Análise do Impacto do Fornecimento Estágio de Oxigênio na Zona Aeróbica do Processo AAO na Eficiência de Remoção de Poluentes
Visão geral
O processo AAO é uma tecnologia de tratamento de águas residuais amplamente utilizada, compreendendo principalmente estágios anaeróbicos, anóxicos e aeróbicos, que trabalham sinergicamente para remover eficazmente os poluentes das águas residuais. A fase aeróbica é um componente crítico do processo AAO, e o método de fornecimento de oxigênio impacta diretamente a eficiência operacional geral de todo o sistema. Para aumentar ainda mais a eficácia do processo AAO em aplicações práticas, os pesquisadores propuseram um esquema de fornecimento de oxigênio em etapas. Ao estabelecer múltiplas zonas com diferentes concentrações de oxigênio dissolvido (OD) dentro do sistema, este esquema visa otimizar a atividade metabólica de microrganismos aeróbicos e melhorar a eficiência da remoção de poluentes. Portanto, analisar o impacto do fornecimento escalonado de oxigênio na zona aeróbica do processo AAO na remoção de poluentes tem um valor prático significativo.
Visão geral do fornecimento escalonado de oxigênio na zona aeróbica do processo AAO
A zona aeróbica é o principal local para a oxidação e decomposição da matéria orgânica. Através do fornecimento escalonado de oxigênio, as concentrações de OD em diferentes zonas podem ser ajustadas de forma flexível com base na taxa de degradação da matéria orgânica e na demanda de oxigênio dos microrganismos, garantindo uma degradação uniforme e suficiente da matéria orgânica entre as zonas. Esta abordagem ajuda a melhorar as taxas de remoção de matéria orgânica e estabilizar a qualidade do efluente. Na zona aeróbica, o nitrogênio amoniacal é oxidado em nitrato por bactérias nitrificantes. O fornecimento escalonado de oxigênio garante que as bactérias nitrificantes operem eficientemente sob concentrações adequadas de OD, evitando efeitos adversos no processo de nitrificação causados por níveis excessivamente altos ou baixos de OD. Simultaneamente, controlando a taxa de recirculação e a concentração do licor misto, o processo de nitrificação pode ser ainda mais otimizado, aumentando a eficiência da remoção de nitrogênio amoniacal. O processo AAO realiza remoção simultânea de nitrogênio e fósforo. Sob condições de fornecimento de oxigênio em estágios na zona aeróbica, os organismos -acumuladores de fósforo (PAOs) podem absorver totalmente o fósforo sob concentrações apropriadas de OD e conseguir a remoção do fósforo descarregando lodo rico em fósforo nos estágios subsequentes. Entretanto, ajustando os parâmetros operacionais nas zonas anóxica e aeróbica, o processo de desnitrificação pode ser otimizado, melhorando a eficiência total da remoção de nitrogênio.
Metodologia Experimental para Análise do Impacto do Staged Fornecimento de oxigênio na eficiência de remoção de poluentes
Durante o experimento, métodos como sistemas de controle de válvula de aeração, sistemas de controle automático e o número de dispositivos sopradores foram usados para regular a intensidade da aeração, refletindo assim a concentração de OD. O fluxo do processo da configuração experimental é mostrado emFigura 1.
Conforme mostrado na Figura 1, a zona aeróbica do sistema AAO é dividida em três regiões: as seções da cabeça, do meio e da cauda. O tempo de retenção hidráulica (TRH) do sistema foi ajustado para 2 horas. As dimensões do reator foram 160 cm x 125 cm x 100 cm (comprimento x largura x altura), com altura de licor misto fixada em 60 cm. A direção do fluxo entre os tanques de reação foi controlada utilizando paredes guia e defletores.
Amostras de efluentes foram coletadas do tanque de sedimentação primário de uma estação de tratamento de esgoto municipal. A qualidade das águas residuais foi relativamente estável, com todos os indicadores relevantes dentro dos intervalos padrão: a concentração de TP variou de 3,0 a 5,5 mg/L, a concentração de TN de 26 a 49 mg/L e DQO de 255 a 485 mg/L.
Cada seção aeróbica foi equipada com uma bomba de ar de vórtice e um sistema de tubulação perfurada configurado de forma independente para formar o sistema de aeração para operações de aeração. Durante a operação do sistema, cada bomba de ar vórtice operou de forma independente e estável, mantendo as concentrações de OD dentro das faixas de 4–5 mg/L, 3–4 mg/L e 2–3 mg/L, respectivamente. As concentrações de OD e a qualidade dos efluentes de diferentes seções foram medidas e analisadas para determinar o impacto específico na eficiência de remoção de poluentes.
3 Análise do Impacto da Concentração de OD da Seção Principal na Eficiência de Remoção de Poluentes
3.1 Análise de Eficiência de Remoção de DQO
A análise da remoção de DQO na seção superior da zona aeróbica AAO sob três diferentes condições de concentração de OD mostrou valores de DQO efluente de 41,2, 40,2 e 40,8 mg/L, com eficiências de remoção de 91,3%, 90,5% e 90,8%, respectivamente. Detalhes específicos são mostrados emFigura 2.
A análise dos dados indica que, embora a eficiência de remoção de DQO na seção da cabeça tenha variado até certo ponto sob diferentes concentrações de OD, a variação geral foi mínima e não mostrou uma correlação clara. Quando a concentração de OD aumentou do nível de 2–3 mg/L para o nível de 3–4 mg/L, a DQO do efluente e a eficiência de remoção diminuíram em 1,0 mg/L e 0,8%, respectivamente. No entanto, quando a concentração de OD aumentou para o nível de 4–5 mg/L, a DQO efluente e a eficiência de remoção aumentaram em 0,6 mg/L e 0,3%, respectivamente. Diferentes concentrações de OD não impactaram significativamente a eficiência de remoção de DQO.
3.2 Análise de Eficiência de Remoção de TN
A análise da remoção de TN na seção de cabeceira mostrou concentrações de TN no efluente de 12,8, 12,3 e 13,1 mg/L nas três condições de OD, com taxas de remoção de 68,0%, 66,8% e 67,7%, respectivamente.
A análise dos dados indica que a eficiência de remoção de TN na seção da cabeça variou até certo ponto sob diferentes concentrações de OD, mas a variação geral foi mínima e não mostrou uma correlação clara. Assim, pode-se concluir que diferentes concentrações de OD não impactaram significativamente a eficiência de remoção de TN.
3.3 Análise de Eficiência de Remoção de TP
A análise da remoção de TP na seção de cabeceira mostrou concentrações de TP no efluente de 0,60, 0,51 e 0,48 mg/L nas três condições de OD, com taxas de remoção de 88,1%, 90,7% e 91,7%, respectivamente.
A análise dos dados indica que a eficiência de remoção de TP na seção superior variou com a concentração de OD. O aumento da concentração de OD reduziu a concentração de TP no efluente e melhorou ainda mais a eficiência de remoção. Assim, pode-se concluir que o nível de concentração de OD de 4–5 mg/L alcançou a eficiência de remoção relativamente mais alta.
A análise abrangente sugere que definir a concentração de OD na seção da cabeça para o nível de 4–5 mg/L resulta em maior eficiência de absorção de fósforo.
4 Análise do Impacto da Concentração de OD da Seção Intermediária na Eficiência de Remoção de Poluentes
4.1 Análise de Eficiência de Remoção de DQO
A análise da remoção de DQO na seção intermediária mostrou valores de DQO efluente de 39,9, 38,9 e 40,4 mg/L nas três condições de OD, com eficiências de remoção de 91,0%, 90,9% e 91,2%, respectivamente. Detalhes específicos são mostrados emFigura 3.
A análise dos dados indica que, embora a eficiência de remoção de DQO na seção intermediária tenha variado até certo ponto sob diferentes concentrações de OD, a variação geral foi mínima e não mostrou uma correlação clara. Quando a concentração de OD aumentou do nível de 2–3 mg/L para o nível de 3–4 mg/L, a DQO do efluente e a eficiência de remoção diminuíram em 1,0 mg/L e 0,1%, respectivamente. No entanto, quando a concentração de OD aumentou para o nível de 4–5 mg/L, a DQO efluente e a eficiência de remoção aumentaram em 0,5 mg/L e 0,3%, respectivamente. Diferentes concentrações de OD não impactaram significativamente a eficiência de remoção de DQO.
4.2 Análise de Eficiência de Remoção de TN
A análise da remoção de TN na seção intermediária mostrou concentrações de TN no efluente de 13,8, 13,0 e 12,9 mg/L nas três condições de OD, com taxas de remoção de 62,5%, 66,3% e 66,4%, respectivamente. Comparativamente, níveis de concentração de OD de 3–4 mg/L e 4–5 mg/L resultaram em melhor eficiência de remoção de TN.
4.3 Análise de Eficiência de Remoção de TP
A análise da remoção de TP na seção intermediária mostrou concentrações de TP no efluente de 0,57, 0,52 e 0,46 mg/L nas três condições de OD, com taxas de remoção de 88,5%, 90,8% e 91,5%, respectivamente. Comparativamente, níveis de concentração de OD de 3–4 mg/L e 4–5 mg/L resultaram em melhor eficiência de remoção de TP.
Uma análise abrangente sugere que definir a concentração de OD na seção intermediária para o nível de 3–4 mg/L alcança maior eficiência de remoção de poluentes.
Análise do Impacto da Concentração de OD na Seção Cauda na Eficiência de Remoção de Poluentes
5.1 Análise de Eficiência de Remoção de DQO
A análise da remoção de DQO na cauda mostrou uma eficiência de remoção de 91,8% sob todas as três condições de concentração de OD. Diferentes concentrações de OD não impactaram significativamente a eficiência de remoção de DQO.
5.2 Análise de Eficiência de Remoção de TN
A análise da remoção de TN na cauda mostrou concentrações de TN no efluente de 11,5, 12,7 e 13,4 mg/L nas três condições de OD, com taxas de remoção de 72,7%, 67,9% e 66,5%, respectivamente. Comparativamente, o nível de concentração de OD de 2–3 mg/L resultou em melhor eficiência de remoção de TN.
5.3 Análise de Eficiência de Remoção de TP
A análise da remoção de TP na cauda mostrou que quando a concentração de OD estava abaixo de 2,0 mg/L, a eficiência de remoção não excedeu 96%. Neste experimento, a taxa de remoção sob todas as três condições de OD foi de 90% e as concentrações de efluentes atenderam ao padrão primário.
Em resumo, definir a concentração de OD na cauda para o nível de 2–3 mg/L alcança maior eficiência de remoção de poluentes.
Conclusão
Para investigar o impacto específico do fornecimento escalonado de oxigênio na zona aeróbica do processo AAO na eficiência de remoção de poluentes, a zona aeróbica foi dividida em seções de cabeça, meio e cauda durante o estudo. A análise das eficiências de remoção de DQO, TN e TP nessas seções, combinada com os resultados da pesquisa, indica que definir os níveis de concentração de OD nas três zonas aeróbicas para 4–5 mg/L, 3–4 mg/L e 2–3 mg/L, respectivamente, alcança uma melhor eficiência geral de remoção de poluentes. Esta abordagem pode fornecer apoio e referência para a proteção ambiental ecológica, conservação de energia e esforços de redução de emissões.