תהליכי AAO ו-AO, איזה מהם עדיף בטיפול בביוב?

1. תהליכי AAO ו-AO: השוואת ביצועי הסרת COD

היכולת של תהליכי טיפול בשפכים להסיר חומרים אורגניים היא אחד המדדים העיקריים ליעילות התהליך. גודל COD משקף ישירות את כמות החומר האורגני בביוב. מערכת עיבוד הנתונים DPS שימשה לבדיקת ההבדל בריכוז ה-COD ובקצב הסרת ה-COD של השפכים והקולחים של שני התהליכים. התוצאות הראו כי לא היה הבדל מובהק ב-COD המושפע של שני התהליכים, אך היו הבדלים משמעותיים ב-COD של שפכים ובקצב ההרחקה. תהליך ה-AAO היה טוב משמעותית מתהליך ה-AO בהסרת COD. הסיבה היא שבתהליך AO, תגובת הדניטריפיקציה בקטע האנוקסי יכולה לצרוך חלק מהחומר האורגני בביוב, אך רוב החומר האורגני מוסר על ידי פירוק אירובי. זמן השמירה ההידראולי של הקטע האירובי של תהליך AO של השלב הראשון של מפעל הביוב Xinling הוא קצר, נפח מיכל האוורור קטן ונפח האוורור אינו מספיק, וכתוצאה מכך הסרת חומרים אורגניים לקויים. בתהליך AAO, רוב החומר האורגני הופך ל-PHB על ידי חיידקי פוליפוספט בקטע האנאירובי ומאוחסן בתאים, וחלק מהחומר האורגני מוסר על ידי דניטריפיקציה בקטע האנוקסי. כאשר מי השפכים נכנסים לקטע האירובי, ריכוז ה-COD הוא בעצם קרוב לתקן ההזרמה, והוא יתדרדר עוד יותר בקטע האירובי. מחקרים הראו ששיעור הסרת ה-COD של הקטע האנאירובי בתהליך ה-AAO יכול להגיע ליותר מ-80%, בעוד ששיעור ההסרה של הקטע האנוקסי נמוך מ-10% בממוצע.

2. תהליכי AAO ו-AO: השוואת ביצועי דניטריפיקציה

בשנים האחרונות, עם האאוטרופיקציה הגוברת של איכות המים הסביבתית והשיפור המתמיד של תקני הזרמת שפכים, מציאת תהליך דניטריפיקציה יעיל הפכה לאחד הנושאים החשובים בתכנון הנוכחי של מכוני טיהור שפכים. גם לתהליך AAO וגם לתהליך AO יש פונקציות דניטריפיקציה ביולוגיות, ועקרונות הדניטריפיקציה של שני התהליכים זהים, שניהם דניטריפיקציה. על ידי עריכת ניסוי הבדל משמעותי על ריכוזי TN בכניסה וביציאה ושיעורי סילוק TN של שני התהליכים, התוצאות מראות שאין הבדל משמעותי בכניסה TN של שני התהליכים, ושיעורי TN והסרה של קולחין שונים באופן משמעותי. . תהליך AAO טוב משמעותית מתהליך AO בהסרת TN. בתהליך דניטריפיקציה, חנקן חנקתי הוא החומר העיקרי בסך החנקן בשפכים, ושיעור פינוי החנקן החנקתי בקטע האנוקסי יכול להיות גבוה מ-90%. מחקרים הראו ששליטה בריכוז החנקה של הקולחים באזור האנוקסי ל-1mg/L~2mg/L יכולה למקסם את קצב הסרת ה-TN ולעשות שימוש מלא ב-COD כדי לשפר את יכולת הדניטריפיקציה של האזור האנוקסי. המשקה המעורב באזור האירובי מכיל כמות גדולה של חנקן חנקתי, המוזרם לרפלוקס לאזור האנוקסי דרך מחזור פנימי ועובר תגובת דניטריפיקציה באזור האנוקסי. ה-HRT של החלק האנוקסי של תהליך ה-AO של מפעל שפכים של Xinling קצר מדי, רק 1.8 שעות, שהם פחות מ-3.46 שעות של תהליך ה-AAO, ויחס הריפלוקס הפנימי הוא 50%~100%, שהם פחות מ-150 %~250% מתהליך AAO, וכתוצאה מכך פונקציית דניטריפיקציה נחותה מזו של AAO. בנוסף, השפעת הניטריפיקציה של תהליך AO אינה יציבה כמו זו של תהליך AAO, ומושפעת מאוד מגורמים חיצוניים (טמפרטורה, יחס C/N וכו').

3. תהליכי AAO ו-AO: השוואה בין ביצועי סילוק זרחן

תכולת זרחן מופרזת במים תוביל גם לשגשוג של מיקרואורגניזמים, לצמיחה נמרצת של פלנקטון ולאאוטרופיקה. הופעתה של טכנולוגיית הסרת זרחן דניטריפיקציה היא פריצת דרך בתיאוריה המסורתית של סילוק זרחן ביולוגי. זה לא רק יכול לפתור את הסתירות בתהליכים מסורתיים, אלא גם לעזור להשיג טיפול בר-קיימא בשפכים. התוצאות מראות שאין הבדל משמעותי בקצב פינוי TP ו-TP בכניסה של שני התהליכים, ויש הבדלים משמעותיים בקצב הפינוי של ה-TP ו-TP של הקולחין. תהליך AAO טוב משמעותית מתהליך AO בהסרת TP. הסיבה היא שלתהליך AO של השלב הראשון של מפעל טיהור שפכים Xinling אין קטע לשחרור זרחן אנאירובי. בתהליך סילוק זרחן ביולוגי, חיידקי פוליפוספט יכולים לשחרר זרחן מלא רק בקטע האנאירובי כדי להבטיח אפקט ספיגת זרחן טוב בקטע האנוקסי ובקטע האירובי. תהליך זה מסיר זרחן רק באמצעות הטמעה של מיקרואורגניזמים. סילוק הזרחן של תהליך AAO מושלם בעיקר על ידי חיידקי פוליפוספט. באופן כללי, כמות הזרחן הנספגת על ידי חיידקי פוליפוספט בקטע האנוקסי ובקטע האירובי היא יותר מכמות הזרחן המשתחררת בקטע האנאירובי. מחקרים הראו כי היחס בין ספיגת הזרחן הממוצעת לבין שחרור הזרחן הממוצע של תהליך AAO הוא 1.28, וספיגת הזרחן בשלב האנוקסי גבוהה מזו שבשלב האירובי.

4. תהליכי AAO ו-AO: סיכום השוואת ביצועי ההסרה
לסיכום, פינוי חומרים אורגניים, חנקן וזרחן בתהליך AAO טובה משמעותית מזו של תהליך AO, במיוחד עבור סילוק זרחן. מכיוון שלתהליך AO אין שלב אנאירובי, הוא יכול להסיר רק חלק קטן מהזרחן באמצעות הטמעה של מיקרואורגניזמים. לכן, אם יש דרישות לפינוי זרחן, אין לבחור בתהליך זה או להוסיף פינוי זרחן כימי.

1. השפעת הטמפרטורה על הסרת COD על ידי שני התהליכים

לטמפרטורה יש השפעה מועטה על הסרת COD בתהליך AAO. גם אם הטמפרטורה נמוכה מ-5 מעלות צלזיוס, שיעור סילוק ה-COD יכול להגיע ליותר מ-85%, מה שמראה שלטמפרטורה יש השפעה מועטה על המרת החומר האורגני על ידי חיידקי פוליפוספט.

עם זאת, הסרת COD על ידי תהליך AO פוחתת לעתים קרובות בין 5-15 מעלות צלזיוס ככל שהטמפרטורה עולה, ולאחר מכן עולה שוב. ייתכן שהסיבה לכך היא שכאשר האקלים יהיה קר וחמים לסירוגין, מספר ומבנה קהילת החיידקים במערכת ישתנו, והאוכלוסייה הדומיננטית במערכת תשתנה בהדרגה מקהילת חיידקים המעדיפה טמפרטורה אחת לקהילת חיידקים. שמעדיף טמפרטורה אחרת, ובכך משפיע על היכולת לטפל בחומרים אורגניים.

2. השפעת הטמפרטורה על דניטריפיקציה של שני התהליכים

אין ספק שהשפעת הטמפרטורה על הדניטריפיקציה של שני התהליכים ברורה למדי - לשני התהליכים יש עלייה משמעותית בקצב הסרת ה-TN עם עליית הטמפרטורה. במיוחד עבור תהליך AO, כאשר הטמפרטורה גבוהה מ-15 מעלות צלזיוס, קצב הסרת ה-TN גדל כמעט באופן ליניארי. אז מדוע העלייה בטמפרטורה יכולה לשפר את ביצועי הדניטריפיקציה של שני התהליכים? מצד אחד, זה בגלל שהעלייה בטמפרטורה תורמת לצמיחה ורבייה של מיקרואורגניזמים בוצה פעילה ומשפרת את היעילות של הטמעה של יסודות חנקן; מצד שני, הסיבה לכך היא שהעלייה בטמפרטורה משפרת גם את הפעילות המטבולית של חיידקים מחנקים וחיידקים דניטריפיים במערכת, כך שכושר הניטריפיקציה והדיניטריפיקציה של המערכת מוגברת. בדרך כלל מאמינים שטמפרטורת הגידול המתאימה ביותר עבור חיידקים מחנקים הוא 25-30 מעלות צלזיוס. כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-15 מעלות צלזיוס, קצב הניטריפיקציה יורד באופן משמעותי, וגם פעילות החיידקים המחנקים פוחתת מאוד. כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-5 מעלות צלזיוס, פעילויות החיים של חיידקים מחנקים כמעט נפסקות. ראוי להזכיר שלעיתים גם בטמפרטורות נמוכות (מתחת ל-5 מעלות), שיעור סילוק ה-TN של שתי המערכות לא יהיה נמוך מ-40%, כלומר בטמפרטורות נמוכות, שתי המערכות מסתמכות בעיקר על הטמעה של מיקרואורגניזמים ב. הבוצה הפעילה כדי להסיר חנקן.

3. השפעת הטמפרטורה על סילוק הזרחן על ידי שני התהליכים

מהמצב בפועל, קצב סילוק הזרחן בתהליך AAO עולה בהתאם עם העלייה בטמפרטורה, במיוחד כאשר הטמפרטורה גבוהה מ-20 מעלות צלזיוס, קצב סילוק ה-TP נוטה להיות יציב. הסיבה לכך היא שהמפתח להסרת זרחן ביולוגי הוא להסתמך על פעילות סילוק הזרחן של חיידקי פולי-פוספט, והעלייה בטמפרטורה תורמת להגברת הפעילות של חיידקי הפולי-פוספט ולשיפור קצב סילוק הזרחן. עם זאת, הסדירות של סילוק זרחן על ידי תהליך AO עם שינויי טמפרטורה אינה חזקה, ואין מתאם ברור. הסיבה לכך היא שלתהליך AO אין חתך אנאירובי, אין תנאי להישרדותם של חיידקי פולי-פוספט, ופינוי הזרחן תלוי רק בהטמעה של מיקרואורגניזמים, כך שלטמפרטורה יש השפעה מועטה על הטמעת מיקרואורגניזמים בתהליך זה.

1. השפעת יחס C/N השפעה על הסרת COD על ידי שני תהליכים

עבור תהליך AAO, שיעור הסרת ה-COD נשאר יציב בעצם ללא קשר ליחס C/N. נתונים מראים שרוב ה-COD מסונתז ל-PHA אחסון תוך תאי על ידי חיידקי פוליפוספט באזור האנאירובי, עם שיעור ניצול ממוצע של 75%-85%. כ-10% מה-COD נכנס לאזור האנוקסי, וכמעט שום חומר אורגני מתכלה לא נכנס לאזור האירובי. לכן, תהליך זה יכול לנצל באופן מלא את מקור הפחמן המשפיע ומושפע פחות מהשפעת העומס האורגני. ליחס C/N יש השפעה מסוימת על הסרת COD בתהליך AO. על פי נתוני מכון טיהור שפכים Xinling, לאחר שיחס ה-C/N גדול מ-10, ככל שיחס ה-C/N גדל, קצב סילוק ה-COD יורד מעט, ולעומס האורגני יש השפעה על המערכת.

2. השפעת יחס C/N השפעה על דניטריפיקציה של שני תהליכים

בתהליך A/O, ככל שיחס C/N עולה, קצב הסרת ה-TN יורד כמעט באופן ליניארי, ולריכוז החומר האורגני יש השפעה רצינית על קצב הייצור של תהליך הניטריפיקציה. הסיבה לכך היא שחיידקים מחנקים הם חיידקים אוטוטרופיים, וריכוז החומר האורגני אינו גורם המגביל את הגדילה שלו. ריכוז מופרז של חומרים אורגניים יגרום להתרבות מהירה של חיידקים הטרוטרופיים בעלי קצב התפשטות מהיר, תוך ניצול מועדף של חמצן במים, ולחיידקים אוטוטרופיים לא יהיה יתרון, ופעילותם תיעכב, ומשפיעה על תגובת הניטריפיקציה. בתהליך AAO, נתונים ניסיוניים מראים שכאשר יחס ה-C/N המשפיע עולה מ-5 ל-9, שיעור הסרת ה-TN גדל בהתמדה, וכאשר יחס ה-C/N הוא 8.9, שיעור הסרת ה-TN הוא עד 83.2%. עם זאת, כאשר יחס ה-C/N עולה מ-9 ל-14, שיעור הסרת ה-TN יורד במקום לעלות. כאשר יחס ה-C/N גדל בטווח מסוים, גם קצב הסרת ה-TN עולה בהתמדה, אך כאשר יחס ה-C/N עולה לערך מסוים ושיעור הסרת ה-TN מגיע לגבוה ביותר, שיעור הסרת ה-TN יורד עם העלייה של יחס C/N. הסיבה העיקרית זהה לזו של תהליך AO. העלייה ביחס C/N מביאה לירידה במספר החיידקים האוטוטרופיים במערכת, לירידה ביעילות הניטריפיקציה, ובכך לירידה בשיעור פינוי החנקן הכולל. לפי נתונים, יחס ה-C/N המינימלי לדניטריפיקציה מלאה הוא 2.86 ללא אחסון מקורות פחמן פנימיים, אך הערך הנדרש בפועל גדול בהרבה ממספר זה.

3. השפעת יחס C/N המשפיע על סילוק זרחן על ידי שני התהליכים

ליחס C/N יש השפעה רבה על השפעת סילוק הזרחן של תהליך AAO. נתונים ניסויים מראים שכאשר יחס ה-C/N המשפיע עולה מ-5 ל-9, קצב הסרת ה-TP עולה בהדרגה. הסיבה לכך היא בעיקר כי מקור הפחמן המשפיע אינו מספיק כאשר יחס ה-C/N המשפיע נמוך, והבוצה החוזרת מכילה כמות גדולה של חנקה, אשר צורכת כמות גדולה של COD, וכתוצאה מכך שחרור זרחן לא מספיק באזור האנאירובי. ירידה בקצב סילוק הזרחן של המערכת. כאשר יחס ה-C/N המשפיע עולה מ-9 ל-14, קצב סילוק הזרחן הכולל יורד, במיוחד כאשר יחס ה-C/N גדול מ-11, קצב סילוק הזרחן הכולל יורד כמעט באופן ליניארי. הסיבה לכך היא שכאשר העומס האורגני גבוה יחסית, החומר האורגני במפל אינו יכול להיות מנוצל במלואו על ידי חיידקי פוליפוספט בשלב האנאירובי, ושאר החומרים האורגניים יקדם את גדילת חיידקי הפוליסכריד, ובכך יפחית את שיעור החיידקים הפולי-פוספטים. בבוצה הפעילה ומשפיעה על אפקט סילוק הזרחן. ליחס C/N המשפיע השפעה מועטה על השפעת סילוק הזרחן של תהליך AO, בעיקר משום שסילוק הזרחן בתהליך AO הוא רק באמצעות הטמעה של מיקרואורגניזמים, וליחס C/N השפעה מועטה על ההטמעה.

1. השפעת יחס C/P השפעה על הסרת COD של שני התהליכים.

הנתונים הניסויים מראים שקצב הסרת ה-COD של תהליך AO אינו משתנה עם יחס ה-C/P, ואין מתאם ברור. ניתן לראות שיחס C/P אינו הגורם העיקרי המשפיע על השפעת הסרת החומר האורגני של תהליך AO. עבור תהליך AAO, לא משנה כיצד משתנה יחס ה-C/P המשפיע, שיעור הסרת ה-COD שלו גבוה מ-85%. מחקרים קשורים הצביעו על כך שיותר מ-79% מה-COD נצרך באזור האנאירובי כדי לסנתז PHA, חומר אחסון בתוך התא, בעוד ש-6%-11% מה-COD באזור האנוקסי נצרכים לצמיחת תאים. דניטריפיקציה. אין כמעט צריכת COD באזור האירובי מכיוון שלאחר מוות תאי, דפנות תאים וחומרים קשים לפירוק נכנסים לתמיסה המעורבת, ומגדילים את ה-COD.

2. השפעת יחס C/P השפעה על דניטריפיקציה של שני תהליכים

אין סדירות ברורה בהשפעת יחס C/P על השפעת הניטריפיקציה של תהליך AO, ושיעור הסרת ה-TN משתנה מאוד. ייתכן שהסיבה לכך היא שלגורמים אחרים מלבד יחס C/P יש השפעה גדולה יותר על הניטריפיקציה של תהליך AO מאשר יחס C/P. ההשפעה של יחס C/P על השפעת הניטריפיקציה של תהליך AAO אינה ברורה. למרות שיחס ה-C/P משתנה מאוד, שיעור הסרת ה-TN יציב יחסית. זה בעיקר בגלל שיחס ה-C/P של ביוב כללי גבוה יחסית. עודף COD הנכנס לאזור האנוקסי יעכב את ספיגת הזרחן. באזור האנוקסי, יחס C/N תמיד גבוה מהערך המינימלי של הביקוש בפועל. חיידקים מדניטרים ישתמשו במקורות פחמן חיצוניים מוגזמים כדי לבצע דיניטריפיה מהירה, דבר שאינו משפיע על הסרת TN.

3. השפעת יחס C/P השפעה על סילוק זרחן בשני תהליכים

בתהליך AAO, כאשר יחס ה-C/P נמוך מ-80, קצב סילוק הזרחן משתנה באופן משמעותי. כאשר יחס ה-C/P גבוה מ-80, קצב סילוק הזרחן יציב ביותר מ-85%, וריכוז הזרחן בקולחים נמוך מ-0.5 מ"ג/ליטר. קצב סילוק הזרחן של המערכת בעצם כבר לא מושפע מגורמים אחרים, מה שמעיד שכאשר יחס ה-C/P המשפיע גבוה מ-80 במערכת AAO, ניתן להגיע לאיכות מי קולחין יציבה ויעילה. הסיבה לכך היא שכאשר יחס ה-C/P גבוה, מקור הפחמן שמספק הנחל גבוה מכמות מקור הפחמן הנדרשת לשחרור זרחן באזור האנאירובי, ולכן קצב סילוק הזרחן גבוה יותר. כאשר יחס ה-C/P נמוך, יכולת ספיגת הזרחן של חיידקי פולי-פוספט יורדת עקב הגבלה של COD, וכתוצאה מכך יעילות פינוי זרחן נמוכה. עבור תהליך AO, אין דפוס ברור בהשפעת יחס C/P על השפעת סילוק הזרחן שלו, מה שמעיד על כך שליחס C/P יש השפעה מועטה על הטמעת חיידקים.