Kako ova tehnologija rješava problem denitrifikacije u otpadnoj vodi s niskim omjerom ugljika-prema-dušiku, od laboratorija do -primjene velikih razmjera na 300 000 m³/d?
Za one koji rade u industriji pročišćavanja otpadnih voda trenutno postoji dvostruki izazov: s jedne strane, standardi ispuštanja urbanih otpadnih voda neprestano se pooštravaju, sa sve-većim zahtjevima za uklanjanje ukupnog dušika i ukupnog fosfora, zbog čega je ekstremna denitrifikacija neophodna za industriju; s druge strane, nizak omjer ugljika-i-dušika prevladava u gradskim otpadnim vodama u Kini. Tradicionalni procesi oslanjaju se na vanjske izvore ugljika kako bi se osigurala učinkovitost denitrifikacije, što ne samo da značajno povećava operativne troškove, već donosi i dodatni pritisak na emisiju ugljika, što je u suprotnosti sa strateškim ciljem "dvo-ugljika".
U tradicionalnim AAO procesima, većina izvora organskog ugljika u otpadnoj vodi rasipa se prozračivanjem i oksidacijom u aerobnoj fazi, ostavljajući nedovoljno izvora ugljika za denitrifikaciju, što otežava ispunjavanje potreba industrije za transformacijom "poboljšanja kvalitete i učinkovitosti + smanjenja zagađenja i emisije ugljika". Anaerobni-Oxic-Anoxic (AOA) proces koji se brzo razvija, sa svojom središnjom snagom postizanja dubinskog uklanjanja dušika i fosfora bez vanjskih izvora ugljika, postupno se preselio iz laboratorijskih istraživanja u -inženjersku praksu velikih razmjera, postavši fenomenalni "mračni konj" u industriji pročišćavanja otpadnih voda.
Dešifriranje jezgre: samo promjena u redoslijedu reakcija, u čemu je čar AOA?
Mnogi se ljudi pitaju zašto AOA, u usporedbi s tradicionalnim AAO procesom, samo mijenja redoslijed reakcija "aerobnih" i "anoksičnih", postižući kvalitativni napredak. Odgovor leži u njegovom jedinstvenom mehanizmu za uklanjanje dušika i fosfora koji "prvo pohrani, a zatim iskoristi"-unutarnji izvor ugljika.
Tradicionalni AAO (anaerobno-anaerobni-aerobni) procesi koriste anaerobni-anoksični-aerobni tok. Većina lako biorazgradivih izvora organskog ugljika u otpadnoj vodi neselektivno se oksidira i razgrađuje tijekom prozračivanja u aerobnoj fazi. Vrlo je malo ugljika zapravo dostupno za denitrifikaciju u anoksičnom stadiju, prisiljavajući dodavanje vanjskih izvora ugljika poput natrijevog acetata da se popuni praznina, stvarajući začarani krug "što je više izvora ugljika oskudno, to se više dodaje; što je veći trošak, to su veće emisije ugljika."
Nasuprot tome, AAO proces, sa svojim -anaerobnim-aerobnim-anoksičnim rasporedom u tri-stupnja, potpuno restrukturira put iskorištenja izvora ugljika, osiguravajući da se svaki izvor ugljika učinkovito koristi:
1. Anaerobni stadij: Zatvaranje-ugljika temeljeno na izvoru
Lako biorazgradivi COD u protoku se preferirano pretvara u unutarnje izvore ugljika kao što je PHA i pohranjuje unutar mikroorganizama. To u biti unaprijed priprema "streljivo za denitrifikaciju" za mikroorganizme, sprječavajući ugljični otpad iz izvora.
2. Aerobna faza: Precizna nitrifikacija
Ova faza dovršava cijeli proces nitrifikacije za amonijačni dušik. Istodobno, preciznim kontroliranjem vremena prozračivanja i koncentracije otopljenog kisika, sprječava pretjeranu oksidaciju unutarnjeg izvora ugljika pohranjenog u mikroorganizmima, osiguravajući dovoljne rezerve za kasniju denitrifikaciju.
3. Post-anoksični stadij: endogena denitrifikacija
Mikroorganizmi koriste svoj prethodno-pohranjeni unutarnji izvor ugljika kako bi dovršili denitrifikaciju nitratnog dušika. Cijeli se proces ne oslanja na vanjske izvore ugljika, temeljno rješavajući bolnu točku industrije zbog nedovoljnih izvora ugljika u otpadnim vodama s niskim-ugljikom-na-dušikom.
Hardcore Verification: Od 100.000 do 300.000 m³/d, ovi projekti su implementirani i pokazuju rezultate.
Učinkovitost tehnologije dokazuje inženjerska praksa. Trenutačno se AOA proces primjenjuje u velikoj mjeri u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda u više gradova diljem Kine, pokrivajući različite scenarije kao što su novi projekti, nadogradnje, utjecaji kišne sezone i rad na niskim-temperaturama, dajući vrlo uvjerljive operativne rezultate.
Rezultati proizvodnih testova pokazuju da čak i pod ekstremnim uvjetima s opterećenjem vodom većim od 202%, kvaliteta efluenta AOA procesa nije značajno pogoršana: stope uklanjanja amonijačnog dušika, ukupnog dušika i ukupnog fosfora doživjele su samo male, kontrolirane fluktuacije, a koncentracije efluenta ostale su dosljedno unutar standarda. Jednostavnim podešavanjem primarnog povratnog omjera mulja, omjera zraka-prema-vodi i koncentracije mulja, sustav se može brzo vratiti u stabilan rad, savršeno se prilagođavajući složenim uvjetima značajnih fluktuacija volumena vode tijekom kišne sezone.
Potpuna-prilagodljivost scenariju: kompatibilno s naknadnim ugradnjama, podnosi operacije na niskim-temperaturama
Osim novih projekata, AOA proces također pokazuje snažnu kompatibilnost u nadogradnji postojećih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda. Nakon dovršetka rekonstrukcije ORBAL oksidacijskog jarka od 1500 m³/d-AOA procesa u postrojenju za pročišćavanje otpadnih voda u Chongqingu, ukupna stopa uklanjanja dušika povećala se sa 71,52% izvornog AAO procesa na 83,01% bez potrebe za vanjskim izvorom ugljika, a učinci uklanjanja COD-a, amonijačnog dušika i ukupnog fosfora bili su sveobuhvatno bolji od tradicionalnih procesa.
Obraćajući se na bolnu točku industrije smanjene aktivnosti denitrifikacije zbog niskih zimskih temperatura u sjevernim/visoravni regijama, procesno postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda AOA od 40.000 m³/d u Guiyangu, koje je radilo 430 dana u uvjetima niskih temperatura vode od 11 stupnjeva, ipak je postiglo doprinos uklanjanju dušika od 40% u svojoj post-anoksičnoj zoni, s ukupnim efluentom dušik ostaje stabilan na 4,13 mg/L. U usporedbi s AAO procesnim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda s istim izvorom dotoka, ukupni dušik u efluentu smanjen je za 54,62%, potrošnja energije biološkog spremnika smanjena je za 24%, potrošnja kemikalija za 39%, a proizvodnja mulja za 7%.
Izvan ispunjavanja standarda: budući potencijal nadogradnje AOA procesa
Trenutačno je AOA proces formirao relativno potpun tehnički sustav, ali njegov potencijal seže daleko dalje od toga. Kako bi se zadovoljile razvojne potrebe industrije za pročišćavanje otpadnih voda za nižom potrošnjom energije i nižom emisijom ugljika, industrija je počela istraživati integraciju AOA procesa s novim tehnologijama uklanjanja dušika kako bi dodatno istražila potencijal tehnološke nadogradnje.
Više studija pokazalo je da spojeni sustav tehnologije AOA (automatsko prozračivanje) s tehnologijama kratko-nitrifikacije i anaerobne amonijeve oksidacije (ANAO) pokazuje iznimnu učinkovitost uklanjanja dušika u pročišćavanju urbanih otpadnih voda s niskim omjerima COD/TN: integrirani-sustav nitrifikacije-ANAO koji se temelji na AOA procesu, nakon stabilnog rada, postiže ukupna koncentracija dušika u efluentu od samo 2,3 mg/L, s ukupnom stopom uklanjanja dušika od čak 95,8%; modificirani sustav kontinuiranog protoka AOA, pod uvjetima u kojima je omjer COD/TN na ulazu samo 3,2, postiže napredne učinke pročišćavanja s TN efluenta (4,6±1,5) mg/L i ukupnim fosforom (0,2±0,2) mg/L, pri čemu ANAO-povezano uklanjanje dušika čini više od 86%.
Ova istraživanja pružaju neograničene mogućnosti za buduću realizaciju obrade otpadnih voda s gotovo-nultim izvorom ugljika i gotovo-nultom potrošnjom energije pomoću AOA procesa, a također pružaju temeljnu tehnološku podršku za nisko-ugljičnu transformaciju industrije obrade otpadnih voda u mojoj zemlji.
Zaključak
Od rješavanja problema uskog grla uklanjanja dušika iz otpadnih voda s niskim omjerima ugljika-na-dušika do prilagođavanja transformacijskim potrebama industrije za "poboljšanjem sinergijske učinkovitosti kroz smanjenje zagađenja i smanjenje ugljika", AOA proces pokazao je svoju temeljnu vrijednost u području obrade otpadnih voda kroz opipljive rezultate inženjerstva. Uz stalne tehnološke iteracije i -promicanje velikih razmjera, AOA proces postaje preferirano rješenje za izgradnju i nadogradnju urbanih postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda u mojoj zemlji, vodeći industriju na stabilan prijelaz s "ispunjavanja standarda emisija" na visoko-fazu razvoja kvalitete "zelenog, nisko-ugljika i poboljšane učinkovitosti."
