Gewijzigd AAO-systeem: efficiëntieanalyse van verwijdering van verontreinigende stoffen|Afvalwaterbehandeling

Analyse van de efficiëntie van de verwijdering van verontreinigende stoffen in afvalwater met behulp van een aangepast AAO-systeem

Overzicht

DeAnaëroob-Anoxisch-Oxisch (AAO of A²/O)proces is een algemeen aanvaarde biologische afvalwaterzuiveringstechnologie die is ontworpen voor de gelijktijdige verwijdering van organische koolstof, stikstof en fosfor. Het bestaat uit drie onderling verbonden zones:

1. Anaërobe zone: Bij gebrek aan zuurstof en nitraat breken facultatieve bacteriën organische verbindingen af, waarbij fosfor vrijkomt.
2. Anoxische zone: Denitrificerende bacteriën gebruiken organische koolstof als elektronendonor om nitraten/nitrieten (teruggevoerd uit de oxische zone) te reduceren tot stikstofgas, waardoor stikstofverwijdering wordt bereikt.
3. Oxische zone: Aërobe micro-organismen oxideren het resterende organische materiaal en vergemakkelijken de nitrificatie (ammoniak tot nitraat), terwijl fosfor-organismen die zich ophopen fosfaten opnemen.

Op het gebied van de afvalwaterzuivering heeft het conventionele AAO-systeem, terwijl het conventionele AAO-systeem verontreinigende stoffen uit rioolwater kan verwijderen, de steeds complexere samenstelling van afvalwater geleid tot een zekere afname van de zuiveringsefficiëntie van het AAO-proces. Om het toepassingsniveau en de effectiviteit van het AAO-proces te garanderen,het is noodzakelijk om specifiek onderzoek te doen naar aangepaste systemen, dat van aanzienlijk praktisch belang is voor relevante ondernemingen en afdelingen bij het verbeteren van hun operationele kwaliteit.

Gemodificeerd AAO-systeem

1. Basisprincipes van het AAO-systeem

Als we het afvalwaterzuiveringssysteem van AAO in een specifieke afvalwaterzuiveringsinstallatie als voorbeeld nemen, is het bestaande systeem:conventioneel AAO-proces, voornamelijk bestaande uit vier componenten:een anaërobe tank, een aërobe tank, een anoxische tank en een secundaire sedimentatietank, zoals beschreven inFiguur 1.

In het conventionele AAO-systeem groeien en metaboliseren micro-organismen onder verschillende omgevingsomstandigheden. Door interacties tussen verschillende microbiële gemeenschappen wordt een effectieve verwijdering van verontreinigende stoffen bereikt via chemische reacties zoals ammonificatie, nitrificatie en denitrificatie, waardoor organische verontreinigende stoffen aanzienlijk worden geëlimineerd.

Het conventionele AAO-systeem biedt voordelen zoals lage technische kosten, eenvoudige bediening en korte hydraulische retentietijd (HRT). Het heeft echter ook nadelen, waaronderslechte fosforverwijderingsefficiëntieEnstrenge eisen voor het ontwerp van slibleeftijd en koolstofbron, waardoor het moeilijk wordt om aan de verwachte normen te voldoen bij sommige projecten voor de verwijdering van verontreinigende afvalwateren.

2. Ontwerpanalyse van het aangepaste AAO-systeem

Op basis van eerder onderzoek zijn verbeteringen aangebracht aan het conventionele AAO-systeem, waarbij de nadruk vooral lag op de anaërobe tank. Degemodificeerd anaeroob tanksysteembestaat uit drie delen:een slib-watermengzone, een slib-waterscheidingszone en een mediazone, zoals weergegeven inFiguur 2.

In deaangepast AAO-systeem (Figuur 3), zijn de slib-watermengzone en de mediazone ontworpen met identieke afmetingen (15 cm lengte × 20 cm breedte × 60 cm hoogte), elk met een effectief volume van 9 liter. De hydraulische retentietijd (HRT) voor zowel de slibzone als de mediazone bedraagt ​​2 uur.

3. Analyse van de CZV-verwijderingsefficiëntie in het aangepaste AAO-systeem

De verwijderingsefficiëntie van het chemisch zuurstofverbruik (CZV) van het gemodificeerde AAO-systeem werd geanalyseerd. Toen het influent CZV 447 mg/l bedroeg, bedroeg het effluent CZV uit de anaerobe fase ongeveer 147 mg/l, en het uiteindelijke effluent CZV 42 mg/l, wat voldeed aan de lozingsnorm van klasse A. De CZV-verwijderingsefficiëntie in het vroege anaërobe stadium was onstabiel, met aanzienlijke fluctuaties en relatief lage gehalten aan gemengde vloeistoffen. Echter,na 7 dagen stabiliseerde het verwijderingspercentage zich op 94%. De anaerobe fase verwijdert voornamelijk verontreinigende stoffen door microbiële afbraak en verdunning door reflux, wat een effectieve verwijdering van verontreinigende stoffen aantoont.

Met behulp van Minitab-software werden de verwijderingsprestaties van de aangepaste en conventionele AAO-systemen vergeleken via onafhankelijke monster-t-testanalyse, waarbij de resultaten worden weergegeven inFiguur 4.

Bij een betrouwbaarheidsinterval van 95% was de t--waarde 0,26 en de p--waarde 0,605. Uit de data-analyse bleek dat er geen significant verschil was in de gemiddelde verwijderingspercentages tussen de twee systemen. Het aangepaste AAO-systeem vertoonde een relatief grote variabiliteit in de efficiëntie van de CZV-verwijdering, voornamelijk als gevolg van verschillen in gegevens uit de vroege{2}} fase, inclusief de acclimatisatiefase.Over het geheel genomen vertoonde het aangepaste AAO-systeem een ​​effectieve verwijdering van CZV.

4. Analyse van de efficiëntie van de verwijdering van ammoniak-stikstof in het gemodificeerde AAO-systeem

De verwijderingsefficiëntie van ammoniakstikstof (NH3-N) werd geanalyseerd. Wanneer de influent NH3-N-concentratie 36 mg/L was, was het effluent NH3-N uit de anaërobe fase ongeveer 19 mg/L. In het beginstadium was de effluentconcentratie relatief hoog en fluctueerde de verwijderingsefficiëntie aanzienlijk. Echter,na 12 dagen acclimatisering steeg het verwijderingspercentage tot ongeveer 81%, met nitrificerende bacteriën in de logaritmische groeifase.Vervolgens stabiliseerde het verwijderingspercentage zich tot een gemiddelde van 93%, met een effluent NH₃-N-concentratie van 4 mg/L, die voldoet aan de lozingsnorm Klasse A.

Bij een betrouwbaarheidsinterval van 95% was de t--waarde 3,41 en de p--waarde 0,998. Uit de data-analyse bleek dat er geen significant verschil was in de gemiddelde verwijderingspercentages tussen de twee systemen. Het aangepaste AAO-systeem vertoonde een relatief hoge variabiliteit in de NH₃-N-verwijderingsefficiëntie, voornamelijk als gevolg van verschillen in vroege--stadiumgegevens, inclusief de acclimatisatiefase.Over het geheel genomen vertoonde het aangepaste AAO-systeem een ​​effectieve verwijdering van NH₃-N.

5. Analyse van de efficiëntie van de totale fosfor- en totale stikstofverwijdering in het gemodificeerde AAO-systeem

5.1 Efficiëntie van totale fosforverwijdering

De totale fosfor (TP) verwijderingsefficiëntie werd geanalyseerd. Wanneer de influent-TP-concentratie 3,6 mg/l bedroeg, was een acclimatisatieperiode van 11 dagen vereist. De TP-concentratie in het effluent van het gehele systeem bereikte 2,8 mg/l, terwijl de TP-concentratie in het anaerobe stadium 4,2 mg/l bedroeg, wat wijst op een aanzienlijke vrijgave van fosfor. Na acclimatisatie verbeterden de TP-verwijderingsprestaties aanzienlijk, waarbij de TP-concentratie in het anaërobe stadium afnam tot 2,7 mg/l en de verwijderingsefficiëntie 17% bereikte.In de latere fase stabiliseerde de TP-verwijderingssnelheid zich boven 60% en naderde de TP-concentratie in het effluent 0,5 mg/l, die voldoet aan de lozingsnorm van klasse B.

Vergelijking van de twee systemen toonde aan dat het aangepaste AAO-systeem een ​​initiële acclimatisatieperiode vereiste met een relatief lage verwijderingsefficiëntie. Echter, na acclimatisering,de TP-verwijderingsprestaties zijn aanzienlijk verbeterd, wat een verbeterde efficiëntie aantoont in vergelijking met het conventionele AAO-systeem.

5.2 Efficiëntie van totale stikstofverwijdering

De totale stikstof (TN) verwijderingsefficiëntie werd geanalyseerd. Wanneer de influent-TN-concentratie 34 mg/l was, was de effluent-TN-concentratie in de anaërobe fase ongeveer 18 mg/l. In het beginstadium was de effluentconcentratie relatief hoog en fluctueerde de verwijderingsefficiëntie aanzienlijk.Na 10 dagen acclimatisering steeg het TN-verwijderingspercentage tot 68%, met een effluentconcentratie van 9 mg/l, die voldoet aan de lozingsnorm van klasse A.

Bij een betrouwbaarheidsinterval van 95% was de t--waarde 0,72 en de p--waarde 0,753. Uit de data-analyse bleek dat er geen significant verschil was in de gemiddelde verwijderingspercentages tussen de twee systemen. Het aangepaste AAO-systeem vertoonde een relatief hoge variabiliteit in de efficiëntie van de TN-verwijdering, voornamelijk als gevolg van verschillen in de gegevens in de vroege- fase, inclusief de acclimatisatiefase.Over het geheel genomen vertoonde het gemodificeerde AAO-systeem een ​​effectieve verwijdering van TN.

Conclusie

Samenvattend demonstreert het aangepaste AAO-systeem robuuste prestaties bij het verwijderen van de belangrijkste afvalwaterverontreinigende stoffen-CZV, ammoniakstikstof, totaal stikstof en totaal fosfor-die voldoen aan de lozingsnormen van klasse A of B na een korte acclimatiseringsperiode.

Hoewel statistische analyse (t-test, p-waarde) geen significant verschil liet zien in de gemiddelde verwijderingsefficiëntie vergeleken met het conventionele systeem, vertoonde het aangepaste ontwerp in de loop van de tijd een grotere stabiliteit en verbeterde behandelingsresultaten, ondanks een grotere variabiliteit van de gegevens tijdens de eerste ingebruikname. De verbeteringen, vooral in de anaerobe zone met geoptimaliseerde meng-, scheidings- en mediazones, dragen bij aan een grotere procesveerkracht en efficiëntie.

Deze bevindingen onderstrepen dithet potentieel van aangepaste AAO-systemen om complexe afvalwatersamenstellingen effectief aan te pakken, ter ondersteuning van de praktische toepassing ervan voor het upgraden van de bestaande behandelingsinfrastructuur.