سیستم AAO اصلاح شده: تجزیه و تحلیل کارایی حذف آلاینده|تصفیه فاضلاب

تجزیه و تحلیل راندمان حذف آلاینده در فاضلاب با استفاده از یک سیستم AAO اصلاح شده

نمای کلی

اینبی هوازی-آنوکسی-اکسیک (AAO یا A²/O)فرآیند یک فناوری تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است که برای حذف همزمان کربن آلی، نیتروژن و فسفر طراحی شده است. از سه ناحیه به هم پیوسته تشکیل شده است:

1. منطقه بی هوازی: با کمبود اکسیژن و نیترات، باکتری های اختیاری ترکیبات آلی را تجزیه کرده و فسفر آزاد می کنند.
2. منطقه بدون اکسیژن: باکتری‌های نیتروژن‌کننده از کربن آلی به‌عنوان دهنده الکترون برای کاهش نیترات/نیتریت‌ها (بازگشت‌شده از ناحیه اکسیک) به گاز نیتروژن استفاده می‌کنند و به حذف نیتروژن می‌رسند.
3. منطقه اکسیک: میکروارگانیسم‌های هوازی مواد آلی باقی‌مانده را اکسید می‌کنند و نیتریفیکاسیون (آمونیاک به نیترات) را تسهیل می‌کنند، در حالی که ارگانیسم‌های انباشته‌کننده فسفر{0}}فسفات‌ها را جذب می‌کنند.

در زمینه تصفیه فاضلاب، در حالی که سیستم معمولی AAO می تواند آلاینده ها را از فاضلاب حذف کند، ترکیب پیچیده تر فاضلاب منجر به کاهش خاصی در راندمان تصفیه فرآیند AAO شده است. برای اطمینان از سطح کاربرد و اثربخشی فرآیند AAO،انجام تحقیقات خاص در مورد سیستم های اصلاح شده ضروری است، که اهمیت عملی قابل توجهی برای شرکت ها و بخش های مربوطه در بهبود کیفیت عملیاتی آنها دارد.

سیستم AAO اصلاح شده

1. اصول اساسی سیستم AAO

با در نظر گرفتن سیستم تصفیه فاضلاب AAO در یک تصفیه خانه فاضلاب خاص، سیستم موجود یکفرآیند معمولی AAO، عمدتاً از چهار جزء تشکیل شده است:یک مخزن بی هوازی، یک مخزن هوازی، یک مخزن بدون اکسیژن و یک مخزن رسوب ثانویه، همانطور که درشکل 1.

در سیستم معمولی AAO، میکروارگانیسم ها در شرایط محیطی مختلف رشد و متابولیزه می شوند. از طریق فعل و انفعالات بین جوامع مختلف میکروبی، حذف موثر آلاینده ها از طریق واکنش های شیمیایی مانند آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی حاصل می شود که به طور قابل توجهی آلاینده های آلی را حذف می کند.

سیستم AAO معمولی مزایایی مانند هزینه های فنی پایین، عملیات ساده و زمان نگهداری هیدرولیک کوتاه (HRT) را ارائه می دهد. با این حال، از معایبی نیز رنج می برد، از جملهراندمان حذف فسفر ضعیفوالزامات سختگیرانه برای سن لجن و طراحی منبع کربن، رعایت استانداردهای مورد انتظار در برخی از پروژه های حذف آلاینده های فاضلاب را دشوار می کند.

2. تجزیه و تحلیل طراحی سیستم AAO اصلاح شده

بر اساس تحقیقات قبلی، بهبودهایی در سیستم معمولی AAO انجام شد که در درجه اول بر روی مخزن بی هوازی تمرکز داشت. اینسیستم مخزن بی هوازی اصلاح شدهاز سه بخش تشکیل شده است:یک منطقه لجن-اختلاط آب، یک لجن-منطقه جداسازی آب، و یک منطقه رسانه، همانطور که در نشان داده شده استشکل 2.

درسیستم AAO اصلاح شده (شکل 3)، منطقه اختلاط لجن-آب و ناحیه رسانه با ابعاد یکسان (طول 15 سانتی‌متر × عرض 20 سانتی‌متر × ارتفاع 60 سانتی‌متر)، هر کدام با حجم مؤثر 9 لیتر طراحی شده‌اند. زمان نگهداری هیدرولیک (HRT) هم برای منطقه لجن و هم برای منطقه رسانه 2 ساعت است.

3. تجزیه و تحلیل کارایی حذف COD در سیستم AAO اصلاح شده

بازده حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) سیستم اصلاح شده AAO مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. زمانی که COD ورودی 447 میلی گرم در لیتر بود، COD پساب از مرحله بی هوازی تقریباً 147 میلی گرم در لیتر بود و COD پساب نهایی 42 میلی گرم در لیتر بود که استاندارد تخلیه کلاس A را برآورده می کرد. راندمان حذف COD در مرحله اولیه بی هوازی ناپایدار بود، با نوسانات قابل توجه و سطوح جامدات معلق مشروب مخلوط (MLSS) نسبتا کم. با این حال،پس از 7 روز، میزان حذف در 94٪ تثبیت شد. مرحله بی هوازی در درجه اول آلاینده ها را از طریق تخریب میکروبی و رقیق شدن با رفلاکس حذف می کند و حذف موثر آلاینده را نشان می دهد.

با استفاده از نرم‌افزار Minitab، عملکرد حذف سیستم‌های AAO اصلاح‌شده و معمولی از طریق آنالیز آزمون t نمونه مستقل با نتایج نشان داده شده درشکل 4.

در فاصله اطمینان 95%، مقدار t- 0.26 و مقدار p- 0.605 بود.. تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که تفاوت معنی داری در میانگین میزان حذف بین دو سیستم وجود ندارد. سیستم اصلاح‌شده AAO تنوع نسبتاً بالایی را در راندمان حذف COD نشان داد، عمدتاً به دلیل تفاوت در داده‌های مراحل اولیه، از جمله فاز سازگاری.به طور کلی، سیستم AAO اصلاح شده حذف موثر COD را نشان داد.

4. تجزیه و تحلیل راندمان حذف نیتروژن آمونیاکی در سیستم AAO اصلاح شده

راندمان حذف نیتروژن آمونیاک (NH3{0}}N) مورد بررسی قرار گرفت. هنگامی که غلظت NH3- N ورودی 36 میلی گرم در لیتر بود، پساب NH3{4}} N از مرحله بی هوازی تقریباً 19 میلی گرم در لیتر بود. در مرحله اولیه، غلظت پساب نسبتا بالا بود و راندمان حذف به طور قابل توجهی در نوسان بود. با این حال،پس از 12 روز سازگاری، میزان حذف به حدود 81٪ افزایش یافت.، با باکتری های نیتریف کننده در فاز رشد لگاریتمی.متعاقبا، نرخ حذف تثبیت شد و به میانگین 93٪ رسید.، با غلظت NH3-N پساب 4 میلی گرم در لیتر، مطابق با استاندارد تخلیه کلاس A.

در فاصله اطمینان 95%، مقدار t- 3.41 و مقدار p- 0.998 بود.. تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که تفاوت معنی داری در میانگین میزان حذف بین دو سیستم وجود ندارد. سیستم اصلاح‌شده AAO تنوع نسبتاً بالایی را در راندمان حذف NH3- نشان داد، در درجه اول به دلیل تفاوت در داده‌های اولیه-، از جمله فاز سازگاری.به طور کلی، سیستم AAO اصلاح شده حذف موثر NH3-N را نشان داد.

5. تجزیه و تحلیل راندمان حذف کل فسفر و نیتروژن کل در سیستم AAO اصلاح شده

5.1 راندمان حذف کل فسفر

راندمان حذف کل فسفر (TP) مورد بررسی قرار گرفت. هنگامی که غلظت TP ورودی 3.6 میلی گرم در لیتر بود، یک دوره سازگاری 11 روزه مورد نیاز بود. غلظت TP پساب از کل سیستم به 2.8 میلی گرم در لیتر رسید، در حالی که غلظت TP پساب مرحله بی هوازی 4.2 میلی گرم در لیتر بود که نشان دهنده آزادسازی قابل توجه فسفر است. پس از سازگاری، عملکرد حذف TP به طور قابل توجهی بهبود یافت، با غلظت TP پساب مرحله بی هوازی به 2.7 میلی گرم در لیتر کاهش یافت و راندمان حذف به 17٪ رسید.در مرحله بعدی، نرخ حذف TP بالای 60٪ تثبیت شد و غلظت TP پساب به 0.5 میلی گرم در لیتر نزدیک شد.، مطابق با استاندارد تخلیه کلاس B.

مقایسه دو سیستم نشان داد که سیستم AAO اصلاح شده به یک دوره سازگاری اولیه با راندمان حذف نسبتا پایین نیاز دارد. با این حال، پس از سازگاری،عملکرد حذف TP آن به طور قابل توجهی بهبود یافته است، و کارایی افزایش یافته را در مقایسه با سیستم AAO معمولی نشان می دهد.

5.2 راندمان حذف کل نیتروژن

راندمان حذف کل نیتروژن (TN) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. هنگامی که غلظت TN ورودی 34 میلی گرم در لیتر بود، غلظت TN پساب مرحله بی هوازی تقریباً 18 میلی گرم در لیتر بود. در مرحله اولیه، غلظت پساب نسبتا بالا بود و راندمان حذف به طور قابل توجهی در نوسان بود.پس از 10 روز سازگاری، میزان حذف TN با غلظت 9 میلی گرم در لیتر به 68 درصد افزایش یافت.، مطابق با استاندارد تخلیه کلاس A.

در فاصله اطمینان 95%، مقدار t- 0.72 و مقدار p- 0.753 بود.. تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که تفاوت معنی داری در میانگین میزان حذف بین دو سیستم وجود ندارد. سیستم اصلاح‌شده AAO تنوع نسبتاً بالایی در راندمان حذف TN نشان داد، در درجه اول به دلیل تفاوت در داده‌های مراحل اولیه، از جمله فاز سازگاری.به طور کلی، سیستم AAO اصلاح شده حذف موثر TN را نشان داد.

نتیجه گیری

به طور خلاصه، سیستم اصلاح‌شده AAO عملکرد قوی در حذف آلاینده‌های کلیدی فاضلاب-COD، نیتروژن آمونیاکی، نیتروژن کل و فسفر کل{1}}با رعایت استانداردهای تخلیه کلاس A یا B پس از یک دوره سازگاری کوتاه نشان می‌دهد.

در حالی که تجزیه و تحلیل آماری (t{0}}آزمون، p-مقدار) تفاوت معنی‌داری را در میانگین راندمان حذف در مقایسه با سیستم معمولی نشان نداد، طراحی اصلاح‌شده پایداری بالاتر و نتایج درمان بهبود یافته را در طول زمان نشان داد، علی‌رغم تنوع داده‌های بیشتر در طول عملیات اولیه. پیشرفت‌ها، به‌ویژه در ناحیه بی‌هوازی با مناطق اختلاط، جداسازی و رسانه‌ای بهینه، به افزایش انعطاف‌پذیری و کارایی فرآیند کمک می‌کنند.

این یافته ها تاکید می کندپتانسیل سیستم های اصلاح شده AAO برای رسیدگی موثر به ترکیبات پیچیده فاضلاب، از کاربرد عملی آنها برای ارتقاء زیرساخت های درمانی موجود پشتیبانی می کند.