Analyse de l'impact de l'approvisionnement en oxygène par étapes dans la zone aérobie du procédé AAO sur l'efficacité de l'élimination des polluants
Aperçu
Le procédé AAO est une technologie de traitement des eaux usées largement utilisée, comprenant principalement des étapes anaérobies, anoxiques et aérobies, qui fonctionnent en synergie pour éliminer efficacement les polluants des eaux usées. L'étape aérobie est un élément essentiel du processus AAO, et la méthode d'approvisionnement en oxygène a un impact direct sur l'efficacité opérationnelle globale de l'ensemble du système. Pour améliorer encore l'efficacité du processus AAO dans des applications pratiques, les chercheurs ont proposé un schéma d'approvisionnement en oxygène par étapes. En établissant plusieurs zones avec différentes concentrations d'oxygène dissous (OD) au sein du système, ce schéma vise à optimiser l'activité métabolique des micro-organismes aérobies et à améliorer l'efficacité de l'élimination des polluants. Par conséquent, l’analyse de l’impact de l’apport échelonné d’oxygène dans la zone aérobie du processus AAO sur l’élimination des polluants présente une valeur pratique significative.
Aperçu de l'approvisionnement en oxygène par étapes dans la zone aérobie du procédé AAO
La zone aérobie est le principal site d'oxydation et de décomposition de la matière organique. Grâce à un apport d'oxygène par étapes, les concentrations d'OD dans différentes zones peuvent être ajustées de manière flexible en fonction du taux de dégradation de la matière organique et de la demande en oxygène des micro-organismes, garantissant ainsi une dégradation uniforme et suffisante de la matière organique dans toutes les zones. Cette approche permet d’améliorer les taux d’élimination des matières organiques et de stabiliser la qualité des effluents. Dans la zone aérobie, l’azote ammoniacal est oxydé en nitrate par les bactéries nitrifiantes. L'approvisionnement en oxygène par étapes garantit que les bactéries nitrifiantes fonctionnent efficacement sous des concentrations d'OD appropriées, évitant ainsi les effets néfastes sur le processus de nitrification provoqués par des niveaux d'OD trop élevés ou trop faibles. Simultanément, en contrôlant le taux de recirculation et la concentration de la liqueur mélangée, le processus de nitrification peut être encore optimisé, améliorant ainsi l'efficacité de l'élimination de l'azote ammoniacal. Le processus AAO effectue une élimination simultanée de l’azote et du phosphore. Dans des conditions d'apport d'oxygène par étapes dans la zone aérobie, les organismes accumulateurs de phosphore - (PAO) peuvent absorber complètement le phosphore à des concentrations appropriées d'OD et réaliser l'élimination du phosphore en évacuant des boues riches en phosphore - dans les étapes suivantes. Parallèlement, en ajustant les paramètres opérationnels dans les zones anoxiques et aérobies, le processus de dénitrification peut être optimisé, améliorant ainsi l'efficacité totale de l'élimination de l'azote.
Méthodologie expérimentale pour analyser l'impact de la mise en scène Apport d'oxygène sur l'efficacité de l'élimination des polluants
Au cours de l'expérience, des méthodes telles que les systèmes de contrôle des vannes d'aération, les systèmes de contrôle automatique et le nombre de dispositifs de soufflage ont été utilisés pour réguler l'intensité de l'aération, reflétant ainsi la concentration d'OD. Le flux de processus de la configuration expérimentale est présenté dansFigure 1.
Comme le montre la figure 1, la zone aérobie du système AAO est divisée en trois régions : les sections de tête, du milieu et de la queue. Le temps de rétention hydraulique (HRT) du système a été fixé à 2 heures. Les dimensions du réacteur étaient de 160 cm × 125 cm × 100 cm (longueur × largeur × hauteur), avec une hauteur de liqueur mélangée fixée à 60 cm. La direction du flux entre les réservoirs de réaction était contrôlée à l'aide de parois de guidage et de déflecteurs.
Des échantillons d'effluents ont été collectés dans le bassin de sédimentation primaire d'une usine de traitement des eaux usées municipale. La qualité des eaux usées était relativement stable, avec tous les indicateurs pertinents dans les plages standard : la concentration de TP variait de 3,0 à 5,5 mg/L, la concentration de TN de 26 à 49 mg/L et la DCO de 255 à 485 mg/L.
Chaque section aérobie était équipée d'une pompe à air vortex et d'un système de tuyaux perforés configurés indépendamment pour former le système d'aération pour les opérations d'aération. Pendant le fonctionnement du système, chaque pompe à air vortex fonctionnait de manière indépendante et stable, maintenant les concentrations d'OD dans les plages de 4 à 5 mg/L, 3 à 4 mg/L et 2 à 3 mg/L, respectivement. Les concentrations d'OD et la qualité des effluents de différentes sections ont été mesurées et analysées pour déterminer l'impact spécifique sur l'efficacité de l'élimination des polluants.
3 Analyse de l'impact de la concentration de DO dans la section de tête sur l'efficacité de l'élimination des polluants
3.1 Analyse de l’efficacité de l’élimination de la DCO
L'analyse de l'élimination de la DCO dans la section de tête de la zone aérobie AAO dans trois conditions différentes de concentration d'OD a montré des valeurs de DCO dans les effluents de 41,2, 40,2 et 40,8 mg/L, avec des efficacités d'élimination de 91,3 %, 90,5 % et 90,8 %, respectivement. Des détails spécifiques sont indiqués dansFigure 2.
L'analyse des données indique que même si l'efficacité d'élimination de la DCO dans la section de tête variait dans une certaine mesure selon différentes concentrations d'OD, la variation globale était minime et ne montrait pas de corrélation claire. Lorsque la concentration d'OD augmentait du niveau de 2 à 3 mg/L à celui de 3 à 4 mg/L, la DCO des effluents et l'efficacité d'élimination diminuaient respectivement de 1,0 mg/L et de 0,8 %. Cependant, lorsque la concentration d'OD augmente jusqu'à un niveau de 4 à 5 mg/L, la DCO des effluents et l'efficacité d'élimination augmentent respectivement de 0,6 mg/L et 0,3 %. Différentes concentrations de DO n’ont pas eu d’impact significatif sur l’efficacité de l’élimination de la DCO.
3.2 Analyse de l’efficacité de la suppression du TN
L'analyse de l'élimination du TN dans la section de tête a montré des concentrations de TN dans les effluents de 12,8, 12,3 et 13,1 mg/L dans les trois conditions d'OD, avec des taux d'élimination de 68,0 %, 66,8 % et 67,7 %, respectivement.
L'analyse des données indique que l'efficacité d'élimination du TN dans la section de tête variait dans une certaine mesure selon différentes concentrations d'OD, mais la variation globale était minime et ne montrait pas de corrélation claire. Ainsi, on peut conclure que différentes concentrations de DO n’ont pas d’impact significatif sur l’efficacité de l’élimination du TN.
3.3 Analyse de l'efficacité de la suppression des TP
L'analyse de l'élimination du TP dans la section de tête a montré des concentrations de TP dans les effluents de 0,60, 0,51 et 0,48 mg/L dans les trois conditions d'OD, avec des taux d'élimination de 88,1 %, 90,7 % et 91,7 %, respectivement.
L'analyse des données indique que l'efficacité d'élimination du TP dans la section de tête variait en fonction de la concentration de DO. L’augmentation de la concentration de DO a réduit la concentration de TP dans l’effluent et a encore amélioré l’efficacité de l’élimination. Ainsi, on peut conclure que le niveau de concentration d’OD de 4 à 5 mg/L a atteint l’efficacité d’élimination relativement la plus élevée.
Une analyse complète suggère que le réglage de la concentration d'OD dans la section de tête à un niveau de 4 à 5 mg/L entraîne une efficacité d'absorption du phosphore plus élevée.
4 Analyse de l'impact de la concentration d'OD dans la section médiane sur l'efficacité de l'élimination des polluants
4.1 Analyse de l’efficacité de l’élimination de la DCO
L'analyse de l'élimination de la DCO dans la section médiane a montré des valeurs de DCO dans les effluents de 39,9, 38,9 et 40,4 mg/L dans les trois conditions d'OD, avec des efficacités d'élimination de 91,0 %, 90,9 % et 91,2 %, respectivement. Des détails spécifiques sont indiqués dansFigure 3.
L'analyse des données indique que même si l'efficacité d'élimination de la DCO dans la section médiane variait dans une certaine mesure selon différentes concentrations d'OD, la variation globale était minime et ne montrait pas de corrélation claire. Lorsque la concentration d'OD augmentait du niveau de 2 à 3 mg/L au niveau de 3 à 4 mg/L, la DCO des effluents et l'efficacité d'élimination diminuaient respectivement de 1,0 mg/L et de 0,1 %. Cependant, lorsque la concentration d'OD augmente jusqu'à un niveau de 4 à 5 mg/L, la DCO des effluents et l'efficacité d'élimination augmentent respectivement de 0,5 mg/L et 0,3 %. Différentes concentrations de DO n’ont pas eu d’impact significatif sur l’efficacité de l’élimination de la DCO.
4.2 Analyse de l’efficacité de la suppression du TN
L'analyse de l'élimination du TN dans la section médiane a montré des concentrations de TN dans les effluents de 13,8, 13,0 et 12,9 mg/L dans les trois conditions d'OD, avec des taux d'élimination de 62,5 %, 66,3 % et 66,4 %, respectivement. En comparaison, des niveaux de concentration d'OD de 3 à 4 mg/L et de 4 à 5 mg/L ont entraîné une meilleure efficacité d'élimination du TN.
4.3 Analyse de l'efficacité de la suppression des TP
L'analyse de l'élimination du TP dans la section médiane a montré des concentrations de TP dans les effluents de 0,57, 0,52 et 0,46 mg/L dans les trois conditions d'OD, avec des taux d'élimination de 88,5 %, 90,8 % et 91,5 %, respectivement. En comparaison, des niveaux de concentration d'OD de 3 à 4 mg/L et de 4 à 5 mg/L ont entraîné une meilleure efficacité d'élimination du TP.
Une analyse complète suggère que le réglage de la concentration d'OD dans la section centrale à un niveau de 3 à 4 mg/L permet d'obtenir une efficacité d'élimination des polluants plus élevée.
Analyse de l'impact de la concentration d'OD dans la section de queue sur l'efficacité de l'élimination des polluants
5.1 Analyse de l’efficacité de l’élimination de la DCO
L'analyse de l'élimination de la DCO dans la section arrière a montré une efficacité d'élimination de 91,8 % dans les trois conditions de concentration de DO. Différentes concentrations de DO n’ont pas eu d’impact significatif sur l’efficacité de l’élimination de la DCO.
5.2 Analyse de l’efficacité de la suppression du TN
L'analyse de l'élimination du TN dans la section arrière a montré des concentrations de TN dans les effluents de 11,5, 12,7 et 13,4 mg/L dans les trois conditions d'OD, avec des taux d'élimination de 72,7 %, 67,9 % et 66,5 %, respectivement. En comparaison, le niveau de concentration de DO de 2 à 3 mg/L a entraîné une meilleure efficacité d’élimination du TN.
5.3 Analyse de l'efficacité de la suppression des TP
L'analyse de l'élimination du TP dans la section arrière a montré que lorsque la concentration d'OD était inférieure à 2,0 mg/L, l'efficacité d'élimination ne dépassait pas 96 %. Dans cette expérience, le taux d'élimination dans les trois conditions d'OD était de 90 % et les concentrations d'effluents répondaient à la norme primaire.
En résumé, le réglage de la concentration d'OD dans la section arrière au niveau de 2 à 3 mg/L permet d'obtenir une efficacité d'élimination des polluants plus élevée.
Conclusion
Pour étudier l'impact spécifique de l'apport d'oxygène par étapes dans la zone aérobie du processus AAO sur l'efficacité de l'élimination des polluants, la zone aérobie a été divisée en sections de tête, de milieu et de queue au cours de l'étude. L'analyse des efficacités d'élimination de la DCO, du TN et du TP dans ces sections, combinée aux résultats de la recherche, indique que le réglage des niveaux de concentration d'OD dans les trois zones aérobies à 4 à 5 mg/L, 3 à 4 mg/L et 2 à 3 mg/L, respectivement, permet d'obtenir une meilleure efficacité globale d'élimination des polluants. Cette approche peut fournir un soutien et une référence aux efforts de protection écologique de l’environnement, d’économie d’énergie et de réduction des émissions.