Análisis del impacto del suministro de oxígeno por etapas en la zona aeróbica del proceso AAO sobre la eficiencia de la eliminación de contaminantes
Descripción general
El proceso AAO es una tecnología de tratamiento de aguas residuales ampliamente utilizada, que comprende principalmente etapas anaeróbicas, anóxicas y aeróbicas, que funcionan de forma sinérgica para eliminar eficazmente los contaminantes de las aguas residuales. La etapa aeróbica es un componente crítico del proceso AAO y el método de suministro de oxígeno afecta directamente la eficiencia operativa general de todo el sistema. Para mejorar aún más la eficacia del proceso AAO en aplicaciones prácticas, los investigadores han propuesto un esquema de suministro de oxígeno por etapas. Al establecer múltiples zonas con diferentes concentraciones de oxígeno disuelto (OD) dentro del sistema, este esquema tiene como objetivo optimizar la actividad metabólica de los microorganismos aeróbicos y mejorar la eficiencia de la eliminación de contaminantes. Por lo tanto, analizar el impacto del suministro de oxígeno por etapas en la zona aeróbica del proceso AAO en la eliminación de contaminantes tiene un valor práctico significativo.
Descripción general del suministro de oxígeno por etapas en la zona aeróbica del proceso AAO
La zona aeróbica es el sitio principal de oxidación y descomposición de la materia orgánica. Mediante el suministro de oxígeno por etapas, las concentraciones de OD en diferentes zonas se pueden ajustar de manera flexible en función de la tasa de degradación de la materia orgánica y la demanda de oxígeno de los microorganismos, asegurando una degradación uniforme y suficiente de la materia orgánica en todas las zonas. Este enfoque ayuda a mejorar las tasas de eliminación de materia orgánica y estabilizar la calidad del efluente. En la zona aeróbica, las bacterias nitrificantes oxidan el nitrógeno amoniacal a nitrato. El suministro de oxígeno por etapas garantiza que las bacterias nitrificantes funcionen eficientemente bajo concentraciones adecuadas de OD, evitando efectos adversos en el proceso de nitrificación causados por niveles de OD excesivamente altos o bajos. Al mismo tiempo, al controlar la proporción de recirculación y la concentración del licor mezclado, se puede optimizar aún más el proceso de nitrificación, mejorando la eficiencia de eliminación del nitrógeno amoniacal. El proceso AAO realiza la eliminación simultánea de nitrógeno y fósforo. En condiciones de suministro de oxígeno por etapas en la zona aeróbica, los organismos acumuladores de fósforo-(PAO) pueden absorber completamente el fósforo bajo concentraciones apropiadas de OD y lograr la eliminación del fósforo mediante la descarga de lodos ricos en fósforo-en etapas posteriores. Mientras tanto, al ajustar los parámetros operativos en las zonas anóxica y aeróbica, se puede optimizar el proceso de desnitrificación, mejorando la eficiencia total de eliminación de nitrógeno.
Metodología experimental para analizar el impacto de la puesta en escena Suministro de oxígeno sobre la eficiencia de eliminación de contaminantes
Durante el experimento, se utilizaron métodos como sistemas de control de válvulas de aireación, sistemas de control automático y la cantidad de dispositivos de soplado para regular la intensidad de la aireación, reflejando así la concentración de OD. El flujo del proceso de la configuración experimental se muestra enFigura 1.
Como se muestra en la Figura 1, la zona aeróbica del sistema AAO se divide en tres regiones: las secciones de cabeza, media y cola. El tiempo de retención hidráulica (HRT) del sistema se fijó en 2 horas. Las dimensiones del reactor fueron 160 cm x 125 cm x 100 cm (largo x ancho x alto), con una altura del licor mezclado fijada en 60 cm. La dirección del flujo entre los tanques de reacción se controló mediante paredes guía y deflectores.
Se recogieron muestras de efluentes del tanque de sedimentación primaria de una planta de tratamiento de aguas residuales municipal. La calidad de las aguas residuales fue relativamente estable, con todos los indicadores relevantes dentro de los rangos estándar: la concentración de TP varió de 3,0 a 5,5 mg/L, la concentración de TN de 26 a 49 mg/L y la de DQO de 255 a 485 mg/L.
Cada sección aeróbica estaba equipada con una bomba de aire de vórtice y un sistema de tuberías perforadas configurado de forma independiente para formar el sistema de aireación para las operaciones de aireación. Durante el funcionamiento del sistema, cada bomba de aire de vórtice funcionó de forma independiente y estable, manteniendo las concentraciones de OD dentro de los rangos de 4 a 5 mg/l, 3 a 4 mg/l y 2 a 3 mg/l, respectivamente. Se midieron y analizaron las concentraciones de OD y la calidad del efluente de diferentes secciones para determinar el impacto específico en la eficiencia de la eliminación de contaminantes.
3 Análisis del impacto de la concentración de OD en la sección principal sobre la eficiencia de eliminación de contaminantes
3.1 Análisis de eficiencia de eliminación de DQO
El análisis de la eliminación de DQO en la sección de cabeza de la zona aeróbica de AAO bajo tres condiciones diferentes de concentración de OD mostró valores de DQO del efluente de 41,2, 40,2 y 40,8 mg/L, con eficiencias de eliminación de 91,3%, 90,5% y 90,8%, respectivamente. Los detalles específicos se muestran enFigura 2.
El análisis de los datos indica que, si bien la eficiencia de eliminación de DQO en la sección de cabeza varió hasta cierto punto bajo diferentes concentraciones de OD, la variación general fue mínima y no mostró una correlación clara. Cuando la concentración de OD aumentó del nivel de 2 a 3 mg/L al nivel de 3 a 4 mg/L, la DQO del efluente y la eficiencia de eliminación disminuyeron en 1,0 mg/L y 0,8%, respectivamente. Sin embargo, cuando la concentración de OD aumentó al nivel de 4 a 5 mg/L, la DQO del efluente y la eficiencia de eliminación aumentaron en 0,6 mg/L y 0,3%, respectivamente. Las diferentes concentraciones de OD no afectaron significativamente la eficiencia de eliminación de DQO.
3.2 Análisis de eficiencia de eliminación de TN
El análisis de la eliminación de TN en la sección de cabecera mostró concentraciones de TN en el efluente de 12,8, 12,3 y 13,1 mg/L en las tres condiciones de OD, con tasas de eliminación de 68,0 %, 66,8 % y 67,7 %, respectivamente.
El análisis de los datos indica que la eficiencia de eliminación de TN en la sección de cabeza varió hasta cierto punto bajo diferentes concentraciones de OD, pero la variación general fue mínima y no mostró una correlación clara. Por lo tanto, se puede concluir que diferentes concentraciones de OD no afectaron significativamente la eficiencia de eliminación de TN.
3.3 Análisis de eficiencia de eliminación de TP
El análisis de la eliminación de TP en la sección de cabecera mostró concentraciones de TP en el efluente de 0,60, 0,51 y 0,48 mg/L en las tres condiciones de OD, con tasas de eliminación de 88,1 %, 90,7 % y 91,7 %, respectivamente.
El análisis de los datos indica que la eficiencia de eliminación de TP en la sección de cabeza varió con la concentración de OD. El aumento de la concentración de OD redujo la concentración de TP del efluente y mejoró aún más la eficiencia de eliminación. Por lo tanto, se puede concluir que el nivel de concentración de OD de 4 a 5 mg/L logró la eficiencia de eliminación relativamente más alta.
Un análisis exhaustivo sugiere que establecer la concentración de OD en la sección de la cabeza al nivel de 4 a 5 mg/L da como resultado una mayor eficiencia de absorción de fósforo.
4 Análisis del impacto de la concentración de OD en la sección media sobre la eficiencia de eliminación de contaminantes
4.1 Análisis de eficiencia de eliminación de DQO
El análisis de la eliminación de DQO en la sección media mostró valores de DQO del efluente de 39,9, 38,9 y 40,4 mg/L en las tres condiciones de OD, con eficiencias de eliminación de 91,0%, 90,9% y 91,2%, respectivamente. Los detalles específicos se muestran enFigura 3.
El análisis de los datos indica que, si bien la eficiencia de eliminación de DQO en la sección media varió hasta cierto punto bajo diferentes concentraciones de OD, la variación general fue mínima y no mostró una correlación clara. Cuando la concentración de OD aumentó del nivel de 2 a 3 mg/L al nivel de 3 a 4 mg/L, la DQO del efluente y la eficiencia de eliminación disminuyeron en 1,0 mg/L y 0,1%, respectivamente. Sin embargo, cuando la concentración de OD aumentó al nivel de 4 a 5 mg/L, la DQO del efluente y la eficiencia de eliminación aumentaron en 0,5 mg/L y 0,3%, respectivamente. Las diferentes concentraciones de OD no afectaron significativamente la eficiencia de eliminación de DQO.
4.2 Análisis de eficiencia de eliminación de TN
El análisis de la eliminación de TN en la sección media mostró concentraciones de TN en el efluente de 13,8, 13,0 y 12,9 mg/L en las tres condiciones de OD, con tasas de eliminación de 62,5 %, 66,3 % y 66,4 %, respectivamente. Comparativamente, los niveles de concentración de OD de 3 a 4 mg/l y de 4 a 5 mg/l dieron como resultado una mejor eficiencia de eliminación de TN.
4.3 Análisis de eficiencia de eliminación de TP
El análisis de la eliminación de TP en la sección media mostró concentraciones de TP en el efluente de 0,57, 0,52 y 0,46 mg/L en las tres condiciones de OD, con tasas de eliminación de 88,5 %, 90,8 % y 91,5 %, respectivamente. Comparativamente, los niveles de concentración de OD de 3 a 4 mg/l y de 4 a 5 mg/l dieron como resultado una mejor eficiencia de eliminación de TP.
Un análisis exhaustivo sugiere que establecer la concentración de OD en la sección media al nivel de 3 a 4 mg/L logra una mayor eficiencia de eliminación de contaminantes.
Análisis del impacto de la concentración de OD en la sección de cola en la eficiencia de eliminación de contaminantes
5.1 Análisis de eficiencia de eliminación de DQO
El análisis de la eliminación de DQO en la sección de cola mostró una eficiencia de eliminación del 91,8% en las tres condiciones de concentración de OD. Las diferentes concentraciones de OD no afectaron significativamente la eficiencia de eliminación de DQO.
5.2 Análisis de eficiencia de eliminación de TN
El análisis de la eliminación de TN en la sección de cola mostró concentraciones de TN en el efluente de 11,5, 12,7 y 13,4 mg/L en las tres condiciones de OD, con tasas de eliminación de 72,7 %, 67,9 % y 66,5 %, respectivamente. Comparativamente, el nivel de concentración de OD de 2 a 3 mg/L resultó en una mejor eficiencia de eliminación de TN.
5.3 Análisis de eficiencia de eliminación de TP
El análisis de la eliminación de TP en la sección de la cola mostró que cuando la concentración de OD era inferior a 2,0 mg/L, la eficiencia de eliminación no superaba el 96%. En este experimento, la tasa de eliminación en las tres condiciones de OD fue del 90% y las concentraciones del efluente cumplieron con el estándar primario.
En resumen, establecer la concentración de OD en la sección de la cola en un nivel de 2 a 3 mg/L logra una mayor eficiencia de eliminación de contaminantes.
Conclusión
Para investigar el impacto específico del suministro de oxígeno por etapas en la zona aeróbica del proceso AAO sobre la eficiencia de eliminación de contaminantes, la zona aeróbica se dividió en secciones de cabeza, media y cola durante el estudio. El análisis de las eficiencias de eliminación de DQO, TN y TP en estas secciones, combinado con los resultados de la investigación, indica que establecer niveles de concentración de OD en las tres zonas aeróbicas en 4 a 5 mg/L, 3 a 4 mg/L y 2 a 3 mg/L, respectivamente, logra una mejor eficiencia general de eliminación de contaminantes. Este enfoque puede proporcionar apoyo y referencia para los esfuerzos de protección ambiental ecológica, conservación de energía y reducción de emisiones.