AAO и AO процеси, кой е по-добър при пречистването на отпадъчни води?

1. Процеси AAO и AO: Сравнение на производителността на премахване на COD

Способността на процесите за пречистване на отпадъчни води да отстраняват органичните вещества е един от основните показатели за ефективността на процеса. Размерът на COD директно отразява количеството органична материя в канализацията. Системата за обработка на данни DPS беше използвана за тестване на разликата в концентрацията на COD и степента на отстраняване на COD на входящия и изходящия поток на двата процеса. Резултатите показаха, че няма значителна разлика в ХПК на изтичащия поток на двата процеса, но имаше значителни разлики в ХПК на изтичащия поток и степента на отстраняване. Процесът на AAO беше значително по-добър от процеса на AO за премахване на COD. Причината е, че в AO процеса реакцията на денитрификация в аноксичната секция може да погълне част от органичната материя в отпадъчните води, но по-голямата част от органичната материя се отстранява чрез аеробно разграждане. Времето на хидравличното задържане на аеробната секция на AO процеса на първата фаза на пречиствателната станция на Xinling е кратко, обемът на резервоара за аериране е малък и обемът на аериране е недостатъчен, което води до лошо отстраняване на органични вещества. В процеса AAO по-голямата част от органичната материя се превръща в PHB от полифосфатни бактерии в анаеробната секция и се съхранява в клетките, а част от органичната материя се отстранява чрез денитрификация в аноксичната секция. Когато отпадъчните води навлязат в аеробната секция, концентрацията на ХПК е основно близка до стандарта за заустване и ще бъде допълнително разградена в аеробната секция. Проучванията показват, че степента на отстраняване на COD от анаеробната секция на AAO процеса може да достигне повече от 80%, докато скоростта на отстраняване на аноксичната секция е средно под 10%.

2. AAO и AO процеси: сравнение на производителността на денитрификация

През последните години, с нарастващата еутрофикация на качеството на водата в околната среда и непрекъснатото подобряване на стандартите за заустване на отпадъчни води, намирането на ефективен процес на денитрификация се превърна в един от важните въпроси при текущото проектиране на пречиствателни станции за отпадни води. Както процесът AAO, така и процесът AO имат биологични функции за денитрификация и принципите на денитрификация на двата процеса са едни и същи, като и двата са денитрификация. Чрез провеждане на експеримент със значителна разлика в концентрациите на TN на входа и изхода и скоростите на отстраняване на TN на двата процеса, резултатите показват, че няма значителна разлика във TN на входа на двата процеса, а TN на изтичащия поток и скоростите на отстраняване са значително различни . Процесът AAO е значително по-добър от процеса AO за премахване на TN. В процеса на денитрификация на денитрификация, нитратният азот е основното вещество в общия азот в отпадъчните води и степента на отстраняване на нитратния азот в аноксичната секция може да бъде по-висока от 90%. Проучванията показват, че контролирането на концентрацията на нитрати в отпадъчните води в аноксичната зона до 1mg/L~2mg/L може да увеличи максимално скоростта на отстраняване на TN и да използва пълноценно COD за подобряване на капацитета за денитрификация на аноксичната зона. Смесената течност в аеробната зона съдържа голямо количество нитратен азот, който се връща в аноксичната зона чрез вътрешна циркулация и претърпява реакция на денитрификация в аноксичната зона. HRT на аноксичната секция на процеса AO на завода за отпадъчни води Xinling е твърде кратък, само 1,8 часа, което е по-малко от 3,46 часа от процеса AAO, а вътрешното съотношение на обратен хладник е 50%~100%, което е по-малко от 150 %~250% от процеса на AAO, което води до функция на денитрификация, която е по-ниска от тази на AAO. В допълнение, денитрификационният ефект на процеса AO не е толкова стабилен, колкото този на процеса AAO и се влияе силно от външни фактори (температура, съотношение C/N и др.).

3. AAO и AO процеси: сравнение на ефективността на отстраняване на фосфор

Прекомерното съдържание на фосфор във водата също ще доведе до пролиферация на микроорганизми, интензивен растеж на планктон и еутрофикация. Появата на денитрификационна технология за отстраняване на фосфор е пробив в традиционната теория за биологично отстраняване на фосфор. Той може не само да разреши противоречията в традиционните процеси, но и да помогне за постигане на устойчиво пречистване на отпадъчни води. Резултатите показват, че няма значителна разлика във входния TP и скоростта на отстраняване на TP на двата процеса и има значителни разлики в TP и скоростта на отстраняване на отпадъчните води. Процесът на AAO е значително по-добър от процеса на AO при премахването на TP. Причината е, че АО процесът на първата фаза на пречиствателната станция на Xinling няма секция за анаеробно освобождаване на фосфор. В процеса на биологично отстраняване на фосфор полифосфатните бактерии могат да освободят напълно фосфор само в анаеробната секция, за да осигурят добър ефект на абсорбция на фосфор в аноксичната и аеробната секция. Този процес премахва фосфора само чрез асимилацията на микроорганизмите. Отстраняването на фосфор в процеса на AAO се извършва главно от полифосфатни бактерии. Най-общо казано, количеството фосфор, абсорбирано от полифосфатните бактерии в аноксичната и аеробната секция, е повече от количеството фосфор, освободен в анаеробната секция. Проучванията показват, че съотношението на средната абсорбция на фосфор и средното освобождаване на фосфор при AAO процеса е 1,28, а абсорбцията на фосфор в аноксичния етап е по-висока от тази в аеробния етап.

4. AAO и AO процеси: обобщение на сравнението на производителността на премахване
В обобщение, отстраняването на органична материя, азот и фосфор чрез AAO процеса е значително по-добро от това при AO процеса, особено за отстраняването на фосфор. Тъй като процесът на АО няма анаеробна фаза, той може да отстрани само малка част от фосфора чрез асимилацията на микроорганизмите. Следователно, ако има изисквания за отстраняване на фосфор, не избирайте този процес и не добавяйте химическо отстраняване на фосфор.

1. Ефект на температурата върху отстраняването на ХПК чрез двата процеса

Температурата има малък ефект върху отстраняването на COD в процеса на AAO. Дори ако температурата е под 5 градуса по Целзий, скоростта на отстраняване на COD може да достигне повече от 85%, което показва, че температурата има малък ефект върху превръщането на органичната материя от полифосфатните бактерии.

Отстраняването на ХПК чрез АО процеса обаче често намалява между 5-15 градуса по Целзий с повишаване на температурата и след това отново се повишава. Това може да се дължи на факта, че когато климатът се редува студено и топло, броят и структурата на бактериалната общност в системата ще се промени и доминиращата популация в системата постепенно ще се промени от бактериална общност, която предпочита една температура, към бактериална общност който предпочита друга температура, като по този начин влияе върху способността за третиране на органична материя.

2. Влияние на температурата върху денитрификацията на двата процеса

Несъмнено влиянието на температурата върху денитрификацията на двата процеса е доста очевидно - и двата процеса имат значително увеличение на скоростта на отстраняване на TN с повишаване на температурата. Специално за AO процеса, когато температурата е по-висока от 15 градуса по Целзий, скоростта на отстраняване на TN нараства почти линейно. Така че защо повишаването на температурата може да подобри ефективността на денитрификацията на двата процеса? От една страна, това е така, защото повишаването на температурата благоприятства растежа и размножаването на микроорганизмите от активната утайка и подобрява ефективността на усвояване на азотните елементи; от друга страна, това е така, защото повишаването на температурата също повишава метаболитната активност на нитрифициращите бактерии и денитрифициращите бактерии в системата, така че капацитетът за денитрификация и денитрификация на системата се подобрява. Обикновено се смята, че най-подходящата температура за растеж за нитрифициращи бактерии е 25-30 градуса по Целзий. Когато температурата е по-ниска от 15 градуса по Целзий, скоростта на нитрификация намалява значително и активността на нитрифициращите бактерии също е значително намалена. При температура под 5 градуса по Целзий жизнената активност на нитрифициращите бактерии почти спира. Струва си да се отбележи, че понякога дори при ниски температури (под 5 градуса), скоростта на отстраняване на TN от двете системи няма да бъде по-ниска от 40%, което означава, че при ниски температури двете системи разчитат главно на асимилацията на микроорганизми в активната утайка за отстраняване на азота.

3. Ефект на температурата върху отстраняването на фосфор чрез двата процеса

От действителната ситуация скоростта на отстраняване на фосфора при процеса на AAO се увеличава съответно с повишаването на температурата, особено когато температурата е по-висока от 20 градуса по Целзий, степента на отстраняване на TP има тенденция да бъде стабилна. Това е така, защото ключът към биологичното отстраняване на фосфор е да се разчита на активността за отстраняване на фосфор от полифосфатните бактерии, а повишаването на температурата е благоприятно за увеличаване на активността на полифосфатните бактерии и подобряване на степента на отстраняване на фосфора. Въпреки това, редовността на отстраняване на фосфор чрез АО процеса с температурни промени не е силна и няма очевидна корелация. Това е така, защото процесът на АО няма анаеробна секция, няма условия за оцеляване на полифосфатните бактерии и отстраняването на фосфор зависи само от асимилацията на микроорганизмите, така че температурата има малък ефект върху асимилацията на микроорганизмите в този процес.

1. Ефект на съотношението C/N върху отстраняването на COD чрез два процеса

За AAO процеса скоростта на отстраняване на ХПК остава основно стабилна, независимо от съотношението C/N. Данните показват, че по-голямата част от COD се синтезира във вътреклетъчно съхранение PHA от полифосфатни бактерии в анаеробната зона, със среден процент на използване от 75%-85%. Около 10% от COD навлиза в аноксичната зона и почти никаква останала биоразградима органична материя не навлиза в аеробната зона. Следователно, този процес може напълно да използва въглеродния източник и е по-малко засегнат от въздействието на органичния товар. Съотношението C/N има известен ефект върху отстраняването на COD в процеса на АО. Според данните на пречиствателната станция за отпадъчни води Xinling, след като съотношението C/N е по-голямо от 10, тъй като съотношението C/N се увеличава, степента на отстраняване на ХПК леко намалява и органичното натоварване оказва влияние върху системата.

2. Влияние на съотношението C/N върху денитрификацията на два процеса

При A/O процес, тъй като съотношението C/N се увеличава, степента на отстраняване на TN намалява почти линейно и концентрацията на органична материя оказва сериозно влияние върху производствената скорост на процеса на нитрификация. Това е така, защото нитрифициращите бактерии са автотрофни бактерии и концентрацията на органична материя не е фактор, ограничаващ растежа им. Прекомерната концентрация на органична материя ще накара хетеротрофните бактерии с бърза скорост на пролиферация да се размножават бързо, използвайки за предпочитане кислорода във водата, а автотрофните бактерии няма да имат предимство и тяхната активност ще бъде инхибирана, засягайки реакцията на нитрификация. В AAO процеса експерименталните данни показват, че когато съотношението C/N на входящото вещество се увеличи от 5 на 9, степента на отстраняване на TN нараства стабилно, а когато съотношението C/N е 8,9, степента на отстраняване на TN достига 83,2%. Въпреки това, когато съотношението C/N се увеличи от 9 на 14, скоростта на отстраняване на TN намалява, вместо да се увеличава. Когато съотношението C/N се увеличи в определен диапазон, степента на отстраняване на TN също нараства стабилно, но когато съотношението C/N се увеличи до определена стойност и степента на отстраняване на TN достигне най-високата степен, степента на отстраняване на TN намалява с увеличаването на Съотношение C/N. Основната причина е същата като тази на АО процеса. Увеличаването на съотношението C/N води до намаляване на броя на автотрофните бактерии в системата, намаляване на ефективността на нитрификация и по този начин намаляване на общата скорост на отстраняване на азота. Според данните минималното теоретично съотношение C/N за пълна денитрификация е 2.86 без съхраняване на вътрешни въглеродни източници, но действителната необходима стойност е много по-голяма от това число.

3. Ефект на съотношението C/N върху отстраняването на фосфор чрез двата процеса

Съотношението C/N има голямо влияние върху ефекта на отстраняване на фосфора от AAO процеса. Експерименталните данни показват, че когато съотношението C/N на вливането се увеличи от 5 на 9, скоростта на отстраняване на TP постепенно се увеличава. Това е главно защото входящият въглероден източник е недостатъчен, когато входящото съотношение C/N е ниско и обратната утайка съдържа голямо количество нитрати, което консумира голямо количество COD, което води до недостатъчно освобождаване на фосфор в анаеробната зона и намаляване на степента на отстраняване на фосфор от системата. Когато влиятелното съотношение C/N се увеличи от 9 на 14, общата скорост на отстраняване на фосфор намалява, особено когато съотношението C/N е по-голямо от 11, общата скорост на отстраняване на фосфор намалява почти линейно. Това е така, защото когато органичното натоварване е сравнително високо, органичната материя в потока не може да бъде напълно усвоена от полифосфатните бактерии в анаеробния стадий и останалата излишна органична материя ще насърчи растежа на полизахаридните бактерии, като по този начин ще намали дела на полифосфатните бактерии в активната утайка и повлияване на ефекта на отстраняване на фосфора. Влиятелното съотношение C/N има малък ефект върху ефекта на отстраняване на фосфор от процеса на АО, главно защото отстраняването на фосфор в процеса на АО е само чрез асимилация на микроорганизми, а съотношението C/N има малък ефект върху асимилацията.

1. Ефект на влиятелното съотношение C/P върху отстраняването на COD при двата процеса.

Експерименталните данни показват, че скоростта на премахване на ХПК при процеса на АО не се променя със съотношението C/P и няма очевидна корелация. Може да се види, че съотношението C/P не е основният фактор, влияещ върху ефекта на отстраняване на органични вещества от процеса на АО. За AAO процеса, без значение как се променя съотношението C/P на влиянието, степента на отстраняване на COD е по-висока от 85%. Свързани проучвания показват, че повече от 79% от COD се изразходва в анаеробната зона за синтезиране на PHA, вещество за съхранение вътре в клетката, докато 6%-11% от COD в аноксичната зона се изразходва за клетъчен растеж и денитрификация. В аеробната зона почти няма консумация на COD, тъй като след смъртта на клетките, клетъчните стени и други трудно разграждащи се вещества влизат в смесения разтвор, увеличавайки COD.

2. Ефект на влиятелното съотношение C/P върху денитрификацията на два процеса

Няма очевидна закономерност в ефекта на съотношението C/P върху денитрификационния ефект на AO процеса и скоростта на отстраняване на TN варира значително. Това може да се дължи на факта, че други фактори, различни от съотношението C/P, имат по-голямо влияние върху денитрификацията на процеса на AO, отколкото съотношението C/P. Ефектът на съотношението C/P върху ефекта на денитрификация на процеса AAO не е очевиден. Въпреки че съотношението C/P варира значително, скоростта на отстраняване на TN е относително стабилна. Това е главно защото съотношението C/P на общата канализация е относително високо. Прекомерното ХПК, навлизащо в аноксичната зона, ще попречи на абсорбцията на фосфор. В аноксичната зона съотношението C/N винаги е по-високо от минималната стойност на действителното търсене. Денитрифициращите бактерии ще използват прекомерни външни източници на въглерод за бърза денитрификация, което не засяга отстраняването на TN.

3. Ефект на влиятелното съотношение C/P върху отстраняването на фосфор чрез два процеса

При AAO процеса, когато съотношението C/P е по-ниско от 80, степента на отстраняване на фосфора варира значително. Когато съотношението C/P е по-високо от 80, скоростта на отстраняване на фосфора е стабилна на повече от 85%, а концентрацията на фосфор в изтичащия поток е по-малка от 0,5 mg/L. Степента на отстраняване на фосфор от системата по същество вече не се влияе от други фактори, което показва, че когато съотношението на входящото C/P е по-високо от 80 в системата AAO, може да се постигне стабилно и ефективно качество на отпадъчните води. Това е така, защото когато съотношението C/P е високо, източникът на въглерод, осигурен от входящия поток, е по-висок от количеството източник на въглерод, необходимо за освобождаване на фосфор в анаеробната зона, така че степента на отстраняване на фосфора е по-висока. Когато съотношението C/P е ниско, капацитетът за абсорбция на фосфор от полифосфатните бактерии намалява поради ограничаването на COD, което води до ниска ефективност на отстраняване на фосфора. За AO процеса няма очевиден модел в ефекта на съотношението C/P върху неговия ефект на отстраняване на фосфора, което показва, че съотношението C/P има малък ефект върху микробната асимилация.