Rapporto aria-a-acqua: il rapporto tra il volume totale di aerazione e il volume delle acque reflue trattate, generalmente misurato in m³ di aria/m³ di acque reflue. È il parametro di controllo più critico per l'aerazione nei serbatoi di trattamento biologico, poiché influisce direttamente sull'ossigeno disciolto (DO), sulla nitrificazione, sul consumo energetico, sulla sedimentazione dei fanghi e sulla formazione di schiuma/galleggiamento. Il rapporto aria-a-acqua è un valore di riferimento; il controllo finale dovrebbe basarsi sul-DO nel serbatoio, sulle condizioni dei fanghi e sugli indicatori degli effluenti.
I. Il rapporto aria-a-acqua non è un valore fisso; quattro principali fattori che influenzano:
1. Qualità dell'acqua influente
Azoto ammoniacale e BOD ad alto contenuto influente: il rapporto aria-e-acqua deve essere aumentato per garantire la nitrificazione.
Bassa concentrazione dell'affluente (diluizione durante la stagione delle piogge): il rapporto aria-e-acqua deve essere ridotto per evitare un eccessivo DO, l'invecchiamento dei fanghi e la formazione di schiuma.
2. Concentrazione dei fanghi (MLSS)
Un MLSS più elevato significa un maggiore consumo totale di ossigeno; il rapporto aria-a-acqua dovrebbe essere aumentato per lo stesso volume d'acqua. Un MLSS basso richiede un'adeguata riduzione dell'aerazione.
3. Temperatura dell'acqua
Bassa temperatura dell'acqua (inverno): l'efficienza del trasferimento di ossigeno diminuisce, l'attività dei batteri nitrificanti si deteriora, richiedendo un aumento del 20%-40% del rapporto aria-acqua per lo stesso effetto; in estate può essere opportunamente ridotto.
4. Efficienza delle apparecchiature di aerazione
I dischi/tubi di aerazione microporosi hanno un elevato utilizzo di ossigeno, consentendo un rapporto aria-e-acqua inferiore; i tubi perforati più vecchi hanno una bassa efficienza di aerazione e richiedono un rapporto aria-e-acqua significativamente più elevato. Se la testa di aerazione è ostruita, anche un rapporto apparente aria-a-acqua elevato non comporterà un DO (ossigeno disciolto) effettivo elevato.
II. Come controllare il rapporto aria-/-acqua sul-sito (applicazione pratica)
1. Calcolo del rapporto effettivo tra aria-e-acqua
Rapporto effettivo aria-/-acqua=Volume totale dell'aria di aerazione (m³/h) ÷ Volume istantaneo dell'acqua in ingresso (m³/h)
Volume d'aria totale della ventola 8.000 m³/h, volume dell'acqua in ingresso 1.000 m³/h, rapporto aria-/-acqua=8:1.
2. Dai priorità al controllo del DO, non concentrarti solo sul rapporto aria-e-acqua.
Controllo DO fase aerobica: 2,0-3,0 mg/L (nitrificazione); Il DO alla fine della fase aerobica nel processo di denitrificazione non deve superare i 3 mg/L, poiché un elevato DO trasportato dal ricircolo interromperà la denitrificazione anossica.
Se il rapporto aria-a-acqua è già 10:1, ma il DO è ancora<1.5 mg/L: Prioritize checking for aerator blockage and insufficient blower pressure; do not simply increase the airflow.
If the air-to-water ratio is only 6:1, and DO is already >4 mg/L: il flusso d'aria deve essere ridotto. Un'aerazione eccessiva causerà la frammentazione dei fanghi, il fango galleggiante e un aumento del consumo di energia.
3. Regolazione a zone e serbatoio
Processo A²/O:
Zone anaerobiche/anossiche: l'aerazione è severamente vietata; è consentita solo l'agitazione.
Pre-fase aerobica: la degradazione del BOD consuma molto ossigeno; il volume dell'aria può essere opportunamente aumentato.
Fase post- aerobica (zona di nitrificazione): garantire DO 2-3 mg/l; ridurre adeguatamente il DO alla fine per ridurre il DO trasportato nella zona anossica dal riflusso.
4. Strategie di adeguamento al cambiamento delle condizioni operative
1) Aumento del flusso influente e della qualità dell'acqua diluita durante la stagione delle piogge:
Con l'aumento del flusso, se il rapporto aria-a-acqua viene mantenuto a un livello fisso, il volume totale dell'aria aumenterà di conseguenza, portando facilmente a livelli DO eccessivi. In questo caso, il rapporto aria-e-acqua dovrebbe essere ridotto, dando priorità ai livelli di DO.
2) Basse temperature in inverno:
Per lo stesso obiettivo DO, aumentare il rapporto aria-a-acqua del 20-30%, monitorando al tempo stesso la sedimentazione dei fanghi per evitare un'aerazione eccessiva e una dispersione dei fanghi.
3) Aumento dello shock di azoto ammoniacale influente:
Aumentare brevemente il rapporto aria-a-acqua per dare priorità alla nitrificazione; tornare ai livelli normali dopo che i livelli di azoto ammoniacale sono scesi per evitare un'aerazione elevata e prolungata.
III. Problemi comuni nel controllo del rapporto aria-acqua-
1. Rapporto aria-acqua- elevato, non alto
Molto probabilmente a causa di un sistema di aerazione intasato, invecchiamento e perdite delle membrane; concentrazione di fanghi eccessivamente elevata, con consumo di ossigeno superiore all'apporto di ossigeno. Non aumentare l'aerazione; controlla prima l'attrezzatura.
2. Rapporto aria-acqua- basso, DO alto
Basso carico influente, basso rapporto mangime/microrganismi (F/M), i fanghi sono in uno stato di invecchiamento a basso-carico e producono facilmente una grande quantità di fanghi fini galleggianti. Rimuovere opportunamente i fanghi e continuare a ridurre l'aerazione.
3. Rapporto aria-/acqua- normale, ma elevato azoto totale negli effluenti
DO eccessivamente elevato all'estremità aerobica, il liquido di ritorno trasporta l'ossigeno al serbatoio anossico, inibendo la denitrificazione. Ridurre il volume dell'aria finale aerobica per abbassare il DO a 1,5-2,5 mg/L.
4. Perseguire ciecamente un rapporto aria-/acqua- elevato
Conseguenze dirette: consumo energetico notevolmente aumentato; rottura dei fiocchi di fango, diminuzione dell'SVI, aumento dei solidi sospesi negli effluenti; aumento della schiuma.