Analisis Kesan Bekalan Oksigen Berperingkat dalam Zon Aerobik Proses AAO terhadap Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemaran
Gambaran keseluruhan
Proses AAO ialah teknologi rawatan air sisa yang digunakan secara meluas, terutamanya terdiri daripada peringkat anaerobik, anoksik dan aerobik, yang berfungsi secara sinergi untuk menyingkirkan bahan pencemar daripada air sisa dengan berkesan. Peringkat aerobik ialah komponen penting dalam proses AAO, dan kaedah bekalan oksigen secara langsung memberi kesan kepada kecekapan operasi keseluruhan keseluruhan sistem. Untuk meningkatkan lagi keberkesanan proses AAO dalam aplikasi praktikal, penyelidik telah mencadangkan skim bekalan oksigen berperingkat. Dengan mewujudkan berbilang zon dengan kepekatan oksigen terlarut (DO) berbeza dalam sistem, skim ini bertujuan untuk mengoptimumkan aktiviti metabolik mikroorganisma aerobik dan meningkatkan kecekapan penyingkiran bahan pencemar. Oleh itu, menganalisis kesan bekalan oksigen berperingkat dalam zon aerobik proses AAO terhadap penyingkiran bahan pencemar mempunyai nilai praktikal yang ketara.
Gambaran Keseluruhan Bekalan Oksigen Berperingkat di Zon Aerobik Proses AAO
Zon aerobik adalah tapak utama untuk pengoksidaan dan penguraian bahan organik. Melalui bekalan oksigen berperingkat, kepekatan DO dalam zon berbeza boleh diselaraskan secara fleksibel berdasarkan kadar degradasi bahan organik dan permintaan oksigen mikroorganisma, memastikan degradasi bahan organik yang seragam dan mencukupi merentas zon. Pendekatan ini membantu meningkatkan kadar penyingkiran bahan organik dan menstabilkan kualiti efluen. Dalam zon aerobik, nitrogen ammonia dioksidakan kepada nitrat oleh bakteria nitrifikasi. Bekalan oksigen berperingkat memastikan bakteria nitrifikasi beroperasi dengan cekap di bawah kepekatan DO yang sesuai, mengelakkan kesan buruk pada proses nitrifikasi yang disebabkan oleh tahap DO yang terlalu tinggi atau rendah. Pada masa yang sama, dengan mengawal nisbah edaran semula dan kepekatan campuran minuman keras, proses nitrifikasi boleh dioptimumkan lagi, meningkatkan kecekapan penyingkiran nitrogen ammonia. Proses AAO melakukan penyingkiran nitrogen dan fosforus serentak. Di bawah keadaan bekalan oksigen berperingkat di zon aerobik, organisma terkumpul fosforus (PAO) boleh menyerap sepenuhnya fosforus di bawah kepekatan DO yang sesuai dan mencapai penyingkiran fosforus dengan menyahcas enapcemar kaya fosforus-pada peringkat seterusnya. Sementara itu, dengan melaraskan parameter operasi dalam zon anoksik dan aerobik, proses denitrifikasi boleh dioptimumkan, meningkatkan kecekapan penyingkiran nitrogen keseluruhan.
Metodologi Eksperimen untuk Menganalisis Kesan Berperingkat Bekalan Oksigen pada Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemaran
Semasa eksperimen, kaedah seperti sistem kawalan injap pengudaraan, sistem kawalan automatik, dan bilangan peranti blower digunakan untuk mengawal keamatan pengudaraan, dengan itu mencerminkan kepekatan DO. Aliran proses persediaan eksperimen ditunjukkan dalamRajah 1.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, zon aerobik sistem AAO dibahagikan kepada tiga kawasan: bahagian kepala, tengah dan ekor. Masa pengekalan hidraulik (HRT) sistem ditetapkan kepada 2 jam. Dimensi reaktor ialah 160 cm × 125 cm × 100 cm (panjang × lebar × tinggi), dengan ketinggian minuman keras campuran ditetapkan pada 60 cm. Arah aliran antara tangki tindak balas dikawal menggunakan dinding panduan dan penyekat.
Sampel efluen dikumpul daripada tangki pemendapan utama loji rawatan air sisa perbandaran. Kualiti air sisa adalah agak stabil, dengan semua penunjuk yang berkaitan dalam julat standard: kepekatan TP berjulat dari 3.0 hingga 5.5 mg/L, kepekatan TN dari 26 hingga 49 mg/L, dan COD dari 255 hingga 485 mg/L.
Setiap bahagian aerobik dilengkapi dengan pam udara vorteks dan sistem paip berlubang yang dikonfigurasikan secara bebas untuk membentuk sistem pengudaraan untuk operasi pengudaraan. Semasa operasi sistem, setiap pam udara vorteks beroperasi secara bebas dan stabil, mengekalkan kepekatan DO dalam julat 4–5 mg/L, 3–4 mg/L dan 2–3 mg/L, masing-masing. Kepekatan DO dan kualiti efluen dari bahagian yang berbeza telah diukur dan dianalisis untuk menentukan kesan khusus terhadap kecekapan penyingkiran bahan pencemar.
3 Analisis Kesan Kepekatan DO Bahagian Kepala Terhadap Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemaran
3.1 Analisis Kecekapan Penyingkiran COD
Analisis penyingkiran COD di bahagian kepala zon aerobik AAO di bawah tiga keadaan kepekatan DO yang berbeza menunjukkan nilai COD efluen sebanyak 41.2, 40.2, dan 40.8 mg/L, dengan kecekapan penyingkiran masing-masing 91.3%, 90.5%, dan 90.8%. Butiran khusus ditunjukkan dalamRajah 2.
Analisis data menunjukkan bahawa walaupun kecekapan penyingkiran COD di bahagian kepala berubah sedikit sebanyak di bawah kepekatan DO yang berbeza, variasi keseluruhan adalah minimum dan tidak menunjukkan korelasi yang jelas. Apabila kepekatan DO meningkat daripada paras 2–3 mg/L kepada paras 3–4 mg/L, COD efluen dan kecekapan penyingkiran menurun sebanyak 1.0 mg/L dan 0.8%, masing-masing. Walau bagaimanapun, apabila kepekatan DO meningkat kepada paras 4–5 mg/L, COD efluen dan kecekapan penyingkiran meningkat masing-masing sebanyak 0.6 mg/L dan 0.3%. Kepekatan DO yang berbeza tidak memberi kesan ketara kepada kecekapan penyingkiran COD.
3.2 Analisis Kecekapan Penyingkiran TN
Analisis penyingkiran TN di bahagian kepala menunjukkan kepekatan TN efluen sebanyak 12.8, 12.3, dan 13.1 mg/L di bawah tiga keadaan DO, dengan kadar penyingkiran masing-masing 68.0%, 66.8%, dan 67.7%.
Analisis data menunjukkan bahawa kecekapan penyingkiran TN di bahagian kepala berubah sedikit sebanyak di bawah kepekatan DO yang berbeza, tetapi variasi keseluruhan adalah minimum dan tidak menunjukkan korelasi yang jelas. Oleh itu, boleh disimpulkan bahawa kepekatan DO yang berbeza tidak memberi kesan ketara kepada kecekapan penyingkiran TN.
3.3 Analisis Kecekapan Penyingkiran TP
Analisis penyingkiran TP di bahagian kepala menunjukkan kepekatan TP efluen sebanyak 0.60, 0.51, dan 0.48 mg/L di bawah tiga keadaan DO, dengan kadar penyingkiran masing-masing 88.1%, 90.7%, dan 91.7%.
Analisis data menunjukkan bahawa kecekapan penyingkiran TP di bahagian kepala berbeza-beza dengan kepekatan DO. Meningkatkan kepekatan DO mengurangkan kepekatan TP efluen dan meningkatkan lagi kecekapan penyingkiran. Oleh itu, boleh disimpulkan bahawa tahap kepekatan DO 4-5 mg/L mencapai kecekapan penyingkiran yang agak tinggi.
Analisis komprehensif mencadangkan bahawa menetapkan kepekatan DO di bahagian kepala kepada paras 4-5 mg/L menghasilkan kecekapan pengambilan fosforus yang lebih tinggi.
4 Analisis Kesan Kepekatan DO Bahagian Tengah terhadap Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemaran
4.1 Analisis Kecekapan Penyingkiran COD
Analisis penyingkiran COD di bahagian tengah menunjukkan nilai COD efluen sebanyak 39.9, 38.9, dan 40.4 mg/L di bawah tiga keadaan DO, dengan kecekapan penyingkiran masing-masing 91.0%, 90.9%, dan 91.2%. Butiran khusus ditunjukkan dalamRajah 3.
Analisis data menunjukkan bahawa walaupun kecekapan penyingkiran COD di bahagian tengah berubah sedikit sebanyak di bawah kepekatan DO yang berbeza, variasi keseluruhan adalah minimum dan tidak menunjukkan korelasi yang jelas. Apabila kepekatan DO meningkat daripada paras 2–3 mg/L kepada paras 3–4 mg/L, COD efluen dan kecekapan penyingkiran menurun sebanyak 1.0 mg/L dan 0.1%, masing-masing. Walau bagaimanapun, apabila kepekatan DO meningkat kepada paras 4–5 mg/L, COD efluen dan kecekapan penyingkiran meningkat masing-masing sebanyak 0.5 mg/L dan 0.3%. Kepekatan DO yang berbeza tidak memberi kesan ketara kepada kecekapan penyingkiran COD.
4.2 Analisis Kecekapan Penyingkiran TN
Analisis penyingkiran TN di bahagian tengah menunjukkan kepekatan TN efluen sebanyak 13.8, 13.0, dan 12.9 mg/L di bawah tiga keadaan DO, dengan kadar penyingkiran masing-masing 62.5%, 66.3%, dan 66.4%. Secara perbandingan, tahap kepekatan DO 3–4 mg/L dan 4–5 mg/L menghasilkan kecekapan penyingkiran TN yang lebih baik.
4.3 Analisis Kecekapan Penyingkiran TP
Analisis penyingkiran TP di bahagian tengah menunjukkan kepekatan TP efluen sebanyak 0.57, 0.52, dan 0.46 mg/L di bawah tiga keadaan DO, dengan kadar penyingkiran masing-masing 88.5%, 90.8%, dan 91.5%. Secara perbandingan, tahap kepekatan DO 3–4 mg/L dan 4–5 mg/L menghasilkan kecekapan penyingkiran TP yang lebih baik.
Analisis komprehensif mencadangkan bahawa menetapkan kepekatan DO di bahagian tengah kepada paras 3–4 mg/L mencapai kecekapan penyingkiran bahan pencemar yang lebih tinggi.
Analisis Kesan Kepekatan DO Bahagian Ekor Terhadap Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemaran
5.1 Analisis Kecekapan Penyingkiran COD
Analisis penyingkiran COD di bahagian ekor menunjukkan kecekapan penyingkiran sebanyak 91.8% di bawah ketiga-tiga keadaan kepekatan DO. Kepekatan DO yang berbeza tidak memberi kesan ketara kepada kecekapan penyingkiran COD.
5.2 Analisis Kecekapan Penyingkiran TN
Analisis penyingkiran TN di bahagian ekor menunjukkan kepekatan TN efluen sebanyak 11.5, 12.7, dan 13.4 mg/L di bawah tiga keadaan DO, dengan kadar penyingkiran masing-masing 72.7%, 67.9%, dan 66.5%. Secara perbandingan, tahap kepekatan DO 2-3 mg/L menghasilkan kecekapan penyingkiran TN yang lebih baik.
5.3 Analisis Kecekapan Penyingkiran TP
Analisis penyingkiran TP di bahagian ekor menunjukkan bahawa apabila kepekatan DO di bawah 2.0 mg/L, kecekapan penyingkiran tidak melebihi 96%. Dalam eksperimen ini, kadar penyingkiran di bawah ketiga-tiga keadaan DO ialah 90%, dan kepekatan efluen memenuhi piawaian utama.
Secara ringkasnya, menetapkan kepekatan DO dalam bahagian ekor kepada paras 2–3 mg/L mencapai kecekapan penyingkiran bahan pencemar yang lebih tinggi.
Kesimpulan
Untuk menyiasat kesan khusus bekalan oksigen berperingkat dalam zon aerobik proses AAO terhadap kecekapan penyingkiran bahan pencemar, zon aerobik dibahagikan kepada bahagian kepala, tengah dan ekor semasa kajian. Analisis kecekapan penyingkiran COD, TN dan TP merentas bahagian ini, digabungkan dengan hasil penyelidikan, menunjukkan bahawa menetapkan tahap kepekatan DO dalam tiga zon aerobik kepada 4–5 mg/L, 3–4 mg/L dan 2–3 mg/L, masing-masing, mencapai kecekapan penyingkiran bahan pencemar keseluruhan yang lebih baik. Pendekatan ini boleh memberikan sokongan dan rujukan untuk perlindungan alam sekitar ekologi, pemuliharaan tenaga, dan usaha pengurangan pelepasan.