Mjerenje performansi i procjena sustava za prozračivanje s finim mjehurićima u AAO procesu tijekom ljeta i zime
Većina komunalnih postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda (WWTP) u Kini koristi aerobne biološke procese za uklanjanje organske tvari, dušika, fosfora i drugih zagađivača iz otpadnih voda. Opskrba vodom otopljenim kisikom (DO) preduvjet je za održavanje potrebe za životom mikroba i učinkovitosti tretmana u aerobnom biološkom procesu. Posljedično,Jedinica za prozračivanje jezgra je aerobne biološke obrade otpadnih voda. Istovremeno je i sustav prozračivanjaglavna jedinica-korisnika energijeu uređajima za pročišćavanje otpadnih voda, računovodstvo za45% do 75% ukupne potrošnje energije postrojenja. Osim radnih uvjeta, na potrošnju energije sustava za prozračivanje utječu čimbenici kao što su kvaliteta otpadnih voda i uvjeti okoliša. Većina regija u Kini ima jasna četiri godišnja doba, obilne padaline i značajne sezonske temperaturne varijacije. Ljetne padaline razrjeđuju ulaznu koncentraciju onečišćujućih tvari u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda, dok niske zimske temperature utječu na mikrobnu aktivnost, čime utječu na kvalitetu otpadnih voda. Fluktuacije u protoku i kvaliteti također predstavljaju izazove za preciznu kontrolu sustava prozračivanja u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda. Bez dovoljnog razumijevanja promjena u performansama prijenosa kisika difuzora s finim mjehurićima i njihovog održavanja tijekom rada, prednost visoke učinkovitosti prijenosa kisika (OTE) sustava za prozračivanje s finim mjehurićima ne može se u potpunosti iskoristiti, što dovodi do gubitka energije.
Trenutno najviše korištena vrsta jedifuzor finih mjehurića, čija je izvedba izravno povezana s operativnom potrošnjom energije sustava za prozračivanje. Metode za mjerenje performansi prijenosa kisika difuzora s finim mjehurićima uključuju statička ispitivanja (kao što je ispitivanje čistom vodom) i dinamička ispitivanja (kao što je metoda analize otpadnih-plinova). Istraživanja statičkih testova uglavnom su usredotočena na laboratorijske-simulacije, dok se metode dinamičkih testova rijetko navode zbog čimbenika kao što su zahtjevi mjesta testiranja i ograničenja testiranja na terenu. Trenutno je Kina uspostavila relevantne standarde samo za metodu ispitivanja čiste vode. Tijekom stvarnog rada, na performanse prijenosa kisika difuzora utječu čimbenici kao što su kvaliteta protoka, karakteristike mulja, radni uvjeti i onečišćenje difuzora. Stvarna izvedba značajno se razlikuje od rezultata ispitivanja čiste vode, što dovodi do značajnih odstupanja kada se koriste podaci o čistoj vodi za predviđanje stvarne potrebe za opskrbom zrakom. Nedostatak učinkovitih metoda praćenja energetske učinkovitosti sustava prozračivanja u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda rezultira gubitkom energije. Stoga je potrebno izmjeriti i procijeniti učinak prijenosa kisika difuzora tijekom stvarnog rada kako bi se usmjerilo pravovremeno prilagođavanje strategija prozračivanja i pomoglo u postizanju ušteda energije i smanjenju potrošnje u sustavima prozračivanja. Ova studija trajegradsko postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda u Šangaju kao primjer. Putem terenskih mjerenja koncentracije onečišćujućih tvari u aerobnom spremniku i uzoraka varijacija OTE duž putanje sustava za prozračivanje s finim mjehurićima ljeti i zimi, sustavno su mjereni i ocjenjivani učinkovitost uklanjanja zagađujućih tvari i performanse sustava za prozračivanje. Cilj je istražiti utjecaj godišnjih doba na performanse prijenosa kisika sustava za prozračivanje, dajući smjernice za preciznu kontrolu i -štednju energije rada sustava za prozračivanje u pročišćavanju otpadnih voda.
1. Materijali i metode
1.1 Operativni pregled UPOV-a
Šangajski gradski uređaj za pročišćavanje otpadnih voda koristi kombinaciju procesapredtretman + AAO postupak + duboko slojni filtar od vlakana + UV dezinfekcija. Thekapacitet obrade je 3,0×10⁵ m³/d. Glavni tijek procesa UPOV-a prikazan je uSlika 1. Utjecaj je prvenstvenokućna kanalizacija, a otpadna voda zadovoljava standard razreda A "Standarda ispuštanja zagađivača za komunalna postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda" (GB 18918-2002) prije ispuštanja u rijeku Yangtze. Hidraulička vremena zadržavanja (HRT) za anaerobni spremnik, anoksični spremnik i aerobni spremnik biološkog spremnika u ovom postrojenju su 1,5 h, 2,7 h, odnosno 7,1 h. Unutarnji refluksni omjer i vanjski refluksni omjer su 100%. Starost mulja se kontrolira između 10-15 dana. Postrojenje ima ukupno 8 aerobnih spremnika. Jedan aerobni spremnik ima dimenzije 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (D × Š × V), s volumenom od 11.093 m³. Koncentracija suspendiranih krutih tvari u miješanoj tekućini (MLSS) kontrolira se na oko 4 g/L. Dno je opremljeno saUkrajinski Ecopolemer polietilenski cijevni difuzori finih mjehurića, dimenzija 120 mm × 1000 mm (D × D). Omjer zraka-i-vode je 5,7:1. Svaki aerobni spremnik sastoji se od 3 kanala (zona 1, zona 2 i zona 3). Na temelju koncentracije DO izmjerene mjeračima protoka plina unutar kanala, vodeće lopatice jedno-stupanjskih centrifugalnih puhala (4 operativna, 2 u pripravnosti) prilagođene su za održavanje koncentracije DO u aerobnom spremniku između 2-5 mg/L. Svaki puhač ima nazivni protok zraka od 108 m³/min, tlak od 0,06 kPa i snagu od 160 kW. Svaki kanal se kontrolira zasebno pomoću mjerača protoka plina. U kombinaciji s povratnom informacijom očitanja DO, stvarna opskrba zrakom kontrolira se podešavanjem vodećih lopatica jednostupanjskih centrifugalnih puhala kako bi se održao prosječni DO u aerobnom spremniku između 2-5 mg/L. Projektirana kvaliteta dotoka/efluenta i kakvoća dotoka postrojenja za 2019. prikazani su uTablica 1.
1.2 Izgled ispitne točke
Dva testa prijenosa kisika sustava za prozračivanje s finim mjehurićima u stvarnim radnim uvjetima provedena su u srpnju (ljeti) i prosincu (zima). Uzduž smjera protoka postavljene su 22 ispitne točke prema mjestima inspekcijskih otvora aerobnog spremnika. Udaljenost između dvije susjedne ispitne točke bila je oko 5 m, sa 7, 7 i 8 ispitnih točaka u Zoni 1, Zoni 2 i Zoni 3, respektivno. Distribucija ispitnih bodova prikazana je uSlika 2. Stvarni OTE difuzora finih mjehurića u svakoj točki izračunat je mjerenjem sadržaja kisika u otpadnom-plinu koji izlazi s površine vode. Istovremeno, koncentracija DO i temperatura vode u svakoj točki izmjerene su pomoću više-merača kvalitete vode (HQ 30d, Hach, SAD), a koncentracija onečišćujuće tvari u svakoj točki izmjerena je i analizirana kako bi se dobio uzorak njezine varijacije duž putanje. Za sprječavanje KPKKru uzorcima od razgradnje tijekom prijenosa, uzorci uzeti duž aerobnog spremnika filtrirani su na-licu mjesta prije mjerenja.
1.3 Mjerenje performansi prijenosa kisika difuzora s finim mjehurićima u stvarnim uvjetima
Mjerenje performansi prijenosa kisika difuzora s finim mjehurićima u stvarnim uvjetima koristilo je analizator otpadnih-plinova koji je neovisno razvio Shanghai University of Electric Power, a sastoji se od sustava za prikupljanje plina, sustava za analizu plina i sustava za pretvorbu signala. Ispušni-plin je sakupljen pomoću plinske pumpe (KVP15-KM-2-C-S, Karier, Kina) i haube te dostavljen na elektrokemijski senzor za kisik (A-01, ITG, Njemačka) na analizu. Sustav za pretvorbu signala pretvorio je signal izlaznog napona senzora u parcijalni tlak kisika u plinu. Tijekom ispitivanja otpadnih plinova prvo je izmjeren parcijalni tlak kisika u okolnom zraku. Zatim je poklopac pričvršćen na vodenu površinu aerobnog spremnika kako bi se skupio otpadni plin i izmjerio njegov parcijalni tlak kisika. Podaci su snimljeni nakon što se izlaz stabilizirao 5 minuta. Parametri dobiveni putem analizatora otpadnih plinova uključivali su parcijalni tlak kisika u okolnom zraku i otpadnom plinu, iz kojeg je postotak kisika prenesenog iz plinske faze u miješanu tekućinu, tj. OTE difuzora s finim mjehurićima, izračunat kao ujednadžba (1).
Gdje:
Y(O₂,zrak)- Udio kisika u zraku;
Y(O₂,gas-gas)- Udio kisika u otpadnom-plinu;
AOTE- Vrijednost OTE-a.
OTE izmjeren analizatorom otpadnih-plinova ispravljen je za DO, temperaturu i salinitet kako bi se dobio standardni OTE (SOTE) difuzora finih mjehurića u otpadnoj vodi pod standardnim uvjetima, kao ujednadžba (2). Izračun zasićenog DO u vodi prikazan je ujednadžba (3).
Gdje:
θ- Koeficijent temperaturne korekcije, uzet kao 1,024, bez dimenzija;
ASOTE- Vrijednost SOTE;
- Koeficijent slanosti za miješanu tekućinu (izračunat na temelju ukupnih otopljenih čvrstih tvari u miješanoj tekućini), bez dimenzija, obično se uzima kao 0,99;
- Omjer učinkovitosti prijenosa kisika difuzora u otpadnoj vodi u odnosu na uvjete čiste vode, bez dimenzija;
C - koncentracija DO u vodi, mg/L;
CS,T- Koncentracija zasićenog DO u vodi na temperaturi T, mg/L;
CS,20- Koncentracija zasićenog DO u vodi na 20 stupnjeva, mg/L;
T- Temperatura vode, stupanj .
1.4 Metoda izračuna potrošnje energije sustava za prozračivanje
Teorijska potreba za kisikom u aerobnom spremniku izračunata je prema modelu aktivnog mulja (ASM). Potreba za kisikom izračunata je na temelju KPKKri rezultate uklanjanja dušika iz amonijaka za određivanje ukupne potrebe za kisikom (TOD) aerobnog spremnika, kao ujednadžba (4).
Gdje:
MTOD- Vrijednost TOD, kg O₂/h;
Q- Utjecajni protok, m³/d;
ΔCCODCr- Razlika između ulazne i otpadne KPK koncentracije Cr, mg/L;
ΔCAmonijačni dušik- Razlika između ulazne i otpadne koncentracije amonijskog dušika, mg/L; 4,57 je faktor pretvorbe za amonijačni dušik u NO₃⁻-N.
Brzina dovoda kisika u sustav za prozračivanje s finim mjehurićima izračunava se kao ujednadžba (5).
Gdje:
MOTR- Vrijednost stvarne količine opskrbe kisikom, kg O₂/d;
QAFR- Brzina protoka zraka, m³/h;
ŷO₂- Maseni udio kisika u zraku, 0,276.
Snaga puhala određena je stvarnom brzinom dovoda zraka iz puhala i izlaznim tlakom, koji je pak određen usisnim tlakom, gubitkom tlaka zraka u cjevovodu, gubitkom tlaka samog difuzora finih mjehurića i statičkim tlakom vode承受 na dnu spremnika, kao ujednadžba (6).
Gdje:
ρzrak- Gustoća zraka, g/L, uzeta kao 1,29 g/L;
N - Snaga puhala, kW;
R- Univerzalna plinska konstanta, 8,314 J/(mol·K);
Tzrak- Atmosferska temperatura, stupanj ;
B- Koeficijent pretvorbe puhala, uzet kao 29,7;
- Specifični toplinski omjer plina, uzet kao konstanta 0,283;
η- Kombinirana učinkovitost motora i puhala, uzeta kao konstanta 0,8;
Pi- Usisni tlak puhala, Pa;
Z- Tlak vode za uranjanje na difuzor, Pa;
Pgubitak- Gubitak tlaka samog difuzora finih mjehurića, Pa;
hL- Gubitak tlaka zraka u cjevovodu, Pa.
Pod uvjetima ispitivanja, količina kisika prenesena u vodu po jedinici električne energije koju troši difuzor [kg/(kW·h)] je standardna učinkovitost prozračivanja (SAE), kao ujednadžba (7). SAE vrijednost može se koristiti za procjenu stvarne učinkovitosti korištenja difuzora s finim mjehurićima.
Gdje:
ASAE- Vrijednost SAE.
1.5 Konvencionalne metode mjerenja pokazatelja
Uzorci miješane tekućine filtrirani su kroz kvalitativni filter papir. Topivi CODKr(SCODKr), amonijačni dušik, NO3--N i TP izmjereni su pomoću nacionalnih standardnih metoda.
2. Rezultati i rasprava
2.1 Učinkovitost uklanjanja zagađivača
Utjecaj kakvoće glavnih onečišćujućih tvari ljeti i zimi na UPOV prikazan je uSlika 3. Prosječna brzina protoka tretmana ljeti i zimi bila je 3,65×10⁵ m³/d, odnosno 3,13×10⁵ m³/d.Ljetni utjecaj CODKra koncentracije amonijskog dušika bile su (188,38 ± 52,53) mg/L i (16,93 ± 5,10) mg/L, odnosno.Zimski utjecaj CODKra koncentracije amonijskog dušika bile su (187,94 ± 28,26) mg/L i (17,91 ± 3,42) mg/L, odnosno. Veće ljetne padaline dovode do toga da uređaj za pročišćavanje otpadnih voda radi u načinu rada "visoko hidrauličko opterećenje - nisko opterećenje onečišćujućim tvarima". Povećanje hidrauličkog opterećenja skraćuje HRT sustava, smanjujući vrijeme reakcije u biološkom spremniku i utječući na uklanjanje onečišćenja. Nisko opterećenje utjecajnih onečišćujućih tvari u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda može lako dovesti do preniskog opterećenja muljem, uzrokujući prekomjerno -prozračivanje i raspadanje mulja. Uređaji za pročišćavanje otpadnih voda trebali bi pravodobno prilagoditi opterećenje muljem i stope dovoda zraka kako bi ublažili utjecaj rada s niskim opterećenjem onečišćujućim tvarima.Ljetna temperatura vode bila je (27,32 ± 1,34) stupnjeva, znatno viša od zimske (17,39 ± 0,75) stupnjeva. Temperatura je jedan od važnih čimbenika koji utječu na sposobnost uklanjanja onečišćenja iz sustava. Tolerancija filamentoznih bakterija veća je od one bakterija koje stvaraju pahuljice, što ih čini sklonima proliferaciji u okruženjima niske-temperature, uzrokujući nakupljanje mulja. Niže temperature također smanjuju aktivnost enzima mikroorganizama u aktivnom mulju, smanjujući brzinu razgradnje supstrata i brzinu endogenog disanja, što dovodi do smanjene učinkovitosti uklanjanja zagađivača. Uređaji za pročišćavanje otpadnih voda mogu poduzeti mjere kao što su povećanje starosti mulja i MLSS u biološkom spremniku kako bi se ublažio negativan utjecaj niske temperature na uklanjanje onečišćivača. Budući da je hidrauličko opterećenje zimi niže nego ljeti, HRT u aerobnom spremniku malo se produljuje s dovoljnom prozračivanjem, nadoknađujući negativan utjecaj niske temperature na nitrifikaciju. Stoga je kvaliteta otpadnih voda i ljeti i zimi zadovoljila standard razreda A od GB 18918-2002.
2.2 Obrasci varijacija oblika onečišćujućih tvari duž aerobnog spremnika
Na ispitne dane,utjecajni SCODKrkoncentracije ljeti i zime iznosile su 186,76 mg/L, odnosno 248,42 mg/L, a koncentracije amonijskog dušika 22,05 mg/L i 25,91 mg/L, odnosno. Vjerojatno zbog kombiniranog prelijevanja kanalizacije i infiltracije podzemne vode, kvaliteta dotoka bila je niža od projektiranih vrijednosti. Varijacije onečišćujućih tvari duž aerobnog spremnika prikazane su uSlika 4.
Zbog oslobađanja fosfora u anaerobnom spremniku, denitrifikacije u anoksičnom spremniku i razrjeđivanja povratom mulja, koncentracija onečišćujućih tvari značajno se smanjila prije ulaska u aerobni spremnik. SCODKrkoncentracije na ulazu u aerobni spremnik ljeti i zimi bile su 30,32 mg/L, odnosno 52,48 mg/L, a koncentracije amonijačnog dušika bile su 3,90 mg/L, odnosno 4,62 mg/L. Koncentracije TN na ulazu u aerobni spremnik ljeti i zimi bile su 4,86 mg/L, odnosno 6,16 mg/L, blago se smanjujući na 4,46 mg/L i 5,70 mg/L u efluentu, što ukazuje na relativno nizak udio istodobne nitrifikacije i denitrifikacije koja se odvija u aerobnom spremniku. SCODKrkoncentracija se značajno smanjila u Zoni 1 na 19,36 mg/L i 30,20 mg/L ljeti i zimi; koncentracija amonijskog dušika smanjena je na 1,75 mg/L i 2,80 mg/L. Trend pada koncentracije onečišćujućih tvari usporen je u Zoni 2, što ukazuje da je organska tvar malih molekula potpuno razgrađena i da je nitrifikacija završena. Koncentracija onečišćujućih tvari na kraju Zone 2 već je zadovoljila standard ispuštanja otpadnih voda. Koncentracija onečišćujućih tvari ostala je gotovo nepromijenjena u zoni 3, ali se vrijednost DO u miješanoj tekućini povećala, što ukazuje da se većina kisika dostavljenog u ovu zonu otopila u miješanoj tekućini s muljem i nije se koristio za CODKroksidacija i oksidacija amonijaka. Otpadna voda SCODKrkoncentracije iz aerobnog spremnika ljeti i zimi bile su 15,36 mg/L, odnosno 26,51 mg/L, a koncentracije amonijačnog dušika u efluentu bile su 0,17 mg/L, odnosno 0,50 mg/L.Veća stopa uklanjanja dušika iz amonijaka ljeti bila je posljedica više temperature vode koja pojačava aktivnost nitrifikacije-denitrifikacije mikroorganizama. Zhang Tao i sur. otkrio daniske zimske temperature smanjuju obilje amonijaka-oksidirajućih bakterija i nitrita-oksidirajućih bakterija, smanjujući stopu uklanjanja dušika iz amonijaka u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda.
2.3 Isključen-rezultati ispitivanja plina duž aerobnog spremnika
Terenski testovi prijenosa kisika sustava za prozračivanje s finim mjehurićima provedeni su duž aerobnog spremnika ljeti i zimi pomoću analizatora otpadnih{0}}plinova. Rezultati su prikazani uSlika 5. Koncentracija DO u aerobnom spremniku postupno se povećavala duž smjera protoka. Koncentracija DO u miješanoj tekućini ovisi o količini kisika koju difuzori (tj. OTR) prenose iz plinovite u tekuću fazu i kisiku koji troše mikroorganizmi (tj. OUR). Supstrata ima u izobilju na prednjem kraju aerobnog spremnika, a mikroorganizmima je potrebno više kisika za razgradnju supstrata. Stoga je koncentracija DO bila najniža u Zoni 1 i ljeti i zimi, na (1,54 ± 0,22) mg/L odnosno (1,85 ± 0,31) mg/L. Koncentracija DO porasla je na (2,27 ± 0,45) mg/L, odnosno (2,04 ± 0,13) mg/L u zoni 2. U Zoni 3 koncentracija DO bila je (4,48 ± 0,55) mg/L odnosno (4,53 ± 1,68) mg/L. Uzorak varijacije DO duž puta je u skladu s onom koncentracije onečišćivača. Razgradnja i nitifikacija organske tvari u osnovi su dovršeni u Zoni 2. Sadržaj organske tvari u Zoni 3 je niži, što smanjuje potražnju za kisikom, što dovodi do toga da kisik nije u potpunosti iskorišten i da se pohranjuje u vodenoj fazi kao DO, uzrokujući porast koncentracije DO do pretjerano visokih razina. Prosječni DO u zoni 3 bio je znatno viši od 2,0 mg/L, što ukazuje na prekomjernu-prozračivanje na kraju aerobnog spremnika. Endogeno disanje aktivnog mulja smanjuje aktivnost mulja i može lako uzrokovati nakupljanje mulja, uz gubitak energije. Pretjerano visoka koncentracija DO na kraju aerobnog spremnika također rezultira višom koncentracijom DO u povratnoj tekućini, što ne samo da povećava koncentraciju DO koja ulazi u anoksični spremnik putem vanjskog refluksa, već također smanjuje količinu dostupnog COD Cr, čime se smanjuje učinkovitost denitrifikacije. Stoga se preporuča smanjiti dovod zraka u zoni 3, održavajući samo potreban intenzitet miješanja, kako bi se uštedjela potrošnja energije za prozračivanje.
Kao što je prikazano uSlika 5postoje značajne razlike u performansama prijenosa kisika difuzora u različitim kanalima tijekom stvarnog rada između ljeta i zime. Prosječni OTE izmjeren zimi iznosio je 9,72%, manji od rezultata mjerenog ljeti (16,71%). Ovo je zato štosmanjenje temperature vode smanjuje aktivnost mikroorganizama u aerobnom spremniku uređaja za pročišćavanje otpadnih voda, što dovodi do manjeg iskorištenja kisika. Nakon korekcije za temperaturu, salinitet i DO, prosječne vrijednosti SOTE ljeti i zime bile su 17,69% odnosno 14,21%. Ljetna SOTE bila je nešto viša nego zimi, moguće zato štoproduženi rad pojačano onečišćenje difuzora, blokiranje pora i smanjenje performansi prijenosa kisika difuzora.
2.4 Analiza potencijala energetske optimizacije za sustav prozračivanja aerobnog spremnika
Prema jednadžbama (3) i (4), izračunata je potreba za kisikom, količina opskrbe kisikom i snaga puhanja za svaki kanal aerobnog spremnika ljeti i zimi, kao što je prikazano uTablica 2. Ukupna potreba za kisikom u aerobnom spremniku zimi bila je oko 34,91% veća nego ljeti, uzrokovana većim utjecajem KPKKri opterećenje onečišćujućim tvarima amonijačnog dušika zimi u usporedbi s ljetom. Potreba za kisikom u svakoj zoni aerobnog spremnika smanjuje se kako se ulazne onečišćujuće tvari razgrađuju duž putanje. Zona 1 ima najveću koncentraciju onečišćivača i dovoljno supstrata, što rezultira većom mikrobnom aktivnošću, stoga je njezina potreba za kisikom najveća. Kako se zagađivači kontinuirano razgrađuju, potreba za kisikom u Zoni 2 i Zoni 3 postupno se smanjuje. Ljeti su udjeli potrebe za kisikom triju zona bili 72,62%, 21,65% odnosno 5,73% ukupne potrebe za kisikom u aerobnom spremniku. Zimi su ti udjeli bili 72,84%, 24,53%, odnosno 2,63%. U konvencionalnim reaktorima s aktivnim muljem, potreba za kisikom za prednji dio je 45%-55%, srednji dio 25%-35%, a stražnji dio 15%-25%. Opterećenje tretmana na kraju ovog aerobnog spremnika niže je od uobičajenih vrijednosti. Dovod zraka na prednjem kraju mogao bi se odgovarajuće smanjiti, dopuštajući razgradnju nekih zagađivača u stražnjim dijelovima.
U usporedbi s ljetom,potreba za kisikom u procesu biološke obrade zimi je veća, a učinkovitost prijenosa kisika sustava za prozračivanje s finim mjehurićima niža je, što dovodi do veće potrebne opskrbe zrakom. Prema pogonskim podacima UPOV-a ukupne količine zraka puhala ljeti su bile 76,23 m³/h, a zimi 116,70 m³/h. Opskrba zrakom bila je najveća u Zoni 1, dok je opskrba zrakom u Zoni 2 i Zoni 3 bila slična, ali niža nego u Zoni 1. Opskrba kisikom ljeti bila je 38,99% veća od potrebe za kisikom, što ukazuje na značajan-potencijal uštede energije. Opskrba kisikom u Zoni 2 i Zoni 3 premašila je stvarnu potražnju za kisikom. Zaliha kisika zimi bila je 7,07% veća od potrebe za kisikom. Opskrba i potražnja kisika u Zoni 1 i Zoni 2 bile su usklađene, dok je do-prozračivanja došlo u Zoni 3. Snaga puhala proporcionalna je brzini dovoda zraka, kao u jednadžbi (6). Potrošnja energije puhala ljeti iznosila je 85,21 kW, a zimi 130,44 kW. Henkel to predlažepovećanje temperature zraka smanjuje snagu puhala u sustavima za prozračivanje. Kao odgovor na razlike u potražnji kisika među različitim kanalima, uređaji za pročišćavanje otpadnih voda trebali bi poduzeti odgovarajuće mjere prilagodbe prozračivanja, poput sužene aeracije. To može uključivati potpuno otvaranje granatih cijevi za dovod zraka na prednjem kraju, otvaranje onih na srednjem kraju do pola i podešavanje granatih cijevi na kraju na minimalni otvoruštedite dovod zraka i potrošnju energije za prozračivanje.
Dodatno kvantificirajući stvarnu učinkovitost korištenja difuzora s finim mjehurićima, standardna učinkovitost prozračivanja (SAE) u aerobnom spremniku ljeti iznosila je 2,57 kg O₂/kW·h, što je 32,29% više nego zimi. Razlike u kvaliteti, količini i temperaturi ulazne vode između ljeta i zime uzrokuju značajne varijacije u radu i kontroli sustava prozračivanja u UPOV-u. Rasipanje energije bilo je veće ljeti nego zimi, a sustav prozračivanja postigao je bolju ravnotežu ponude-potražnje zimi. Uzimajući u obzir protok i kvalitetu,ljeti bi se dovod zraka mogao primjereno smanjitipritom osiguravajući kvalitetu efluenta i odgovarajuće miješanje u aerobnom spremniku. Zimi, kako bi se ublažio utjecaj velikog opterećenja zagađujućim tvarima i niske temperature, potrebno je osigurati dostatno prozračivanje. Međutim, važno je imati na umu da se tijekom dugotrajnog rada-onečišćivači nakupljaju na površini i unutar pora difuzora, postupno blokirajući pore, a učinkovitost prijenosa kisika će se smanjiti. Ako čišćenje difuzora nije pravovremeno, to može dovesti do nedovoljne opskrbe kisikom kroz sustav prozračivanja, što utječe na kvalitetu otpadnih voda.
UPOV koristi DO-strategiju kontrole protoka zraka puhala. Cilj sustava kontrole prozračivanja je osigurati stabilnu DO okolinu za mikroorganizme u aerobnom spremniku i osigurati usklađenost efluenta. Međutim, samo povratni mehanizam DO ne može procijeniti potencijal -uštede energije sustava za prozračivanje. Terensko ispitivanje performansi prijenosa kisika sustava za prozračivanje omogućuje precizan izračun stvarne brzine opskrbe kisikom sustava za prozračivanje i opisuje njegov uzorak varijacije duž putanje. U kombinaciji s podacima o potrebi za kisikom, to omogućuje preciznu kontrolu sustava prozračivanja kako bi se postigla ravnoteža opskrbe-potražnje i cilj uštede energije i smanjenja potrošnje.
3. Zaključak
- Više ljetne temperature vode pojačavaju mikrobnu nitrifikacijsku aktivnost i denitrifikaciju, što rezultira većim KPK Cr i amonijačnim dušikom u efluentu zimi u usporedbi s ljetom. Međutim, zbog nižeg hidrauličkog opterećenja zimi nego ljeti, produženi HRT u aerobnom spremniku i dovoljna aeracija neutraliziraju negativan utjecaj niske temperature na nitrifikaciju. Stoga je kvaliteta otpadnih voda i ljeti i zimi zadovoljila standard razreda A od GB 18918-2002.
- U usporedbi s ljetom, zimi je potreba za kisikom u procesu biološke obrade veća, učinkovitost prijenosa kisika sustava za prozračivanje s finim mjehurićima niža je, što dovodi do veće potrebne brzine dovoda zraka i niže učinkovitosti prozračivanja.
- Opskrba kisikom ljeti i zimi bila je 38,99% odnosno 7,07% veća od potrebe za kisikom, što ukazuje na veći-potencijal uštede energije ljeti. Koncentracija onečišćujućih tvari postupno se smanjuje duž aerobnog spremnika, ostajući gotovo konstantna na kraju, dok je koncentracija DO na kraju puno veća nego na prednjoj strani. To ukazuje da se većina kisika dobavljenog na kraju otapa u miješanoj tekućini od mulja i ne koristi se za CODKroksidacija i oksidacija amonijaka, što ukazuje na pre-prozračivanje. Stoga se dovod zraka na kraju aerobnog spremnika može na odgovarajući način smanjiti uz osiguranje kvalitete otpadne vode i odgovarajućeg miješanja.