У области пречишћавања воде, А²О (анаеробни-аноксични-аеробни) процес, са својом супериорном способношћу истовременог уклањања азота и фосфора, постао је главни избор за комуналне отпадне воде и постројења за пречишћавање индустријских отпадних вода. Међутим, истински савладавање овог процеса и постизање оптималне равнотеже у „троугластој игри“ угљеника, азота и фосфора није лак задатак.
Овај чланак ће почети од сржи процеса, систематски прегледајући кључне параметре за прорачуне његовог дизајна и пружајући практична решења уобичајених оперативних проблема за референцу и размену међу колегама.
И. Срж процеса: „Штафетна трка“ коју воде микроорганизми
Суштина А²О процеса је стварање три различита окружења, омогућавајући микроорганизмима са специфичним функцијама да „обављају своје улоге“, на крају постижући синергијско уклањање загађивача. Његова основна покретачка снага долази од два главна система повратка:
Поврат муља: Концентровани муљ из секундарног таложника се транспортује назад до предњег краја анаеробне зоне, што је од суштинског значаја за обезбеђивање довољно „трупа“ (биомасе) за систем.
Рециркулација течности за нитрификацију: Мешавина богата нитратима-из аеробне зоне се пумпа у предњи део аноксичне зоне, обезбеђујући „муницију“ за реакцију денитрификације.
На овом фронту, три врсте микроорганизама имају јасно дефинисане улоге:
Анаеробна зона-„Пионири у ослобађању фосфора“: Под строго анаеробним условима (ДО < 0,2 мг/Л), бактерије које акумулирају полифосфат-(ПАО) су присиљене да разлажу полифосфате у својим телима да би добиле енергију и апсорбовале велике количине испарљивих масних киселина (ВФА) истовремено фосфата у воду. Ово је предуслов за накнадно прекомерно узимање фосфора од стране аеробних бактерија.
Аноксична зона-„Главна снага денитрификације“: Бактерије за денитрификацију користе органски угљеник у сировој води као донаторе електрона да редукују нитратни азот у рециркулисаном течном стању у гасовити азот, који излази у атмосферу, довршавајући денитрификацију.
Аеробна зона-„Све-Терминатор“: Ово је последње бојно поље реакције. Нитрификујуће бактерије оксидирају амонијачни азот у нитратни азот; Бактерије које акумулирају полифосфате-, са друге стране,-апсорбују фосфате из воде, формирајући високо-фосфатни муљ; истовремено, аеробне хетеротрофне бактерије потпуно разграђују БПК.
ИИ. Кључне тачке дизајна зонирања: детаљи одређују успех
1. Анаеробна зона: Заштита чисте „вакуумске зоне“
Основна мисија: Обезбедити ефикасно ослобађање фосфора бактеријама које акумулирају полифосфат{0}}, изграђујући капацитет за накнадно уклањање фосфора.
ХРТ (Хидраулично време задржавања): Обично се контролише за 1-2 сата. Прекратко време доводи до недовољног ослобађања фосфора; предуго време лако доводи до ферментације муља и производње гаса, узрокујући да муљ плута.
Контрола животне средине: ДО мора бити испод 0,2 мг/Л. Треба користити мешалицу мале брзине{2}}, која служи само функцији вешања; аерација је строго забрањена. Резервоар треба да буде покривен или запечаћен како би се спречило да површинска реоксигенација наруши анаеробно окружење.
2. Аноксична зона: прецизно контролисан „реактор денитрификације“
Основна мисија: Ефикасно уклањање азота и конзумирање неке органске материје да бисте смањили аеробно оптерећење.
ХРТ и извор угљеника: Генерално дизајнирано за 2-4 сата, одређено време треба проверити на основу утицајног Ц/Н односа (однос угљеник-азот) и температуре воде. Када је улазни извор угљеника недовољан да подржи денитрификацију, потребно је размотрити додавање натријум ацетата или метанола као допуну извора угљеника.
Интерни однос рециркулације (Р): Ово је кључни параметар који одређује ефикасност уклањања азота. Пројектна вредност је обично 100%~300%, а специфична вредност треба да буде тачно израчуната на основу циљане стопе уклањања укупног азота (ТН). Немојте слепо следити претерано висок однос рециркулације (у супротном, то ће повећати потрошњу енергије и носити превише ДО).
3. Аеробна зона: „Главно бојно поље“ нитрификације и уноса фосфора
Основна мисија: Завршити реакцију нитрификације, разградити БПК и постићи узимање суперфосфата од стране бактерија које акумулирају полифосфат{0}}.
ХРТ и ДО: Ова зона има најдуже време боравка, обично 4-8 сати. Растворени кисеоник (ДО) треба одржавати на 2,0~3,0 мг/Л. Пренизак ДО ће инхибирати нитрификујуће бактерије, док ће превисок ДО проузроковати да унутрашња рециркулација носи велику количину раствореног кисеоника, нарушавајући аноксично/анаеробно окружење на предњем крају.
Време задржавања муља (СРТ): Ово је жила куцавица целог система. Да би се обезбедило обогаћивање нитрификујућих бактерија (дуг циклус генерисања), СРТ обично треба да буде 10-15 дана или више (даље продужен на ниским температурама). Међутим, контрадикција лежи у чињеници да се акумулација фосфора од стране полифосфатних (ПАП) бактерија ослања на уклањање муља, што захтева краће време задржавања муља. Оптимална тачка равнотеже унутар овог опсега мора се пронаћи током фазе пројектовања.
ИИИ. Кључни параметри дизајна (решење-на једном месту)
Однос хранљивих материја: Идеалан однос БПК₅ : ТН : ТП треба да буде 100 : (20-25) : (1-5). Извори угљеника су уобичајена "храна" за уклањање азота и фосфора; када однос буде неуравнотежен, два процеса ће се жестоко надметати.
Концентрација МЛСС: Конвенционална пројектована вредност се одржава између 2500-4000 мг/Л.
Однос поврата муља: Обично се поставља на 50%-100%, користи се за стабилизацију концентрације система и подешавање стварног времена задржавања у анаеробној зони.
Температура и пХ воде: Нитрификација је осетљива на температуру{0}}; стопа се значајно смањује испод 15 степени. У идеалном случају пХ у аеробној зони треба да буде контролисан између 7,0 и 8,0. Нитрификација троши алкалност; ако је пХ пренизак, потребни су натријум карбонат или слични адитиви.
ИВ. Оперативна контрола: Уметност динамичке оптимизације
Стратегија додавања извора угљеника: Дајте приоритет додавању угљеника у анаеробну зону како бисте обезбедили ослобађање фосфора од стране организама који акумулирају полифосфат{0}}(ПАО). Ако је укупни притисак уклањања азота висок, размислите о додавању угљеника у аноксичну зону.
Интелигентно подешавање унутрашње рециркулације: Однос рециркулације треба динамички прилагођавати на основу концентрације нитрата на излазу аноксичне зоне како би се избегла прекомерна рециркулација која доводи до расипања енергије и интерференције раствореног кисеоника (ДО).
Прецизно испуштање муља: Испуштање вишка муља је једини начин да се уклони фосфор. Препоручује се да се тачка испуштања муља налази на крају аеробне зоне, где је садржај интрацелуларног полифосфата у ПАО-има највећи. Прецизним подешавањем брзине испуштања муља, може се постићи равнотежа између дугог нитрификације (дуго) и кратког времена уклањања фосфора (кратког) до уклањања фосфора (СРТ).
В. Уобичајене тачке бола и решења
„Спор о старости муља“ између уклањања азота и фосфора
Феномен: Нитрификација захтева дугу старост муља, док се уклањање фосфора ослања на кратку старост муља за испуштање.
Решење: Фино контролишите старост муља у уском опсегу који омогућава да се изврши и једно и друго; или ублажити директан конфликт кроз побољшања процеса (као што је обрнути А²О, додавање пре-аноксичне зоне).
"Игра глади" извора угљеника
Феномен: Са ограниченим утицајним изворима угљеника, денитрификујуће бактерије и бактерије које акумулирају полифосфат{0}}такмиче се за „храну“ у анаеробним/аноксичним зонама.
Решење: Оптимизујте запремину хидрауличког зонирања; усвојите обрнути А²О процес (препозиционирање аноксичне зоне да би се дали приоритети денитрификационим изворима угљеника) или примените прецизно, циљано додавање спољних извора угљеника.
„Криза плутајућег муља“ у секундарном резервоару за таложење
Узрок: Непотпуна денитрификација узрокује да заостали азот носи муљ на површину у секундарном резервоару за таложење.
Решење: Проверите и појачајте ефекат денитрификације у аноксичној зони, или на одговарајући начин повећајте брзину поврата муља да бисте скратили време задржавања муља у секундарном резервоару за таложење.
Решења за „Зиму ефикасности“ ниских температура: Повећајте концентрацију МЛСС система и на одговарајући начин продужите ХРТ; у регионима високе{0}}географске ширине, потребно је размотрити изолационе структуре или загревање довода. Закључак: Овладавање А²О процесом је у суштини прецизна регулација микробног екосистема. Од балансирања параметара у фази пројектовања до динамичке адаптације током рада, само дубоко разумевање биохемијских механизама сваког корака може да обезбеди стабилан и дугорочан- напредак ка постизању усаглашених отпадних вода.