Fra laboratoriet til stor-anvendelse ved 300.000 m³/d, hvordan løser denne teknologi problemet med denitrifikation i spildevand med et lavt forhold mellem kulstof-til-nitrogen?
For dem, der arbejder i spildevandsbehandlingsindustrien, er der i øjeblikket en dobbelt udfordring: På den ene side strammes standarderne for udledning af byspildevand løbende, med stadigt-stigende krav til fjernelse af total nitrogen og totalfosfor, hvilket gør ekstrem denitrifikation til en nødvendighed for industrien; på den anden side er det lave forhold mellem kulstof-til-nitrogen udbredt i byspildevand i Kina. Traditionelle processer er afhængige af eksterne kulstofkilder for at sikre denitrifikationseffektivitet, hvilket ikke kun øger driftsomkostningerne markant, men også medfører yderligere kulstofemissionstryk, hvilket modsiger det strategiske "dobbelt-kulstof"-mål.
I traditionelle AAO-processer spildes de fleste af de organiske kulstofkilder i spildevand gennem beluftning og oxidation i det aerobe stadie, hvilket efterlader utilstrækkelige kulstofkilder til denitrifikation, hvilket gør det vanskeligt at imødekomme industriens transformationsbehov med "forbedring af kvalitet og effektivitet + reduktion af forurening og kulstofemissioner." Den hastigt fremvoksende Anaerob-Oxic-Anoxic (AOA) proces, med sin kernestyrke til at opnå dyb nitrogen- og fosforfjernelse uden eksterne kulstofkilder, er gradvist flyttet fra laboratorieforskning til stor-ingeniørpraksis og er blevet en fænomenal behandling af hestevand i "spildvandsindustrien".
Kernedekryptering: Bare en ændring i reaktionsrækkefølgen, hvad er magien ved AOA?
Mange mennesker undrer sig over, hvorfor AOA, sammenlignet med den traditionelle AAO-proces, kun vender reaktionsrækkefølgen af "aerob" og "anoxisk" og opnår et kvalitativt gennembrud. Svaret ligger i dens unikke "først lagre, derefter udnytte" interne kulstofkilde-drevet nitrogen- og fosforfjernelsesmekanisme.
Traditionelle AAO-processer (anaerob-anaerob-aerob) anvender en anaerob-anoksisk-aerob strømning. De fleste af de let bionedbrydelige organiske kulstofkilder i spildevand oxideres vilkårligt og nedbrydes under beluftning i det aerobe stadie. Meget lidt kulstof er faktisk tilgængeligt til denitrifikation i det anoxiske stadie, hvilket tvinger tilsætningen af eksterne kulstofkilder som natriumacetat til at udfylde hullet, hvilket skaber en ond cirkel af "jo flere kulstofkilder der er knappe, jo mere de tilsættes; jo højere omkostninger, jo højere kulstofemissioner."
I modsætning hertil omstrukturerer AAO-processen, med dens tre-trins anaerobe-aerobe-anoxiske layout, fuldstændig kulstofkildeudnyttelsesvejen, hvilket sikrer, at hver kulstofkilde bruges effektivt:
1. Anaerobt stadium: Kilde-Baseret kulstoflåsning
Den let bionedbrydelige COD i influenten omdannes fortrinsvis til interne kulstofkilder såsom PHA og lagres i mikroorganismerne. Dette forbereder i det væsentlige "denitrifikationsammunition" til mikroorganismerne på forhånd, hvilket forhindrer kulstofspild fra kilden.
2. Aerobic Stage: Præcisionsnitrifikation
Dette trin fuldender hele nitrifikationsprocessen for ammoniak-nitrogen. Samtidigt, ved præcist at kontrollere beluftningstiden og koncentrationen af opløst oxygen, forhindrer det overdreven oxidation af den interne kulstofkilde, der er lagret i mikroorganismerne, hvilket sikrer tilstrækkelige reserver til efterfølgende denitrifikation.
3. Post-Anoxisk fase: Endogen denitrifikation
Mikroorganismerne bruger deres forud-lagrede interne kulstofkilde til at fuldføre denitrifikationen af nitratnitrogen. Hele processen er ikke afhængig af eksterne kulstofkilder, hvilket fundamentalt løser industriens smertepunkt ved utilstrækkelig kulstofkilde i spildevand med lavt-kulstof-til-nitrogenforhold.
Hardcore-verifikation: Fra 100.000 til 300.000 m³/d er disse projekter blevet implementeret og viser resultater.
Teknologiens effektivitet er bevist af ingeniørpraksis. I øjeblikket er AOA-processen blevet anvendt i stor skala i spildevandsrensningsanlæg i flere byer i hele Kina, og dækker forskellige scenarier såsom nye projekter, opgraderinger, regntidens påvirkninger og lav-temperaturdrift, hvilket giver meget overbevisende driftsresultater.
Produktionstestresultater viser, at selv under ekstreme forhold med en vandbelastning på over 202%, blev spildevandskvaliteten af AOA-processen ikke væsentligt forringet: Fjernelseshastighederne for ammoniak-nitrogen, totalt nitrogen og totalt fosfor oplevede kun mindre, kontrollerbare fluktuationer, og spildevandskoncentrationerne forblev konsekvent inden for standarderne. Ved blot at justere det primære slamreturforhold, luft-til-vandforhold og slamkoncentration kan systemet hurtigt vende tilbage til stabil drift og perfekt tilpasse sig de komplekse forhold med betydelige vandvolumenudsving i regntiden.
Fuld-tilpasningsevne til scenarier: Kompatibel med eftermontering, håndterer lav-temperaturoperationer
Udover nye projekter viser AOA-processen også stærk kompatibilitet ved opgradering af eksisterende spildevandsrensningsanlæg. Efter at have afsluttet en 1500 m³/d ORBAL oxidationsgrøft-AOA-proces eftermontering på et spildevandsrensningsanlæg i Chongqing, steg den samlede nitrogenfjernelseshastighed fra 71,52 % af den oprindelige AAO-proces til 83,01 % uden behov for en ekstern kulstofkilde, og fjernelseseffekten af ni COD, ammoniak, ammoniak og nitrogen overlegent i forhold til traditionelle processer.
Et 40.000 m³/d AOA-processpildevandsrensningsanlæg i Guiyang, der opererer i 430 dage under forhold med vandtemperaturer helt ned til 11 grader, opnåede stadig et bidrag på 40 % nitrogen-fjernelse{5}, for at fjerne 40 % nitrogen{5}. nitrogen forbliver stabilt ved 4,13 mg/L. Sammenlignet med AAO processpildevandsrensningsanlæg med samme indløbskilde, blev spildevandets samlede nitrogen reduceret med 54,62%, biologisk tanks energiforbrug blev reduceret med 24%, kemikalieforbruget med 39% og slamproduktionen med 7%.
Beyond Meeting Standards: AOA-processens fremtidige opgraderingspotentiale
I øjeblikket har AOA-processen dannet et relativt komplet teknisk system, men dets potentiale rækker langt ud over det. For at imødekomme spildevandsbehandlingsindustriens udviklingsbehov for lavere energiforbrug og lavere kulstofemissioner, er industrien begyndt at udforske integrationen af AOA-processen med nye nitrogenfjernelsesteknologier for yderligere at udforske teknologisk opgraderingspotentiale.
Flere undersøgelser har vist, at det koblede system af AOA (Automatic Aeration) teknologi med kort-nitrifikation og anaerob ammoniumoxidation (ANAO) teknologier udviser enestående nitrogenfjernelseseffektivitet i rensning af byspildevand med lave COD/TN-forhold: En kort-afskæring af nitrifikationsprocesser baseret på et stANA, integreret AOOA-processystem{{2} spildevands samlede nitrogenkoncentration så lav som 2,3 mg/L, med en total nitrogenfjernelseshastighed så høj som 95,8 %; et modificeret AOA-kontinuerligt flow-system, under forhold, hvor det indgående COD/TN-forhold er så lavt som 3,2, opnår avancerede behandlingseffekter med effluent TN (4,6±1,5) mg/L og total fosfor (0,2±0,2) mg/L, med ANAO-koblet nitrogen, der tegner sig for {{1}fjernelse over {{1} %.
Disse udforskninger giver ubegrænsede muligheder for fremtidig realisering af næsten-nul kulstofkilde og næsten-nul energiforbrug spildevandsbehandling ved hjælp af AOA-processen, og giver også kerneteknologisk støtte til den lave-kulstofomdannelse i mit lands spildevandsbehandlingsindustri.
Konklusion
Fra løsning af flaskehalsproblemet med nitrogenfjernelse fra spildevand med lavt kulstof-til-nitrogenforhold til tilpasning til industriens transformationsbehov for "synergistisk effektivitetsforbedring gennem forureningsreduktion og kulstofreduktion", har AOA-processen demonstreret sin kerneværdi inden for spildevandsbehandlingsområdet gennem håndgribelige tekniske resultater. Med kontinuerlig teknologisk iteration og stor-fremstød er AOA-processen ved at blive den foretrukne løsning til konstruktion og opgradering af byspildevandsrensningsanlæg i mit land, hvilket driver industrien til en støt overgang fra "at leve op til emissionsstandarder" til et udviklingsstadium af høj-kvalitet af "grøn, lav{5}}kulstofeffektivitet."
