การประหยัดพลังงานและการลดคาร์บอนในระบบเติมอากาศ WWTP: การทบทวนและแนวทางทางเทคนิค - ข่าวสาร

ทบทวนการประหยัดพลังงานและลดคาร์บอนของระบบเติมอากาศในโรงบำบัดน้ำเสีย

ภายในสิ้นปี 2020 จีนมีโรงบำบัดน้ำเสีย (WWTP) ระดับเทศบาล-และสูงกว่า 4,326 แห่ง โดยบำบัดน้ำเสียได้ 65.59 พันล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี โดยมีปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อปี 33.77 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง คิดเป็น 0.45% ของปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดของประเทศ ในปี 2020 หน่วยการใช้ไฟฟ้าต่อลูกบาศก์เมตรของน้ำบำบัดคือ 0.405 kWh/m³ สำหรับ WWTP ที่ใช้มาตรฐานเกรด A หรือสูงกว่า "มาตรฐานการปล่อยมลพิษสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียชุมชน" (GB 18918-2002) และ 0.375 kWh/m³ สำหรับมาตรฐานที่ใช้ต่ำกว่าเกรด A ตัวเลขเหล่านี้สูงกว่าค่าเฉลี่ยในประเทศที่พัฒนาแล้วอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าความเข้มข้นของสารมลพิษที่มีอิทธิพลโดยเฉลี่ยใน WWTP ของจีนจะน้อยกว่า 50% ของประเทศที่พัฒนาแล้ว แต่ปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อหน่วยสารมลพิษที่กำจัดออกจะสูงกว่าอย่างน้อย 100% ดังนั้นจึงยังคงมีศักยภาพอย่างมากในการประหยัดพลังงานและการลดคาร์บอนใน WWTP ของจีน

การปล่อยก๊าซคาร์บอนจาก WWTP รวมถึงการปล่อยก๊าซทั้งทางตรงและทางอ้อม ตาม "ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการประเมินการปฏิบัติงานคาร์บอนต่ำของโรงบำบัดน้ำเสีย" (T/CAEPI 49-2022) การปล่อยก๊าซคาร์บอนโดยตรงส่วนใหญ่ประกอบด้วย CH₄, N₂O และ CO₂ จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล การปล่อยก๊าซทางอ้อมรวมถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า ความร้อน และสารเคมีที่ซื้อมา ตามที่กำหนดโดยคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) CO₂ ที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพในการบำบัดน้ำเสียจะไม่รวมอยู่ในบัญชีการปล่อยก๊าซคาร์บอน ในบรรดาองค์ประกอบการปล่อยก๊าซคาร์บอนต่างๆ ใน WWTP ปริมาณการใช้ไฟฟ้ามีสัดส่วนสูงสุด Jiang Fuhai และคณะ จากตัวอย่าง WWTP จำนวน 10 ตัวอย่าง พบว่าน้ำหนักการมีส่วนร่วมของการใช้ไฟฟ้าต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนอยู่ระหว่าง 31% ถึง 64% Hu Xiang และคณะ วิเคราะห์ WWTP 22 แห่งในลุ่มน้ำทะเลสาบ Chaohu รายงานว่าการปล่อยก๊าซคาร์บอนจากการใช้ไฟฟ้าคิดเป็น 61.55% ถึง 73.56% ยิ่งความเข้มข้นของอิทธิพลที่ลดลงและมาตรฐานของน้ำทิ้งยิ่งสูง สัดส่วนของการปล่อยก๊าซคาร์บอนทางตรงก็จะยิ่งสูงขึ้น โดยเฉพาะจากการใช้ไฟฟ้า ระบบเติมอากาศใช้ไฟฟ้ามากกว่า 50% ของ WWTP ทั้งหมด ประสิทธิภาพการดำเนินงานของระบบเติมอากาศส่งผลโดยตรงต่อการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส การเติมอากาศที่มากเกินไปนำไปสู่การใช้แหล่งคาร์บอนจากภายนอกในน้ำเสียโดยไม่จำเป็น ลดประสิทธิภาพของการกำจัดไนโตรเจนทางชีวภาพและฟอสฟอรัส ดังนั้นจึงเพิ่มปริมาณของแหล่งคาร์บอนภายนอกและสารเคมีกำจัดฟอสฟอรัส ซึ่งจะทำให้การปล่อยคาร์บอนเพิ่มขึ้นจากการใช้สารเคมี ด้วยเหตุนี้ การประหยัดพลังงานในระบบเติมอากาศจึงเป็นกุญแจสำคัญในการลดคาร์บอนใน WWTP ทำให้การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีประหยัดพลังงานของระบบเติมอากาศมีความสำคัญอย่างมาก

1. เหตุผลในการใช้พลังงานสูงในระบบเติมอากาศของ WWTP ของจีน

1.1 โหลดที่มีอิทธิพลจริงต่ำกว่าโหลดที่ออกแบบ

โหลดที่มีอิทธิพลต่ำมีทั้งอัตราการไหลต่ำและความเข้มข้นของมลพิษต่ำ เป็นสาเหตุหลักของการเติมอากาศมากเกินไป การเติมอากาศที่มากเกินไป-ไม่เพียงแต่เพิ่มการใช้ไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังทำให้แหล่งคาร์บอนจากภายนอกในน้ำเสียสิ้นเปลืองมากเกินไป และเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในถังแบบไม่ใช้ออกซิเจนและปราศจากออกซิเจน ส่งผลให้การกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสลดลง ทำให้จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณแหล่งที่มาของคาร์บอนและสารเคมีกำจัดฟอสฟอรัส ส่งผลให้มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนเพิ่มขึ้น

1.1.1 อัตราการไหลต่ำ

โดยปกติแล้ว ในช่วงปีแรกๆ หลังจากการก่อสร้าง WWTP กระแสน้ำที่ไหลเข้ามักจะไม่สามารถเข้าถึงขีดความสามารถในการออกแบบได้ เนื่องจากการพัฒนาเมืองที่ล้าหลังหรือการก่อสร้างเครือข่ายท่อระบายน้ำ นอกจากนี้ ในพื้นที่ระบบท่อน้ำทิ้งรวมหรือภูมิภาคที่มีน้ำพายุและน้ำเสียผสมกันอย่างรุนแรง การไหลของอากาศแบบแห้ง-จะต่ำกว่าการไหลของอากาศแบบเปียก-อย่างมาก ส่งผลให้เกิดความผันผวนของการไหลอย่างมาก สิ่งนี้ต้องการการควบคุมและการควบคุมอัตราการเติมอากาศที่แม่นยำยิ่งขึ้น มิฉะนั้น การเติมอากาศมากเกินไป-ในช่วงระยะเวลาการไหลต่ำ-ถือเป็นเรื่องปกติ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการกำจัดคาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส และทำให้มีการใช้ไฟฟ้าและสารเคมีเพิ่มขึ้นรูปที่ 1แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของปริมาณการบำบัดน้ำเสียในเมืองฉางซาระหว่างฤดูแล้งและฤดูฝน ปริมาณการบำบัดในช่วงฤดูฝน-จะสูงกว่าในฤดูแล้งถึง 30%–40% ความผันผวนของปริมาณการบำบัดตามฤดูกาลจำเป็นต้องมีการควบคุมระบบเติมอากาศที่แม่นยำยิ่งขึ้น

news-950-705

1.1.2 ความเข้มข้นที่มีอิทธิพลต่ำ

ความเข้มข้นของสารมลพิษที่มีอิทธิพลจริงใน WWTP ของเทศบาลจีนโดยทั่วไปจะต่ำกว่าค่าที่ออกแบบไว้มาก ในการออกแบบ WWTP คุณภาพที่มีอิทธิพลมักจะขึ้นอยู่กับการคาดการณ์ระยะกลาง-ถึง-ระยะยาว-ด้วยเครือข่ายท่อระบายน้ำที่สมบูรณ์ ตามมาตรฐาน "มาตรฐานสำหรับการออกแบบวิศวกรรมน้ำเสียกลางแจ้ง" (GB 50014-2021) ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD₅) ห้า{21}} วันสำหรับน้ำเสียในครัวเรือนคำนวณที่ 40–60 กรัม/(คน·d) โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 40 กรัม/(คน·d) ด้วยการปล่อยน้ำเสียต่อหัวที่ 200–350 ลิตร/(คน·d) ในเมืองส่วนใหญ่ ความเข้มข้นของ BOD₅ ที่ออกแบบโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 110 ถึง 200 มก./ลิตร สถิติแสดงให้เห็นว่า 68% ของ WWTP ในประเทศจีนมีอิทธิพลเหนือ BOD₅ โดยเฉลี่ยต่อปีต่ำกว่า 100 มก./ลิตร โดย 40% มีค่าเฉลี่ยต่อปีต่ำกว่า 50 มก./ลิตร จากมุมมองของความเข้มข้นที่ไหลเข้าเทียบกับการเติมอากาศที่ต้องการ WWTP ของจีนส่วนใหญ่มีระบบเติมอากาศที่ออกแบบด้วย "มอเตอร์ขนาดใหญ่สำหรับรถเข็นขนาดเล็ก" -ซึ่งกำหนดค่าด้วยเครื่องเป่าลมที่มีความจุสูง-ในขณะที่ความต้องการอากาศตามจริงอยู่ในระดับต่ำ การกำหนดค่านี้นำไปสู่การเติมอากาศมากเกินไปและการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นได้อย่างง่ายดาย

1.2 การกำหนดค่าปริมาณอุปกรณ์เติมอากาศที่ไม่สมเหตุสมผล

WWTP หลายแห่งกำหนดค่าจำนวนอุปกรณ์เติมอากาศอย่างไม่สมเหตุสมผล เนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงสภาวะการปฏิบัติงาน-โหลดต่ำบ่อยครั้ง ตัวอย่างเช่น WWTP ขนาดเล็กและขนาดกลางจำนวนมาก-มักจะกำหนดค่าโบลเวอร์ในการตั้งค่า "2 หน้าที่ + 1 สแตนด์บาย" (ทั้งหมด 3 อัน) ในการออกแบบห้องเป่าลม ซึ่งเหมาะสมที่สุดภายใต้ขั้นตอนการออกแบบและเงื่อนไขด้านคุณภาพ อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะโหลดที่มีอิทธิพลต่ำ การใช้งานเครื่องเป่าลมแม้แต่ตัวเดียวที่เอาท์พุตขั้นต่ำอาจทำให้เกิดการเติมอากาศเกิน-และสิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น ในขณะที่การติดตั้งไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) หรือวิธีการอื่นเพื่อลดการจ่ายอากาศสามารถหลีกเลี่ยงการ-เติมอากาศมากเกินไป มาตรการเหล่านี้สามารถเปลี่ยนการทำงานของโบลเวอร์ออกจากโซนประสิทธิภาพสูง- ซึ่งจะลดประสิทธิภาพและสิ้นเปลืองพลังงาน เนื่องจากความเข้มข้นที่มีอิทธิพลโดยทั่วไปต่ำ จึงควรพิจารณากลยุทธ์เช่นการเพิ่มจำนวนเครื่องเป่าลมในขณะที่ลดความจุของแต่ละหน่วยเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการด้านกฎระเบียบด้านอากาศในช่วง-ช่วงโหลดต่ำ ในอดีต งบประมาณที่จำกัดและต้นทุนที่สูงของโบลเวอร์ประสิทธิภาพสูงที่นำเข้า- ทำให้มีการกำหนดค่าหน่วยน้อยลง เมื่อเทคโนโลยีโบลเวอร์ประสิทธิภาพสูงในประเทศ-เติบโตเต็มที่และต้นทุนที่ลดลง เงื่อนไขต่างๆ ในปัจจุบันจึงเอื้ออำนวยต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการกำหนดค่าโบลเวอร์เพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงานและลดคาร์บอน

1.3 อุปกรณ์เติมอากาศประสิทธิภาพต่ำ

WWTP เก่าๆ บางแห่งสร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีในยุคนั้น ใช้อุปกรณ์เติมอากาศ-ประสิทธิภาพต่ำ และ{1}}พลังงานสูง- ตามมาตรฐานเทคโนโลยีและประสิทธิภาพการใช้พลังงานในปัจจุบัน อุปกรณ์ต่างๆ เช่น โบลเวอร์ Roots, โบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วต่ำ-แบบหลายขั้นตอน, เครื่องเติมอากาศแบบดิสก์ และเครื่องเติมอากาศแบบแปรง ถือว่ามีประสิทธิภาพต่ำ- โดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพตั้งแต่ 40% ถึง 65%-ต่ำกว่าโบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วสูงที่ทันสมัย-ถึง 15% ถึง 40% นอกจากนี้ ใน WWTP ที่ใช้การเติมอากาศแบบกระจาย-ฟองละเอียดในกระบวนการแอนแอโรบิก-Anoxic-Oxic (A₂/O) หรือ Anoxic-Oxic (A/O) การเสื่อมสภาพหรือการอุดตันของดิฟฟิวเซอร์จะลดประสิทธิภาพการถ่ายโอนออกซิเจนและเพิ่มความต้านทาน จึงเพิ่มการใช้พลังงานของโบลเวอร์

1.4 การกำหนดค่าเครื่องผสมในถังชีวภาพที่ไม่สมเหตุสมผล

ในคูออกซิเดชันที่มีเครื่องเติมอากาศที่พื้นผิว อุปกรณ์จะทำหน้าที่ทั้งฟังก์ชันการเติมอากาศและการผสม/การดัน นี่คือการออกแบบที่เหมาะสมภายใต้เงื่อนไขโหลดการออกแบบ อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะโหลดต่ำ- อาจจำเป็นต้องลดหรือหยุดการเติมอากาศ แต่เพื่อป้องกันการตกตะกอนของตะกอนหรือ-การแยกของแข็งของของเหลว จะต้องรักษาความเร็วการไหลที่เพียงพอ บังคับให้เครื่องเติมอากาศทำงานต่อไป และทำให้เกิดการเติมอากาศเกิน- การกำจัดสารอาหารที่ไม่ดี และการสูญเสียพลังงาน เพื่อให้ประหยัดพลังงานมากขึ้น-การทำงานที่โหลดต่ำ คูออกซิเดชั่นควรติดตั้งเครื่องผสมใต้น้ำที่กำหนดค่าไว้อย่างเหมาะสม

ในกระบวนการ A₂/O และ A/O โดยทั่วไปถังแอโรบิกจะถูกคลุมด้วยเครื่องกระจายฟองอากาศละเอียด-โดยไม่มีเครื่องผสมเฉพาะ โดยอาศัยการเติมอากาศที่เพียงพอเพื่อป้องกันการตกตะกอน ภายใต้ภาระที่ต่ำ การลดการเติมอากาศหรือการใช้การเติมอากาศเป็นระยะเพื่อหลีกเลี่ยงการเติมอากาศมากเกินไป-สามารถนำไปสู่การตกตะกอนของตะกอนได้ง่าย และส่งผลต่อการบำบัด เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นที่โหลดต่ำ ถังแอโรบิก A₂/O และ A/O ควรพิจารณาเพิ่มเครื่องผสมที่เหมาะสม

2. แนวทางทางเทคนิคเพื่อการประหยัดพลังงานและลดคาร์บอนในระบบเติมอากาศ WWTP

2.1 การเปลี่ยนอุปกรณ์เติมอากาศประสิทธิภาพสูง-

WWTP ยังคงใช้อุปกรณ์-ประสิทธิภาพต่ำ เช่น โบลเวอร์ Roots โบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วต่ำ-หลาย- เครื่องเติมอากาศแบบดิสก์ หรือเครื่องเติมอากาศแบบแปรง หรืออุปกรณ์ที่มีอุปกรณ์ที่มีอายุมากและไม่มีประสิทธิภาพ ควรทำการประเมินประสิทธิภาพพลังงานจากมุมมอง-การประหยัดพลังงานและการลดคาร์บอน- และแทนที่ด้วยโมเดลประสิทธิภาพสูง-ใหม่อย่างทันท่วงที ในปัจจุบัน -โบลเวอร์ความเร็วสูง เช่น โบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วสูง-ขั้นเดียว- โบลเวอร์แบบแบริ่งแม่เหล็ก และโบลเวอร์แบบแบริ่งอากาศที่ใช้ใน WWTP ขนาดใหญ่ มักจะมีประสิทธิภาพระหว่าง 80% ถึง 85% อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันตลาดยังขาดผลิตภัณฑ์-โบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วสูง{13}}ความจุสูง{14}} WWTP ที่มีความจุต่ำกว่า 2,000 m³/d ยังคงพึ่งพาอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า เช่น โบลเวอร์แบบ Roots โดยโดยทั่วไปประสิทธิภาพจะอยู่ระหว่าง 40% ถึง 65% ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพที่สำคัญในการปรับปรุง ดังนั้น การพัฒนาอุปกรณ์เติมอากาศขนาดเล็ก-ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจึงมีความหมายต่อการประหยัดพลังงานและการลดคาร์บอนใน WWTP ขนาดเล็ก

2.2 การแปลงจากการเติมอากาศที่พื้นผิวเป็นแบบละเอียด-การเติมอากาศแบบกระจายฟอง

เมื่อพิจารณาจากความลึกของน้ำที่เหมาะสม -การเติมอากาศแบบกระจายฟองละเอียดจะประหยัดพลังงาน-มากกว่าการเติมอากาศบนพื้นผิว การเปลี่ยนคูออกซิเดชันจากพื้นผิวเป็นการเติมอากาศแบบกระจาย-ฟองละเอียดสามารถให้ผลลัพธ์{4}}ที่ประหยัดพลังงานได้ดี จากโครงการปรับปรุงที่ดำเนินการแล้ว การแปลงดังกล่าวไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างมาก แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพการกำจัดสารอาหารทางชีวภาพอีกด้วย การศึกษาของ Chen Chao ตั้งข้อสังเกตว่าหลังจากแปลง WWTP หนึ่งครั้ง ปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดลดลง 24.7% ในขณะที่อัตราการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจน COD และฟอสฟอรัสทั้งหมดเพิ่มขึ้น 30.39%, 5.39% และ 2.09% ตามลำดับ Xie Jici และคณะ รายงานการประหยัดพลังงาน 0.09–0.12 kWh/m³ หลังจากการแปลงที่คล้ายกัน พร้อมการปรับปรุงประสิทธิภาพการกำจัดสารอาหารทางชีวภาพอย่างมีนัยสำคัญ ในการเติมอากาศแบบฟองละเอียด- ประสิทธิภาพการถ่ายโอนออกซิเจนมีความสัมพันธ์เชิงบวกเชิงเส้นตรงกับความลึกของน้ำ เมื่อต่ำกว่าระดับความลึกวิกฤติ ประสิทธิภาพอาจต่ำกว่าการเติมอากาศที่พื้นผิว โดยทั่วไป ความลึกของน้ำที่มากกว่า 4 เมตรถือเป็นสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการแปลงคูออกซิเดชันเป็นการเติมอากาศแบบกระจายฟองละเอียด

3. แนวทางทางเทคนิคเพื่อการประหยัดพลังงานและลดคาร์บอนในระบบเติมอากาศ WWTP

3.1 การเปลี่ยนอุปกรณ์เติมอากาศประสิทธิภาพสูง-

3.2 การแปลงจากการเติมอากาศที่พื้นผิวเป็นแบบละเอียด-การเติมอากาศแบบกระจายฟอง

3.3 เทคโนโลยีการเติมอากาศเป็นระยะ

สำหรับ WWTP ที่มีความเข้มข้นต่ำ การเติมอากาศเป็นระยะ-การไหลต่อเนื่องจะช่วยแก้ปัญหาการกำจัดสารอาหารที่ไม่ดีและการใช้พลังงานสูงที่เกิดจากการเติมอากาศมากเกินไป-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเกี่ยวข้องกับการไหลของน้ำที่ไหลเข้าและน้ำทิ้งอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ระบบเติมอากาศทำงานในวงจรการเปิด/ปิดการเติมอากาศ หลังจากการวิจัยของ ARAKI และคณะในปี 1986 เกี่ยวกับการเติมอากาศเป็นระยะๆ เพื่อกำจัดไนโตรเจนในคูออกซิเดชัน นักวิชาการหลายคนได้ทำการศึกษาเชิงทดลอง Hou Hongxun และคณะ ดำเนินการ-ทดลองเต็มรูปแบบใน WWTP 100,000 m³/d โดยใช้การเติมอากาศเป็นระยะ-อย่างต่อเนื่องในคูออกซิเดชัน ทำให้สามารถกำจัดไนโตรเจนทั้งหมดเพิ่มขึ้น 20% เพิ่มการกำจัดฟอสฟอรัสทั้งหมด 49% และลดการใช้พลังงานของพืชทั้งหมดลง 21% He Quan และคณะ ในการทดลองทิ้งการออกซิเดชันของ WWTP ขนาด 40,000 m³/d โดยใช้วงจรปิด 2- ชั่วโมง/2- ชั่วโมง พบว่าเมื่อเทียบกับการเติมอากาศแบบต่อเนื่อง การเติมอากาศเป็นระยะช่วยประหยัดพลังงานในการเติมอากาศได้ 42% เพิ่มการกำจัดไนโตรเจนทั้งหมด 9.6% และการกำจัดฟอสฟอรัสทั้งหมด 6.9% ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ-ในฤดูหนาว Zheng Wanlin และคณะ ในการทดลองกระบวนการ WWTP A₂/O ขนาด 40,000 m³/d โดยใช้วงจรเปิด 3- ชั่วโมง/ปิด 3 ชั่วโมง สามารถรักษาคุณภาพน้ำทิ้งที่เป็นไปตามมาตรฐานให้มีเสถียรภาพ ในขณะที่ประหยัดการใช้ไฟฟ้าได้ 18.3% ปัจจุบัน การใช้งานเต็มรูปแบบของการเติมอากาศแบบไหลต่อเนื่องเป็นช่วงยังคงมีจำกัด โดยยังคงมีความท้าทายทางเทคนิคหลายประการ

สำหรับกระบวนการ A₂/O ที่ใช้การเติมอากาศแบบฟองละเอียด- มีปัจจัยสองประการที่จำกัดการใช้การเติมอากาศเป็นระยะในวงกว้าง ประการแรก โบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วสูง-จะสร้างเสียงรบกวนที่คมชัดสูง-เดซิเบลเมื่อสตาร์ทเครื่อง การหมุนเวียนบ่อยๆ เพื่อการทำงานเป็นระยะๆ จะทำให้เกิดมลภาวะทางเสียง ประการที่สอง การเริ่ม-รอบการหยุดบ่อยครั้งสำหรับโบลเวอร์แม่เหล็ก/แบริ่งอากาศทำให้แบริ่งที่ไม่สัมผัส-สัมผัสกับตัวเรือนซ้ำๆ ทำให้เกิดความเสียหายกับตลับลูกปืนได้ง่าย อัตราความล้มเหลวเพิ่มขึ้น และอายุการใช้งานลดลง

เมื่อใช้การเติมอากาศเป็นช่วงกับคูออกซิเดชันหรือกระบวนการ A₂/O จะต้องรับประกันความเร็วการผสมที่เพียงพอในระหว่างช่วงที่ไม่ใช่-การเติมอากาศ ซึ่งอาจต้องใช้เครื่องผสมเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการตกตะกอนของตะกอน ความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนสามารถเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในระหว่างการไม่-เติมอากาศ ซึ่งเสี่ยงต่อการเกินทันที ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อกำหนดและปรับวงจรการเติมอากาศตามหลักวิทยาศาสตร์ ปรับปรุงการประหยัดพลังงานและกำจัดมลพิษได้ดีขึ้น ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงไม่ให้แอมโมเนียไนโตรเจนเกินทันที

ความกังวลของ WWTP เกี่ยวกับการเกินแอมโมเนียไนโตรเจนในทันทีที่อาจเกิดขึ้นเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการใช้การเติมอากาศเป็นระยะในวงกว้าง ในเดือนมกราคม 2022 กระทรวงนิเวศวิทยาและสิ่งแวดล้อมได้ออกคำปรึกษาเกี่ยวกับร่างการแก้ไข GB 18918-2002 โดยเสนอให้เพิ่มขีดจำกัดสูงสุดที่อนุญาตสำหรับการวัดเดี่ยวเป็นหลัก ขีดจำกัดการวัดเดี่ยวที่นำเสนอเหล่านี้สูงกว่าขีดจำกัดค่าเฉลี่ยรายวันเดิมอย่างมาก ในขณะที่ค่าเฉลี่ยรายวันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น สำหรับมาตรฐานเกรด A การวัดครั้งเดียวที่ต่ำกว่า 10 มก./ลิตร (15 มก./ลิตร ต่ำกว่า 12 องศา ) จะเป็นที่ยอมรับได้ หากค่าเฉลี่ยรายวันยังคงต่ำกว่า 5 มก./ลิตร (8 มก./ลิตร ต่ำกว่า 12 องศา ) หากนำมาใช้ การแก้ไขนี้สามารถช่วยแก้ไขข้อกังวลด้านกฎระเบียบเกี่ยวกับการเกินทันทีจากการเติมอากาศเป็นระยะๆ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการใช้งานในกระบวนการออกซิเดชั่น

3.4 เทคโนโลยีการเติมอากาศที่แม่นยำ

อัตราการไหลของ WWTP และความเข้มข้นที่มีอิทธิพลผันผวนอย่างมีนัยสำคัญ แม้ตลอดทั้งวัน ส่งผลให้ความต้องการอากาศแปรผัน การใช้การปรับเปลี่ยนตามประสบการณ์ด้วยตนเองเพียงอย่างเดียว-ทำให้การควบคุมที่แม่นยำทำได้ยากและอาจส่งผลต่อเสถียรภาพของคุณภาพน้ำทิ้ง ด้วยความก้าวหน้าในด้านข้อมูลขนาดใหญ่และปัญญาประดิษฐ์ แนวคิดเรื่องการเติมอากาศที่แม่นยำได้ถือกำเนิดขึ้น เทคโนโลยีการเติมอากาศที่แม่นยำได้ถูกนำมาใช้ใน WWTP บางชนิด ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะประหยัดพลังงานได้ 10%–20% ในระบบเติมอากาศ การรวมการเติมอากาศที่แม่นยำเข้ากับการปรับเปลี่ยนกระบวนการอื่นๆ จะทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้น จู้เจี๋ย และคณะ ดำเนินการปรับปรุงการเติมอากาศที่แม่นยำในกระบวนการ A/O WWTP หลาย-ขั้นตอน ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้ 49.8% ในระบบเติมอากาศ การเติมอากาศที่แม่นยำและชาญฉลาดแสดงถึงทิศทางที่สำคัญในอนาคตสำหรับการประหยัดพลังงานและการลดคาร์บอน ข้อจำกัดในปัจจุบันมีอยู่ใน-ความสามารถแบบเรียลไทม์และความถูกต้องของการได้มาและการวิเคราะห์ข้อมูลสำหรับระบบเหล่านี้ จำเป็นต้องมีการพัฒนาทางเทคโนโลยีเพิ่มเติมใน-การควบคุมโบลเวอร์และวาล์วที่แม่นยำแบบเรียลไทม์ และการกระจายอากาศที่แม่นยำ

4. บทสรุป

การประหยัดพลังงานในระบบเติมอากาศเป็นกุญแจสำคัญในการลดคาร์บอนใน WWTP สาเหตุหลักที่ทำให้มีการใช้พลังงานสูงในระบบเติมอากาศ WWTP ของจีนก็คือโหลดที่มีอิทธิพลต่ำ ซึ่งนำไปสู่การ-เติมอากาศมากเกินไป สิ้นเปลืองไฟฟ้า และปล่อยก๊าซคาร์บอนเพิ่มขึ้นจากทั้งพลังงานและสารเคมี เหตุผลอื่นๆ ได้แก่ อุปกรณ์ที่เสื่อมสภาพ/มีประสิทธิภาพต่ำ-และการกำหนดค่าอุปกรณ์เติมอากาศและผสมที่ไม่สมเหตุสมผล วิธีที่มีประสิทธิภาพในการบรรลุการประหยัดพลังงานและการลดคาร์บอน ได้แก่ การแทนที่ประสิทธิภาพต่ำ-ด้วยอุปกรณ์เติมอากาศประสิทธิภาพสูง- การแปลงพื้นผิวเป็นการเติมอากาศแบบกระจายฟอง-ละเอียด และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น การเติมอากาศเป็นระยะๆ การไหลต่อเนื่อง- และการเติมอากาศที่แม่นยำ