การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษในน้ำเสียโดยใช้ระบบ AAO ดัดแปลง
ภาพรวม
ที่แอนาโรบิก-แอนซิก-ออกซิก (AAO หรือ A²/O)กระบวนการเป็นเทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ซึ่งออกแบบมาเพื่อการกำจัดคาร์บอนอินทรีย์ ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสไปพร้อมๆ กัน ประกอบด้วย 3 โซนที่เชื่อมต่อถึงกัน:
- โซนแอนแอโรบิก: แบคทีเรียที่ขาดออกซิเจนและไนเตรตจะสลายสารประกอบอินทรีย์และปล่อยฟอสฟอรัสออกมา
- โซนแอนซิก: แบคทีเรียที่แยกตัวออกใช้คาร์บอนอินทรีย์เป็นตัวบริจาคอิเล็กตรอนเพื่อลดไนเตรต/ไนไตรต์ (ที่ส่งคืนจากโซนออกซิก) ให้เป็นก๊าซไนโตรเจน เพื่อกำจัดไนโตรเจน
- โซนออกซิก: จุลินทรีย์แอโรบิกออกซิไดซ์อินทรียวัตถุที่เหลืออยู่และอำนวยความสะดวกในการเกิดไนตริฟิเคชั่น (แอมโมเนียเป็นไนเตรต) ในขณะที่ฟอสฟอรัส{0}}สิ่งมีชีวิตที่สะสมจะดูดซับฟอสเฟต
ในด้านการบำบัดน้ำเสีย แม้ว่าระบบ AAO แบบเดิมสามารถกำจัดมลพิษออกจากน้ำเสียได้ แต่องค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นของน้ำเสียได้ส่งผลให้ประสิทธิภาพการบำบัดของกระบวนการ AAO ลดลง เพื่อให้มั่นใจถึงระดับการสมัครและประสิทธิผลของกระบวนการ AAOจำเป็นต้องทำการวิจัยเฉพาะเกี่ยวกับระบบที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งมีความสำคัญเชิงปฏิบัติที่สำคัญสำหรับองค์กรและแผนกที่เกี่ยวข้องในการปรับปรุงคุณภาพการดำเนินงาน
ดัดแปลงระบบ AAO
1. หลักการพื้นฐานของระบบ AAO
ยกตัวอย่างระบบบำบัดน้ำเสีย AAO ในโรงบำบัดน้ำเสียเฉพาะระบบที่มีอยู่คือ กกระบวนการ AAO ทั่วไปซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 4 ส่วน ได้แก่ถังแอนแอโรบิก ถังแอโรบิก ถังอ็อกซิก และถังตกตะกอนรองดังรายละเอียดในรูปที่ 1.
ในระบบ AAO แบบเดิม จุลินทรีย์จะเติบโตและเผาผลาญภายใต้สภาพแวดล้อมต่างๆ ด้วยปฏิสัมพันธ์ระหว่างชุมชนจุลินทรีย์ต่างๆ การกำจัดมลพิษอย่างมีประสิทธิภาพสามารถทำได้โดยปฏิกิริยาทางเคมี เช่น แอมโมนิฟิเคชั่น ไนตริฟิเคชั่น และดีไนตริฟิเคชั่น ซึ่งกำจัดมลพิษอินทรีย์ได้อย่างมีนัยสำคัญ
ระบบ AAO แบบเดิมมีข้อได้เปรียบ เช่น ต้นทุนทางเทคนิคต่ำ การทำงานที่เรียบง่าย และระยะเวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT) สั้น แต่ก็ยังมีข้อเสียอยู่เช่นกันประสิทธิภาพการกำจัดฟอสฟอรัสต่ำและข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับอายุตะกอนและการออกแบบแหล่งคาร์บอนทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามมาตรฐานที่คาดหวังในโครงการกำจัดมลพิษทางน้ำเสียบางโครงการ
2. การวิเคราะห์การออกแบบระบบ AAO ดัดแปลง
จากการวิจัยก่อนหน้านี้ มีการปรับปรุงระบบ AAO แบบเดิม โดยเน้นไปที่ถังแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นหลัก ที่ดัดแปลงระบบถังแอนแอโรบิกประกอบด้วยสามส่วน:โซน-ตะกอนผสมน้ำ ตะกอน-โซนแยกน้ำ และโซนสื่อดังที่แสดงในรูปที่ 2.
ในระบบ AAO ที่แก้ไขแล้ว (รูปที่ 3) โซนผสมน้ำตะกอน-และโซนตัวกลางได้รับการออกแบบให้มีขนาดเท่ากัน (ยาว 15 ซม. × กว้าง 20 ซม. × สูง 60 ซม.) แต่ละโซนมีปริมาตรที่มีประสิทธิภาพ 9 ลิตร เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT) สำหรับทั้งโซนตะกอนและโซนตัวกลางคือ 2 ชั่วโมง
3. การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัด COD ในระบบ AAO ที่ดัดแปลง
วิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัดความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ของระบบ AAO ที่ได้รับการปรับปรุง เมื่อค่า COD ที่ไหลเข้าคือ 447 มก./ลิตร ค่า COD ของน้ำทิ้งจากระยะไร้ออกซิเจนจะอยู่ที่ประมาณ 147 มก./ลิตร และค่า COD ของน้ำทิ้งสุดท้ายคือ 42 มก./ลิตร ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยของเสียประเภท A ประสิทธิภาพการกำจัด COD ในระยะเริ่มต้นแบบไร้ออกซิเจนไม่เสถียร โดยมีความผันผวนอย่างมากและระดับสารแขวนลอยของสุราผสม (MLSS) ค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม,หลังจาก 7 วัน อัตราการกำจัดคงที่ที่ 94%- ขั้นไม่ใช้ออกซิเจนจะกำจัดมลพิษเป็นหลักผ่านการย่อยสลายของจุลินทรีย์และการเจือจางด้วยกรดไหลย้อน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการกำจัดมลพิษอย่างมีประสิทธิภาพ
การใช้ซอฟต์แวร์ Minitab ประสิทธิภาพการกำจัดของระบบ AAO ที่ดัดแปลงและแบบทั่วไปถูกเปรียบเทียบผ่านการวิเคราะห์ทดสอบตัวอย่างอิสระ- โดยผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 4.
ที่ช่วงความเชื่อมั่น 95% ค่า t- คือ 0.26 และค่า p- คือ 0.605- การวิเคราะห์ข้อมูลระบุว่าไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในอัตราการกำจัดเฉลี่ยระหว่างทั้งสองระบบ ระบบ AAO ที่ได้รับการดัดแปลงแสดงให้เห็นความแปรปรวนค่อนข้างสูงในประสิทธิภาพการกำจัด COD โดยสาเหตุหลักมาจากความแตกต่างในข้อมูลระยะเริ่มต้น- รวมถึงระยะการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมด้วยโดยรวมแล้ว ระบบ AAO ที่ได้รับการดัดแปลงแสดงให้เห็นการกำจัด COD ที่มีประสิทธิภาพ.
4. การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนในระบบ AAO ที่ดัดแปลง
มีการวิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจน (NH₃-N) เมื่อความเข้มข้นของ NH₃-N ที่มีอิทธิพลคือ 36 มก./ลิตร น้ำทิ้ง NH₃-N จากระยะไร้ออกซิเจนจะอยู่ที่ประมาณ 19 มก./ลิตร ในระยะแรก ความเข้มข้นของน้ำทิ้งค่อนข้างสูง และประสิทธิภาพในการกำจัดมีความผันผวนอย่างมาก อย่างไรก็ตาม,หลังจากปรับตัวเข้ากับสภาพเดิมเป็นเวลา 12 วัน อัตราการกำจัดเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 81%โดยมีแบคทีเรียไนตริไฟริ่งในระยะการเจริญเติบโตแบบลอการิทึมต่อมาอัตราการกำจัดคงที่ โดยอยู่ที่ค่าเฉลี่ย 93%โดยมีความเข้มข้นของน้ำทิ้ง NH₃-N อยู่ที่ 4 มก./ลิตร เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยสารประเภท A
ที่ช่วงความเชื่อมั่น 95% ค่า t- คือ 3.41 และค่า p- คือ 0.998- การวิเคราะห์ข้อมูลระบุว่าไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในอัตราการกำจัดเฉลี่ยระหว่างทั้งสองระบบ ระบบ AAO ที่ได้รับการดัดแปลงแสดงให้เห็นความแปรปรวนที่ค่อนข้างสูงในประสิทธิภาพการกำจัด NH₃-N โดยมีสาเหตุหลักมาจากความแตกต่างในข้อมูลระยะเริ่มต้น- รวมถึงระยะการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมด้วยโดยรวมแล้ว ระบบ AAO ที่ถูกดัดแปลงแสดงให้เห็นการกำจัด NH₃-N ที่มีประสิทธิผล.
5. การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัดฟอสฟอรัสทั้งหมดและไนโตรเจนทั้งหมดในระบบ AAO ที่ดัดแปลง
5.1 ประสิทธิภาพการกำจัดฟอสฟอรัสทั้งหมด
วิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัดฟอสฟอรัสทั้งหมด (TP) เมื่อความเข้มข้นของ TP ที่มีอิทธิพลคือ 3.6 มก./ลิตร ต้องใช้เวลาในการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมเป็นเวลา 11 วัน ความเข้มข้นของ TP ของน้ำทิ้งจากทั้งระบบสูงถึง 2.8 มก./ลิตร ในขณะที่ความเข้มข้น TP ของน้ำทิ้งในระยะไม่ใช้ออกซิเจนอยู่ที่ 4.2 มก./ลิตร ซึ่งบ่งชี้ถึงการปลดปล่อยฟอสฟอรัสที่มีนัยสำคัญ หลังจากเคยชินกับสภาพแวดล้อม ประสิทธิภาพการกำจัด TP ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด โดยความเข้มข้น TP ของน้ำทิ้งในระยะไม่ใช้ออกซิเจนลดลงเหลือ 2.7 มก./ลิตร และประสิทธิภาพการกำจัดสูงถึง 17%ในระยะต่อมา อัตราการกำจัด TP มีความเสถียรสูงกว่า 60% และความเข้มข้นของ TP ของน้ำทิ้งเข้าใกล้ 0.5 มก./ลิตรเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยคลาส B
การเปรียบเทียบระหว่างทั้งสองระบบแสดงให้เห็นว่าระบบ AAO ที่ได้รับการปรับเปลี่ยนนั้นต้องการช่วงการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมในช่วงเริ่มต้นโดยมีประสิทธิภาพในการกำจัดที่ค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม หลังจากปรับตัวแล้วประสิทธิภาพการกำจัด TP ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับระบบ AAO ทั่วไป
5.2 ประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนทั้งหมด
วิเคราะห์ประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนทั้งหมด (TN) เมื่อความเข้มข้นของ TN ที่ไหลออกมาคือ 34 มก./ลิตร ความเข้มข้นของ TN ของน้ำทิ้งในระยะไม่ใช้ออกซิเจนจะอยู่ที่ประมาณ 18 มก./ลิตร ในระยะแรก ความเข้มข้นของน้ำทิ้งค่อนข้างสูง และประสิทธิภาพในการกำจัดมีความผันผวนอย่างมากหลังจากเคยชินกับสภาพแวดล้อมเป็นเวลา 10 วัน อัตราการกำจัด TN เพิ่มขึ้นเป็น 68% โดยมีความเข้มข้นของน้ำทิ้งอยู่ที่ 9 มก./ลิตรเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยคลาส A
ที่ช่วงความเชื่อมั่น 95% ค่า t- คือ 0.72 และค่า p- คือ 0.753- การวิเคราะห์ข้อมูลระบุว่าไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในอัตราการกำจัดเฉลี่ยระหว่างทั้งสองระบบ ระบบ AAO ที่ได้รับการดัดแปลงมีความแปรปรวนค่อนข้างสูงในประสิทธิภาพการกำจัด TN โดยมีสาเหตุหลักมาจากความแตกต่างในข้อมูลระยะเริ่มต้น- รวมถึงระยะการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมด้วยโดยรวมแล้ว ระบบ AAO ที่ได้รับการดัดแปลงแสดงให้เห็นการกำจัด TN อย่างมีประสิทธิภาพ.
บทสรุป
โดยสรุป ระบบ AAO ที่ได้รับการปรับปรุงแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งในการกำจัดมลพิษในน้ำเสียที่สำคัญ-COD แอมโมเนียไนโตรเจน ไนโตรเจนทั้งหมด และฟอสฟอรัสทั้งหมด- ให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยก๊าซประเภท A หรือ B หลังจากช่วงระยะเวลาสั้นๆ ในการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อม
แม้ว่าการวิเคราะห์ทางสถิติ (การทดสอบ t- ค่า p-) แสดงให้เห็นว่าไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในประสิทธิภาพการกำจัดเฉลี่ยเมื่อเปรียบเทียบกับระบบแบบเดิม การออกแบบที่ปรับเปลี่ยนมีความเสถียรที่สูงขึ้นและผลลัพธ์การรักษาที่ดีขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป แม้ว่าจะมีความแปรปรวนของข้อมูลมากขึ้นในระหว่างการดำเนินการครั้งแรกก็ตาม การปรับปรุง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโซนแอนแอโรบิกที่มีโซนการผสม การแยก และตัวกลางที่เหมาะสมที่สุด ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพของกระบวนการ
การค้นพบนี้เน้นย้ำศักยภาพของระบบ AAO ที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อจัดการกับองค์ประกอบของน้ำเสียที่ซับซ้อนอย่างมีประสิทธิภาพซึ่งสนับสนุนการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติเพื่ออัปเกรดโครงสร้างพื้นฐานการรักษาที่มีอยู่