Processi AAO e AO, qual è il migliore nel trattamento delle acque reflue?

1. Processi AAO e AO: confronto delle prestazioni di rimozione del COD

La capacità dei processi di trattamento delle acque reflue di rimuovere la materia organica è uno dei principali indicatori di efficienza del processo. La dimensione del COD riflette direttamente la quantità di materia organica nelle acque reflue. Il sistema di elaborazione dati DPS è stato utilizzato per testare la differenza nella concentrazione di COD e nel tasso di rimozione del COD dell'affluente e dell'effluente dei due processi. I risultati hanno mostrato che non vi era alcuna differenza significativa nel COD influente dei due processi, ma c'erano differenze significative nel COD dell'effluente e nel tasso di rimozione. Il processo AAO si è rivelato significativamente migliore del processo AO nella rimozione del COD. Il motivo è che nel processo AO, la reazione di denitrificazione nella sezione anossica può consumare parte della materia organica nelle acque reflue, ma la maggior parte della materia organica viene rimossa mediante degradazione aerobica. Il tempo di ritenzione idraulica della sezione aerobica del processo AO della prima fase dell'impianto di depurazione di Xinling è breve, il volume del serbatoio di aerazione è piccolo e il volume di aerazione è insufficiente, con conseguente scarsa rimozione della materia organica. Nel processo AAO, la maggior parte della materia organica viene convertita in PHB dai batteri polifosfati nella sezione anaerobica e immagazzinata nelle celle, mentre una parte della materia organica viene rimossa mediante denitrificazione nella sezione anossica. Quando le acque reflue entrano nella sezione aerobica, la concentrazione di COD è sostanzialmente vicina allo standard di scarico e verrà ulteriormente degradata nella sezione aerobica. Gli studi hanno dimostrato che il tasso di rimozione del COD della sezione anaerobica del processo AAO può raggiungere oltre l'80%, mentre il tasso di rimozione della sezione anossica è in media inferiore al 10%.

2. Processi AAO e AO: confronto delle prestazioni di denitrificazione

Negli ultimi anni, con la crescente eutrofizzazione della qualità dell’acqua ambientale e il continuo miglioramento degli standard di scarico delle acque reflue, la ricerca di un processo di denitrificazione efficace è diventata una delle questioni importanti nell’attuale progettazione degli impianti di trattamento delle acque reflue. Sia il processo AAO che il processo AO hanno funzioni di denitrificazione biologica e i principi di denitrificazione dei due processi sono gli stessi, entrambi sono denitrificazione. Conducendo un esperimento con differenze significative sulle concentrazioni di TN in ingresso e in uscita e sui tassi di rimozione del TN dei due processi, i risultati mostrano che non vi è alcuna differenza significativa nel TN in ingresso dei due processi e che il TN dell'effluente e i tassi di rimozione sono significativamente diversi . Il processo AAO è significativamente migliore del processo AO nella rimozione del TN. Nel processo di denitrificazione, l'azoto nitrico è la sostanza principale nell'azoto totale nell'effluente e il tasso di rimozione dell'azoto nitrico nella sezione anossica può essere superiore al 90%. Gli studi hanno dimostrato che il controllo della concentrazione di nitrati dell'effluente nella zona anossica a 1 mg/L~2 mg/L può massimizzare il tasso di rimozione del TN e sfruttare appieno il COD per migliorare la capacità di denitrificazione della zona anossica. Il liquore misto nella zona aerobica contiene una grande quantità di azoto nitrico, che viene fatto rifluire nella zona anossica attraverso la circolazione interna e subisce una reazione di denitrificazione nella zona anossica. La HRT della sezione anossica del processo AO dell'impianto di acque reflue di Xinling è troppo breve, solo 1,8 ore, ovvero meno di 3,46 ore del processo AAO, e il rapporto di riflusso interno è del 50% ~ 100%, ovvero inferiore a 150 %~250% del processo AAO, risultando in una funzione di denitrificazione inferiore a quella di AAO. Inoltre, l'effetto di denitrificazione del processo AO non è stabile come quello del processo AAO ed è fortemente influenzato da fattori esterni (temperatura, rapporto C/N, ecc.).

3. Processi AAO e AO: confronto delle prestazioni di rimozione del fosforo

Un contenuto eccessivo di fosforo nell'acqua porterà anche alla proliferazione di microrganismi, alla crescita vigorosa del plancton e all'eutrofizzazione. L'emergere della tecnologia di rimozione del fosforo tramite denitrificazione rappresenta una svolta nella tradizionale teoria della rimozione biologica del fosforo. Non solo può risolvere le contraddizioni dei processi tradizionali, ma può anche contribuire a realizzare un trattamento sostenibile delle acque reflue. I risultati mostrano che non vi è alcuna differenza significativa nel TP in ingresso e nel tasso di rimozione del TP dei due processi, e ci sono differenze significative nel TP e nel tasso di rimozione dell'effluente. Il processo AAO è significativamente migliore del processo AO nella rimozione di TP. Il motivo è che il processo AO della prima fase dell'impianto di trattamento delle acque reflue di Xinling non dispone di una sezione di rilascio anaerobico del fosforo. Nel processo di rimozione biologica del fosforo, i batteri polifosfato possono rilasciare completamente il fosforo solo nella sezione anaerobica per garantire un buon effetto di assorbimento del fosforo nella sezione anossica e nella sezione aerobica. Questo processo rimuove il fosforo solo attraverso l'assimilazione di microrganismi. La rimozione del fosforo del processo AAO è completata principalmente da batteri polifosfati. In generale, la quantità di fosforo assorbita dai batteri polifosfati nella sezione anossica e nella sezione aerobica è superiore alla quantità di fosforo rilasciata nella sezione anaerobica. Gli studi hanno dimostrato che il rapporto tra l'assorbimento medio di fosforo e il rilascio medio di fosforo del processo AAO è 1,28 e l'assorbimento di fosforo nella fase anossica è superiore a quello nella fase aerobica.

4. Processi AAO e AO: sintesi del confronto delle prestazioni di rimozione
In sintesi, la rimozione della materia organica, dell'azoto e del fosforo mediante il processo AAO è significativamente migliore rispetto a quella mediante il processo AO, soprattutto per la rimozione del fosforo. Poiché il processo AO non ha una fase anaerobica, può rimuovere solo una piccola parte del fosforo attraverso l'assimilazione di microrganismi. Pertanto, se sono presenti requisiti per la rimozione del fosforo, non scegliere questo processo né aggiungere la rimozione chimica del fosforo.

1. Effetto della temperatura sulla rimozione del COD mediante i due processi

La temperatura ha scarso effetto sulla rimozione del COD nel processo AAO. Anche se la temperatura è inferiore a 5 gradi Celsius, il tasso di rimozione del COD può raggiungere oltre l’85%, il che dimostra che la temperatura ha poco effetto sulla conversione della materia organica da parte dei batteri polifosfati.

Tuttavia, la rimozione del COD tramite il processo AO spesso diminuisce tra 5-15 gradi Celsius quando la temperatura aumenta, per poi aumentare nuovamente. Ciò può essere dovuto al fatto che quando il clima alterna freddo e caldo, il numero e la struttura della comunità batterica nel sistema cambierà e la popolazione dominante nel sistema cambierà gradualmente da una comunità batterica che preferisce una temperatura a una comunità batterica che preferisce un'altra temperatura, pregiudicando così la capacità di trattare la materia organica.

2. Effetto della temperatura sulla denitrificazione dei due processi

Indubbiamente, l'effetto della temperatura sulla denitrificazione dei due processi è abbastanza evidente: entrambi i processi hanno un aumento significativo del tasso di rimozione del TN con l'aumento della temperatura. Soprattutto per il processo AO, quando la temperatura è superiore a 15 gradi Celsius, il tasso di rimozione del TN aumenta in modo quasi lineare. Allora perché l'aumento della temperatura può migliorare le prestazioni di denitrificazione dei due processi? Da un lato perché l'aumento della temperatura favorisce la crescita e la riproduzione dei microrganismi dei fanghi attivi e migliora l'efficienza di assimilazione degli elementi azotati; d'altro canto, è perché l'aumento della temperatura migliora anche l'attività metabolica dei batteri nitrificanti e dei batteri denitrificanti nel sistema, in modo che la capacità di denitrificazione e denitrificazione del sistema venga migliorata. Si ritiene generalmente che la temperatura di crescita più adatta per i batteri nitrificanti è di 25-30 gradi Celsius. Quando la temperatura è inferiore a 15 gradi Celsius, il tasso di nitrificazione diminuisce in modo significativo e anche l'attività dei batteri nitrificanti viene notevolmente ridotta. Quando la temperatura è inferiore a 5 gradi Celsius, le attività vitali dei batteri nitrificanti quasi si fermano. Vale la pena ricordare che talvolta anche a basse temperature (sotto i 5 gradi), il tasso di rimozione del TN dei due sistemi non sarà inferiore al 40%, il che significa che a basse temperature i due sistemi si basano principalmente sull'assimilazione di microrganismi in i fanghi attivi per rimuovere l'azoto.

3. Effetto della temperatura sulla rimozione del fosforo mediante i due processi

Dalla situazione attuale, il tasso di rimozione del fosforo del processo AAO aumenta di conseguenza con l'aumento della temperatura, soprattutto quando la temperatura è superiore a 20 gradi Celsius, il tasso di rimozione del TP tende ad essere stabile. Questo perché la chiave per la rimozione biologica del fosforo è fare affidamento sull’attività di rimozione del fosforo dei batteri polifosfati e l’aumento della temperatura è favorevole all’aumento dell’attività dei batteri polifosfati e al miglioramento del tasso di rimozione del fosforo. Tuttavia, la regolarità della rimozione del fosforo da parte del processo AO con i cambiamenti di temperatura non è forte e non esiste una correlazione evidente. Questo perché il processo AO non ha una sezione anaerobica, non esiste alcuna condizione per la sopravvivenza dei batteri polifosfati e la rimozione del fosforo dipende solo dall'assimilazione dei microrganismi, quindi la temperatura ha poco effetto sull'assimilazione dei microrganismi in questo processo.

1. Effetto del rapporto C/N influente sulla rimozione del COD mediante due processi

Per il processo AAO, il tasso di rimozione del COD rimane sostanzialmente stabile indipendentemente dal rapporto C/N. I dati mostrano che la maggior parte del COD viene sintetizzata in PHA di deposito intracellulare da batteri polifosfati nella zona anaerobica, con un tasso di utilizzo medio del 75%-85%. Circa il 10% del COD entra nella zona anossica e quasi nessuna materia organica biodegradabile rimanente entra nella zona aerobica. Pertanto, questo processo può utilizzare completamente la fonte di carbonio influente ed è meno influenzato dall’impatto del carico organico. Il rapporto C/N ha un certo effetto sulla rimozione del COD nel processo AO. Secondo i dati dell'impianto di trattamento delle acque reflue di Xinling, dopo che il rapporto C/N è maggiore di 10, all'aumentare del rapporto C/N, il tasso di rimozione del COD diminuisce leggermente e il carico organico ha un impatto sul sistema.

2. Influenza del rapporto C/N degli influenti sulla denitrificazione di due processi

Nel processo A/O, all’aumentare del rapporto C/N, la velocità di rimozione del TN diminuisce quasi linearmente e la concentrazione di materia organica ha un impatto serio sulla velocità di produzione del processo di nitrificazione. Questo perché i batteri nitrificanti sono batteri autotrofi e la concentrazione di materia organica non è il fattore limitante della crescita. Un'eccessiva concentrazione di materia organica farà sì che i batteri eterotrofi con un rapido tasso di proliferazione si moltiplichino rapidamente, utilizzando preferibilmente l'ossigeno nell'acqua, mentre i batteri autotrofi non avranno alcun vantaggio e la loro attività sarà inibita, influenzando la reazione di nitrificazione. Nel processo AAO, i dati sperimentali mostrano che quando il rapporto C/N influente aumenta da 5 a 9, il tasso di rimozione del TN aumenta costantemente e quando il rapporto C/N è 8,9, il tasso di rimozione del TN arriva fino all'83,2%. Tuttavia, quando il rapporto C/N aumenta da 9 a 14, il tasso di rimozione del TN diminuisce invece di aumentare. Quando il rapporto C/N aumenta entro un certo intervallo, anche il tasso di rimozione TN aumenta costantemente, ma quando il rapporto C/N aumenta fino a un certo valore e il tasso di rimozione TN raggiunge il massimo, il tasso di rimozione TN diminuisce con l'aumento di Rapporto C/N. Il motivo principale è lo stesso del processo AO. L’aumento del rapporto C/N porta ad una diminuzione del numero di batteri autotrofi nel sistema, ad una diminuzione dell’efficienza di nitrificazione e quindi ad una diminuzione del tasso di rimozione totale dell’azoto. Secondo i dati, il rapporto C/N teorico minimo per la denitrificazione completa è 2,86 senza immagazzinare fonti interne di carbonio, ma il valore effettivamente richiesto è molto maggiore di questo numero.

3. Effetto del rapporto C/N influente sulla rimozione del fosforo da parte dei due processi

Il rapporto C/N ha una grande influenza sull'effetto di rimozione del fosforo del processo AAO. I dati sperimentali mostrano che quando il rapporto C/N influente aumenta da 5 a 9, il tasso di rimozione dei TP aumenta gradualmente. Ciò è dovuto principalmente al fatto che la fonte di carbonio in ingresso è insufficiente quando il rapporto C/N in ingresso è basso e i fanghi di ritorno contengono una grande quantità di nitrati, che consumano una grande quantità di COD, con conseguente rilascio insufficiente di fosforo nella zona anaerobica e un diminuzione del tasso di rimozione del fosforo dal sistema. Quando il rapporto C/N in ingresso aumenta da 9 a 14, la velocità di rimozione totale del fosforo diminuisce, specialmente quando il rapporto C/N è maggiore di 11, la velocità di rimozione totale del fosforo diminuisce quasi linearmente. Questo perché quando il carico organico è relativamente elevato, la materia organica nell'affluente non può essere completamente utilizzata dai batteri polifosfati nella fase anaerobica e la rimanente materia organica in eccesso promuoverà la crescita dei batteri polisaccaridi, riducendo così la percentuale di batteri polifosfati. nei fanghi attivi e influenza l'effetto di rimozione del fosforo. Il rapporto C/N influente ha poco effetto sull'effetto di rimozione del fosforo del processo AO, principalmente perché la rimozione del fosforo nel processo AO avviene solo attraverso l'assimilazione di microrganismi, e il rapporto C/N ha poco effetto sull'assimilazione.

1. Effetto del rapporto C/P degli influenti sulla rimozione del COD dei due processi.

I dati sperimentali mostrano che il tasso di rimozione del COD del processo AO non cambia con il rapporto C/P e non esiste una correlazione evidente. Si può vedere che il rapporto C/P non è il fattore principale che influenza l'effetto di rimozione della materia organica del processo AO. Per il processo AAO, indipendentemente da come cambia il rapporto C/P influente, il tasso di rimozione del COD è superiore all'85%. Studi correlati hanno sottolineato che più del 79% del COD viene consumato nella zona anaerobica per sintetizzare PHA, una sostanza di deposito all'interno della cellula, mentre il 6%-11% del COD nella zona anossica viene consumato per la crescita cellulare e denitrificazione. Non c'è quasi alcun consumo di COD nella zona aerobica perché dopo la morte cellulare, le pareti cellulari e altre sostanze difficili da degradare entrano nella soluzione miscelata, aumentando il COD.

2. Effetto del rapporto C/P influente sulla denitrificazione di due processi

Non esiste un'ovvia regolarità nell'effetto del rapporto C/P sull'effetto di denitrificazione del processo AO e il tasso di rimozione del TN oscilla notevolmente. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che altri fattori diversi dal rapporto C/P hanno un impatto maggiore sulla denitrificazione del processo AO rispetto al rapporto C/P. L'effetto del rapporto C/P sull'effetto di denitrificazione del processo AAO non è ovvio. Sebbene il rapporto C/P vari notevolmente, il tasso di rimozione del TN è relativamente stabile. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il rapporto C/P delle acque reflue generali è relativamente elevato. Un eccesso di COD che entra nella zona anossica inibirà l'assorbimento del fosforo. Nella zona anossica il rapporto C/N è sempre superiore al valore minimo della domanda effettiva. I batteri denitrificanti utilizzeranno eccessive fonti di carbonio esterne per denitrificare rapidamente, il che non influisce sulla rimozione di TN.

3. Effetto del rapporto C/P influente sulla rimozione del fosforo mediante due processi

Nel processo AAO, quando il rapporto C/P è inferiore a 80, il tasso di rimozione del fosforo fluttua in modo significativo. Quando il rapporto C/P è superiore a 80, il tasso di rimozione del fosforo è stabile a oltre l'85% e la concentrazione di fosforo nell'effluente è inferiore a 0,5 mg/L. Il tasso di rimozione del fosforo del sistema non è sostanzialmente più influenzato da altri fattori, indicando che quando il rapporto C/P influente è superiore a 80 nel sistema AAO, è possibile ottenere una qualità dell'acqua effluente stabile ed efficiente. Questo perché quando il rapporto C/P è elevato, la fonte di carbonio fornita dall’affluente è superiore alla quantità di fonte di carbonio richiesta per rilasciare fosforo nella zona anaerobica, quindi il tasso di rimozione del fosforo è più elevato. Quando il rapporto C/P è basso, la capacità di assorbimento del fosforo dei batteri polifosfati diminuisce a causa della limitazione del COD, con conseguente bassa efficienza di rimozione del fosforo. Per il processo AO, non esiste uno schema evidente nell’effetto del rapporto C/P sull’effetto di rimozione del fosforo, il che indica che il rapporto C/P ha scarso effetto sull’assimilazione microbica.