ประสิทธิภาพการเติมอากาศด้วยฟองละเอียดในกระบวนการ AAO: การวิเคราะห์ตามฤดูกาล (ฤดูร้อนกับฤดูหนาว)

การวัดและประเมินประสิทธิภาพของระบบเติมอากาศฟองละเอียดในกระบวนการ AAO ระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาว

โรงงานบำบัดน้ำเสียชุมชนส่วนใหญ่ (WWTP) ในประเทศจีนใช้กระบวนการทางชีวภาพแบบแอโรบิกเพื่อกำจัดอินทรียวัตถุ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และมลพิษอื่นๆ ออกจากน้ำเสีย การจัดหาออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ในน้ำเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการรักษาความต้องการชีวิตของจุลินทรีย์และประสิทธิภาพการบำบัดในกระบวนการทางชีวภาพแบบแอโรบิก เพราะเหตุนี้,หน่วยเติมอากาศเป็นแกนหลักของการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพแบบแอโรบิก- พร้อมกันนั้นระบบเติมอากาศยังเป็นหน่วยการบริโภคพลังงานหลัก-ใน WWTP การบัญชี45% ถึง 75% ของการใช้พลังงานทั้งหมดของพืช- นอกจากสภาพการปฏิบัติงานแล้ว การใช้พลังงานของระบบเติมอากาศยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น คุณภาพน้ำเสีย และสภาพแวดล้อม ภูมิภาคส่วนใหญ่ในจีนมีสี่ฤดูกาลที่แตกต่างกัน มีปริมาณน้ำฝนมาก และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามฤดูกาลอย่างมีนัยสำคัญ ปริมาณน้ำฝนในฤดูร้อนทำให้ความเข้มข้นของมลพิษที่มีอิทธิพลของ WWTP ลดลง ในขณะที่อุณหภูมิในฤดูหนาวที่ต่ำส่งผลต่อกิจกรรมของจุลินทรีย์ จึงส่งผลกระทบต่อคุณภาพน้ำทิ้ง ความผันผวนของอัตราการไหลและคุณภาพที่มีอิทธิพลยังก่อให้เกิดความท้าทายสำหรับการควบคุมระบบเติมอากาศใน WWTP ที่แม่นยำ หากไม่มีความเข้าใจที่เพียงพอเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงในประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของเครื่องกระจายฟองละเอียดและการบำรุงรักษาระหว่างการทำงาน ข้อดีของประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนสูง (OTE) ของระบบเติมอากาศแบบฟองละเอียดจะไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียพลังงาน

ชนิดที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันคือตัวกระจายฟองละเอียดซึ่งประสิทธิภาพเกี่ยวข้องโดยตรงกับการใช้พลังงานในการดำเนินงานของระบบเติมอากาศ วิธีการวัดประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของเครื่องกระจายฟองละเอียดประกอบด้วยการทดสอบแบบคงที่ (เช่น การทดสอบน้ำสะอาด) และการทดสอบแบบไดนามิก (เช่น วิธีการวิเคราะห์ก๊าซนอก-) การวิจัยเกี่ยวกับการทดสอบแบบคงที่ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การจำลองในห้องปฏิบัติการ- ในขณะที่วิธีการทดสอบแบบไดนามิกไม่ค่อยได้รับการรายงานเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ข้อกำหนดของสถานที่ทดสอบและข้อจำกัดของการทดสอบภาคสนาม ปัจจุบันจีนได้กำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับวิธีทดสอบน้ำสะอาดเท่านั้น ในระหว่างการทำงานจริง ประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของเครื่องกระจายออกซิเจนจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น คุณภาพที่มีอิทธิพล ลักษณะของตะกอน สภาวะการทำงาน และความเปรอะเปื้อนของตัวกระจายออกซิเจน ประสิทธิภาพที่แท้จริงแตกต่างอย่างมากจากผลการทดสอบน้ำสะอาด ซึ่งนำไปสู่การเบี่ยงเบนอย่างมากเมื่อใช้ข้อมูลน้ำสะอาดเพื่อคาดการณ์ความต้องการการจ่ายอากาศตามจริง การขาดวิธีการติดตามที่มีประสิทธิภาพสำหรับประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบเติมอากาศใน WWTP ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวัดและประเมินประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของเครื่องกระจายอากาศระหว่างการทำงานจริงเพื่อเป็นแนวทางในการปรับเปลี่ยนกลยุทธ์การเติมอากาศให้ทันท่วงที และช่วยให้ประหยัดพลังงานและลดการใช้ในระบบเติมอากาศ การศึกษาครั้งนี้ใช้เวลาWWTP ของเทศบาลในเซี่ยงไฮ้เป็นตัวอย่าง- ด้วยการวัดความเข้มข้นของสารมลพิษในถังแอโรบิกภาคสนามและรูปแบบการเปลี่ยนแปลงของ OTE ตลอดเส้นทางของระบบเติมอากาศแบบฟองละเอียดในฤดูร้อนและฤดูหนาว ประสิทธิภาพการกำจัดสารมลพิษและประสิทธิภาพของระบบเติมอากาศได้รับการวัดและประเมินผลอย่างเป็นระบบ จุดมุ่งหมายคือเพื่อสำรวจอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของระบบเติมอากาศ โดยให้คำแนะนำสำหรับการควบคุมที่แม่นยำและการดำเนินการ{2}}ประหยัดพลังงานของระบบเติมอากาศในการบำบัดน้ำเสีย

1. วัสดุและวิธีการ

1.1 ภาพรวมการดำเนินงาน WWTP

WWTP ของเทศบาลนครเซี่ยงไฮ้ใช้กระบวนการที่ผสมผสานระหว่างการปรับสภาพ + กระบวนการ AAO + ตัวกรองไฟเบอร์เบดลึก + การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวี- ที่ความสามารถในการบำบัดคือ 3.0×10⁵ m³/d- ผังกระบวนการหลักของ WWTP แสดงอยู่ในรูปที่ 1- อิทธิพลเป็นหลักน้ำเสียในประเทศและน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานเกรด A ของ "มาตรฐานการปล่อยมลพิษสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียชุมชน" (GB 18918-2002) ก่อนที่จะถูกปล่อยลงสู่แม่น้ำแยงซี เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT) สำหรับถังแอนแอโรบิก ถังแอนซิก และถังแอโรบิกของถังชีวภาพในโรงงานนี้คือ 1.5 ชั่วโมง 2.7 ชั่วโมง และ 7.1 ชั่วโมง ตามลำดับ อัตราส่วนกรดไหลย้อนภายในและอัตราส่วนกรดไหลย้อนภายนอกมีค่าทั้งคู่ 100% อายุตะกอนจะถูกควบคุมระหว่าง 10-15 วัน โรงงานมีถังแอโรบิกทั้งหมด 8 ถัง ถังแอโรบิกหนึ่งถังมีขนาด 116.8 ม. × 75.1 ม. × 7.0 ม. (ยาว × กว้าง × สูง) โดยมีปริมาตร 11,093 ลบ.ม. ความเข้มข้นของสารแขวนลอยสุราผสม (MLSS) ถูกควบคุมที่ประมาณ 4 กรัม/ลิตร ด้านล่างมีอุปกรณ์ครบครันเครื่องกระจายฟองอากาศแบบท่อโพลีเอทิลีน Ecopolemer ของยูเครนขนาด 120 มม. × 1,000 มม. (ลึก × ยาว) อัตราส่วนอากาศ-ต่อ-น้ำคือ 5.7:1 ถังแอโรบิกแต่ละถังประกอบด้วย 3 ช่อง (โซน 1, โซน 2 และโซน 3) ตามความเข้มข้นของ DO ที่วัดโดยเครื่องวัดการไหลของก๊าซภายในช่องต่างๆ ใบพัดนำของโบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงขั้นเดียว- (ทำงาน 4 เครื่อง สแตนด์บาย 2 เครื่อง) จะถูกปรับเพื่อรักษาความเข้มข้นของ DO ในถังแอโรบิกระหว่าง 2-5 มก./ลิตร โบลเวอร์แต่ละตัวมีอัตราการไหลของอากาศที่กำหนด 108 ลบ.ม./นาที ความดัน 0.06 kPa และกำลัง 160 kW แต่ละช่องถูกควบคุมแยกกันโดยใช้เครื่องวัดการไหลของก๊าซ เมื่อรวมกับการตอบสนองการอ่าน DO การจ่ายอากาศจริงจะถูกควบคุมโดยการปรับใบพัดนำของโบลเวอร์แบบแรงเหวี่ยงขั้นตอนเดียว เพื่อรักษาค่า DO เฉลี่ยในถังแอโรบิกระหว่าง 2-5 มก./ลิตร คุณภาพน้ำที่ไหลเข้า/น้ำทิ้งที่ออกแบบไว้ และคุณภาพน้ำที่ไหลเข้าของโรงงานในปี 2019 แสดงอยู่ในนั้นตารางที่ 1.

1.2 เค้าโครงจุดทดสอบ

การทดสอบประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของระบบเติมอากาศแบบฟองละเอียดภายใต้สภาพการใช้งานจริงสองครั้งได้ดำเนินการในเดือนกรกฎาคม (ฤดูร้อน) และธันวาคม (ฤดูหนาว) ตามทิศทางการไหล มีการตั้งค่าจุดทดสอบ 22 จุดตามตำแหน่งของช่องตรวจสอบของถังแอโรบิก ระยะห่างระหว่างจุดทดสอบสองจุดที่อยู่ติดกันคือประมาณ 5 เมตร โดยมีจุดทดสอบ 7, 7 และ 8 จุดในโซน 1, โซน 2 และโซน 3 ตามลำดับ การกระจายจุดทดสอบแสดงอยู่ในรูปที่ 2- OTE ที่แท้จริงของตัวกระจายฟองละเอียดในแต่ละจุดคำนวณโดยการวัดปริมาณออกซิเจนใน-ก๊าซที่หลุดออกจากผิวน้ำ ในเวลาเดียวกัน ความเข้มข้นของ DO และอุณหภูมิของน้ำในแต่ละจุดถูกวัดโดยใช้เครื่องวัดคุณภาพน้ำหลาย-พารามิเตอร์ (HQ 30d, Hach, USA) และความเข้มข้นของสารมลพิษในแต่ละจุดจะถูกวัดและวิเคราะห์เพื่อให้ได้รูปแบบการแปรผันตามทางเดิน เพื่อป้องกันการเกิดซีโอดี_Crในตัวอย่างจากการย่อยสลายระหว่างการถ่ายโอน ตัวอย่างที่ถ่ายพร้อมถังแอโรบิกจะถูกกรองบน-ไซต์ก่อนการวัด

1.3 การวัดประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของเครื่องกระจายฟองละเอียดภายใต้สภาวะจริง

การวัดประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของเครื่องกระจายฟองละเอียดภายใต้สภาวะจริงนั้นใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบปิด-ที่พัฒนาขึ้นอย่างอิสระโดย Shanghai University of Electric Power ซึ่งประกอบด้วยระบบรวบรวมก๊าซ ระบบวิเคราะห์ก๊าซ และระบบแปลงสัญญาณ ก๊าซปิด-ถูกเก็บรวบรวมโดยใช้ปั๊มแก๊ส (KVP15-KM-2-C-S, Karier, China) และฝาครอบ และส่งไปยังเซ็นเซอร์ออกซิเจนเคมีไฟฟ้า (A-01, ITG, Germany) เพื่อทำการวิเคราะห์ ระบบแปลงสัญญาณจะแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของเซ็นเซอร์ให้เป็นแรงดันย่อยของออกซิเจนในก๊าซ ในระหว่างการทดสอบแบบไม่ใช้แก๊ส จะมีการวัดความดันย่อยของออกซิเจนในอากาศโดยรอบก่อน จากนั้น ฝากระโปรงได้รับการแก้ไขบนผิวน้ำของถังแอโรบิกเพื่อรวบรวมก๊าซที่เหลือและวัดความดันย่อยของออกซิเจน ข้อมูลถูกบันทึกหลังจากเอาต์พุตเสถียรเป็นเวลา 5 นาที พารามิเตอร์ที่ได้รับผ่านเครื่องวิเคราะห์นอกก๊าซรวมถึงความดันย่อยของออกซิเจนในอากาศโดยรอบและนอกก๊าซ ซึ่งเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนที่ถ่ายโอนจากเฟสก๊าซไปยังสุราผสม กล่าวคือ OTE ของเครื่องกระจายฟองละเอียดได้รับการคำนวณดังในสมการ (1).

ที่ไหน:

Y(O_₂,_{อากาศ})- สัดส่วนของออกซิเจนในอากาศ;

Y(O_₂,_{ปิด-แก๊ส})- สัดส่วนของออกซิเจนในก๊าซนอก-;

A_{โอเต้}- มูลค่าของ OTE

OTE ที่วัดโดยเครื่องวิเคราะห์ก๊าซปิด-ได้รับการแก้ไขสำหรับ DO อุณหภูมิ และความเค็มเพื่อให้ได้ OTE มาตรฐาน (SOTE) ของเครื่องกระจายฟองละเอียดในน้ำเสียภายใต้สภาวะมาตรฐาน ดังเช่นในสมการ (2)- การคำนวณ DO อิ่มตัวในน้ำแสดงไว้ในสมการ (3).

ที่ไหน:

θ- ค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไขอุณหภูมิ คิดเป็น 1.024 ไม่มีมิติ

A_{โซเต้}- มูลค่าของ SOTE;

- ค่าสัมประสิทธิ์ความเค็มสำหรับสุราผสม (คำนวณจากของแข็งที่ละลายทั้งหมดในสุราผสม) ไม่มีมิติ โดยปกติจะเป็น 0.99;

- อัตราส่วนของประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของตัวกระจายออกซิเจนในน้ำเสียเทียบกับสภาวะของน้ำสะอาด ไม่มีมิติ

C - DO ความเข้มข้นในน้ำ, มก./ลิตร;

C_S,_T- ความเข้มข้น DO อิ่มตัวในน้ำที่อุณหภูมิ T, มก./ลิตร;

C_S,₂₀- ความเข้มข้น DO อิ่มตัวในน้ำที่ 20 องศา , มก./ลิตร;

T- อุณหภูมิของน้ำ องศา .

1.4 วิธีการคำนวณการใช้พลังงานของระบบเติมอากาศ

ความต้องการออกซิเจนทางทฤษฎีของถังแอโรบิกคำนวณตามแบบจำลองตะกอนเร่ง (ASM) ความต้องการออกซิเจนคำนวณจาก COD_Crและผลการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนเพื่อกำหนดความต้องการออกซิเจนรวม (TOD) ของถังแอโรบิก ดังเช่นในสมการ (4).

ที่ไหน:

M_{ทีโอดี}- มูลค่า TOD, กิโลกรัม O₂/ชม.;

Q- อัตราการไหลที่ไหลเข้า, m³/d;

ΔC_CODCr- ความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของ Cr ซีโอดีที่ไหลเข้าและน้ำทิ้ง, มก./ลิตร;

ΔC_{แอมโมเนียไนโตรเจน}- ความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนที่ไหลเข้าและน้ำทิ้ง, มก./ลิตร; 4.57 คือปัจจัยการแปลงสำหรับแอมโมเนียไนโตรเจนเป็น NO₃⁻-N

อัตราการจัดหาออกซิเจนของระบบเติมอากาศแบบฟองละเอียดคำนวณดังนี้สมการ (5).

ที่ไหน:

M_{โอทีอาร์}- มูลค่าของอัตราการจ่ายออกซิเจนตามจริง, กิโลกรัม O₂/วัน;

Q_{เอเอฟอาร์}- อัตราการไหลของอากาศ, ลบ.ม./ชม.;

ŷ_O₂- เศษส่วนมวลของออกซิเจนในอากาศ 0.276

กำลังของโบลเวอร์ถูกกำหนดโดยอัตราการจ่ายอากาศที่แท้จริงของโบลเวอร์และแรงดันทางออก ซึ่งจะถูกกำหนดโดยแรงดันไอดี การสูญเสียแรงดันของอากาศในท่อ การสูญเสียแรงดันของตัวกระจายฟองอากาศละเอียด และแรงดันน้ำคงที่ 承受 ที่ก้นถัง ดังเช่นในสมการ (6).

ที่ไหน:

ρ_{อากาศ}- ความหนาแน่นของอากาศ g/L คิดเป็น 1.29 g/L;

N - กำลังของโบลเวอร์, kW;

R- ค่าคงที่ก๊าซสากล 8.314 J/(mol·K);

T_{อากาศ}- อุณหภูมิบรรยากาศ องศา ;

B- สัมประสิทธิ์การแปลงโบลเวอร์ คิดเป็น 29.7;

- อัตราส่วนความร้อนจำเพาะของก๊าซ โดยมีค่าคงที่ 0.283;

η- ประสิทธิภาพรวมของมอเตอร์และโบลเวอร์ โดยมีค่าคงที่ 0.8;

P_i- แรงดันไอดีของโบลเวอร์, Pa;

Z- แรงดันน้ำแช่บนตัวกระจายอากาศ, Pa;

P_{การสูญเสีย}- การสูญเสียแรงดันของตัวกระจายฟองละเอียด Pa;

h_L- การสูญเสียแรงดันอากาศในท่อ Pa

ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบ ปริมาณออกซิเจนที่ถ่ายโอนลงในน้ำต่อหน่วยพลังงานไฟฟ้าที่ใช้โดยตัวกระจายอากาศ [กก./(กิโลวัตต์·ชั่วโมง)] คือประสิทธิภาพการเติมอากาศมาตรฐาน (SAE) เช่นเดียวกับในสมการ (7)- ค่า SAE สามารถใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพการใช้งานจริงของตัวกระจายฟองละเอียดได้

ที่ไหน:

A_แซ่- มูลค่าของ SAE

1.5 วิธีการวัดตัวบ่งชี้ทั่วไป

ตัวอย่างสุราผสมถูกกรองด้วยกระดาษกรองเชิงคุณภาพ ซีโอดีที่ละลายน้ำได้_Cr(สกป_Cr), แอมโมเนียไนโตรเจน, NO₃^--N และ TP ถูกวัดโดยใช้วิธีมาตรฐานระดับชาติ

2. ผลลัพธ์และการสนทนา

2.1 ประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษ

แสดงคุณภาพอิทธิพลของมลพิษหลักในฤดูร้อนและฤดูหนาวที่ WWTPรูปที่ 3- อัตราการไหลของการบำบัดโดยเฉลี่ยในฤดูร้อนและฤดูหนาวอยู่ที่ 3-65×10⁵ ลบ-ม-/วัน และ 3-13×10⁵ ลบ-ม-/วัน ตามลำดับฤดูร้อนมีอิทธิพลต่อ COD_Crและความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนอยู่ที่ (188.38 ± 52.53) มก./ลิตร และ (16.93 ± 5.10) มก./ลิตรตามลำดับฤดูหนาวมีอิทธิพลต่อ COD_Crและความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนอยู่ที่ (187.94 ± 28.26) มก./ลิตร และ (17.91 ± 3.42) มก./ลิตรตามลำดับ ปริมาณน้ำฝนในฤดูร้อนที่สูงขึ้นส่งผลให้ WWTP ทำงานในโหมด "โหลดไฮดรอลิกสูง - โหลดมลพิษต่ำ" การเพิ่มขึ้นของภาระไฮดรอลิกจะทำให้ HRT ของระบบสั้นลง ลดเวลาปฏิกิริยาในถังชีวภาพ และส่งผลต่อการกำจัดมลพิษ ปริมาณสารมลพิษที่มีอิทธิพลต่ำใน WWTP อาจทำให้เกิดปริมาณตะกอนที่มากเกินไปได้อย่างง่ายดาย ทำให้เกิด-การเติมอากาศและการสลายตัวของตะกอน WWTP ควรปรับอัตราการจ่ายตะกอนและปริมาณอากาศให้ทันเวลา เพื่อลดผลกระทบของการดำเนินการที่มีปริมาณสารก่อมลพิษต่ำอุณหภูมิของน้ำในฤดูร้อนอยู่ที่ (27.32 ± 1.34) องศา สูงกว่าอุณหภูมิในฤดูหนาวที่ (17.39 ± 0.75) องศาอย่างมีนัยสำคัญ- อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ส่งผลต่อความสามารถในการกำจัดมลพิษของระบบ ความทนทานของแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยนั้นสูงกว่าแบคทีเรียที่ก่อตัวเป็นก้อน- ทำให้มีแนวโน้มที่จะเพิ่มจำนวนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- ทำให้เกิดการรวมตัวของตะกอน อุณหภูมิที่ต่ำกว่ายังช่วยลดการทำงานของเอนไซม์ของจุลินทรีย์ในตะกอนเร่ง ทำให้อัตราการย่อยสลายของสารตั้งต้นและอัตราการหายใจภายนอกลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการกำจัดมลพิษลดลง WWTP สามารถใช้มาตรการต่างๆ เช่น การเพิ่มอายุของตะกอนและ MLSS ในถังชีวภาพ เพื่อบรรเทาผลกระทบด้านลบของอุณหภูมิต่ำต่อการกำจัดมลพิษ เนื่องจากภาระไฮดรอลิกในฤดูหนาวต่ำกว่าในฤดูร้อน HRT ในถังแอโรบิกจึงถูกขยายออกเล็กน้อยโดยมีการเติมอากาศที่เพียงพอ เพื่อชดเชยผลกระทบด้านลบของอุณหภูมิต่ำที่มีต่อไนตริฟิเคชั่น ดังนั้นคุณภาพน้ำทิ้งทั้งในฤดูร้อนและฤดูหนาวจึงได้มาตรฐานเกรด A GB 18918-2002

2.2 รูปแบบการเปลี่ยนแปลงของรูปแบบมลพิษตามถังแอโรบิก

ในวันสอบนั้นSCOD ที่มีอิทธิพล_Crความเข้มข้นในฤดูร้อนและฤดูหนาวเท่ากับ 186.76 มก./ลิตร และ 248.42 มก./ลิตร ตามลำดับ และความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนเท่ากับ 22.05 มก./ลิตร และ 25.91 มก./ลิตร ตามลำดับ และความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนเท่ากับ 22.05 มก./ลิตร และ 25.91 มก./ลิตรตามลำดับ อาจเนื่องมาจากการไหลล้นของท่อระบายน้ำทิ้งและการแทรกซึมของน้ำใต้ดินรวมกัน ทำให้คุณภาพที่ไหลเข้าต่ำกว่าค่าที่ออกแบบไว้ ความแปรผันของสารมลพิษตามถังแอโรบิกจะแสดงอยู่ในรูปที่ 4.

เนื่องจากการปล่อยฟอสฟอรัสในถังไร้ออกซิเจน การแยกไนตริฟิเคชั่นในถังไร้ออกซิเจน และการเจือจางด้วยกากตะกอนกลับคืน ความเข้มข้นของสารมลพิษจึงลดลงอย่างมีนัยสำคัญก่อนเข้าสู่ถังแอโรบิก SCOD_Crความเข้มข้นที่ทางเข้าถังแอโรบิกในฤดูร้อนและฤดูหนาวเท่ากับ 30.32 มก./ลิตร และ 52.48 มก./ลิตร ตามลำดับ และความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนเท่ากับ 3.90 มก./ลิตร และ 4.62 มก./ลิตร ตามลำดับ ความเข้มข้นของ TN ที่ทางเข้าถังแอโรบิกในฤดูร้อนและฤดูหนาวอยู่ที่ 4.86 มก./ลิตร และ 6.16 มก./ลิตร ตามลำดับ ลดลงเล็กน้อยเป็น 4.46 มก./ลิตร และ 5.70 มก./ลิตร ในน้ำทิ้ง บ่งชี้ว่ามีสัดส่วนค่อนข้างต่ำของไนตริฟิเคชั่นและดีไนตริฟิเคชั่นที่เกิดขึ้นในถังแอโรบิกพร้อมกัน SCOD_Crความเข้มข้นลดลงอย่างมีนัยสำคัญในโซน 1 เป็น 19.36 มก./ลิตร และ 30.20 มก./ลิตรในฤดูร้อนและฤดูหนาว ตามลำดับ ความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนลดลงเหลือ 1.75 มก./ลิตร และ 2.80 มก./ลิตร แนวโน้มการลดลงของความเข้มข้นของสารมลพิษชะลอตัวลงในโซน 2 ซึ่งบ่งชี้ว่าอินทรียวัตถุโมเลกุลขนาดเล็กได้รับการย่อยสลายอย่างสมบูรณ์และไนตริฟิเคชันเสร็จสมบูรณ์ ความเข้มข้นของสารมลพิษที่ส่วนท้ายของโซน 2 เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยน้ำทิ้งแล้ว ความเข้มข้นของสารมลพิษยังคงแทบไม่เปลี่ยนแปลงในโซน 3 แต่ค่า DO ในสุราผสมเพิ่มขึ้น บ่งชี้ว่าออกซิเจนส่วนใหญ่ที่ให้มาในโซนนี้ละลายลงในสุราผสมตะกอนและไม่ได้ใช้สำหรับ COD_Crออกซิเดชันและออกซิเดชันแอมโมเนีย SCOD ของเสีย_Crความเข้มข้นของถังแอโรบิกในฤดูร้อนและฤดูหนาวเท่ากับ 15.36 มก./ลิตร และ 26.51 มก./ลิตร ตามลำดับ และความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนของน้ำทิ้งเท่ากับ 0.17 มก./ลิตร และ 0.50 มก./ลิตร ตามลำดับอัตราการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนที่สูงขึ้นในฤดูร้อน เนื่องมาจากอุณหภูมิของน้ำที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มกิจกรรมการทำให้เป็นไนตริฟิเคชัน-การดีไนตริฟิเคชั่นของจุลินทรีย์- จางเต่า และคณะ พบว่าอุณหภูมิที่ต่ำในฤดูหนาวจะช่วยลดความอุดมสมบูรณ์ของแอมโมเนีย-แบคทีเรียที่ออกซิไดซ์และไนไตรท์- แบคทีเรียที่ออกซิไดซ์ ส่งผลให้อัตราการกำจัดแอมโมเนีย ไนโตรเจนใน WWTP ลดลง.

2.3 ปิด-ผลการทดสอบก๊าซตามแนวถังแอโรบิก

การทดสอบภาคสนามของประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของระบบเติมอากาศแบบฟองละเอียดได้ดำเนินการตามถังแอโรบิกในฤดูร้อนและฤดูหนาวโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบปิด- ผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 5- ความเข้มข้นของ DO ในถังแอโรบิกจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามทิศทางการไหล ความเข้มข้นของ DO ในสุราผสมขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนที่ถ่ายโอนจากเฟสก๊าซไปยังสถานะของเหลวโดยตัวกระจาย (เช่น OTR) และออกซิเจนที่จุลินทรีย์ใช้ (เช่น ของเรา) สารตั้งต้นมีอยู่มากมายที่ปลายด้านหน้าของถังแอโรบิก และจุลินทรีย์ต้องการออกซิเจนมากขึ้นในการย่อยสลายสารตั้งต้น ดังนั้นความเข้มข้นของ DO จึงต่ำที่สุดในโซน 1 ทั้งในฤดูร้อนและฤดูหนาวที่ (1-54 ± 0-22) มก-/ลิตร และ (1-85 ± 0-31) มก-/ลิตร ตามลำดับ ความเข้มข้นของ DO เพิ่มขึ้นเป็น (2-27 ± 0-45) มก-/ลิตร และ (2-04 ± 0-13) มก-/ลิตร ในโซน 2 ตามลำดับ ในโซน 3 ความเข้มข้นของ DO อยู่ที่ (4-48 ± 0-55) มก-/ลิตร และ (4-53 ± 1-68) มก-/ลิตร ตามลำดับ รูปแบบการแปรผันของ DO ตลอดทางเดินสอดคล้องกับความเข้มข้นของสารมลพิษ โดยทั่วไปการย่อยสลายและการทำให้เป็นไนตริกของอินทรียวัตถุเสร็จสมบูรณ์แล้วในโซน 2 ปริมาณอินทรียวัตถุในโซน 3 ลดลง ความต้องการออกซิเจนลดลง ส่งผลให้ออกซิเจนไม่ได้ถูกใช้อย่างเต็มที่และถูกกักเก็บไว้ในเฟสของน้ำเป็น DO ส่งผลให้ความเข้มข้นของ DO เพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่สูงเกินไป DO เฉลี่ยในโซน 3 สูงกว่า 2-0 มก-/ลิตร อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ว่า-มีการเติมอากาศมากเกินไปที่ส่วนท้ายของถังแอโรบิก การหายใจภายนอกของตะกอนเร่งจะช่วยลดการทำงานของตะกอนและอาจทำให้เกิดการรวมตัวของตะกอนได้อย่างง่ายดาย ขณะเดียวกันก็สิ้นเปลืองพลังงานด้วย ความเข้มข้นของ DO ที่สูงเกินไปที่ส่วนท้ายของถังแอโรบิกยังส่งผลให้ความเข้มข้นของ DO สูงขึ้นในสุราส่งคืน ซึ่งไม่เพียงเพิ่มความเข้มข้นของ DO ที่เข้าสู่ถังที่เป็นพิษผ่านทางกรดไหลย้อน แต่ยังช่วยลดปริมาณ COD Cr ที่มีอยู่ด้วย จึงทำให้ประสิทธิภาพการแยกไนตริฟิเคชันลดลง ดังนั้นจึงแนะนำให้ลดการจ่ายอากาศในโซน 3 โดยคงไว้แต่ความเข้มข้นในการผสมที่จำเป็นเท่านั้น เพื่อประหยัดพลังงานในการเติมอากาศ

ดังแสดงในรูปที่ 5มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของเครื่องกระจายอากาศในช่องต่างๆ ระหว่างการทำงานจริงระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาว OTE เฉลี่ยที่วัดได้ในฤดูหนาวอยู่ที่ 9.72% ต่ำกว่าผลที่วัดได้ในฤดูร้อน (16.71%) นี่เป็นเพราะว่าอุณหภูมิของน้ำที่ลดลงจะลดการทำงานของจุลินทรีย์ในถังแอโรบิกของ WWTP ส่งผลให้อัตราการใช้ออกซิเจนลดลง- หลังจากแก้ไขอุณหภูมิ ความเค็ม และ DO แล้ว ค่า SOTE เฉลี่ยในฤดูร้อนและฤดูหนาวอยู่ที่ 17-69% และ 14-21% ตามลำดับ ฤดูร้อน SOTE สูงกว่าฤดูหนาวเล็กน้อยอาจเป็นเพราะว่าการดำเนินการเป็นเวลานาน ทำให้การเปรอะเปื้อนของดิฟฟิวเซอร์รุนแรงขึ้น ปิดกั้นรูขุมขน และลดประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของดิฟฟิวเซอร์.

2.4 การวิเคราะห์ศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานสำหรับระบบเติมอากาศถังแอโรบิก

ตามสมการ (3) และ (4) คำนวณความต้องการออกซิเจน อัตราการจัดหาออกซิเจน และกำลังเป่าลมสำหรับแต่ละช่องของถังแอโรบิกในฤดูร้อนและฤดูหนาว ดังแสดงในตารางที่ 2- ความต้องการออกซิเจนรวมของถังแอโรบิกในฤดูหนาวสูงกว่าในฤดูร้อนประมาณ 34-91% ซึ่งเกิดจากค่า COD ที่มีอิทธิพลสูงขึ้น_Crและปริมาณสารมลพิษแอมโมเนียไนโตรเจนในฤดูหนาวเมื่อเทียบกับฤดูร้อน ความต้องการออกซิเจนในแต่ละโซนของถังแอโรบิกจะลดลงเนื่องจากมลพิษที่เข้ามาจะลดลงตามทางเดิน โซน 1 มีความเข้มข้นของสารมลพิษสูงสุดและมีสารตั้งต้นเพียงพอ ส่งผลให้กิจกรรมของจุลินทรีย์สูงขึ้น ความต้องการออกซิเจนจึงสูงที่สุด เนื่องจากมลพิษมีการย่อยสลายอย่างต่อเนื่อง ความต้องการออกซิเจนในโซน 2 และโซน 3 จึงค่อยๆ ลดลง ในฤดูร้อน สัดส่วนความต้องการออกซิเจนของทั้งสามโซนคือ 72.62%, 21.65% และ 5.73% ของความต้องการออกซิเจนในถังแอโรบิกทั้งหมด ตามลำดับ ในฤดูหนาวมีสัดส่วนร้อยละ 72.84, 24.53% และ 2.63% ตามลำดับ ในเครื่องปฏิกรณ์แบบตะกอนเร่งแบบทั่วไป ความต้องการออกซิเจนสำหรับส่วนหน้าคือ 45%-55% ส่วนตรงกลาง 25%-35% และส่วนด้านหลัง 15%-25% ปริมาณการบำบัดที่ส่วนท้ายของถังแอโรบิกนี้ต่ำกว่าค่าทั่วไป การจ่ายอากาศที่ส่วนหน้าสามารถลดลงได้อย่างเหมาะสม ทำให้มลพิษบางส่วนลดลงในส่วนด้านหลัง

เมื่อเทียบกับช่วงฤดูร้อนความต้องการออกซิเจนของกระบวนการบำบัดทางชีวภาพในฤดูหนาวจะสูงขึ้น และประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของระบบเติมอากาศแบบฟองละเอียดก็ลดลง ส่งผลให้มีความต้องการอากาศมากขึ้น- จากข้อมูลการปฏิบัติงานของ WWTP อัตราการจ่ายอากาศของโบลเวอร์ทั้งหมดในฤดูร้อนและฤดูหนาวอยู่ที่ 76-23 ลบ-ม-/ชม- และ 116-70 ลบ-ม-/ชม- ตามลำดับ การจ่ายอากาศจะสูงที่สุดในโซน 1 ในขณะที่การจ่ายอากาศในโซน 2 และโซน 3 มีความใกล้เคียงกันแต่ต่ำกว่าในโซน 1 ปริมาณออกซิเจนในฤดูร้อนสูงกว่าความต้องการออกซิเจนถึง 38-99% ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพ-ในการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ ปริมาณออกซิเจนในโซน 2 และโซน 3 เกินความต้องการออกซิเจนจริง ปริมาณออกซิเจนในฤดูหนาวสูงกว่าความต้องการออกซิเจนร้อยละ 7-07 อุปทานและอุปสงค์ของออกซิเจนในโซน 1 และโซน 2 ตรงกัน ในขณะที่มีการเติมอากาศเกิน-ในโซน 3 กำลังของโบลเวอร์เป็นสัดส่วนกับอัตราการจ่ายอากาศ ดังในสมการ (6) การใช้พลังงานของเครื่องเป่าลมในฤดูร้อนและฤดูหนาวอยู่ที่ 85-21 kW และ 130-44 kW ตามลำดับ เฮงเค็ลเสนอแนะเช่นนั้นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอากาศจะช่วยลดกำลังของเครื่องเป่าลมในระบบเติมอากาศ- เพื่อตอบสนองต่อความต้องการออกซิเจนที่แตกต่างกันในแต่ละช่องทาง WWTP ควรใช้มาตรการปรับการเติมอากาศที่สอดคล้องกัน เช่น การเติมอากาศแบบเรียว ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการเปิดท่อจ่ายอากาศที่ปลายด้านหน้าจนสุด เปิดท่อที่ปลายตรงกลางลงครึ่งหนึ่ง และปรับท่อจ่ายอากาศที่ปลายให้เปิดน้อยที่สุดประหยัดการจัดหาอากาศและการใช้พลังงานในการเติมอากาศ.

เมื่อวัดปริมาณประสิทธิภาพการใช้งานจริงของเครื่องกระจายฟองละเอียดแล้ว ประสิทธิภาพการเติมอากาศมาตรฐาน (SAE) ในถังแอโรบิกในฤดูร้อนคือ 2.57 กก.O₂/kW·h ซึ่งสูงกว่าในฤดูหนาว 32.29% ความแตกต่างของคุณภาพน้ำ ปริมาณ และอุณหภูมิระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในการทำงานและการควบคุมระบบเติมอากาศใน WWTP การสูญเสียพลังงานมีความรุนแรงในฤดูร้อนมากกว่าในฤดูหนาว และระบบเติมอากาศทำให้เกิดความสมดุลของอุปสงค์ที่ดีขึ้นในฤดูหนาว- เมื่อพิจารณาถึงอัตราการไหลและคุณภาพที่มีอิทธิพลปริมาณอากาศจะลดลงอย่างเหมาะสมในฤดูร้อนพร้อมทั้งรับประกันคุณภาพน้ำทิ้งและการผสมอย่างเพียงพอในถังแอโรบิก ในฤดูหนาว เพื่อลดผลกระทบของปริมาณมลพิษที่มีอิทธิพลสูงและอุณหภูมิต่ำ ควรจัดให้มีการเติมอากาศอย่างเพียงพอ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือในระหว่าง-การทำงานในระยะยาว มลพิษจะสะสมบนพื้นผิวและภายในรูพรุนของเครื่องกระจายกลิ่น และค่อยๆ ปิดกั้นรูพรุน และประสิทธิภาพการถ่ายโอนออกซิเจนจะลดลง หากการทำความสะอาดหัวกระจายลมไม่ตรงเวลา อาจส่งผลให้ระบบเติมอากาศจ่ายออกซิเจนไม่เพียงพอ ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพน้ำทิ้ง

WWTP ใช้กลยุทธ์การควบคุมการไหลของอากาศของโบลเวอร์ DO- เป้าหมายของระบบควบคุมการเติมอากาศคือการจัดให้มีสภาพแวดล้อม DO ที่เสถียรสำหรับจุลินทรีย์ในถังแอโรบิก และรับรองว่าน้ำทิ้งเป็นไปตามข้อกำหนด อย่างไรก็ตาม กลไกการตอบสนอง DO เพียงอย่างเดียวไม่สามารถประเมิน-ศักยภาพในการประหยัดพลังงานของระบบเติมอากาศได้ การทดสอบประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของระบบเติมอากาศภาคสนามช่วยให้สามารถคำนวณอัตราการจ่ายออกซิเจนที่แท้จริงของระบบเติมอากาศได้อย่างแม่นยำ และอธิบายรูปแบบการแปรผันตลอดเส้นทาง เมื่อรวมกับข้อมูลความต้องการออกซิเจน ช่วยให้สามารถควบคุมระบบเติมอากาศได้อย่างแม่นยำเพื่อให้บรรลุ-สมดุลอุปสงค์อุปทานและเป้าหมายในการประหยัดพลังงานและลดการบริโภค

3. บทสรุป

• อุณหภูมิของน้ำในฤดูร้อนที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มกิจกรรมการไนตริฟิเคชั่นของจุลินทรีย์และการแยกไนตริฟิเคชัน ส่งผลให้ซีโอดี Cr และแอมโมเนียไนโตรเจนในฤดูหนาวสูงขึ้นเมื่อเทียบกับฤดูร้อน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากภาระไฮดรอลิกในฤดูหนาวต่ำกว่าฤดูร้อน HRT ที่ขยายออกไปในถังแอโรบิกและการเติมอากาศที่เพียงพอจะชดเชยผลกระทบด้านลบของอุณหภูมิต่ำที่มีต่อไนตริฟิเคชัน ดังนั้นคุณภาพน้ำทิ้งทั้งในฤดูร้อนและฤดูหนาวจึงได้มาตรฐานเกรด A GB 18918-2002

• เมื่อเทียบกับฤดูร้อน ความต้องการออกซิเจนของกระบวนการบำบัดทางชีวภาพในฤดูหนาวจะสูงกว่า ประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนของระบบเติมอากาศแบบฟองละเอียดต่ำกว่า ส่งผลให้อัตราการจ่ายอากาศที่ต้องการสูงขึ้นและประสิทธิภาพการเติมอากาศลดลง

• ปริมาณออกซิเจนในฤดูร้อนและฤดูหนาวสูงกว่าความต้องการออกซิเจน 38.99% และ 7.07% ตามลำดับ ซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพในการประหยัดพลังงานที่มากขึ้น-ในฤดูร้อน ความเข้มข้นของสารมลพิษจะค่อยๆ ลดลงไปตามถังแอโรบิก โดยคงอยู่เกือบคงที่ในตอนท้าย ในขณะที่ความเข้มข้นของ DO ที่ส่วนท้ายจะสูงกว่าที่ด้านหน้ามาก สิ่งนี้บ่งชี้ว่าออกซิเจนส่วนใหญ่ที่จ่ายไปที่ส่วนท้ายจะละลายลงในสุราผสมตะกอนและไม่ได้ใช้สำหรับ COD_Crออกซิเดชันและออกซิเดชันของแอมโมเนีย ซึ่งบ่งบอกถึง-การเติมอากาศ ดังนั้นการจ่ายอากาศที่ส่วนท้ายของถังแอโรบิกจึงสามารถลดลงได้อย่างเหมาะสม ในขณะเดียวกันก็รับประกันคุณภาพน้ำทิ้งและการผสมที่เพียงพอ