor elk kanaal van de aërobe tank in zomer en winter berekend, zoals weergegeven inTabel 2. Het totale zuurstofverbruik van de aerobe tank was in de winter ongeveer 34,91% hoger dan in de zomer, veroorzaakt door het hogere CZV-influent._Cren ammoniak-stikstofverontreiniging in de winter vergeleken met de zomer. Het zuurstofverbruik in elke zone van de aërobe tank neemt af naarmate influent verontreinigende stoffen langs het traject worden afgebroken. Zone 1 heeft de hoogste concentratie verontreinigende stoffen en voldoende substraat, wat resulteert in een hogere microbiële activiteit, waardoor de zuurstofbehoefte het hoogst is. Omdat verontreinigende stoffen voortdurend worden afgebroken, neemt het zuurstofverbruik in Zone 2 en Zone 3 geleidelijk af. In de zomer bedroeg het zuurstofverbruik van de drie zones respectievelijk 72,62%, 21,65% en 5,73% van het totale zuurstofverbruik in aerobe tanks. In de winter waren de verhoudingen respectievelijk 72,84%, 24,53% en 2,63%. In conventionele actiefslibreactoren bedraagt ​​het zuurstofverbruik voor het voorste gedeelte 45%-55%, het middelste gedeelte 25%-35% en het achterste gedeelte 15%-25%. De behandelingsbelasting aan het einde van deze aërobe tank is lager dan conventionele waarden. De luchttoevoer aan de voorkant zou op passende wijze kunnen worden verminderd, waardoor bepaalde verontreinigende stoffen in de achterste secties kunnen worden afgebroken.

Vergeleken met de zomer,de zuurstofbehoefte van het biologische zuiveringsproces in de winter is hoger en de zuurstofoverdrachtsefficiëntie van het fijnbellenbeluchtingssysteem is lager, wat leidt tot een hogere benodigde luchttoevoer. Volgens de operationele gegevens van de RWZI bedroegen de totale luchttoevoerdebieten van de ventilatoren in de zomer en de winter respectievelijk 76,23 m³/u en 116,70 m³/u. De luchttoevoer was het hoogst in Zone 1, terwijl de luchttoevoer in Zone 2 en Zone 3 vergelijkbaar was, maar lager dan in Zone 1. De zuurstoftoevoer in de zomer was 38,99% hoger dan de zuurstofbehoefte, wat wijst op een aanzienlijk energiebesparing-potentieel. Het zuurstofaanbod in zowel Zone 2 als Zone 3 overtrof de werkelijke zuurstofbehoefte. Het zuurstofaanbod in de winter was 7,07% hoger dan het zuurstofverbruik. Het zuurstofaanbod en de vraag naar zuurstof in Zone 1 en Zone 2 waren op elkaar afgestemd, terwijl er in Zone 3 sprake was van overbeluchting. Het ventilatorvermogen is evenredig met de luchttoevoersnelheid, zoals in vergelijking (6). Het stroomverbruik van de ventilatoren in de zomer en winter bedroeg respectievelijk 85,21 kW en 130,44 kW. Henkel suggereert dateen stijging van de luchttemperatuur vermindert het vermogen van ventilatoren in beluchtingssystemen. Als reactie op de verschillen in zuurstofbehoefte tussen de verschillende kanalen moeten RWZI’s overeenkomstige maatregelen voor het aanpassen van de beluchting nemen, zoals taps toelopende beluchting. Dit kan inhouden dat de aftakleidingen voor de luchttoevoer aan de voorzijde volledig worden geopend, deze aan het middelste uiteinde halverwege worden geopend en de aftakleidingen aan het uiteinde worden afgesteld op de minimale opening ombespaar luchttoevoer en beluchting energieverbruik.

Als we de feitelijke gebruiksefficiëntie van de fijne bellendiffusers verder kwantificeren, bedroeg de standaard beluchtingsefficiëntie (SAE) in de aerobe tank in de zomer 2,57 kg O₂/kW·h, wat 32,29% hoger is dan in de winter. Verschillen in de kwaliteit, kwantiteit en temperatuur van het influent tussen zomer en winter veroorzaken aanzienlijke verschillen in de werking en controle van het beluchtingssysteem in de RWZI. De energieverspilling was in de zomer ernstiger dan in de winter, en het beluchtingssysteem zorgde in de winter voor een beter evenwicht tussen vraag en aanbod. Gezien het debiet en de kwaliteit van het influent,in de zomer zou de luchttoevoer op passende wijze kunnen worden verminderdterwijl de kwaliteit van het afvalwater en een adequate menging in de aerobe tank worden gewaarborgd. In de winter moet voor voldoende beluchting worden gezorgd om de impact van de hoge hoeveelheid verontreinigende stoffen in het influent en de lage temperatuur te beperken. Het is echter belangrijk op te merken dat tijdens langdurig gebruik-verontreinigende stoffen zich ophopen op het oppervlak en in de poriën van de diffusors, waardoor de poriën geleidelijk worden geblokkeerd en de efficiëntie van de zuurstofoverdracht afneemt. Als de diffuser niet tijdig wordt gereinigd, kan dit leiden tot onvoldoende zuurstoftoevoer door het beluchtingssysteem, waardoor de effluentkwaliteit wordt aangetast.

De waterzuiveringsinstallatie maakt gebruik van een DO-strategie voor het regelen van de luchtstroom door de ventilator. Het doel van het beluchtingscontrolesysteem is om een ​​stabiele DO-omgeving te bieden voor micro-organismen in de aërobe tank en om de effluentcompliantie te garanderen. Het DO-feedbackmechanisme alleen kan echter niet het energiebesparende-potentieel van het beluchtingssysteem beoordelen. Veldtesten van de zuurstofoverdrachtsprestaties van het beluchtingssysteem maken een nauwkeurige berekening mogelijk van de werkelijke zuurstoftoevoersnelheid van het beluchtingssysteem en beschrijven het variatiepatroon ervan langs het traject. Gecombineerd met gegevens over het zuurstofverbruik maakt dit nauwkeurige controle van het beluchtingssysteem mogelijk om een ​​evenwicht tussen aanbod en vraag te bereiken en het doel van energiebesparing en verbruiksreductie te bereiken.

3. Conclusie

• Hogere watertemperaturen in de zomer verbeteren de microbiële nitrificatieactiviteit en denitrificatie, wat resulteert in hogere CZV Cr- en ammoniakstikstof in het effluent in vergelijking met de zomer. Echter, vanwege de lagere hydraulische belasting in de winter dan in de zomer, compenseerden de verlengde HRT in de aerobe tank en voldoende beluchting de negatieve impact van lage temperaturen op de nitrificatie. Daarom voldeed de kwaliteit van het afvalwater zowel in de zomer als in de winter aan de klasse A-norm van GB 18918-2002.

• Vergeleken met de zomer is de zuurstofbehoefte van het biologische zuiveringsproces in de winter hoger, de zuurstofoverdrachtsefficiëntie van het fijnbellenbeluchtingssysteem is lager, wat leidt tot een hoger benodigd luchttoevoerdebiet en een lager beluchtingsrendement.

• De zuurstoftoevoer in de zomer en de winter was respectievelijk 38,99% en 7,07% hoger dan de zuurstofbehoefte, wat wijst op een groter energiebesparingspotentieel- in de zomer. De concentratie van verontreinigende stoffen neemt geleidelijk af langs de aerobe tank en blijft aan het einde vrijwel constant, terwijl de DO-concentratie aan het einde veel hoger is dan aan de voorkant. Dit geeft aan dat het grootste deel van de uiteindelijk toegevoerde zuurstof oplost in het slibmengsel en niet wordt gebruikt voor CZV._Croxidatie en ammoniakoxidatie, wat wijst op over-beluchting. Daarom kan de luchttoevoer aan het einde van de aërobe tank op passende wijze worden verminderd, terwijl de kwaliteit van het afvalwater en een adequate menging worden gewaarborgd.