Prestasi Pengudaraan Buih Halus dalam Proses AAO: Analisis Bermusim (Musim Panas Vs. Musim Sejuk)

Pengukuran Prestasi dan Penilaian Sistem Pengudaraan Buih Halus dalam Proses AAO semasa Musim Panas dan Musim Sejuk

Kebanyakan loji rawatan air sisa perbandaran (WWTP) di China menggunakan proses biologi aerobik untuk membuang bahan organik, nitrogen, fosforus dan bahan pencemar lain daripada air sisa. Bekalan oksigen terlarut (DO) dalam air adalah prasyarat untuk mengekalkan permintaan hayat mikrob dan kecekapan rawatan dalam proses biologi aerobik. Akibatnya,unit pengudaraan adalah teras rawatan air sisa biologi aerobik. Pada masa yang sama, sistem pengudaraan juga adalahunit penggunaan tenaga utama-dalam WWTP, perakaunan untuk45% hingga 75% daripada jumlah penggunaan tenaga tumbuhan. Selain keadaan operasi, penggunaan tenaga sistem pengudaraan dipengaruhi oleh faktor seperti kualiti air sisa dan keadaan persekitaran. Kebanyakan wilayah di China mempunyai empat musim yang berbeza, hujan yang banyak dan variasi suhu bermusim yang ketara. Hujan musim panas mencairkan kepekatan bahan pencemar yang mempengaruhi WWTP, manakala suhu musim sejuk yang rendah menjejaskan aktiviti mikrob, sekali gus menjejaskan kualiti efluen. Turun naik dalam kadar aliran dan kualiti influen juga menimbulkan cabaran untuk kawalan tepat sistem pengudaraan di WWTP. Tanpa pemahaman yang mencukupi tentang perubahan dalam prestasi pemindahan oksigen peresap gelembung halus dan penyelenggaraannya semasa operasi, kelebihan kecekapan pemindahan oksigen tinggi (OTE) sistem pengudaraan gelembung halus tidak dapat digunakan sepenuhnya, yang membawa kepada pembaziran tenaga.

Jenis yang paling banyak digunakan pada masa ini ialahpenyebar gelembung halus, yang prestasinya berkaitan secara langsung dengan penggunaan tenaga operasi sistem pengudaraan. Kaedah untuk mengukur prestasi pemindahan oksigen peresap buih halus termasuk ujian statik (seperti ujian air bersih) dan ujian dinamik (seperti kaedah analisis gas luar-). Penyelidikan tentang ujian statik kebanyakannya tertumpu pada simulasi skala-makmal, manakala kaedah ujian dinamik jarang dilaporkan disebabkan faktor seperti keperluan tapak ujian dan kekangan ujian medan. Pada masa ini, China hanya menetapkan piawaian yang berkaitan untuk kaedah ujian air bersih. Semasa operasi sebenar, prestasi pemindahan oksigen peresap dipengaruhi oleh faktor seperti kualiti influen, ciri enapcemar, keadaan operasi dan kekotoran peresap. Prestasi sebenar berbeza dengan ketara daripada keputusan ujian air bersih, membawa kepada penyelewengan yang besar apabila menggunakan data air bersih untuk meramalkan keperluan bekalan udara sebenar. Kekurangan kaedah pemantauan yang berkesan untuk prestasi kecekapan tenaga sistem pengudaraan di WWTP mengakibatkan pembaziran tenaga. Oleh itu, adalah perlu untuk mengukur dan menilai prestasi pemindahan oksigen peresap semasa operasi sebenar untuk membimbing pelarasan tepat pada masanya bagi strategi pengudaraan dan membantu mencapai penjimatan tenaga dan pengurangan penggunaan dalam sistem pengudaraan. Kajian ini mengambilWWTP perbandaran di Shanghai sebagai contoh. Melalui pengukuran medan kepekatan pencemar dalam tangki aerobik dan corak variasi OTE di sepanjang laluan sistem pengudaraan gelembung halus pada musim panas dan musim sejuk, kecekapan penyingkiran bahan pencemar dan prestasi sistem pengudaraan diukur dan dinilai secara sistematik. Matlamatnya adalah untuk meneroka pengaruh perubahan bermusim ke atas prestasi pemindahan oksigen sistem pengudaraan, memberikan panduan untuk kawalan tepat dan operasi penjimatan tenaga-sistem pengudaraan dalam rawatan air sisa.

1. Bahan dan Kaedah

1.1 Gambaran Keseluruhan Operasi WWTP

WWTP perbandaran Shanghai menggunakan gabungan prosesprarawatan + proses AAO + penapis gentian katil dalam + pembasmian kuman UV. Thekapasiti rawatan ialah 3.0×10⁵ m³/d. Aliran proses utama WWTP ditunjukkan dalamRajah 1. Pengaruhnya adalah terutamanyakumbahan domestik, dan efluen memenuhi piawaian Gred A "Standard Pelepasan Bahan Pencemar untuk Loji Rawatan Air Sisa Perbandaran" (GB 18918-2002) sebelum dibuang ke Sungai Yangtze. Masa pengekalan hidraulik (HRT) untuk tangki anaerobik, tangki anoksik dan tangki aerobik bagi tangki biologi di loji ini ialah 1.5 jam, 2.7 jam dan 7.1 jam, masing-masing. Nisbah refluks dalaman dan nisbah refluks luaran adalah 100%. Umur enap cemar dikawal antara 10-15 hari. Loji ini mempunyai sejumlah 8 tangki aerobik. Tangki aerobik tunggal berukuran 116.8 m × 75.1 m × 7.0 m (L × W × H), dengan isipadu 11,093 m³. Kepekatan cecair terampai campuran (MLSS) dikawal pada sekitar 4 g/L. Bahagian bawah dilengkapi denganPeresap gelembung halus tiub Ecopolemer Ukraine polietilena, bersaiz 120 mm × 1,000 mm (D × L). Nisbah udara-kepada-air ialah 5.7:1. Setiap tangki aerobik terdiri daripada 3 saluran (Zon 1, Zon 2, dan Zon 3). Berdasarkan kepekatan DO yang diukur oleh meter aliran gas dalam saluran, ram pemandu peniup empar-peringkat tunggal (4 beroperasi, 2 siap sedia) dilaraskan untuk mengekalkan kepekatan DO dalam tangki aerobik antara 2-5 mg/L. Setiap blower mempunyai kadar aliran udara berkadar 108 m³/min, tekanan 0.06 kPa, dan kuasa 160 kW. Setiap saluran dikawal secara berasingan menggunakan meter aliran gas. Digabungkan dengan maklum balas bacaan DO, bekalan udara sebenar dikawal dengan melaraskan ram pemandu peniup emparan satu peringkat untuk mengekalkan purata DO dalam tangki aerobik antara 2-5 mg/L. Kualiti influen/efluen yang direka bentuk dan kualiti influen 2019 loji ditunjukkan dalamJadual 1.

1.2 Susun atur Titik Ujian

Dua ujian prestasi pemindahan oksigen sistem pengudaraan gelembung halus di bawah keadaan operasi sebenar telah dijalankan pada bulan Julai (musim panas) dan Disember (musim sejuk). Sepanjang arah aliran, 22 titik ujian telah disediakan mengikut lokasi pelabuhan pemeriksaan tangki aerobik. Jarak antara dua titik ujian bersebelahan ialah kira-kira 5 m, dengan 7, 7, dan 8 mata ujian masing-masing di Zon 1, Zon 2 dan Zon 3. Taburan mata ujian ditunjukkan dalamRajah 2. OTE sebenar peresap gelembung halus pada setiap titik dikira dengan mengukur kandungan oksigen dalam-gas luar yang keluar dari permukaan air. Pada masa yang sama, kepekatan DO dan suhu air pada setiap titik diukur menggunakan meter kualiti air berbilang-parameter (HQ 30d, Hach, USA), dan kepekatan pencemar pada setiap titik diukur dan dianalisis untuk mendapatkan corak variasinya di sepanjang laluan. Untuk mengelakkan COD_Crdalam sampel daripada merosot semasa pemindahan, sampel yang diambil di sepanjang tangki aerobik telah ditapis di-tapak sebelum pengukuran.

1.3 Pengukuran Prestasi Pemindahan Oksigen Peresap Buih Halus di bawah Keadaan Sebenar

Pengukuran prestasi pemindahan oksigen peresap gelembung halus di bawah keadaan sebenar menggunakan penganalisis gas mati-yang dibangunkan secara bebas oleh Universiti Kuasa Elektrik Shanghai, yang terdiri daripada sistem pengumpulan gas, sistem analisis gas dan sistem penukaran isyarat. Gas mati-dikumpul menggunakan pam gas (KVP15-KM-2-C-S, Karier, China) dan hud, dan dihantar ke penderia oksigen elektrokimia (A-01, ITG, Jerman) untuk analisis. Sistem penukaran isyarat menukar isyarat voltan keluaran sensor kepada tekanan separa oksigen dalam gas. Semasa ujian luar gas, tekanan separa oksigen dalam udara ambien diukur terlebih dahulu. Kemudian hud dipasang pada permukaan air tangki aerobik untuk mengumpul gas dan mengukur tekanan separa oksigennya. Data direkodkan selepas output stabil selama 5 minit. Parameter yang diperoleh melalui penganalisis off-gas termasuk tekanan separa oksigen dalam udara ambien dan off-gas, dari mana peratusan oksigen dipindahkan dari fasa gas ke minuman keras campuran, iaitu, OTE peresap gelembung halus, dikira seperti dalamPersamaan (1).

di mana:

Y(O_₂,_udara)- Bahagian oksigen dalam udara;

Y(O_₂,_padam-gas)- Perkadaran oksigen dalam-gas;

A_OTE- Nilai OTE.

OTE yang diukur oleh penganalisis gas mati-dibetulkan untuk DO, suhu dan kemasinan untuk mendapatkan OTE standard ( SOTE) penyebar buih halus dalam air sisa dalam keadaan standard, seperti dalamPersamaan (2). Pengiraan DO tepu dalam air ditunjukkan dalamPersamaan (3).

di mana:

θ- Pekali pembetulan suhu, diambil sebagai 1.024, tidak berdimensi;

A_SOTE- Nilai SOTE;

- Pekali kemasinan untuk minuman keras campuran (dikira berdasarkan jumlah pepejal terlarut dalam minuman keras campuran), tidak berdimensi, biasanya diambil sebagai 0.99;

- Nisbah kecekapan pemindahan oksigen peresap dalam air sisa berbanding keadaan air bersih, tidak berdimensi;

C - kepekatan DO dalam air, mg/L;

C_S,_T- Kepekatan DO tepu dalam air pada suhu T, mg/L;

C_S,₂₀- Kepekatan DO tepu dalam air pada 20 darjah , mg/L;

T- Suhu air, darjah .

1.4 Kaedah Pengiraan untuk Penggunaan Tenaga Sistem Pengudaraan

Permintaan oksigen teori bagi tangki aerobik dikira mengikut Model Enapcemar Diaktifkan (ASM). Permintaan oksigen dikira berdasarkan COD_Crdan hasil penyingkiran nitrogen ammonia untuk menentukan jumlah permintaan oksigen (TOD) tangki aerobik, seperti dalamPersamaan (4).

di mana:

M_TOD- Nilai TOD, kg O₂/j;

Q- Kadar aliran pengaruh, m³/h;

ΔC_CODCr- Perbezaan antara kepekatan COD Cr influen dan efluen, mg/L;

ΔC_{Nitrogen ammonia}- Perbezaan antara kepekatan nitrogen ammonia influen dan efluen, mg/L; 4.57 ialah faktor penukaran bagi nitrogen ammonia kepada NO₃⁻-N.

Kadar bekalan oksigen sistem pengudaraan gelembung halus dikira seperti dalamPersamaan (5).

di mana:

M_OTR- Nilai kadar bekalan oksigen sebenar, kg O₂/d;

Q_AFR- Kadar aliran udara, m³/j;

ŷ_O₂- Pecahan jisim oksigen dalam udara, 0.276.

Kuasa blower ditentukan oleh kadar bekalan udara sebenar blower dan tekanan alur keluar, yang seterusnya ditentukan oleh tekanan pengambilan, kehilangan tekanan udara dalam saluran paip, kehilangan tekanan peresap gelembung halus itu sendiri, dan tekanan air statik承受 di bahagian bawah tangki, seperti dalamPersamaan (6).

di mana:

ρ_udara- Ketumpatan udara, g/L, diambil sebagai 1.29 g/L;

N - Kuasa peniup, kW;

R- Pemalar gas sejagat, 8.314 J/(mol·K);

T_udara- Suhu atmosfera, darjah ;

B- Pekali penukaran blower, diambil sebagai 29.7;

- Nisbah haba tentu gas, diambil sebagai pemalar 0.283;

η- Kecekapan gabungan motor dan blower, diambil sebagai pemalar 0.8;

P_i- Tekanan pengambilan blower, Pa;

Z- Tekanan air rendaman pada penyebar, Pa;

P_kerugian- Kehilangan tekanan peresap gelembung halus itu sendiri, Pa;

h_L- Kehilangan tekanan udara dalam saluran paip, Pa.

Di bawah keadaan ujian, jumlah oksigen yang dipindahkan ke dalam air per unit tenaga elektrik yang digunakan oleh penyebar [kg/(kW·h)] ialah Kecekapan Pengudaraan Standard (SAE), seperti dalamPersamaan (7). Nilai SAE boleh digunakan untuk menilai kecekapan penggunaan sebenar peresap gelembung halus.

di mana:

A_SAE- Nilai SAE.

1.5 Kaedah Pengukuran Penunjuk Konvensional

Sampel minuman keras campuran ditapis melalui kertas penapis kualitatif. COD larut_Cr(SCOD_Cr), nitrogen ammonia, NO₃^--N dan TP diukur menggunakan kaedah standard kebangsaan.

2. Keputusan dan Perbincangan

2.1 Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemaran

Kualiti pengaruh bahan pencemar utama pada musim panas dan musim sejuk di WWTP ditunjukkan dalamRajah 3. Purata kadar aliran rawatan pada musim panas dan musim sejuk ialah 3.65×10⁵ m³/d dan 3.13×10⁵ m³/d, masing-masing.COD pengaruh musim panas_Crdan kepekatan nitrogen ammonia ialah (188.38 ± 52.53) mg/L dan (16.93 ± 5.10) mg/L, masing-masing.COD yang mempengaruhi musim sejuk_Crdan kepekatan nitrogen ammonia ialah (187.94 ± 28.26) mg/L dan (17.91 ± 3.42) mg/L, masing-masing. Hujan musim panas yang lebih tinggi menyebabkan WWTP beroperasi dalam mod "beban hidraulik tinggi - beban pencemar rendah". Peningkatan beban hidraulik memendekkan HRT sistem, mengurangkan masa tindak balas dalam tangki biologi dan menjejaskan penyingkiran bahan pencemar. Beban pencemar influen yang rendah dalam WWTP dengan mudah boleh membawa kepada pemuatan enapcemar yang terlalu rendah, menyebabkan pengudaraan berlebihan-dan perpecahan enap cemar. LPA harus menyesuaikan kadar pemuatan enapcemar dan bekalan udara tepat pada masanya untuk mengurangkan kesan operasi beban pencemar yang rendah.Suhu air musim panas ialah (27.32 ± 1.34) darjah , jauh lebih tinggi daripada suhu musim sejuk (17.39 ± 0.75) darjah. Suhu adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi kapasiti penyingkiran bahan pencemar sistem. Toleransi bakteria berfilamen adalah lebih tinggi daripada bakteria pembentuk flok-, menjadikannya mudah membiak dalam persekitaran suhu-rendah, menyebabkan pembahagian enap cemar. Suhu yang lebih rendah juga mengurangkan aktiviti enzim mikroorganisma dalam enapcemar teraktif, mengurangkan kadar degradasi substrat dan kadar respirasi endogen, yang membawa kepada mengurangkan kecekapan penyingkiran bahan pencemar. LPA boleh mengambil langkah seperti meningkatkan umur enapcemar dan MLSS dalam tangki biologi untuk mengurangkan kesan negatif suhu rendah terhadap penyingkiran bahan pencemar. Memandangkan beban hidraulik pada musim sejuk adalah lebih rendah daripada musim panas, HRT dalam tangki aerobik dipanjangkan sedikit dengan pengudaraan yang mencukupi, mengimbangi kesan negatif suhu rendah pada nitrifikasi. Oleh itu, kualiti efluen pada musim panas dan musim sejuk memenuhi standard Gred A GB 18918-2002.

2.2 Corak Variasi Bentuk Pencemaran di sepanjang Tangki Aerobik

Pada hari ujian,SCOD yang berpengaruh_Crkepekatan pada musim panas dan musim sejuk ialah 186.76 mg/L dan 248.42 mg/L, masing-masing, dan kepekatan nitrogen ammonia ialah 22.05 mg/L dan 25.91 mg/L, masing-masing. Mungkin disebabkan gabungan limpahan pembetung dan penyusupan air bawah tanah, kualiti influen adalah lebih rendah daripada nilai reka bentuk. Variasi bahan pencemar di sepanjang tangki aerobik ditunjukkan dalamRajah 4.

Disebabkan oleh pembebasan fosforus dalam tangki anaerobik, denitrifikasi dalam tangki anoksik, dan pencairan melalui pengembalian enapcemar, kepekatan bahan pencemar berkurangan dengan ketara sebelum memasuki tangki aerobik. SCOD itu_Crkepekatan pada salur masuk tangki aerobik pada musim panas dan musim sejuk ialah 30.32 mg/L dan 52.48 mg/L, masing-masing, dan kepekatan nitrogen ammonia ialah 3.90 mg/L dan 4.62 mg/L, masing-masing. Kepekatan TN pada salur masuk tangki aerobik pada musim panas dan musim sejuk ialah 4.86 mg/L dan 6.16 mg/L, masing-masing, menurun sedikit kepada 4.46 mg/L dan 5.70 mg/L dalam efluen, menunjukkan perkadaran yang agak rendah bagi nitrifikasi dan denitrifikasi serentak yang berlaku dalam tangki aerobik. SCOD itu_Crkepekatan menurun dengan ketara di Zon 1 kepada 19.36 mg/L dan 30.20 mg/L pada musim panas dan musim sejuk, masing-masing; kepekatan nitrogen ammonia menurun kepada 1.75 mg/L dan 2.80 mg/L. Trend penurunan kepekatan pencemar menjadi perlahan di Zon 2, menunjukkan bahawa bahan organik molekul kecil telah terdegradasi sepenuhnya dan nitrifikasi telah selesai. Kepekatan bahan pencemar di penghujung Zon 2 telah memenuhi piawaian pelepasan efluen. Kepekatan pencemar kekal hampir tidak berubah di Zon 3, tetapi nilai DO dalam minuman keras campuran meningkat, menunjukkan bahawa kebanyakan oksigen yang dibekalkan dalam zon ini terlarut ke dalam minuman keras campuran enapcemar dan tidak digunakan untuk COD_Crpengoksidaan dan pengoksidaan ammonia. Efluen SCOD_Crkepekatan dari tangki aerobik pada musim panas dan musim sejuk ialah 15.36 mg/L dan 26.51 mg/L, masing-masing, dan kepekatan nitrogen ammonia efluen masing-masing ialah 0.17 mg/L dan 0.50 mg/L.Kadar penyingkiran nitrogen ammonia yang lebih tinggi pada musim panas adalah disebabkan oleh suhu air yang lebih tinggi yang meningkatkan aktiviti-penhidratan nitrifikasi mikroorganisma. Zhang Tao et al. mendapati bahawasuhu musim sejuk yang rendah mengurangkan kelimpahan ammonia-bakteria pengoksida dan nitrit-bakteria pengoksida, mengurangkan kadar penyingkiran nitrogen ammonia dalam WWTP.

2.3 Matikan-Hasil Ujian Gas di sepanjang Tangki Aerobik

Ujian lapangan bagi prestasi pemindahan oksigen sistem pengudaraan gelembung halus telah dijalankan di sepanjang tangki aerobik pada musim panas dan musim sejuk menggunakan penganalisis gas-mati. Keputusan ditunjukkan dalamRajah 5. Kepekatan DO dalam tangki aerobik meningkat secara beransur-ansur mengikut arah aliran. Kepekatan DO dalam minuman keras campuran bergantung kepada jumlah oksigen yang dipindahkan dari fasa gas ke fasa cecair oleh peresap (iaitu, OTR) dan oksigen yang digunakan oleh mikroorganisma (iaitu, OUR). Substrat banyak terdapat di hujung hadapan tangki aerobik, dan mikroorganisma memerlukan lebih banyak oksigen untuk merendahkan substrat. Oleh itu, kepekatan DO adalah paling rendah di Zon 1 pada musim panas dan musim sejuk, masing-masing pada (1.54 ± 0.22) mg/L dan (1.85 ± 0.31) mg/L. Kepekatan DO meningkat kepada (2.27 ± 0.45) mg/L dan (2.04 ± 0.13) mg/L masing-masing di Zon 2. Dalam Zon 3, kepekatan DO ialah (4.48 ± 0.55) mg/L dan (4.53 ± 1.68) mg/L, masing-masing. Corak variasi DO di sepanjang laluan adalah konsisten dengan kepekatan bahan pencemar. Degradasi dan nitifikasi bahan organik pada asasnya telah selesai di Zon 2. Kandungan bahan organik dalam Zon 3 adalah lebih rendah, mengurangkan permintaan oksigen, menyebabkan oksigen tidak digunakan sepenuhnya dan disimpan dalam fasa air sebagai DO, menyebabkan kepekatan DO meningkat ke tahap yang terlalu tinggi. Purata DO dalam Zon 3 adalah lebih tinggi dengan ketara daripada 2.0 mg/L, menunjukkan lebih-pengudaraan di hujung tangki aerobik. Pernafasan endogen bagi enap cemar teraktif mengurangkan aktiviti enap cemar dan dengan mudah boleh menyebabkan enap cemar pukal, di samping membazirkan tenaga. Kepekatan DO yang terlalu tinggi pada penghujung tangki aerobik juga menghasilkan kepekatan DO yang lebih tinggi dalam minuman keras pemulangan, yang bukan sahaja meningkatkan kepekatan DO yang memasuki tangki anoksik melalui refluks luaran tetapi juga mengurangkan jumlah COD Cr yang tersedia, dengan itu mengurangkan kecekapan pendenitrifikasian. Oleh itu, adalah disyorkan untuk mengurangkan bekalan udara di Zon 3, mengekalkan hanya keamatan pencampuran yang diperlukan, untuk menjimatkan penggunaan tenaga pengudaraan.

Seperti yang ditunjukkan dalamRajah 5, perbezaan ketara wujud dalam prestasi pemindahan oksigen peresap dalam saluran yang berbeza semasa operasi sebenar antara musim panas dan musim sejuk. Purata OTE yang diukur pada musim sejuk ialah 9.72%, lebih rendah daripada keputusan yang diukur pada musim panas (16.71%). Ini keranapenurunan suhu air mengurangkan aktiviti mikroorganisma dalam tangki aerobik WWTP, yang membawa kepada kadar penggunaan oksigen yang lebih rendah. Selepas pembetulan suhu, kemasinan, dan DO, nilai SOTE purata pada musim panas dan musim sejuk masing-masing ialah 17.69% dan 14.21%. SOTE musim panas adalah lebih tinggi sedikit berbanding musim sejuk, mungkin keranaoperasi yang berpanjangan memburukkan lagi kekotoran peresap, menyekat liang-liang, dan mengurangkan prestasi pemindahan oksigen peresap.

2.4 Analisis Potensi Pengoptimuman Tenaga untuk Sistem Pengudaraan Tangki Aerobik

Menurut Persamaan (3) dan (4), permintaan oksigen, kadar bekalan oksigen, dan kuasa peniup untuk setiap saluran tangki aerobik pada musim panas dan musim sejuk telah dikira, seperti yang ditunjukkan dalamJadual 2. Jumlah permintaan oksigen tangki aerobik pada musim sejuk adalah kira-kira 34.91% lebih tinggi daripada musim panas, disebabkan oleh COD influen yang lebih tinggi_Crdan beban pencemar nitrogen ammonia pada musim sejuk berbanding musim panas. Keperluan oksigen dalam setiap zon tangki aerobik berkurangan apabila bahan pencemar influen terdegradasi di sepanjang laluan. Zon 1 mempunyai kepekatan pencemar tertinggi dan substrat yang mencukupi, menghasilkan aktiviti mikrob yang lebih tinggi, justeru permintaan oksigennya adalah yang tertinggi. Oleh kerana bahan pencemar terus terdegradasi, permintaan oksigen di Zon 2 dan Zon 3 beransur-ansur berkurangan. Pada musim panas, perkadaran permintaan oksigen bagi ketiga-tiga zon adalah masing-masing 72.62%, 21.65%, dan 5.73% daripada jumlah permintaan oksigen tangki aerobik. Pada musim sejuk, perkadaran masing-masing adalah 72.84%, 24.53% dan 2.63%. Dalam reaktor enapcemar teraktif konvensional, permintaan oksigen untuk bahagian hadapan ialah 45%-55%, bahagian tengah 25%-35%, dan bahagian belakang 15%-25%. Beban rawatan di hujung tangki aerobik ini lebih rendah daripada nilai konvensional. Bekalan udara di bahagian hadapan boleh dikurangkan dengan sewajarnya, membenarkan beberapa bahan pencemar terdegradasi di bahagian belakang.

Berbanding musim panas,permintaan oksigen proses rawatan biologi pada musim sejuk adalah lebih tinggi, dan kecekapan pemindahan oksigen sistem pengudaraan gelembung halus lebih rendah, membawa kepada bekalan udara yang diperlukan yang lebih tinggi. Menurut data operasi WWTP, jumlah kadar bekalan udara blower pada musim panas dan musim sejuk masing-masing adalah 76.23 m³/j dan 116.70 m³/j. Bekalan udara adalah tertinggi di Zon 1, manakala bekalan udara di Zon 2 dan Zon 3 adalah serupa tetapi lebih rendah daripada di Zon 1. Bekalan oksigen pada musim panas adalah 38.99% lebih tinggi daripada permintaan oksigen, menunjukkan potensi penjimatan tenaga-yang ketara. Bekalan oksigen di Zon 2 dan Zon 3 melebihi permintaan oksigen sebenar. Bekalan oksigen pada musim sejuk adalah 7.07% lebih tinggi daripada permintaan oksigen. Bekalan dan permintaan oksigen di Zon 1 dan Zon 2 telah dipadankan, manakala lebih-pengudaraan berlaku di Zon 3. Kuasa blower adalah berkadar dengan kadar bekalan udara, seperti dalam Persamaan (6). Penggunaan kuasa blower pada musim panas dan musim sejuk masing-masing ialah 85.21 kW dan 130.44 kW. Henkel mencadangkan itupeningkatan suhu udara mengurangkan kuasa blower dalam sistem pengudaraan. Sebagai tindak balas kepada perbezaan dalam permintaan oksigen antara saluran yang berbeza, WWTP harus mengambil langkah pelarasan pengudaraan yang sepadan, seperti pengudaraan tirus. Ini boleh melibatkan membuka sepenuhnya paip cawangan bekalan udara di hujung hadapan, membukanya di hujung tengah separuh jalan, dan melaraskan paip cawangan di hujung kepada bukaan minimum kepadamenjimatkan bekalan udara dan penggunaan tenaga pengudaraan.

Mengukur lagi kecekapan penggunaan sebenar peresap gelembung halus, Kecekapan Pengudaraan Standard (SAE) dalam tangki aerobik pada musim panas ialah 2.57 kg O₂/kW·h, iaitu 32.29% lebih tinggi daripada musim sejuk. Perbezaan dalam kualiti, kuantiti dan suhu air yang mempengaruhi antara musim panas dan musim sejuk menyebabkan variasi ketara dalam pengendalian dan kawalan sistem pengudaraan di WWTP. Sisa tenaga lebih teruk pada musim panas berbanding musim sejuk dan sistem pengudaraan mencapai keseimbangan-permintaan bekalan yang lebih baik pada musim sejuk. Memandangkan kadar aliran dan kualiti pengaruh,bekalan udara boleh dikurangkan dengan sewajarnya pada musim panassambil memastikan kualiti efluen dan pencampuran yang mencukupi dalam tangki aerobik. Pada musim sejuk, untuk mengurangkan kesan beban pencemar berpengaruh tinggi dan suhu rendah, pengudaraan yang mencukupi harus dipastikan. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk ambil perhatian bahawa semasa operasi-panjang, bahan pencemar terkumpul di permukaan dan di dalam liang peresap, secara beransur-ansur menyekat liang dan kecekapan pemindahan oksigen akan berkurangan. Jika pembersihan peresap tidak tepat pada masanya, ia boleh menyebabkan bekalan oksigen yang tidak mencukupi oleh sistem pengudaraan, menjejaskan kualiti efluen.

WWTP menggunakan strategi kawalan aliran udara DO-blower. Matlamat sistem kawalan pengudaraan adalah untuk menyediakan persekitaran DO yang stabil untuk mikroorganisma dalam tangki aerobik dan memastikan pematuhan efluen. Walau bagaimanapun, mekanisme maklum balas DO sahaja tidak dapat menilai{3}}potensi penjimatan tenaga sistem pengudaraan. Ujian lapangan prestasi pemindahan oksigen sistem pengudaraan membolehkan pengiraan tepat kadar bekalan oksigen sebenar sistem pengudaraan dan menerangkan corak variasinya di sepanjang laluan. Digabungkan dengan data permintaan oksigen, ini membolehkan kawalan tepat sistem pengudaraan untuk mencapai keseimbangan-permintaan bekalan dan matlamat penjimatan tenaga dan pengurangan penggunaan.

3. Kesimpulan

• Suhu air musim panas yang lebih tinggi meningkatkan aktiviti nitrifikasi dan denitrifikasi mikrob, menghasilkan COD Cr dan nitrogen ammonia efluen yang lebih tinggi pada musim sejuk berbanding musim panas. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh beban hidraulik yang lebih rendah pada musim sejuk berbanding musim panas, HRT yang dilanjutkan dalam tangki aerobik dan pengudaraan yang mencukupi mengimbangi kesan negatif suhu rendah pada nitrifikasi. Oleh itu, kualiti efluen pada musim panas dan musim sejuk memenuhi standard Gred A GB 18918-2002.

• Berbanding dengan musim panas, permintaan oksigen proses rawatan biologi pada musim sejuk adalah lebih tinggi, kecekapan pemindahan oksigen sistem pengudaraan gelembung halus lebih rendah, membawa kepada kadar bekalan udara yang diperlukan yang lebih tinggi dan kecekapan pengudaraan yang lebih rendah.

• Bekalan oksigen pada musim panas dan musim sejuk masing-masing adalah 38.99% dan 7.07% lebih tinggi daripada permintaan oksigen, menunjukkan potensi penjimatan tenaga-yang lebih besar pada musim panas. Kepekatan bahan pencemar berkurangan secara beransur-ansur di sepanjang tangki aerobik, kekal hampir malar pada penghujungnya, manakala kepekatan DO di hujungnya jauh lebih tinggi daripada di hadapan. Ini menunjukkan bahawa kebanyakan oksigen yang dibekalkan pada hujungnya larut ke dalam enapcemar campuran minuman keras dan tidak digunakan untuk COD_Crpengoksidaan dan pengoksidaan ammonia, mencadangkan lebih-pengudaraan. Oleh itu, bekalan udara di hujung tangki aerobik boleh dikurangkan dengan sewajarnya sambil memastikan kualiti efluen dan pencampuran yang mencukupi.