Rendimiento de la aireación de burbujas finas en el proceso AAO: análisis estacional (verano versus invierno)

Medición y evaluación del rendimiento del sistema de aireación de burbujas finas en el proceso AAO durante el verano y el invierno

La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) municipales de China utilizan procesos biológicos aeróbicos para eliminar la materia orgánica, el nitrógeno, el fósforo y otros contaminantes de las aguas residuales. El suministro de oxígeno disuelto (OD) en el agua es un requisito previo para mantener la demanda de vida microbiana y la eficiencia del tratamiento en el proceso biológico aeróbico. Como consecuencia,La unidad de aireación es el núcleo del tratamiento biológico aeróbico de aguas residuales.. Al mismo tiempo, el sistema de aireación es también elunidad principal-consumidora de energíaen las EDAR, contabilizandoDel 45% al ​​75% del consumo total de energía de la planta.. Además de las condiciones operativas, el consumo de energía del sistema de aireación está influenciado por factores como la calidad de las aguas residuales y las condiciones ambientales. La mayoría de las regiones de China tienen cuatro estaciones distintas, precipitaciones abundantes y variaciones estacionales significativas de temperatura. Las lluvias de verano diluyen la concentración de contaminantes afluentes de las EDAR, mientras que las bajas temperaturas invernales afectan la actividad microbiana, lo que afecta la calidad del efluente. Las fluctuaciones en el caudal y la calidad del afluente también plantean desafíos para el control preciso del sistema de aireación en las EDAR. Sin una comprensión suficiente de los cambios en el rendimiento de la transferencia de oxígeno de los difusores de burbujas finas y su mantenimiento durante el funcionamiento, la ventaja de la alta eficiencia de transferencia de oxígeno (OTE) de los sistemas de aireación de burbujas finas no se puede utilizar por completo, lo que genera un desperdicio de energía.

El tipo más utilizado actualmente es eldifusor de burbuja fina, cuyo rendimiento está directamente relacionado con el consumo energético operativo del sistema de aireación. Los métodos para medir el rendimiento de la transferencia de oxígeno de los difusores de burbuja fina incluyen pruebas estáticas (como la prueba de agua limpia) y pruebas dinámicas (como el método de análisis de gases de escape-. La investigación sobre pruebas estáticas se centra principalmente en simulaciones a escala de laboratorio-, mientras que los métodos de pruebas dinámicas rara vez se informan debido a factores como los requisitos del lugar de prueba y las limitaciones de las pruebas de campo. Actualmente, China sólo ha establecido normas pertinentes para el método de prueba de agua limpia. Durante la operación real, el rendimiento de la transferencia de oxígeno de los difusores se ve afectado por factores como la calidad del afluente, las características del lodo, las condiciones operativas y la contaminación del difusor. El rendimiento real difiere significativamente de los resultados de las pruebas de agua limpia, lo que genera desviaciones considerables cuando se utilizan datos de agua limpia para predecir los requisitos reales de suministro de aire. La falta de métodos eficaces de seguimiento del rendimiento de la eficiencia energética del sistema de aireación en las EDAR provoca un desperdicio de energía. Por lo tanto, es necesario medir y evaluar el rendimiento de la transferencia de oxígeno de los difusores durante la operación real para guiar los ajustes oportunos de las estrategias de aireación y ayudar a lograr ahorros de energía y reducción del consumo en los sistemas de aireación. Este estudio tomauna EDAR municipal en Shanghai como ejemplo. A través de mediciones de campo de la concentración de contaminantes en el tanque aeróbico y los patrones de variación de OTE a lo largo del recorrido del sistema de aireación de burbujas finas en verano e invierno, se midieron y evaluaron sistemáticamente la eficiencia de la eliminación de contaminantes y el rendimiento del sistema de aireación. El objetivo es explorar la influencia de los cambios estacionales en el rendimiento de la transferencia de oxígeno del sistema de aireación, proporcionando orientación para un control preciso y una operación de ahorro de energía-de los sistemas de aireación en el tratamiento de aguas residuales.

1. Materiales y Métodos

1.1 Descripción general operativa de la EDAR

La EDAR municipal de Shanghai emplea una combinación de procesos depretratamiento + proceso AAO + filtro de fibra de lecho profundo + desinfección UV. Ella capacidad de tratamiento es de 3,0×10⁵ m³/d. El flujo principal del proceso de la EDAR se muestra enFigura 1. El afluente es principalmenteaguas residuales domesticas, y el efluente cumple con el estándar de Grado A del "Estándar de descarga de contaminantes para plantas de tratamiento de aguas residuales municipales" (GB 18918-2002) antes de ser vertido en el río Yangtze. Los tiempos de retención hidráulica (TRH) para el tanque anaeróbico, tanque anóxico y tanque aeróbico del tanque biológico de esta planta son de 1,5 h, 2,7 h y 7,1 h, respectivamente. La relación de reflujo interno y la relación de reflujo externo son ambas del 100%. La edad de los fangos se controla entre 10-15 días. La planta cuenta con un total de 8 tanques de aeróbicos. Un solo tanque aeróbico mide 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (largo × ancho × alto), con un volumen de 11.093 m³. La concentración de sólidos suspendidos del licor mixto (MLSS) se controla en alrededor de 4 g/L. La parte inferior está equipada conDifusores tubulares de burbuja fina de polietileno Ecopolemer ucraniano, con un tamaño de 120 mm × 1000 mm (D × L). La proporción de aire-a-agua es de 5,7:1. Cada tanque aeróbico consta de 3 canales (Zona 1, Zona 2 y Zona 3). Según la concentración de OD medida por los medidores de flujo de gas dentro de los canales, las paletas guía de los sopladores centrífugos de una sola etapa (4 operativas, 2 en espera) se ajustan para mantener la concentración de OD en el tanque aeróbico entre 2-5 mg/L. Cada soplador tiene un caudal de aire nominal de 108 m³/min, una presión de 0,06 kPa y una potencia de 160 kW. Cada canal se controla por separado mediante medidores de flujo de gas. Combinado con la retroalimentación de la lectura de OD, el suministro de aire real se controla ajustando las paletas guía de los sopladores centrífugos de una sola etapa para mantener el OD promedio en el tanque aeróbico entre 2 y 5 mg/L. La calidad del afluente/efluente diseñada y la calidad del afluente de la planta en 2019 se muestran enTabla 1.

1.2 Diseño del punto de prueba

En julio (verano) y diciembre (invierno) se realizaron dos pruebas del rendimiento de la transferencia de oxígeno del sistema de aireación de burbujas finas en condiciones operativas reales. A lo largo de la dirección del flujo, se instalaron 22 puntos de prueba según la ubicación de los puertos de inspección del tanque aeróbico. La distancia entre dos puntos de prueba adyacentes fue de aproximadamente 5 m, con 7, 7 y 8 puntos de prueba en la Zona 1, Zona 2 y Zona 3, respectivamente. La distribución de los puntos de prueba se muestra enFigura 2. El OTE real de los difusores de burbujas finas en cada punto se calculó midiendo el contenido de oxígeno en el gas de escape que escapa de la superficie del agua. Simultáneamente, se midieron la concentración de OD y la temperatura del agua en cada punto utilizando un medidor de calidad del agua multiparámetro (HQ 30d, Hach, EE. UU.), y se midió y analizó la concentración de contaminantes en cada punto para obtener su patrón de variación a lo largo del camino. Para prevenir la DQO_crEn las muestras que no se degradaron durante la transferencia, las muestras tomadas a lo largo del tanque aeróbico se filtraron en-el sitio antes de la medición.

1.3 Medición del rendimiento de la transferencia de oxígeno de difusores de burbujas finas en condiciones reales

Para medir el rendimiento de la transferencia de oxígeno de los difusores de burbujas finas en condiciones reales se utilizó un analizador de gases de escape-desarrollado independientemente por la Universidad de Energía Eléctrica de Shanghai, que consta de un sistema de recolección de gases, un sistema de análisis de gases y un sistema de conversión de señales. El gas residual se recogió mediante una bomba de gas (KVP15-KM-2-C-S, Karier, China) y una campana, y se entregó a un sensor electroquímico de oxígeno (A-01, ITG, Alemania) para su análisis. El sistema de conversión de señal convirtió la señal de voltaje de salida del sensor en la presión parcial de oxígeno en el gas. Durante las pruebas de gases de escape, se midió primero la presión parcial de oxígeno en el aire ambiente. Luego se fijó la campana en la superficie del agua del tanque aeróbico para recolectar los gases residuales y medir su presión parcial de oxígeno. Los datos se registraron después de que la salida se estabilizara durante 5 minutos. Los parámetros obtenidos mediante el analizador de gases de escape incluyeron la presión parcial de oxígeno en el aire ambiente y los gases de escape, a partir de los cuales se calculó el porcentaje de oxígeno transferido de la fase gaseosa al licor mezclado, es decir, el OTE del difusor de burbuja fina, como enEcuación (1).

Dónde:

Y(O_₂,_aire)- Proporción de oxígeno en el aire;

Y(O_₂,_sin-gas)- Proporción de oxígeno en el gas-liberado;

A_{beneficios según objetivos}- Valor de OTE.

El OTE medido por el analizador de gases-se corrigió en función del OD, la temperatura y la salinidad para obtener el OTE estándar (SOTE) del difusor de burbujas finas en aguas residuales en condiciones estándar, como enEcuación (2). El cálculo del OD saturado en agua se muestra enEcuación (3).

Dónde:

θ- Coeficiente de corrección de temperatura, tomado como 1,024, adimensional;

A_SOTE- Valor del SOTE;

- Coeficiente de salinidad para el licor mezclado (calculado en base al total de sólidos disueltos en el licor mezclado), sin dimensiones, generalmente tomado como 0,99;

- Relación de eficiencia de transferencia de oxígeno del difusor en aguas residuales versus condiciones de agua limpia, adimensional;

C - Concentración de OD en agua, mg/L;

C_S,_T- Concentración de OD saturada en agua a temperatura T, mg/L;

C_S,₂₀- Concentración saturada de OD en agua a 20 grados, mg/L;

T- Temperatura del agua, grados.

1.4 Método de cálculo del consumo de energía del sistema de aireación

La demanda teórica de oxígeno del tanque aeróbico se calculó según el Modelo de Lodos Activados (ASM). La demanda de oxígeno se calculó en base a la DQO._cry resultados de eliminación de nitrógeno amoniacal para determinar la demanda total de oxígeno (TOD) del tanque aeróbico, como enEcuación (4).

Dónde:

M_{hasta el día de hoy}- Valor de TOD, kg O₂/h;

Q- Caudal afluente, m³/d;

ΔC_CODCr- Diferencia entre la concentración de DQO Cr del afluente y del efluente, mg/L;

ΔC_{nitrógeno amoniacal}- Diferencia entre la concentración de nitrógeno amoniacal del afluente y del efluente, mg/L; 4,57 es el factor de conversión de nitrógeno amoniacal a NO₃⁻-N.

La tasa de suministro de oxígeno del sistema de aireación de burbujas finas se calcula como enEcuación (5).

Dónde:

M_OTR- Valor de la tasa real de suministro de oxígeno, kg O₂/d;

Q_AFR- Caudal de aire, m³/h;

ŷ_O₂- Fracción de masa de oxígeno en el aire, 0,276.

La potencia del soplador está determinada por la tasa de suministro de aire real del soplador y la presión de salida, que a su vez está determinada por la presión de entrada, la pérdida de presión del aire en la tubería, la pérdida de presión del propio difusor de burbuja fina y la presión estática del agua en el fondo del tanque, como enEcuación (6).

Dónde:

ρ_aire- Densidad del aire, g/L, tomada como 1,29 g/L;

N - Potencia del ventilador, kW;

R- Constante universal de los gases, 8,314 J/(mol·K);

T_aire- Temperatura atmosférica, grados ;

B- Coeficiente de conversión del soplador, tomado como 29,7;

- Relación de calor específico del gas, tomada como constante 0,283;

η- Eficiencia combinada del motor y el ventilador, tomada como constante 0,8;

P_i- Presión de entrada del ventilador, Pa;

Z- Presión del agua de inmersión en el difusor, Pa;

P_pérdida- Pérdida de presión del propio difusor de burbuja fina, Pa;

h_L- Pérdida de presión de aire en la tubería, Pa.

En condiciones de prueba, la cantidad de oxígeno transferido al agua por unidad de energía eléctrica consumida por el difusor [kg/(kW·h)] es la Eficiencia de aireación estándar (SAE), como enEcuación (7). El valor SAE se puede utilizar para evaluar la eficiencia de uso real del difusor de burbuja fina.

Dónde:

A_SAE- Valor de SAE.

1.5 Métodos de medición de indicadores convencionales

Las muestras de licores mezclados se filtraron a través de papel de filtro cualitativo. DQO soluble_cr(SCOD_cr), nitrógeno amoniacal, NO₃^--N y TP se midieron utilizando métodos estándar nacionales.

2. Resultados y Discusión

2.1 Eficiencia de eliminación de contaminantes

La calidad de los principales contaminantes afluentes en verano e invierno a la EDAR se muestra enFigura 3. Los caudales medios de tratamiento en verano e invierno fueron de 3,65×10⁵ m³/d y 3,13×10⁵ m³/d, respectivamente.El influente del verano COD_cry las concentraciones de nitrógeno amoniacal fueron (188,38 ± 52,53) mg/L y (16,93 ± 5,10) mg/L., respectivamente.El afluente invernal COD_cry las concentraciones de nitrógeno amoniacal fueron (187,94 ± 28,26) mg/L y (17,91 ± 3,42) mg/L., respectivamente. Las mayores precipitaciones en verano llevan a que la EDAR funcione en modo de "alta carga hidráulica - baja carga contaminante". El aumento de la carga hidráulica acorta el HRT del sistema, reduciendo el tiempo de reacción en el tanque biológico y afectando la eliminación de contaminantes. Una baja carga de contaminantes en las EDAR puede conducir fácilmente a una carga de lodos excesivamente baja, provocando una sobre-aireación y desintegración de los lodos. Las PTAR deben ajustar oportunamente las tasas de carga de lodos y suministro de aire para mitigar el impacto de la operación con baja carga de contaminantes.La temperatura del agua en verano fue (27,32 ± 1,34) grados, significativamente más alta que la temperatura invernal de (17,39 ± 0,75) grados.. La temperatura es uno de los factores importantes que afectan la capacidad de eliminación de contaminantes del sistema. La tolerancia de las bacterias filamentosas es mayor que la de las bacterias formadoras de flóculos, lo que las hace propensas a proliferar en ambientes de baja-temperatura, provocando la acumulación de lodos. Las temperaturas más bajas también reducen la actividad enzimática de los microorganismos en el lodo activado, disminuyendo la tasa de degradación del sustrato y la tasa de respiración endógena, lo que lleva a una reducción de la eficiencia de eliminación de contaminantes. Las EDAR pueden tomar medidas como aumentar la edad de los lodos y el MLSS en el tanque biológico para aliviar el impacto negativo de las bajas temperaturas en la eliminación de contaminantes. Como la carga hidráulica en invierno es menor que en verano, el HRT en el tanque aeróbico se amplía ligeramente con una aireación suficiente, compensando el impacto negativo de las bajas temperaturas en la nitrificación. Por lo tanto, la calidad del efluente tanto en verano como en invierno cumplió con el estándar Grado A de GB 18918-2002.

2.2 Patrones de variación de las formas de contaminantes a lo largo del tanque aeróbico

En los días de prueba,el SCOD influyente_crLas concentraciones en verano e invierno fueron 186,76 mg/L y 248,42 mg/L, respectivamente, y las concentraciones de nitrógeno amoniacal fueron 22,05 mg/L y 25,91 mg/L., respectivamente. Posiblemente debido a la combinación de desbordamiento del alcantarillado e infiltración de agua subterránea, la calidad del afluente fue inferior a los valores de diseño. La variación de contaminantes a lo largo del tanque aeróbico se muestra enFigura 4.

Debido a la liberación de fósforo en el tanque anaeróbico, la desnitrificación en el tanque anóxico y la dilución por retorno de lodos, la concentración de contaminantes disminuyó significativamente antes de ingresar al tanque aeróbico. El SCOD_crlas concentraciones en la entrada del tanque aeróbico en verano e invierno fueron 30,32 mg/L y 52,48 mg/L, respectivamente, y las concentraciones de nitrógeno amoniacal fueron 3,90 mg/L y 4,62 mg/L, respectivamente. Las concentraciones de TN en la entrada del tanque aeróbico en verano e invierno fueron 4,86 ​​mg/L y 6,16 mg/L, respectivamente, disminuyendo ligeramente a 4,46 mg/L y 5,70 mg/L en el efluente, lo que indica una proporción relativamente baja de nitrificación y desnitrificación simultáneas que ocurren en el tanque aeróbico. El SCOD_crla concentración disminuyó significativamente en la Zona 1 a 19,36 mg/L y 30,20 mg/L en verano e invierno, respectivamente; la concentración de nitrógeno amoniacal disminuyó a 1,75 mg/L y 2,80 mg/L. La tendencia decreciente de la concentración de contaminantes se desaceleró en la Zona 2, lo que indica que la materia orgánica de pequeño peso molecular se había degradado por completo y la nitrificación estaba completa. La concentración de contaminantes al final de la Zona 2 ya cumplía con la norma de descarga de efluentes. La concentración de contaminantes permaneció casi sin cambios en la Zona 3, pero el valor de OD en el licor mezclado aumentó, lo que indica que la mayor parte del oxígeno suministrado en esta zona se disolvió en el licor mezclado de lodos y no se usó para DQO._croxidación y oxidación de amoníaco. El efluente SCOD_crlas concentraciones del tanque aeróbico en verano e invierno fueron 15,36 mg/L y 26,51 mg/L, respectivamente, y las concentraciones de nitrógeno amoniacal del efluente fueron 0,17 mg/L y 0,50 mg/L, respectivamente.La mayor tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal en verano se debió a que la mayor temperatura del agua mejoró la actividad de nitrificación-desnitrificación de los microorganismos.. Zhang Tao et al. encontró queLas bajas temperaturas invernales reducen la abundancia de bacterias oxidantes de amoníaco-y bacterias oxidantes de nitritos-, lo que disminuye la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal en las EDAR..

2.3 Off-Resultados de la prueba de gas a lo largo del tanque aeróbico

Se realizaron pruebas de campo del rendimiento de la transferencia de oxígeno del sistema de aireación de burbujas finas a lo largo del tanque aeróbico en verano e invierno utilizando el analizador de gases de escape-. Los resultados se muestran enFigura 5. La concentración de OD en el tanque aeróbico aumentó gradualmente a lo largo de la dirección del flujo. La concentración de OD en el licor mezclado depende de la cantidad de oxígeno transferido de la fase gaseosa a la fase líquida por los difusores (es decir, OTR) y del oxígeno consumido por los microorganismos (es decir, OUR). El sustrato es abundante en el extremo frontal del tanque aeróbico y los microorganismos requieren más oxígeno para degradar el sustrato. Por lo tanto, la concentración de OD fue más baja en la Zona 1 tanto en verano como en invierno, con (1,54 ± 0,22) mg/L y (1,85 ± 0,31) mg/L, respectivamente. La concentración de OD aumentó a (2,27 ± 0,45) mg/L y (2,04 ± 0,13) mg/L en la Zona 2, respectivamente. En la Zona 3, la concentración de OD fue (4,48 ± 0,55) mg/L y (4,53 ± 1,68) mg/L, respectivamente. El patrón de variación de OD a lo largo de la ruta es consistente con el de la concentración de contaminantes. La degradación de la materia orgánica y la nitificación se completaron básicamente en la Zona 2. El contenido de materia orgánica en la Zona 3 es menor, lo que reduce la demanda de oxígeno, lo que lleva a que el oxígeno no se utilice en su totalidad y se almacene en la fase acuosa como OD, provocando que la concentración de OD aumente a niveles excesivamente altos. El OD promedio en la Zona 3 fue significativamente superior a 2,0 mg/L, lo que indica una excesiva-aireación al final del tanque aeróbico. La respiración endógena de los lodos activados reduce la actividad de los lodos y puede provocar fácilmente que se acumule, al tiempo que se desperdicia energía. La concentración excesivamente alta de OD al final del tanque aeróbico también da como resultado una mayor concentración de OD en el licor de retorno, lo que no solo aumenta la concentración de OD que ingresa al tanque anóxico a través del reflujo externo, sino que también reduce la cantidad de DQO Cr disponible, lo que reduce la eficiencia de la desnitrificación. Por ello, se recomienda reducir el suministro de aire en la Zona 3, manteniendo sólo la intensidad de mezcla necesaria, para ahorrar consumo energético de aireación.

Como se muestra enFigura 5, existen diferencias significativas en el rendimiento de transferencia de oxígeno de los difusores en diferentes canales durante el funcionamiento real entre verano e invierno. El OTE promedio medido en invierno fue de 9,72%, inferior al resultado medido en verano (16,71%). esto es porqueLa disminución de la temperatura del agua reduce la actividad de los microorganismos en el tanque aeróbico de la EDAR, lo que lleva a una menor tasa de utilización de oxígeno.. Después de la corrección por temperatura, salinidad y OD, los valores promedio de SOTE en verano e invierno fueron 17,69% y 14,21%, respectivamente. El SOTE de verano fue ligeramente superior al de invierno, posiblemente porqueoperación prolongada Ensuciamiento exacerbado del difusor, bloqueo de los poros y reducción del rendimiento de transferencia de oxígeno del difusor..

2.4 Análisis del potencial de optimización energética del sistema de aireación aeróbica del tanque

De acuerdo con las Ecuaciones (3) y (4), se calcularon la demanda de oxígeno, la tasa de suministro de oxígeno y la potencia del ventilador para cada canal del tanque aeróbico en verano e invierno, como se muestra enTabla 2. La demanda total de oxígeno del tanque aeróbico en invierno fue aproximadamente un 34,91% mayor que en verano, debido a la mayor DQO del afluente._cry carga contaminante de nitrógeno amoniacal en invierno respecto al verano. La demanda de oxígeno en cada zona del tanque aeróbico disminuye a medida que los contaminantes entrantes se degradan a lo largo del recorrido. La zona 1 tiene la mayor concentración de contaminantes y suficiente sustrato, lo que resulta en una mayor actividad microbiana, de ahí que su demanda de oxígeno sea la más alta. A medida que los contaminantes se degradan continuamente, la demanda de oxígeno en las Zonas 2 y 3 disminuye gradualmente. En verano, las proporciones de la demanda de oxígeno de las tres zonas fueron del 72,62%, 21,65% y 5,73% de la demanda total de oxígeno del tanque aeróbico, respectivamente. En invierno, las proporciones fueron del 72,84%, 24,53% y 2,63%, respectivamente. En los reactores de lodos activados convencionales, la demanda de oxígeno para la sección delantera es del 45%-55%, la sección media del 25%-35% y la sección trasera del 15%-25%. La carga de tratamiento al final de este tanque aeróbico es inferior a los valores convencionales. El suministro de aire en la parte delantera podría reducirse adecuadamente, permitiendo que algunos contaminantes se degraden en las secciones traseras.

En comparación con el verano,La demanda de oxígeno del proceso de tratamiento biológico en invierno es mayor y la eficiencia de transferencia de oxígeno del sistema de aireación de burbujas finas es menor, lo que lleva a un mayor suministro de aire requerido.. Según los datos operativos de la EDAR, los caudales totales de suministro de aire de soplado en verano e invierno fueron de 76,23 m³/h y 116,70 m³/h, respectivamente. El suministro de aire fue mayor en la Zona 1, mientras que el suministro de aire en las Zonas 2 y 3 fue similar pero menor que en la Zona 1. El suministro de oxígeno en verano fue un 38,99% mayor que la demanda de oxígeno, lo que indica un importante potencial de ahorro de energía-. El suministro de oxígeno tanto en la Zona 2 como en la Zona 3 superó la demanda real de oxígeno. El suministro de oxígeno en invierno fue un 7,07% superior a la demanda de oxígeno. El suministro y la demanda de oxígeno en las Zonas 1 y 2 coincidieron, mientras que en la Zona 3 se produjo un exceso de aireación. La potencia del ventilador es proporcional a la tasa de suministro de aire, como en la Ecuación (6). El consumo de energía de los sopladores en verano e invierno fue de 85,21 kW y 130,44 kW respectivamente. Henkel sugiere queun aumento en la temperatura del aire reduce la potencia de los sopladores en los sistemas de aireación. En respuesta a las diferencias en la demanda de oxígeno entre los diferentes canales, las EDAR deberían tomar las correspondientes medidas de ajuste de la aireación, como la aireación gradual. Esto podría implicar abrir completamente los ramales de suministro de aire en el extremo frontal, abrir los del extremo medio hasta la mitad y ajustar los ramales del extremo a la apertura mínima paraAhorrar suministro de aire y consumo de energía de aireación..

Cuantificando aún más la eficiencia de uso real de los difusores de burbuja fina, la eficiencia de aireación estándar (SAE) en el tanque aeróbico en verano fue de 2,57 kg O₂/kW·h, un 32,29 % más que en invierno. Las diferencias en la calidad, cantidad y temperatura del agua afluente entre verano e invierno provocan variaciones significativas en el funcionamiento y control del sistema de aireación de la EDAR. El desperdicio de energía fue más grave en verano que en invierno, y el sistema de aireación logró un mejor equilibrio entre la oferta-demanda en invierno. Teniendo en cuenta el caudal y la calidad del afluente,el suministro de aire podría reducirse adecuadamente en veranoasegurando al mismo tiempo la calidad del efluente y una mezcla adecuada en el tanque aeróbico. En invierno, para mitigar el impacto de la alta carga contaminante del afluente y las bajas temperaturas, se debe garantizar una aireación suficiente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que durante el funcionamiento-a largo plazo, los contaminantes se acumulan en la superficie y dentro de los poros de los difusores, bloqueando gradualmente los poros y disminuyendo la eficiencia de la transferencia de oxígeno. Si la limpieza del difusor no se realiza a tiempo, puede provocar un suministro insuficiente de oxígeno por parte del sistema de aireación, afectando la calidad del efluente.

La PTAR emplea una estrategia de control del flujo de aire del ventilador DO-. El objetivo del sistema de control de aireación es proporcionar un ambiente estable de OD para los microorganismos en el tanque aeróbico y garantizar el cumplimiento del efluente. Sin embargo, el mecanismo de retroalimentación de OD por sí solo no puede evaluar el potencial de ahorro de energía-del sistema de aireación. Las pruebas de campo del rendimiento de la transferencia de oxígeno del sistema de aireación permiten un cálculo preciso de la tasa de suministro de oxígeno real del sistema de aireación y describen su patrón de variación a lo largo del recorrido. Combinado con los datos de la demanda de oxígeno, esto permite un control preciso del sistema de aireación para lograr un equilibrio entre la oferta-demanda y el objetivo de ahorro de energía y reducción del consumo.

3. Conclusión

• Las temperaturas más altas del agua en verano mejoran la actividad de nitrificación y desnitrificación microbiana, lo que da como resultado una mayor DQO Cr y nitrógeno amoniacal en los efluentes en invierno en comparación con el verano. Sin embargo, debido a la menor carga hidráulica en invierno que en verano, el HRT prolongado en el tanque aeróbico y una aireación suficiente compensaron el impacto negativo de las bajas temperaturas en la nitrificación. Por lo tanto, la calidad del efluente tanto en verano como en invierno cumplió con el estándar Grado A de GB 18918-2002.

• En comparación con el verano, la demanda de oxígeno del proceso de tratamiento biológico en invierno es mayor, la eficiencia de transferencia de oxígeno del sistema de aireación de burbujas finas es menor, lo que lleva a una mayor tasa de suministro de aire requerida y una menor eficiencia de aireación.

• El suministro de oxígeno en verano e invierno fue un 38,99 % y un 7,07 % mayor que la demanda de oxígeno, respectivamente, lo que indica un mayor potencial de ahorro de energía-en verano. La concentración de contaminantes disminuye gradualmente a lo largo del tanque aeróbico, permaneciendo casi constante al final, mientras que la concentración de OD al final es mucho mayor que en el frente. Esto indica que la mayor parte del oxígeno suministrado al final se disuelve en el licor mezclado de lodos y no se utiliza para DQO._croxidación y oxidación de amoníaco, lo que sugiere una excesiva-aireación. Por lo tanto, el suministro de aire al final del tanque aeróbico se puede reducir adecuadamente garantizando al mismo tiempo la calidad del efluente y una mezcla adecuada.