Veepuhastuse valdkonnas on A²O (anaeroobne-anoksiline-aeroobne) protsess, millel on suurepärane võime samaaegselt eemaldada lämmastikku ja fosforit, muutunud olmereovee ja tööstuslike reoveepuhastite peamiseks valikuks. Selle protsessi tõeline valdamine ja optimaalse tasakaalu saavutamine süsiniku, lämmastiku ja fosfori "kolmnurkses mängus" pole aga lihtne ülesanne.
See artikkel algab protsessi tuumast, vaatab süstemaatiliselt üle selle projekteerimisarvutuste peamised parameetrid ja pakub praktilisi lahendusi tavalistele tööprobleemidele, mida kolleegide vahel vahetada.
I. Protsessi tuum: "Teatejooksuvõistlus", mida juhivad mikroorganismid
A²O protsessi põhiolemus on luua kolm erinevat keskkonda, mis võimaldavad spetsiifiliste funktsioonidega mikroorganismidel "oma vastavaid rolle täita", saavutades lõpuks saasteainete sünergilise eemaldamise. Selle peamine liikumapanev jõud tuleneb kahest peamisest tagastussüsteemist:
Muda tagasivool: sekundaarsest settepaagist pärit kontsentreeritud muda transporditakse tagasi anaeroobse tsooni esiotsa, mis on süsteemi jaoks piisava "vägede" (biomassi) tagamiseks hädavajalik.
Nitrifikatsioonivedeliku retsirkulatsioon: Aeroobsest tsoonist pärit nitraadirikas-segu pumbatakse anoksilise tsooni ette, pakkudes denitrifikatsioonireaktsiooni jaoks laskemoona.
Selles osas on kolme tüüpi mikroorganismidel selgelt määratletud roll:
Anaeroobne tsoon-"Fosfori vabastamise pioneerid": rangelt anaeroobsetes tingimustes (DO < 0,2 mg/L) on polüfosfaate -akumuleerivad bakterid (PAO) sunnitud lagundama oma kehas polüfosfaate, et saada energiat ja absorbeerida suures koguses lenduvaid rasvhappeid, samal ajal lagundavad samal ajal fosfaathappeid vesi. See on eelduseks, et aeroobsed bakterid saaksid liigselt fosforit omastada.
Anoksiline tsoon-"Denitrifikatsiooni põhijõud": denitrifitseerivad bakterid kasutavad toorvees olevat orgaanilist süsinikku elektronide doonorina, et redutseerida nitraatlämmastik retsirkuleeritud vedelikus lämmastikgaasiks, mis väljub atmosfääri, viies lõpule denitrifikatsiooni.
Aeroobne tsoon-"All-Round Terminator": see on reaktsiooni viimane lahinguväli. Nitrifitseerivad bakterid oksüdeerivad ammoniaaklämmastiku nitraatlämmastikuks; polüfosfaati-akumuleerivad bakterid aga absorbeerivad veest üle-fosfaate, moodustades suure-fosforisisaldusega muda; samal ajal lagundavad aeroobsed heterotroofsed bakterid BHT täielikult.
II. Tsoonikujunduse põhipunktid: üksikasjad määravad edu
1. Anaeroobne tsoon: puhta "vaakumtsooni" kaitsmine
Põhiülesanne: tagada tõhus fosfori vabastamine polüfosfaati{0}}akumuleeruvate bakterite poolt, suurendades suutlikkust järgnevaks fosfori eemaldamiseks.
HRT (hüdrauliline retentsiooniaeg): tavaliselt kontrollitakse 1-2 tunniga. Liiga lühike aeg põhjustab ebapiisava fosfori vabanemise; liiga pikk aeg põhjustab kergesti muda käärimist ja gaasi tootmist, mis põhjustab muda ujumist.
Keskkonnakontroll: DO peab olema alla 0,2 mg/l. Kasutada tuleks madala kiirusega-segajat, mis täidab ainult vedrustusfunktsiooni; õhutamine on rangelt keelatud. Paak peaks olema kaetud või tihendatud, et pinna reoksüdatsioon ei häiriks anaeroobset keskkonda.
2. Anoksiline tsoon: täpselt juhitav "denitrifikatsioonireaktor"
Põhiülesanne: eemaldage tõhusalt lämmastik ja tarbige orgaanilist ainet, et vähendada aeroobset koormust.
HAR ja süsinikuallikas: üldiselt mõeldud 2-4 tunniks, konkreetset aega tuleb kontrollida sissetuleva C/N suhte (süsiniku-lämmastiku suhe) ja veetemperatuuri alusel. Kui sissevoolavast süsinikuallikast ei piisa denitrifikatsiooni toetamiseks, on vaja kaaluda naatriumatsetaadi või metanooli lisamist süsinikuallika täiendamiseks.
Sisemine retsirkulatsiooni suhe (R): see on põhiparameeter, mis määrab lämmastiku eemaldamise tõhususe. Arvutusväärtus on tavaliselt 100% ~ 300% ja spetsiifiline väärtus tuleb täpselt arvutada sihtlämmastiku (TN) eemaldamise määra alusel. Ärge püüdke pimesi taga liiga kõrget retsirkulatsiooni suhet (muidu suurendab see energiatarbimist ja kannab liiga palju DO).
3. Aeroobne tsoon: nitrifikatsiooni ja fosfori omastamise "peamine lahinguväli"
Põhiülesanne: viia lõpule nitrifikatsioonireaktsioon, degradeerida BHT ja saavutada polüfosfaati{0}}akumuleeruvate bakterite poolt superfosfaadi omastamine.
HRT ja DO: sellel tsoonil on pikim viibimisaeg, tavaliselt 4-8 tundi. Lahustatud hapnikku (DO) tuleb hoida 2,0–3,0 mg/l juures. Liiga madal DO pärsib nitrifitseerivaid baktereid, samas kui liiga kõrge DO põhjustab sisemise retsirkulatsiooni suure hulga lahustunud hapniku kandmist, mis häirib anoksilist/anaeroobset keskkonda esiotsas.
Muda retentsiooniaeg (SRT): see on kogu süsteemi elujõud. Nitrifitseerivate bakterite rikastamise tagamiseks (pikk generatsioonitsükkel) peab SRT tavaliselt olema 10–15 päeva või rohkem (madalatel temperatuuridel veelgi pikendatud). Vastuolu seisneb aga selles, et fosfori akumuleerumine polüfosfaatbakterite (PAP) poolt põhineb muda eemaldamisel, mis nõuab lühemat muda retentsiooniaega. Selle vahemiku optimaalne tasakaalupunkt tuleb leida projekteerimisetapis.
III. Peamised disainiparameetrid (ühe-lahendus)
Toitainete suhe: Ideaalne sissevoolu BOD₅ : TN : TP suhe peaks olema 100 : (20-25) : (1-5). Süsinikuallikad on lämmastiku ja fosfori eemaldamiseks tavaline "toit"; kui suhe on tasakaalust väljas, konkureerivad need kaks protsessi ägedalt.
MLSS-i kontsentratsioon: tavapärane projekteerimisväärtus jääb vahemikku 2500–4000 mg/l.
Muda tagasivoolu suhe: tavaliselt seatakse 50%-100%, kasutatakse süsteemi kontsentratsiooni stabiliseerimiseks ja tegeliku retentsiooniaja reguleerimiseks anaeroobses tsoonis.
Vee temperatuur ja pH: nitrifikatsioon on temperatuuri{0}}tundlik; määr langeb oluliselt alla 15 kraadi . Aeroobses tsoonis peaks pH olema ideaaljuhul vahemikus 7,0–8,0. Nitrifikatsioon kulutab aluselisust; kui pH on liiga madal, on vaja naatriumkarbonaati või sarnaseid lisandeid.
IV. Operatsiooni juhtimine: dünaamilise optimeerimise kunst
Süsinikuallika lisamise strateegia: seadke esikohale süsiniku lisamine anaeroobsesse tsooni, et tagada fosfori vabanemine polüfosfaate{0}}akumuleerivate organismide (PAO) poolt. Kui kogu lämmastiku eemaldamise rõhk on kõrge, kaaluge süsiniku lisamist anoksilisse tsooni.
Intelligentne sisemise retsirkulatsiooni reguleerimine: retsirkulatsiooni suhet tuleks dünaamiliselt reguleerida nitraadikontsentratsiooni alusel anoksilise tsooni väljalaskeavas, et vältida liigset retsirkulatsiooni, mis põhjustab energia raiskamist ja lahustunud hapniku (DO) häireid.
Täpne muda tühjendamine: üleliigse muda tühjendamine on ainus viis fosfori eemaldamiseks. Muda väljalaskepunkt on soovitatav paigutada aeroobse tsooni lõppu, kus PAO-de rakusisese polüfosfaadi sisaldus on kõrgeim. Muda väljalaskekiiruse täpse reguleerimisega on võimalik saavutada tasakaal pika nitrifikatsiooni (pikk) ja lühikese fosforieemalduse (lühike) aja fosfori eemaldamiseni (SRT) vahel.
V. Levinud valupunktid ja lahendused
"Mudade vanuse vaidlus" lämmastiku ja fosfori eemaldamise vahel
Nähtus: nitrifikatsioon nõuab muda pikka vanust, samas kui fosfori eemaldamine eeldab muda väljalaskmiseks lühikest vanust.
Lahendus: reguleerige muda vanust täpselt kitsas vahemikus, mis võimaldab teostada mõlemat; või leevendada otsest konflikti protsessi täiustamise kaudu (nt ümberpööratud A²O, anoksilise tsooni lisamine).
Süsinikuallikate "näljamäng".
Nähtus: piiratud süsinikuallikate korral konkureerivad denitrifitseerivad bakterid ja polüfosfaate{0}}akumuleerivad bakterid anaeroobsetes/anoksilistes tsoonides "toidu" pärast.
Lahendus: optimeerige hüdraulilise tsoneerimise maht; kasutada ümberpööratud A²O protsessi (anoksilise tsooni eelpositsioneerimine, et seada prioriteediks denitrifikatsiooni süsinikuallikad) või rakendada väliste süsinikuallikate täpset ja sihipärast lisamist.
"Ujuva muda kriis" sekundaarses settimispaagis
Põhjus.: Mittetäieliku denitrifikatsiooni tõttu kannab jääklämmastik sekundaarses setitepaagis muda pinnale.
Lahendus: kontrollige ja suurendage denitrifikatsiooniefekti anoksilises tsoonis või suurendage sobivalt muda tagasivoolu kiirust, et lühendada muda peetusaega teiseses settimispaagis.
Lahendused madalate temperatuuride "efektiivsusele talvel": suurendage süsteemi MLSS-i kontsentratsiooni ja pikendage sobivalt HRT-d; kõrgetel{0}}laiuskraadidel on vaja kaaluda konstruktsioonide isoleerimist või sissevoolu soojendamist. Järeldus: A²O protsessi valdamine on sisuliselt mikroobse ökosüsteemi täpne reguleerimine. Alates parameetrite tasakaalustamisest projekteerimisetapis kuni dünaamilise kohandamiseni töö ajal – ainult iga etapi biokeemiliste mehhanismide sügav mõistmine võib tagada püsiva ja pikaajalise{3}}edenemise nõuetele vastava heitvee saavutamise suunas.