Una volta avviato il processo AOA, quali parametri sono più critici? Come regolarli?
C’è una differenza significativa tra ingegneri e ricercatori. I ricercatori possono sperimentare i parametri uno per uno, controllando le condizioni al loro stato ideale e impiegando mesi per ottenere un insieme di dati perfetto. Gli ingegneri non possono farlo; il periodo di messa in servizio è di soli pochi mesi, l'acqua deve essere aggiunta quotidianamente e gli effluenti devono soddisfare gli standard quotidianamente. È necessario riportare il sistema in uno stato operativo stabile entro un tempo limitato. È necessario sapere quali valori impostare e in quale direzione regolare.
Il sistema di parametri dell'AOA è diverso da quello dell'AAO tradizionale: i parametri AAO sono "multi-accoppiati", con il rapporto di riflusso interno, il rapporto di riflusso esterno, la velocità di aerazione e il dosaggio della fonte di carbonio che si influenzano a vicenda, rendendo la regolazione molto difficile. L'AOA elimina un tubo di riflusso interno, con conseguente minore accoppiamento tra i parametri, ma ciascun parametro ha una gamma di influenza più ampia e una sensibilità più elevata. Ciò non significa che l'AOA sia "facile da regolare", ma piuttosto che ogni parametro deve essere regolato in modo più preciso.
Il rapporto volumetrico tra le zone anaerobiche, aerobiche e anossiche è un parametro che deve essere fissato durante la fase di progettazione ed è difficile da regolare in modo significativo durante il funzionamento- pertanto, nella progettazione dovrebbe essere lasciato un margine sufficiente.
Il rapporto di base consigliato è compreso tra 1:1:3 e 4. In condizioni di basso rapporto C/N-C/N inferiore a 3-si consiglia di adattarsi a 1,5:1:4, estendendo la zona anaerobica per consentire ai microrganismi tempo sufficiente per immagazzinare fonti interne di carbonio. Nelle aree a bassa-temperatura-temperatura dell'acqua inferiore a 15 gradi, si consiglia di regolare il rapporto da 1:1:4 a 5, estendendo la zona anossica per consentire un tempo sufficiente per la denitrificazione endogena.
Il principio fondamentale è semplice: la zona anossica è il principale campo di battaglia, quindi è meglio essere più grandi. La zona aerobica dovrebbe essere più corta anziché più lunga-una zona più lunga spreca le fonti interne di carbonio, mentre una zona più corta può essere compensata aumentando l'aerazione. Questi rapporti non sono arbitrari ma derivano dai risultati di misurazioni e ottimizzazioni effettive in più casi pilota-su scala e ingegneristici. Quando progetti il tuo sistema, puoi iniziare facendo riferimento a queste proporzioni e poi perfezionarle-in base all'effettiva qualità dell'acqua affluente.
**Concentrazione finale di DO aerobico** Questo è probabilmente il parametro di controllo più importante nel funzionamento dell'AOA.
Un elevato DO aerobico finale garantisce una sufficiente nitrificazione dell'ammoniaca-ma l'eccesso di ossigeno disciolto che entra nella zona anossica consuma fonti interne di carbonio, portando a una diminuzione della denitrificazione. Un basso DO aerobico finale trattiene bene le fonti interne di carbonio-ma può provocare una nitrificazione incompleta e un eccessivo azoto ammoniacale nell'effluente. Il valore consigliato è compreso tra 1,0 e 1,5 mg/L, un "punto debole" verificato da numerosi casi ingegneristici.
I dati della ricerca mostrano che quando il DO (ossigeno disciolto) è 1,0 mg/L, il tasso di denitrificazione endogena è più alto nella zona post-anossica; quando il DO supera 2,0 mg/L, il DO affluente nella zona anossica inibisce significativamente la denitrificazione e il tasso di rimozione totale dell'azoto diminuisce dal 5% al 10%; quando il DO è inferiore a 0,5 mg/l, l'efficienza della nitrificazione diminuisce e l'azoto ammoniacale effluente può superare lo standard.
Ecco un dettaglio operativo facilmente trascurabile: il livello finale di DO nella zona aerobica non può essere regolato semplicemente cambiando la valvola dell'ultimo aeratore. Se riduci l'aerazione dell'ultimo gruppo di aeratori, la velocità di aerazione degli aeratori precedenti rimane la stessa, ma la distribuzione complessiva della DO nella zona aerobica si sposterà in avanti-la DO all'inizio aumenta, mentre la DO alla fine diminuisce e la DO media complessiva potrebbe rimanere invariata. L'approccio corretto consiste nel regolare la distribuzione dell'aerazione in tutta la zona aerobica, aumentando leggermente l'aerazione all'inizio per garantire un rapido inizio della nitrificazione e diminuendola leggermente alla fine per ridurre il DO finale. Ciò richiede la capacità di controllare il sistema di aerazione in gruppi; il vecchio layout di aerazione-a tubo singolo-è meno efficace in questo scenario.
Tempo di ritenzione dei fanghi (SRT)
L'AOA consiglia un SRT da 20 a 30 giorni. Perché così a lungo? Perché i DGAO crescono molto più lentamente dei normali batteri eterotrofi. Un breve SRT ne causerà la rimozione, impedendo lo stabilirsi di capacità di denitrificazione endogena nel sistema. I batteri denitrificanti endogeni richiedono un'età dei fanghi sufficientemente lunga per accumularsi; ciò è determinato dalla loro natura "lenta e meticolosa". Inoltre, un SRT lungo significa un'elevata concentrazione di fanghi, che aumenta naturalmente il tasso di denitrificazione endogena.
Tuttavia, un SRT più lungo non è sempre migliore. Dopo 35 giorni il fango invecchia gravemente, le sue proprietà di sedimentazione diminuiscono e la sua attività si riduce, incidendo negativamente sull'efficacia del trattamento. In pratica, l'SRT viene regolato controllando lo scarico dei fanghi-in inverno, quando la temperatura dell'acqua è bassa, l'SRT può essere opportunamente esteso riducendo allo stesso tempo lo scarico dei fanghi per compensare la diminuzione del tasso di nitrificazione.
Un consiglio pratico: se il TN (tolleranza totale dell'azoto) degli effluenti non diminuisce, dopo aver escluso i problemi di DO (ossigeno disciolto) e HRT (tempo di ritenzione dell'idrogeno), controllare prima l'SRT. Molti progetti AOA, nella fase iniziale di messa in servizio, hanno un tempo di turnover dei fanghi (SRT) inferiore a 15 giorni. I DGAO (ossidanti dei gas digestivi) non si sono nemmeno stabiliti prima di essere scaricati, impedendo al sistema di raggiungere uno stato stabile. Ridurre la velocità di scarico dei fanghi e consentire all'SRT di salire oltre i 25 giorni spesso fa sì che l'azoto totale (TN) inizi a diminuire.
Concentrazione dei fanghi (MLSS)
L'MLSS consigliato per i processi AOA è compreso tra 3.500 e 5.000 mg/l. Se si utilizza una modalità di ritorno dei fanghi singola, si consiglia il limite superiore compreso tra 4.000 e 5.000 mg/l per compensare la biomassa insufficiente nella zona anossica. Se si utilizza una modalità di ritorno dei fanghi doppia, può funzionare al limite inferiore compreso tra 3.500 e 4.500 mg/l.
Tieni presente che un MLSS eccessivamente elevato-superiore a 6000 mg/L-aumenterà il carico di solidi nel serbatoio di sedimentazione secondaria, influenzando l'efficienza della separazione dell'acqua-dei fanghi. Deve essere considerato insieme ai calcoli del serbatoio di sedimentazione secondaria. Un MLSS più alto non è sempre migliore; trovare un equilibrio è più importante.
Tempo di ritenzione idraulica totale (HRT)
La HRT totale di un'AOA (unità di aerazione automatica) varia tipicamente da 12 a 18 ore, a seconda della qualità dell'acqua influente e degli standard di scarico. Questa HRT è in realtà simile a quella di un tradizionale AAO (Automatic Aerated Aquarium), che generalmente dura dalle 10 alle 16 ore-e non aumenta in modo significativo il volume del serbatoio nonostante l'aggiunta della denitrificazione interna.
Gli studi hanno rilevato che quando la TOS totale viene ridotta da 11 ore a 5 ore, il TN (azoto totale totale) dell'effluente può ancora essere mantenuto a circa 7,5 mg/L-questo perché il tempo aerobico viene ridotto, riducendo lo spreco di fonti interne di carbonio. Naturalmente, questo è un esperimento estremo e tali approcci estremi non sono raccomandati in ingegneria, ma dimostra almeno che l'efficienza di utilizzo del volume del serbatoio dell'AOA è effettivamente elevata.
La relazione "triangolare" tra i parametri
Infine, un punto importante da comprendere è che i parametri operativi di un AOA non sono isolati. Sono come tre corde intrecciate, che formano un "triangolo". Un basso DO alla fine del trattamento aerobico preserva la fonte interna di carbonio, ma l'azoto ammoniacale potrebbe non soddisfare gli standard; un SRT (Sediment Retention Time) più lungo comporta un maggiore accumulo di DGAO, ma invecchiamento dei fanghi e scarse proprietà di sedimentazione; un elevato MLSS (Mixed Liquefaction Suspension) aumenta la capacità di trattamento, ma aumenta il carico sulla vasca di sedimentazione secondaria. La regolazione di qualsiasi parametro deve considerare il suo impatto sugli altri due. Non esiste un unico parametro vincente; solo un processo di aggiustamento continuo e di ricerca del punto di equilibrio.
Si consiglia di stabilire le curve di risposta dei parametri durante la fase di messa in servizio-ad esempio, correggere DO, regolare SRT e osservare i cambiamenti TN; correggere l'SRT, regolare il DO e osservare i cambiamenti dell'azoto ammoniacale. Usare i dati è molto più accurato che fare affidamento sull’esperienza. Inoltre, esiste un altro parametro, sebbene non elencato nella tabella dei parametri, che è altrettanto importante: il rapporto C/N degli influenti. L'AOA (Acid{5}}Oriented Oxygenation) è altamente adattabile ai rapporti C/N, ma ciò richiede la conoscenza dell'attuale rapporto C/N influente. Per gli impianti senza monitoraggio online COD e TN, si consiglia di installarli il prima possibile, o almeno monitorarli manualmente quotidianamente. Con i dati del rapporto C/N in tempo reale-puoi determinare se il sistema è attualmente in uno stato di fonte di carbonio sufficiente o insufficiente e quindi decidere se ridurre il DO a 1,0 o aumentarlo a 1,5. Sebbene questo parametro non possa essere regolato direttamente nella sala di controllo, costituisce la base per la regolazione di tutti i parametri operativi. Per gli impianti con le risorse necessarie, si consiglia di collegare i dati provenienti dagli strumenti online al sistema di controllo centrale, generando automaticamente quotidianamente grafici di tendenza dei parametri, consentendo agli operatori di vedere visivamente la reazione a catena causata da ciascuna regolazione dei parametri. Nella fase di messa in servizio iniziale, si consiglia di condurre una revisione completa dei parametri settimanalmente, che può essere estesa a una volta al mese dopo un funzionamento stabile. Registrare i valori dei parametri modificati ogni volta e i corrispondenti cambiamenti nella qualità dell'acqua effluente. Dopo tre mesi avrai il tuo database delle esperienze, che è molto più affidabile rispetto al riferimento a documenti e dati di altre persone.
Le condizioni di qualità dell'acqua di ciascuna pianta sono diverse e anche i dettagli delle impostazioni dei parametri varieranno. Tuttavia, la direzione generale è quella di concentrarsi costantemente sulla zona anossica, controllare con precisione la zona aerobica e concedere un tempo SRT sufficiente. Se si afferrano queste direzioni principali, le deviazioni minori non causeranno il collasso del sistema.
