I bassi rapporti C/N degli influenti rappresentano un collo di bottiglia; è necessario attuare la riduzione dei costi e il miglioramento dell’efficienza; devono essere rispettati gli standard di riduzione dell’inquinamento e del carbonio; e-l'adeguamento in loco deve essere evitato. Quando queste esigenze fondamentali si uniscono, il processo AOA diventa la soluzione ottimale che gli impianti di trattamento delle acque reflue non possono evitare.
Il processo AOA è adatto a situazioni con bassi rapporti C/N in ingresso, che non richiedono alcuna fonte di carbonio aggiuntiva, e i suoi effetti di rimozione di azoto e fosforo superano di gran lunga i processi tradizionali.
Il processo AOA non è solo una "tecnologia nera" nel trattamento delle acque reflue inventata dall'accademico Peng Yongzhen, ma svolge anche il ruolo di uno "strumento di aggiornamento" nella ristrutturazione di molti vecchi impianti di trattamento delle acque reflue.
1. Qual è la differenza tra AOA e AAO?
Quando si parla di trattamento delle acque reflue, molte persone pensano immediatamente al classico processo AAO (anaerobico-anossico-aerobico), mentre il processo AOA (anaerobico-aerobico-anossico) regola superficialmente l'ordine delle zone di reazione, ma la sua logica di base è completamente diversa.
Entrambi i processi AAO e AOA condividono somiglianze nel tempo di ritenzione idraulica, nel tipo di struttura e nelle apparecchiature elettromeccaniche, il che è fondamentale per cui molti impianti di trattamento delle acque reflue possono convertirsi direttamente da AAO ad AOA-non è richiesto terreno aggiuntivo, con conseguenti costi di conversione bassi.
Le differenze fondamentali risiedono in due punti: in primo luogo, un tempo di ritenzione più breve in una sezione e tempi di ritenzione più lunghi nelle altre due sezioni; e in secondo luogo, un cambiamento nel ritorno dei fanghi da uno a due processi.
Il "più breve, più lungo due" si riferisce ai tempi di ritenzione più lunghi nelle sezioni anaerobica e anossica del processo AOA, mentre la sezione aerobica è più breve. "Un tempo sufficiente nella sezione anaerobica consente ai batteri polisaccaridi denitrificanti (DGAO) di consumare completamente la materia organica nelle acque reflue, riducendo il COD e immagazzinando fonti interne di carbonio. La sezione anossica più lunga è dovuta al fatto che la velocità di denitrificazione interna è più lenta di quella della denitrificazione esterna, richiedendo tempo sufficiente affinché i DGAO completino il processo di denitrificazione interna", ha spiegato Chen. La sezione aerobica più breve riduce il consumo inefficace delle fonti interne di carbonio, garantendo un utilizzo efficace dell'energia.
Ancora più importante, il processo è passato da uno a due: l’AAO tradizionale ha solo un percorso di ritorno dei fanghi, mentre l’AAO aggiunge un percorso di ritorno dal serbatoio di decantazione secondario alla parte anteriore della zona anossica (R2 nel diagramma di flusso). "Questo percorso di ritorno aggiuntivo raddoppia il numero di batteri denitrificanti nel serbatoio anossico, aumentando il tasso di denitrificazione specifico (tasso di denitrificazione/concentrazione dei fanghi); in secondo luogo, crea un ambiente favorevole per i DPAO, riducendo l'idrolisi dei fanghi e il rilascio di fosforo dalla decomposizione microbica sul fondo del serbatoio di decantazione secondario, con conseguente diminuzione continua del fosforo totale (TP) sia nella zona anossica che nel serbatoio di decantazione secondario." Tuttavia, il signor Chen ha anche avvertito che questo elevato rapporto di rendimento può caricare in modo significativo il serbatoio di decantazione secondario. L'utilizzo diretto del serbatoio di decantazione secondario esistente di AAO potrebbe influire sull'effetto di separazione dell'acqua dei fanghi-, che è una considerazione chiave durante il processo di retrofit.
Questi aggiustamenti consentono teoricamente al processo AAO di raggiungere un TN di effluenti quasi-zero ed eliminano in gran parte la necessità di fonti esterne di carbonio, riducendo significativamente i costi operativi e rendendolo un "nuovo favorito" nel settore del trattamento delle acque reflue.
2. Quali impianti di trattamento delle acque reflue sono adatti per AAO?
Tre vantaggi fondamentali parlano da soli
Scenari applicabili al processo AOA – Non tutti gli impianti di trattamento delle acque reflue sono adatti per l'ammodernamento, ma quelli che soddisfano queste condizioni spesso ottengono risultati sorprendenti.
In primo luogo, gli impianti di trattamento delle acque reflue che cercano di ridurre i costi, migliorare l'efficienza e operare a basse- emissioni di carbonio. Da un lato, il processo AOA a doppio-ricircolo dei fanghi ha un tempo di ritenzione aerobica più breve rispetto ad altri processi, risparmiando così sul consumo energetico di aerazione. D’altra parte, aumentando il ricircolo dei fanghi nella zona anossica, le fonti di carbonio inutilizzate all’interno dei fanghi sul fondo della vasca di sedimentazione secondaria possono essere restituite alla zona anossica, consentendo un riciclaggio efficiente delle fonti di carbonio interne e quindi risparmiando sulle fonti di carbonio esterne.
Con requisiti ambientali sempre più rigorosi, il funzionamento a basse- emissioni di carbonio è una tendenza importante, rendendo l'AOA, un processo che risparmia energia e riduce i fanghi, molto ricercato.
In secondo luogo, gli impianti di trattamento delle acque reflue trattano le acque reflue a basso contenuto di C/N, soprattutto nelle città del sud. Le acque reflue domestiche del Sud generalmente non dispongono di sufficienti fonti di carbonio e i processi tradizionali richiedono l’aggiunta di fonti esterne di carbonio come metanolo e acetato di sodio per soddisfare gli standard, il che è costoso e ingombrante. Il processo AOA utilizza in modo efficiente gli acidi grassi poliidrossilici (PHA) e il glicogeno intracellulare (Gly) immagazzinati nelle vasche di sedimentazione anaerobica e secondaria mediante fanghi attivi. Allo stesso tempo, il volume di aerazione più piccolo e il tempo di aerazione più breve nella sezione aerobica riducono il consumo di fonti interne di carbonio, il che è vantaggioso per trattenere più fonti interne di carbonio per la denitrificazione nella zona anossica.
Infine, è adatto per gli impianti di trattamento delle acque reflue che cercano di migliorare la rimozione di azoto e fosforo. I processi AAO tradizionali producono effluenti aerobici con un elevato contenuto di nitrati e la rimozione dell'azoto attraverso il ricircolo del bagno di nitrificazione è limitata. L'AOA, posizionando la zona anossica per ultima, concede tempo sufficiente per la denitrificazione endogena, con conseguente contenuto di nitrati estremamente basso nell'effluente e una rimozione superiore dell'azoto.
In breve, se un impianto di trattamento delle acque reflue deve affrontare uno dei tre problemi-fonti di carbonio insufficienti, costi operativi elevati o elevata pressione di rimozione di azoto e fosforo,-AOA può essere considerata la scelta preferita.
3. L’imperfetta “tecnologia nera”
Sfide nel funzionamento di AOA Nessun processo di trattamento dell'acqua è perfetto e anche AOA ha i suoi "problemi".
La sfida più grande è la sua adattabilità alle fluttuazioni della qualità e della quantità dell’acqua. La qualità e la quantità degli affluenti degli impianti di trattamento delle acque reflue cambiano ogni giorno, richiedendo un controllo preciso di parametri quali tempo di ritenzione, tasso di aerazione e flusso di ritorno. "Ad esempio, se la concentrazione dell'affluente aumenta improvvisamente o la portata aumenta drasticamente, i parametri originali diventano inefficaci. Se gli aggiustamenti non vengono apportati tempestivamente, l'effetto del trattamento sarà compromesso e il potenziale di risparmio energetico-non sarà realizzato", ha detto impotente il signor Chen. Ciò pone requisiti elevati a livello di funzionamento e gestione degli impianti di trattamento delle acque reflue.
Un'altra sfida è l'impatto degli ambienti a bassa-temperatura. L'attività microbica dipende dalle temperature adeguate. In inverno, le basse temperature inibiscono direttamente l'attività dei batteri denitrificanti e di rimozione del fosforo-, non solo riducendo l'efficienza della denitrificazione ma influenzando potenzialmente anche la stabilità delle comunità microbiche funzionali. Gli impianti di trattamento delle acque reflue nelle fredde regioni settentrionali che desiderano utilizzare l'AOA (aerazione automatica) devono affrontare l'adattabilità alle basse-temperature. Oltre a determinare razionalmente i parametri, devono anche estendere adeguatamente il tempo di ritenzione idraulica per consentire adattamenti flessibili alle condizioni operative.
Attualmente, il settore sta studiando come ottimizzare i parametri di processo e migliorare l'adattabilità alle basse-temperature e il controllo della comunità microbica. Tuttavia, i suoi piccoli difetti non mettono in ombra i suoi vantaggi significativi. I punti di forza principali del processo AOA sono troppo evidenti, soprattutto per gli impianti di trattamento delle acque reflue che cercano-ammodernamenti in loco per ridurre i costi e aumentare l'efficienza; rimane l'opzione più conveniente-.
Il processo AOA è diventato un "nuovo favorito" nel settore del trattamento delle acque reflue perché non è una nuova tecnologia apparsa dal nulla, ma piuttosto una "soluzione ottimizzata" che affronta con precisione i punti critici del settore.
Anche se ci sono ancora margini di miglioramento, questo processo, che bilancia i benefici ambientali con i costi operativi, metterà senza dubbio radici in un numero maggiore di impianti di trattamento delle acque reflue, contribuendo al controllo dell’inquinamento idrico.