Vantaggi e svantaggi del processo A2O e delle sue misure di miglioramento

Il processo A2O, ovvero il processo anaerobico-anossico-ossico, è adatto alla rimozione simultanea di materia organica, azoto e fosforo. Questo processo crea ambienti diversi in un sistema in modo che i microrganismi con funzioni diverse possano lavorare insieme per ottenere la rimozione simultanea dell'azoto e del fosforo. Naturalmente, ogni processo ha i suoi vantaggi, svantaggi e limiti. Oggi discuteremo i vantaggi e gli svantaggi del processo A2O in funzione.

1. Rimozione simultanea dell'azoto e del fosforo: l'obiettivo del trattamento delle acque reflue è la rimozione dell'azoto e del fosforo. Il processo A2O fornisce condizioni di vita adeguate per microrganismi con funzioni diverse creando tre diversi ambienti, anaerobico, anossico e aerobico, in un unico processo di trattamento, in modo che i processi di denitrificazione e rimozione del fosforo possano essere eseguiti contemporaneamente. Nella zona anaerobica i batteri polifosfati rilasciano fosforo e assorbono la materia organica; nella zona anossica i batteri denitrificanti denitrificano per denitrificazione; nella zona aerobica, i batteri nitrificanti nitrificano per convertire l'azoto ammoniacale in azoto nitrico, mentre i batteri polifosfati assorbono il fosforo in eccesso. Questo metodo di trattamento sincrono può rimuovere efficacemente azoto e fosforo dalle acque reflue e soddisfare i corrispondenti standard di scarico delle acque reflue.

2. Funzionamento stabile: il processo A2O ha una lunga storia e si è sviluppato fino a un livello relativamente maturo dopo un'applicazione pratica a lungo termine e un miglioramento continuo. Il suo flusso di processo è relativamente semplice, relativamente facile da utilizzare e controllare e non richiede elevate competenze tecniche da parte degli operatori. Allo stesso tempo, il processo ha una certa capacità tampone per le fluttuazioni della qualità e del volume dell'acqua. Quando la qualità dell'acqua affluente e il volume dell'acqua cambiano in una certa misura, è ancora possibile mantenere un effetto di trattamento relativamente stabile, in modo da non causare gravi qualità dell'acqua che superano lo standard o il collasso del sistema di trattamento.

3. Resistenza ai carichi d'urto: nel processo di trattamento delle acque reflue, la qualità dell'acqua affluente e il volume dell'acqua spesso fluttuano notevolmente, come lo scarico improvviso delle acque reflue industriali e il sostanziale aumento del volume dell'acqua durante la stagione delle piogge. Il processo A2O può resistere in una certa misura a questi shock perché la sua comunità microbica interna ha una certa adattabilità e capacità di autoregolamentazione. Attraverso i cambiamenti dinamici della comunità microbica e la regolazione automatica dei parametri di processo, il normale effetto del trattamento può essere ripristinato in breve tempo per garantire il funzionamento stabile dell'impianto di trattamento delle acque reflue.

1. Sistema di riflusso complesso: il processo A2O richiede grandi riflussi interni ed esterni per ottenere la rimozione di azoto e fosforo. Il riflusso interno consiste nel riportare il liquido misto ricco di nitrati all'estremità della zona aerobica nella zona anossica per fornire accettori di elettroni per la denitrificazione; il riflusso esterno consiste nel riportare i fanghi sul fondo della vasca di sedimentazione secondaria alla zona anaerobica per mantenere una biomassa microbica sufficiente nel sistema. Tuttavia, questo complesso sistema di riflusso non solo aumenta gli investimenti in attrezzature e i costi operativi, ma richiede anche un controllo e una regolazione precisi per garantire che la proporzione e il flusso del riflusso soddisfino i requisiti del processo. Se il riflusso non viene controllato adeguatamente, può portare a scarsi effetti di denitrificazione e rimozione del fosforo e persino a compromettere il funzionamento stabile dell'intero sistema di trattamento.

2. Competizione per le fonti di carbonio: nel processo A2O, esiste una relazione competitiva tra i processi di denitrificazione e di rimozione del fosforo per le fonti di carbonio. Il processo di denitrificazione richiede sufficienti fonti di carbonio come donatori di elettroni per ottenere la riduzione dell'azoto nitrato; e i batteri polifosfati necessitano anche di fonti di carbonio sufficienti per ingerire e immagazzinare materia organica durante la fase di rilascio anaerobico del fosforo. Tuttavia, nelle acque reflue reali, la fonte di carbonio è spesso limitata. Se la fonte di carbonio è insufficiente, la denitrificazione sarà insufficiente, l'azoto nitrato non potrà essere rimosso efficacemente e i batteri polifosfati non potranno rilasciare e assorbire completamente il fosforo, influenzando così la rimozione di azoto e fosforo.

3. Contraddizione sull'età dei fanghi: i microrganismi con funzioni diverse hanno diverse età ottimali dei fanghi nel processo A2O. Ad esempio, i batteri nitrificanti crescono lentamente e richiedono una maggiore età dei fanghi per garantire il loro numero e la loro attività nel sistema; mentre i batteri polifosfati crescono più velocemente e una minore età dei fanghi è vantaggiosa per il loro effetto di rimozione del fosforo. Tuttavia, in un sistema di trattamento unificato, è difficile soddisfare contemporaneamente i requisiti di età dei fanghi di diversi microrganismi. Se l'età dei fanghi viene prolungata per garantire l'effetto di nitrificazione, ciò può portare ad una crescita eccessiva di batteri polifosfati e ad una diminuzione dell'effetto di rimozione del fosforo; al contrario, se l'età dei fanghi viene ridotta per migliorare l'effetto di rimozione del fosforo, ciò potrebbe influenzare il numero e l'attività dei batteri nitrificanti, influenzando così l'effetto della nitrificazione.

4. Bassa efficienza di rimozione del fosforo: il fattore chiave per una bassa efficienza di rimozione del fosforo è che le condizioni ambientali nella zona anaerobica non riescono a stimolare completamente l'attività dei batteri polifosfati. Il normale processo metabolico dei batteri polifosfati consiste nell'assorbire la materia organica facilmente degradabile e nel rilasciare fosforo in condizioni anaerobiche, mentre il fosforo in eccesso viene assorbito in condizioni aerobiche. Tuttavia, se le condizioni nella zona anaerobica non sono ideali, come troppo ossigeno disciolto, fonte di carbonio insufficiente o tempo di permanenza troppo breve, il meccanismo metabolico dei batteri polifosfati verrà direttamente interferito. Un eccesso di ossigeno disciolto inibirà il processo di rilascio anaerobico del fosforo da parte dei batteri polifosfati, una fonte di carbonio insufficiente non potrà soddisfare il fabbisogno energetico e un tempo di residenza troppo breve impedirà ai batteri polifosfati di esercitare pienamente le loro funzioni, il che influenzerà seriamente l’efficienza della rimozione del fosforo.

5. Rigonfiamento dei fanghi: il rigonfiamento dei fanghi è solitamente causato dalla crescita eccessiva di batteri filamentosi. In determinate condizioni specifiche, come un carico basso, una temperatura bassa o un'età dei fanghi troppo lunga, i batteri filamentosi hanno un vantaggio competitivo rispetto ad altri batteri flocculanti, quindi si riproducono eccessivamente. La crescita su larga scala di batteri filamentosi modificherà la struttura dei fanghi, rendendoli sciolti e riducendo le prestazioni di sedimentazione dei fanghi. Ciò non solo renderà difficile la separazione del fango e dell'acqua e influenzerà la qualità degli effluenti, ma potrebbe anche causare la perdita di fanghi e compromettere la stabilità e l'effetto del trattamento dell'intero sistema di trattamento.

6. Elevato consumo di energia: nel processo A2O, nella fase aerobica è necessaria una grande quantità di ossigeno per supportare le attività metaboliche dei microrganismi, che di solito viene fornita continuamente da un ventilatore. Tuttavia, il funzionamento del ventilatore consuma molta energia elettrica. Inoltre, per mantenere l'uniformità di distribuzione e reazione dei microrganismi nel sistema, anche il processo di recupero e miscelazione dei fanghi consuma molta energia. L’elevato consumo energetico non solo aumenta i costi del trattamento delle acque reflue, ma impone anche un certo onere sull’ambiente.

7. Sensibilità alle condizioni dell'affluente: il processo A2O mostra un'elevata sensibilità ai cambiamenti nella concentrazione di materia organica e nutrienti nell'affluente. Le fluttuazioni nella composizione dell’affluente, come un improvviso aumento o diminuzione della concentrazione di materia organica e uno squilibrio nel rapporto tra nutrienti come azoto e fosforo, possono interrompere lo stato di equilibrio originale della comunità microbica. Ciò causerà l’inibizione della crescita di alcuni microrganismi, mentre altri potrebbero crescere eccessivamente, influenzando così la stabilità e l’efficienza del trattamento dell’intero sistema di trattamento. Soprattutto in caso di grandi cambiamenti nella qualità dell'acqua affluente, potrebbe essere necessario molto tempo prima che i microrganismi si adattino alle nuove condizioni ambientali, durante il quale l'effetto del trattamento potrebbe essere notevolmente ridotto.

1. Ottimizzare il rapporto di riflusso: attraverso calcoli precisi e monitoraggio in tempo reale, determinare il rapporto ottimale tra riflusso interno ed esterno in base alla qualità dell'acqua influente, al volume dell'acqua e ai requisiti di trattamento. Allo stesso tempo, adottare tecnologie di controllo avanzate, come la regolazione della velocità a frequenza variabile, il sistema di controllo intelligente, ecc., per ottenere una regolazione precisa del flusso di riflusso. Con la premessa di garantire l'effetto della rimozione dell'azoto e del fosforo, ridurre il consumo energetico del riflusso e migliorare l'efficienza operativa del sistema. Inoltre, la strategia di riflusso può essere continuamente ottimizzata attraverso esperimenti di simulazione e analisi dei dati operativi effettivi per adattarsi alle diverse condizioni operative e ai requisiti di trattamento.

2. Integrazione della fonte di carbonio: quando la fonte di carbonio nelle acque reflue è insufficiente, l'effetto di denitrificazione e rimozione del fosforo può essere migliorato aggiungendo una fonte di carbonio esternamente. Le fonti di carbonio comunemente utilizzate includono metanolo, acetato di sodio, glucosio, ecc. Quando si seleziona una fonte di carbonio, è necessario considerarne il costo, la biodegradabilità e l'impatto sulla comunità microbica del sistema. Allo stesso tempo, è anche necessario controllare accuratamente la quantità e il tempo di aggiunta della fonte di carbonio per evitare sprechi e inquinamento secondario causati da un'aggiunta eccessiva di fonte di carbonio o da un'aggiunta insufficiente che incide sull'effetto del trattamento. Ottimizzando la strategia di aggiunta delle fonti di carbonio, il problema della concorrenza delle fonti di carbonio può essere efficacemente alleviato e l’efficienza di rimozione di azoto e fosforo può essere migliorata.

3. Ingresso dell'acqua segmentato: dividere l'acqua in ingresso in più punti ed entrare in diverse zone di reazione può distribuire in modo più ragionevole la fonte di carbonio e l'ossigeno disciolto e alleviare i problemi di competizione tra le fonti di carbonio e distribuzione non uniforme dell'ossigeno disciolto. Ad esempio, una parte dell'acqua in ingresso può essere introdotta direttamente nella zona anossica per fornire una fonte di carbonio sufficiente per la denitrificazione; l'altra parte dell'acqua in ingresso può essere immessa nella zona anaerobica per soddisfare il fabbisogno dei batteri polifosfati. Mediante l'ingresso dell'acqua segmentato, è possibile migliorare l'efficienza di utilizzo delle fonti di carbonio da parte del sistema e migliorare l'effetto di rimozione di azoto e fosforo. Allo stesso tempo, può anche essere combinato con il monitoraggio in tempo reale e la tecnologia di controllo automatico per regolare dinamicamente la proporzione e il flusso dell'ingresso dell'acqua segmentato in base ai cambiamenti nella qualità dell'acqua in ingresso e nel volume dell'acqua, in modo da ottenere un controllo più preciso e ottimizzazione.

4. Configurazione del processo migliorata: ad esempio, il processo A2O invertito viene utilizzato per posizionare la zona anossica all'estremità anteriore del processo, dare priorità al soddisfacimento della domanda di denitrificazione delle fonti di carbonio e migliorare l'efficienza della denitrificazione. Oppure viene utilizzato il processo UCT (Università di Cape Town) per aggiungere un serbatoio anossico e un ricircolo interno per ottimizzare ulteriormente l’effetto di rimozione di azoto e fosforo. Inoltre, nuove tecnologie come il bioreattore a membrana (MBR) possono essere combinate per migliorare la concentrazione dei fanghi e l’efficienza del trattamento e ridurre lo spazio occupato. Migliorando la configurazione del processo, può adattarsi meglio alle diverse condizioni di qualità dell'acqua e ai requisiti di trattamento e migliorare le prestazioni e la competitività del processo A2O.

5. Implementare una zona cuscinetto: progettare una zona cuscinetto flessibile per far fronte alle fluttuazioni nella composizione degli affluenti. Rafforzare il monitoraggio e l’allarme tempestivo sulla qualità dell’acqua affluente e prepararsi in anticipo agli adeguamenti dei processi. Istituire serbatoi di regolazione per trattare l'acqua in entrata in modo omogeneo e uniforme per ridurre le fluttuazioni della qualità dell'acqua. Coltivare comunità microbiche con una maggiore addomesticamento e adattabilità. Migliora il monitoraggio e il controllo Utilizza sensori online e strategie avanzate di controllo del processo per regolare dinamicamente i parametri di processo.

6. Migliorare l'efficienza di rimozione del fosforo: ottimizzare la progettazione della zona anaerobica per garantire un ambiente anaerobico rigoroso e utilizzare misure di sigillatura per ridurre l'ingresso di ossigeno. Regolare ragionevolmente il tipo e la concentrazione della fonte di carbonio influente per garantire che i batteri polifosfati abbiano una fonte di carbonio sufficiente. Estendere opportunamente il tempo di ritenzione idraulica della zona anaerobica per garantire la completa reazione dei batteri polifosfato

7. Migliorare il tasso di accumulazione dei fanghi: controllare il carico di fanghi appropriato per evitare il funzionamento a basso carico a lungo termine. Adottare misure di isolamento o regolare i parametri operativi per adattarsi all'ambiente a bassa temperatura. Controllare ragionevolmente l'età dei fanghi e scaricare regolarmente parte dei fanghi invecchiati.

8. Migliorare l'elevato consumo energetico: utilizzare più apparecchiature di aerazione a risparmio energetico, come aeratori microporosi, per migliorare l'utilizzo dell'ossigeno. Ottimizza il sistema di controllo dell'aerazione e regola il volume di aerazione in base alla qualità dell'acqua in tempo reale e alla domanda di ossigeno disciolto.

Il processo A2O è ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue e la sua praticità è ovvia. Può ottenere la rimozione sincrona di azoto e fosforo impostando ambienti diversi e il flusso del processo è maturo, il controllo operativo è relativamente semplice, i requisiti tecnici per gli operatori non sono elevati e esiste una certa capacità tampone quando la qualità dell'acqua e il volume dell'acqua fluttuano . La comunità microbica interna può anche autoregolarsi per adattarsi in una certa misura ai carichi d’urto. Naturalmente, anche gli svantaggi sono evidenti, come il complesso sistema di riflusso, la competizione tra le fonti di carbonio, la contraddizione dell’età dei fanghi, la bassa efficienza di rimozione del fosforo, il rigonfiamento dei fanghi, l’elevato consumo di energia e la sensibilità alle condizioni degli influenti. Per queste carenze, possiamo trovare modi per controllarle. Come l'ottimizzazione del rapporto di riflusso, l'integrazione della fonte di carbonio, l'ingresso graduale dell'acqua, il miglioramento della configurazione del processo, l'implementazione della strategia della zona cuscinetto, ecc. La chiave è il modo in cui la gestiamo. Naturalmente, è qui che si riflette anche il valore del personale di produzione in prima linea.