صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن در سیستم های هوادهی WWTP: بررسی و رویکردهای فنی

مروری بر صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن سیستم های هوادهی در تصفیه خانه های فاضلاب

تا پایان سال 2020، چین دارای 4326 تصفیه خانه فاضلاب شهری سطح و بالاتر (WWTPs) بود که سالانه 65.59 میلیارد متر مکعب فاضلاب را تصفیه می کرد، با مصرف برق سالانه 33.77 میلیارد کیلووات ساعت که 0.45 درصد از کل مصرف برق ملی را تشکیل می دهد. در سال 2020، واحد مصرف برق به ازای هر متر مکعب آب تصفیه شده 0.405 کیلووات ساعت در متر مکعب برای WWTPهایی که استاندارد درجه A یا بالاتر از "استاندارد تخلیه آلاینده ها برای تصفیه خانه های فاضلاب شهری" (GB 18918-2002 GB 18918-2002) و کمتر از 0.75 kWh/m3 را اجرا می کنند، بود. این ارقام به طور قابل توجهی بالاتر از میانگین کشورهای توسعه یافته است. اگرچه میانگین غلظت آلاینده ورودی در WWTP های چین کمتر از 50 درصد در کشورهای توسعه یافته است، اما مصرف واحد برق به ازای هر آلاینده حذف شده حداقل 100 درصد بیشتر است. بنابراین، پتانسیل قابل توجهی برای صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن در WWTPهای چین وجود دارد.

انتشار کربن از WWTP ها شامل انتشار مستقیم و غیر مستقیم است. با توجه به «مشخصات فنی برای ارزیابی عملکرد کم کربن کارخانه‌های تصفیه فاضلاب» (T/CAEPI 49-2022)، انتشار کربن مستقیم عمدتاً از CH4، N2O و CO2 ناشی از احتراق سوخت‌های فسیلی تشکیل می‌شود. گازهای گلخانه ای غیرمستقیم شامل مواردی است که با برق، گرما و مواد شیمیایی خریداری شده مرتبط است. همانطور که توسط پانل بین دولتی تغییر آب و هوا (IPCC) تعریف شده است، CO2 منتشر شده از فرآیند تخریب بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب در حسابداری انتشار کربن گنجانده نشده است. در میان عناصر مختلف انتشار کربن در WWTP ها، مصرف برق بیشترین سهم را دارد. جیانگ فوهای و همکاران، بر اساس یک نمونه از 10 WWTP دریافتند که سهم وزن مصرف برق در انتشار کربن از 31٪ تا 64٪ است. Hu Xiang و همکاران، با تجزیه و تحلیل 22 WWTP در حوضه دریاچه چائوهو، گزارش دادند که انتشار کربن ناشی از مصرف برق 61.55٪ تا 73.56٪ است. هرچه غلظت پساب کمتر و استاندارد پساب بالاتر باشد، نسبت انتشار کربن مستقیم، به ویژه آنهایی که از مصرف برق می‌آیند، بیشتر می‌شود. سیستم های هوادهی بیش از 50 درصد از کل برق یک WWTP را مصرف می کنند. اثربخشی عملیاتی سیستم های هوادهی مستقیماً بر حذف نیتروژن و فسفر تأثیر می گذارد. هوادهی بیش از حد منجر به مصرف غیر ضروری منابع کربن درون زا در فاضلاب، کاهش راندمان حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر و در نتیجه افزایش دوز منابع کربن خارجی و مواد شیمیایی حذف فسفر می شود که به نوبه خود باعث افزایش انتشار کربن از مصرف مواد شیمیایی می شود. در نتیجه، صرفه جویی در انرژی در سیستم های هوادهی کلیدی برای کاهش کربن در WWTP ها است و تحقیقات در مورد فن آوری های صرفه جویی در انرژی سیستم هوادهی را بسیار مهم می کند.

1. دلایل مصرف انرژی بالا در سیستم های هوادهی WWTP های چینی

1.1 بار نفوذی واقعی کمتر از بار طراحی است

بار ورودی کم شامل جریان کم و غلظت آلاینده کم است. علت اصلی هوادهی بیش از حد است. هوادهی بیش از حد نه تنها مصرف الکتریسیته را افزایش می‌دهد، بلکه منابع کربن درون‌زا را در فاضلاب به شدت کاهش می‌دهد و غلظت اکسیژن محلول را در مخازن بی‌هوازی و بدون اکسیژن افزایش می‌دهد و حذف نیتروژن و فسفر را مختل می‌کند. این امر مستلزم افزایش دوز منابع کربن و مواد شیمیایی حذف فسفر و افزایش انتشار کربن مرتبط است.

1.1.1 نرخ جریان پایین

به طور معمول، در سال های اولیه پس از ساخت یک WWTP، جریان ورودی اغلب به ظرفیت طراحی به دلیل تاخیر در توسعه شهری یا ساخت شبکه فاضلاب نمی رسد. علاوه بر این، در مناطق سیستم فاضلاب ترکیبی یا مناطقی با اختلاط شدید طوفان و فاضلاب، جریان آب و هوای خشک به طور قابل‌توجهی کمتر از جریان آب و هوای مرطوب است، که منجر به نوسانات شدید جریان می‌شود. این امر مستلزم تنظیم و کنترل دقیق تر نرخ هوادهی است. در غیر این صورت، هوادهی بیش از حد در طول دوره‌های جریان کم رایج است که بر راندمان حذف کربن، نیتروژن و فسفر تأثیر می‌گذارد و مصرف برق و مواد شیمیایی را افزایش می‌دهد.شکل 1تغییرات حجم تصفیه فاضلاب در شهر چانگشا را بین فصول خشک و مرطوب نشان می دهد. حجم درمان فصل مرطوب 30 تا 40 درصد بیشتر از فصل خشک است. نوسانات فصلی در حجم تصفیه نیاز به کنترل دقیق تری از سیستم هوادهی دارد.

1.1.2 غلظت کم نفوذ

غلظت واقعی آلاینده های ورودی در WWTP های شهری چین به طور کلی بسیار کمتر از مقادیر طراحی شده است. در طراحی WWTP، کیفیت نفوذی معمولاً بر اساس پیش‌بینی‌های میان‌مدت-تا--با شبکه‌های فاضلاب کامل است. طبق "استاندارد طراحی مهندسی فاضلاب در فضای باز" (GB 50014-2021)، نیاز اکسیژن بیوشیمیایی پنج روزه (BOD5) برای فاضلاب خانگی 40 تا 60 گرم در (نفر· روز) محاسبه می‌شود که معمولاً به ازای هر نفر 40 گرم در روز است. با تخلیه سرانه فاضلاب 200 تا 350 لیتر در (نفر در روز) در اکثر شهرها، غلظت BOD5 طراحی معمولاً بین 110 تا 200 میلی گرم در لیتر است. آمارها نشان می دهد که 68 درصد از WWTP ها در چین دارای میانگین سالانه BOD5 زیر 100 میلی گرم در لیتر هستند و 40 درصد میانگین سالانه زیر 50 میلی گرم در لیتر دارند. از منظر غلظت ورودی در مقابل هوادهی مورد نیاز، اکثر WWTPهای چینی دارای سیستم‌های هوادهی هستند که با موقعیت "موتور بزرگ برای یک گاری کوچک" طراحی شده است{22}}با دمنده‌هایی با ظرفیت بالا{24}}در حالی که تقاضای واقعی هوا کم است. این پیکربندی به راحتی منجر به هوادهی بیش از حد و افزایش مصرف انرژی می شود.

1.2 پیکربندی غیر منطقی مقدار تجهیزات هوادهی

بسیاری از WWTP ها به دلیل در نظر نگرفتن شرایط عملیاتی بار کم-به طور غیرمنطقی تعداد واحدهای تجهیزات هوادهی را پیکربندی کرده اند. به عنوان مثال، بسیاری از WWTP‌های کوچک و متوسط{2}}معمولاً دمنده‌ها را در یک راه‌اندازی "2 وظیفه + 1 آماده به کار" (مجموع 3) در طراحی اتاق دمنده پیکربندی می‌کنند که تحت شرایط جریان طراحی و کیفیت بهینه است. با این حال، در شرایط بار ورودی کم، کار کردن حتی یک دمنده در حداقل خروجی آن ممکن است باعث هوادهی بیش از- و افزایش مصرف انرژی شود. در حالی که نصب درایوهای فرکانس متغیر (VFD) یا ابزارهای دیگر برای کاهش عرضه هوا می‌تواند از هوادهی بیش از حد جلوگیری کند، این اقدامات می‌تواند عملکرد دمنده را از منطقه بازده بالا دور کند و بازده و اتلاف انرژی را کاهش دهد. با توجه به غلظت‌های ورودی معمولاً کم، استراتژی‌هایی مانند افزایش تعداد دمنده‌ها و کاهش ظرفیت واحد جداگانه باید در نظر گرفته شود تا نیازهای تنظیم تقاضای هوا در دوره‌های بار کم{12} برآورده شود. از لحاظ تاریخی، بودجه‌های محدود و هزینه بالای دمنده‌های وارداتی{14}با کارایی بالا منجر به پیکربندی‌های واحد کمتر{15}}می‌شود. با بلوغ{17}}فناوری دمنده با کارایی بالا و کاهش هزینه ها، اکنون شرایط برای بهینه سازی پیکربندی دمنده برای دستیابی به صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن مساعد است.

1.3 راندمان پایین تجهیزات هوادهی

برخی از WWTPهای قدیمی که با فناوری زمان خود ساخته شده‌اند، از تجهیزات هوادهی با راندمان پایین و مصرف بالا استفاده می‌کنند. بر اساس استانداردهای فعلی فناوری و بهره وری انرژی، تجهیزاتی مانند دمنده های Roots، دمنده های گریز از مرکز با سرعت چند مرحله ای کم-، هواکش های دیسکی، و هواکش های برس با راندمان پایین-در نظر گرفته می شوند که معمولاً از 40% تا 65% راندمان مدرن بین 40% تا 65% متغیر است. دمنده‌های گریز از مرکز-سرعت بالا. علاوه بر این، در WWTPهایی که از هوادهی نازک حباب‌دار در بی‌هوازی-Anoxic-Oxic (A₂/O) یا Anoxic-Oxic (A/O) استفاده می‌کنند، پیری یا گرفتگی پخش‌کننده‌ها باعث کاهش راندمان انتقال اکسیژن می‌شود و در نتیجه راندمان انتقال اکسیژن را افزایش می‌دهد.

1.4 پیکربندی غیر منطقی میکسرها در مخازن بیولوژیکی

در گودال های اکسیداسیون با هواده های سطحی، تجهیزات هم عملکرد هوادهی و هم اختلاط/فشار را انجام می دهند. این یک طراحی معقول تحت شرایط بار طراحی است. با این حال، در شرایط بار کم، کاهش یا توقف هوادهی ممکن است ضروری باشد، اما برای جلوگیری از ته نشین شدن لجن یا جداسازی مایع-جامد، باید سرعت جریان کافی حفظ شود، که باعث ادامه کار هواده ها می شود و باعث هوادهی بیش از حد، حذف ضعیف مواد مغذی و اتلاف انرژی می شود. برای بهره‌برداری از انرژی{6}} بیشتر در بارهای کم، گودال‌های اکسیداسیون باید به مخلوط‌کن‌های شناور با پیکربندی مناسب مجهز شوند.

در فرآیندهای A₂/O و A/O، مخازن هوازی معمولاً به طور کامل با پخش‌کننده‌های حباب{0} ریز بدون میکسرهای اختصاصی پوشیده می‌شوند و به هوادهی کافی برای جلوگیری از ته‌نشینی تکیه می‌کنند. تحت بارهای کم، کاهش هوادهی یا اجرای هوادهی متناوب برای جلوگیری از هوادهی بیش از حد می‌تواند به راحتی منجر به ته نشین شدن لجن شود و بر درمان تأثیر بگذارد. برای کارایی بیشتر در بارهای کم، تانک های هوازی A2/O و A/O باید اضافه کردن مخلوط کن های مناسب را در نظر بگیرند.

2. رویکردهای فنی برای صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن در سیستم های هوادهی WWTP

2.1 جایگزینی با-تجهیزات هوادهی با راندمان بالا

WWTPهایی که هنوز از-تجهیزات با راندمان پایین مانند دمنده‌های Roots،-دمنده‌های گریز از مرکز با سرعت چند مرحله‌ای کم-، هواکش‌های دیسکی، یا هواکش‌های برس استفاده می‌کنند، یا آن‌هایی که تجهیزات بسیار قدیمی و ناکارآمد دارند، باید ارزیابی‌های بهره‌وری انرژی را از منظر جدید با{3}صرفه‌جویی در زمان و صرفه‌جویی در زمان انجام دهند. مدل های-با کارایی بالا در حال حاضر،-دمنده‌های پرسرعت مانند دمنده‌های گریز از مرکز تک مرحله‌ای-سرعت بالا، دمنده‌های بلبرینگ مغناطیسی، و دمنده‌های بلبرینگ هوا که در WWTP‌های بزرگ استفاده می‌شوند، معمولاً دارای راندمان بین ۸۰٪ تا ۸۵٪ هستند. با این حال، بازار در حال حاضر فاقد محصولات دمنده گریز از مرکز{13}}با ظرفیت بالا{14}}کوچک است. WWTPهایی با ظرفیت کمتر از 2000 مترمکعب در روز همچنان به تجهیزات کمتر کارآمدی مانند دمنده های روتز متکی هستند، با راندمان عموماً بین 40 تا 65 درصد که نشان دهنده پتانسیل قابل توجهی برای بهبود است. بنابراین، توسعه تجهیزات هوادهی در مقیاس کوچک کارآمدتر{21} برای صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن در WWTPهای کوچک معنادار است.

2.2 تبدیل از هوادهی سطحی به هوادهی ظریف-هوادهی پراکنده حباب

با توجه به عمق مناسب آب، هوادهی با حباب ریز-در مقایسه با هوادهی سطحی انرژی کارآمدتری دارد. تبدیل خندق های اکسیداسیون از سطح به هوادهی ریز-حباب پراکنده می تواند نتایج خوبی در مصرف انرژی داشته باشد-. از پروژه‌های مقاوم‌سازی اجرا شده، چنین تبدیل‌هایی نه تنها باعث صرفه‌جویی قابل‌توجه در انرژی می‌شوند، بلکه کارایی حذف بیولوژیکی مواد مغذی را نیز بهبود می‌بخشند. مطالعه چن چائو خاطرنشان کرد که پس از تبدیل یک WWTP، کل مصرف برق 24.7٪ کاهش یافت، در حالی که نرخ حذف برای نیتروژن آمونیاک، COD، و فسفر کل به ترتیب 30.39٪، 5.39٪ و 2.09٪ افزایش یافت. Xie Jici و همکاران. پس از یک تبدیل مشابه، با بهبود قابل توجهی در راندمان حذف بیولوژیکی مواد مغذی، صرفه جویی در انرژی 0.09-0.12 کیلووات ساعت بر متر مکعب گزارش شد. در هوادهی حباب ریز، راندمان انتقال اکسیژن به طور خطی با عمق آب همبستگی مثبت دارد. در زیر یک عمق بحرانی مشخص، راندمان آن می تواند کمتر از هوادهی سطحی باشد. به طور کلی، عمق آب بیشتر از 4 متر، شرایط مناسبی برای تبدیل خندق‌های اکسیداسیون به هوادهی حباب‌دار ریز در نظر گرفته می‌شود.

3. رویکردهای فنی برای صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن در سیستم های هوادهی WWTP

3.1 جایگزینی با-تجهیزات هوادهی با راندمان بالا

WWTPهایی که هنوز از-تجهیزات با راندمان پایین مانند دمنده‌های Roots،-دمنده‌های گریز از مرکز با سرعت چند مرحله‌ای کم-، هواکش‌های دیسکی، یا هواکش‌های برس استفاده می‌کنند، یا آن‌هایی که تجهیزات بسیار قدیمی و ناکارآمد دارند، باید ارزیابی‌های بهره‌وری انرژی را از منظر جدید با{3}صرفه‌جویی در زمان و صرفه‌جویی در زمان انجام دهند. مدل های-با کارایی بالا در حال حاضر،-دمنده‌های پرسرعت مانند دمنده‌های گریز از مرکز تک مرحله‌ای-سرعت بالا، دمنده‌های بلبرینگ مغناطیسی، و دمنده‌های بلبرینگ هوا که در WWTP‌های بزرگ استفاده می‌شوند، معمولاً دارای راندمان بین ۸۰٪ تا ۸۵٪ هستند. با این حال، بازار در حال حاضر فاقد محصولات دمنده گریز از مرکز{13}}با ظرفیت بالا{14}}کوچک است. WWTPهایی با ظرفیت کمتر از 2000 مترمکعب در روز همچنان به تجهیزات کمتر کارآمدی مانند دمنده های روتز متکی هستند، با راندمان عموماً بین 40 تا 65 درصد که نشان دهنده پتانسیل قابل توجهی برای بهبود است. بنابراین، توسعه تجهیزات هوادهی در مقیاس کوچک کارآمدتر{21} برای صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن در WWTPهای کوچک معنادار است.

3.2 تبدیل از هوادهی سطحی به هوادهی ظریف-هوادهی پراکنده حباب

با توجه به عمق مناسب آب، هوادهی با حباب ریز-در مقایسه با هوادهی سطحی انرژی کارآمدتری دارد. تبدیل خندق های اکسیداسیون از سطح به هوادهی ریز-حباب پراکنده می تواند نتایج خوبی در مصرف انرژی داشته باشد-. از پروژه‌های مقاوم‌سازی اجرا شده، چنین تبدیل‌هایی نه تنها باعث صرفه‌جویی قابل‌توجه در انرژی می‌شوند، بلکه کارایی حذف بیولوژیکی مواد مغذی را نیز بهبود می‌بخشند. مطالعه چن چائو خاطرنشان کرد که پس از تبدیل یک WWTP، کل مصرف برق 24.7٪ کاهش یافت، در حالی که نرخ حذف برای نیتروژن آمونیاک، COD، و فسفر کل به ترتیب 30.39٪، 5.39٪ و 2.09٪ افزایش یافت. Xie Jici و همکاران. پس از یک تبدیل مشابه، با بهبود قابل توجهی در راندمان حذف بیولوژیکی مواد مغذی، صرفه جویی در انرژی 0.09-0.12 کیلووات ساعت بر متر مکعب گزارش شد. در هوادهی حباب ریز، راندمان انتقال اکسیژن به طور خطی با عمق آب همبستگی مثبت دارد. در زیر یک عمق بحرانی مشخص، راندمان آن می تواند کمتر از هوادهی سطحی باشد. به طور کلی، عمق آب بیشتر از 4 متر، شرایط مناسبی برای تبدیل خندق‌های اکسیداسیون به هوادهی حباب‌دار ریز در نظر گرفته می‌شود.

3.3 فناوری هوادهی متناوب

برای WWTPهایی با غلظت ورودی پایین، هوادهی متناوب جریان مداوم به طور موثری مسائل مربوط به حذف ضعیف مواد مغذی و مصرف بالای انرژی ناشی از هوادهی بیش از حد را برطرف می‌کند. این شامل جریان ورودی و خروجی مداوم است در حالی که سیستم هوادهی در چرخه های هوادهی روشن/خاموش عمل می کند. به دنبال تحقیقات ARAKI و همکاران در سال 1986 در مورد هوادهی متناوب برای حذف نیتروژن در گودال های اکسیداسیون، بسیاری از محققان مطالعات تجربی انجام داده اند. هو هونگ سون و همکاران یک آزمایش-در مقیاس کامل در یک WWTP 100,000 مترمربع در روز با استفاده از هوادهی متناوب جریان مداوم در یک گودال اکسیداسیون انجام داد که به افزایش 20 درصدی در حذف کل نیتروژن، افزایش 49 درصدی در حذف کل فسفر و کاهش 21 درصدی در مصرف انرژی کل گیاه رسید. او کوان و همکاران، در یک آزمایش 40000 مترمکعب در روز خندق اکسیداسیون WWTP با استفاده از چرخه 2{24}}ساعت روشن/2-ساعت خاموش، دریافتند که در مقایسه با هوادهی پیوسته، هوادهی متناوب 42 درصد در انرژی هوادهی صرفه‌جویی می‌کند، حذف کل نیتروژن را تا 9 درصد افزایش می‌دهد. شرایط دمای پایین-. ژنگ وانلین و همکاران، در آزمایشی فرآیند 40000 مترمکعب در روز WWTP A2/O با استفاده از چرخه 3 ساعت روشن/3 ساعت خاموشی، کیفیت پساب منطبق با استاندارد را ثابت نگه داشتند در حالی که 18.3 درصد در مصرف برق صرفه جویی کردند. در حال حاضر، کاربردهای در مقیاس کامل هوادهی متناوب جریان پیوسته هنوز محدود است و چندین چالش فنی باقی مانده است.

برای فرآیندهای A₂/O با استفاده از هوادهی حباب ریز، دو عامل کاربرد گسترده هوادهی متناوب را محدود می‌کند. اول، دمنده‌های گریز از مرکز با سرعت بالا هنگام راه‌اندازی، صدای تیز-دسی‌بل تولید می‌کنند. دوچرخه سواری مکرر برای عملکرد متناوب باعث ایجاد آلودگی صوتی می شود. دوم، چرخه‌های مکرر استارت-برای دمنده‌های یاتاقان‌های مغناطیسی/هوا باعث می‌شود که یاتاقان‌های غیرتماسی مکرراً با محفظه تماس پیدا کنند که به راحتی منجر به آسیب یاتاقان، افزایش نرخ خرابی و کاهش طول عمر می‌شود.

هنگام اعمال هوادهی متناوب در گودال‌های اکسیداسیون یا فرآیندهای A2/O، سرعت اختلاط کافی در طول دوره‌های{0} غیر هوادهی باید تضمین شود، که به طور بالقوه نیاز به مخلوط‌کن‌های اضافی برای جلوگیری از ته نشین شدن لجن دارد. غلظت نیتروژن آمونیاک می‌تواند در طول هوادهی غیر{2} به سرعت افزایش یابد و خطر بیش از حد آنی را به همراه داشته باشد. بنابراین، تحقیقات بیشتری برای تنظیم و تنظیم علمی چرخه های هوادهی، بهبود بهتر صرفه جویی در انرژی و حذف آلاینده ها در عین اجتناب از تجاوز آنی نیتروژن آمونیاکی مورد نیاز است.

نگرانی WWTP ها در مورد افزایش بالقوه آنی نیتروژن آمونیاکی مانع بزرگی برای کاربرد گسترده هوادهی متناوب است. در ژانویه 2022، وزارت اکولوژی و محیط زیست مشاوره ای را در مورد پیش نویس اصلاحیه GB 18918-2002 صادر کرد که در درجه اول پیشنهاد اضافه کردن حداکثر محدودیت های مجاز برای اندازه گیری های منفرد را داشت. این محدودیت‌های اندازه‌گیری پیشنهادی به طور قابل‌توجهی بالاتر از حد میانگین روزانه اصلی هستند، در حالی که میانگین‌های روزانه بدون تغییر باقی می‌مانند. به عنوان مثال، برای استاندارد درجه A، اگر میانگین روزانه زیر 5 میلی گرم در لیتر (8 میلی گرم در لیتر زیر 12 درجه) باقی بماند، یک اندازه گیری واحد زیر 10 میلی گرم در لیتر (15 میلی گرم در لیتر زیر 12 درجه) قابل قبول است. در صورت اجرا، این اصلاحیه می‌تواند به رفع نگرانی‌های نظارتی در مورد بیش از حد آنی هوادهی متناوب کمک کند و کاربرد آن را در فرآیندهای خندق اکسیداسیون تسهیل کند.

3.4 فناوری هوادهی دقیق

نرخ جریان WWTP و غلظت ورودی به طور قابل توجهی حتی در طول روز در نوسان است و باعث تقاضای هوا متغیر می شود. صرفاً اتکا به تنظیم مبتنی بر تجربه دستی{1}}کنترل دقیق را دشوار می‌کند و می‌تواند ثبات کیفیت پساب را به خطر بیندازد. با پیشرفت در داده های بزرگ و هوش مصنوعی، مفهوم هوادهی دقیق پدیدار شده است. فناوری هوادهی دقیق در برخی از WWTP ها به کار گرفته شده است که معمولاً 10٪ تا 20٪ صرفه جویی در انرژی در سیستم های هوادهی حاصل می شود. ترکیب هوادهی دقیق با سایر تغییرات فرآیند می تواند نتایج بهتری به همراه داشته باشد. ژو جی و همکاران بهسازی دقیق هوادهی را در یک فرآیند چند مرحله‌ای A/O WWTP اجرا کرد که به 49.8٪ صرفه جویی در انرژی در سیستم هوادهی دست یافت. هوادهی دقیق و هوشمند نشان دهنده جهات مهم آینده برای صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن است. محدودیت‌های فعلی در{13}}قابلیت زمان واقعی و دقت جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها برای این سیستم‌ها وجود دارد. در کنترل دقیق دمنده‌ها و سوپاپ‌ها و توزیع دقیق هوا به پیشرفت‌های فنی بیشتری{15} نیاز است.

4. نتیجه گیری

صرفه جویی در انرژی در سیستم های هوادهی کلید کاهش کربن در WWTP ها است. دلیل اصلی مصرف بالای انرژی در سیستم‌های هوادهی WWTP چین، بار ورودی کم است که به راحتی منجر به هوادهی بیش از حد، هدر رفتن برق و افزایش انتشار کربن از نیرو و مواد شیمیایی می‌شود. دلایل دیگر عبارتند از قدیمی بودن/{3}}تجهیزات با راندمان پایین و پیکربندی غیر منطقی تجهیزات هوادهی و اختلاط. ابزارهای مؤثر برای دستیابی به صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش کربن عبارتند از: جایگزینی-راندمان پایین با-تجهیزات هوادهی با راندمان بالا، تبدیل سطح به هوادهی پراکنده حباب ریز، و به کارگیری فناوری هایی مانند هوادهی متناوب-جریان پیوسته و هوادهی دقیق.