Процесът A²/O се използва широко, когато пречиствателна станция за отпадъчни води трябва да отстрани както азота, така и фосфора по биологичен път.
На пръв поглед процесът изглежда прост: отпадъчната вода преминава през анаеробна зона, аноксична зона и аеробна зона, преди да влезе във вторичния утаител.
На практика обаче тръбопроводите и рециклиращите потоци между тези зони са това, което кара процеса да работи.
Не всички важни потоци правят едно и също нещо. Влиянието внася органична материя и хранителни вещества, вътрешното рециклиране връща нитратите обратно в аноксичната зона, а аерирането доставя кислород в аеробната зона.
Разбирането на тези потоци прави много по-лесно разбирането как работи една A²/O инсталация.
1. Влиятелен поток: откъде започва процесът
В конвенционална A²/O инсталация нормалният поток на отпадъчни води обикновено е:
Грубо пресяване → Фино пресяване → Отстраняване на песъчинки → Разпределителен кладенец → Входяща магистрала → Анаеробен резервоар
Главните съоръжения премахват големи твърди частици и песъчинки, преди отпадъчните води да навлязат в етапа на биологично пречистване.
Разпределителният кладенец може да включва входен клапан, разходомер и друго контролно оборудване. Те позволяват на операторите да наблюдават и регулират влиятелния поток, влизащ в биологичния процес.
Анаеробният резервоар е първата биологична зона в конвенционалната A²/O подредба. Това е важно за биологичното отстраняване на фосфора, тъй като фосфор{1}}акумулиращите организми (PAOs) се нуждаят от подходящи анаеробни условия, за да освободят фосфор и да поемат лесно биоразградим въглерод.
Поради тази причина нормалният входящ поток е насочен към анаеробната зона, а не директно към аноксичната или аеробната зона. Описанието на EPA на конвенционалния A²/O процес също показва влияние, навлизащо в анаеробната зона, последвано от аноксичната и аеробната зона.
Това не означава, че всяка инсталация-за отстраняване на хранителни вещества има точно една и съща хидравлична система. Модифицираните процеси могат да използват различни конфигурации и рециклирани потоци. Важното е, че разположението на тръбопроводите трябва да съответства на използвания биологичен процес.
Авариен байпас
Някои заводи също имат байпасни тръбопроводи за поддръжка, повреда на оборудването или други необичайни условия.
Байпасът е аварийно или поддържащо устройство, а не част от нормалния биологичен процес. Дали отпадъчните води могат да бъдат прескочени, съхранявани или насочени към друг етап на пречистване, зависи от конструкцията на инсталацията и местните изисквания за заустване.
2. Анаеробна зона: Създаване на правилните условия за отстраняване на фосфора
Анаеробната зона съдържа малко или никакъв разтворен кислород и е предназначена да осигури благоприятни условия за освобождаване на фосфор от PAO.
Върнатата активирана утайка (RAS) обикновено се връща от вторичния утаител в горната част на анаеробната зона, където се смесва с входящата отпадъчна вода.
Лесно биоразградимият въглерод във входящия поток е особено важен тук.
PAO използват енергия, получена от вътреклетъчен полифосфат, за да поемат лесно биоразградим въглерод и да го съхраняват като вътреклетъчни въглеродни съединения. Фосфатът се освобождава в течността по време на този анаеробен етап.
По-късно, при аеробни-и в някои системи аноксични-условия, PAO отново поемат фосфор. Когато богатата на фосфор -биомаса в крайна сметка бъде изхвърлена от системата, фосфорът напуска процеса на третиране с отпадъчната активна утайка.
Така че анаеробната зона не е просто резервоар без въздух. Той е важна част от механизма за-отстраняване на биологичния фосфор.
3. Аноксична зона: където се извършва денитрификация
След анаеробната зона, смесената течност навлиза в аноксичната зона.
Аноксичната зона е предназначена за денитрификация. За разлика от аеробната зона, в нея не се подава аерационен въздух. Вместо това обикновено се използват миксери, за да поддържат смесената течност суспендирана.
Но откъде идва нитратът?
Тук вътрешната линия за рециркулация става важна.
Част от нитрифицираната смесена течност от аеробната зона се изпомпва обратно в аноксичната зона:
Аеробен резервоар → Вътрешна помпа за рециклиране → Аноксичен резервоар
Рециклираната смесена течност съдържа нитрат, получен по време на нитрификация.
В аноксичната зона микроорганизмите използват наличния биоразградим въглерод, за да редуцират нитратите до азотен газ.
Основната последователност-отстраняване на азот е:
Амоняк → Нитрификация → Нитрат → Вътрешен рецикл → Денитрификация → Азот
Това вътрешно рециклиране е една от определящите характеристики на конвенционалния A²/O процес.
4. Вътрешна рециркулация: Повече не винаги е по-добро
Вътрешният рециклиран поток трябва да бъде достатъчно голям, за да върне достатъчно нитрати в аноксичната зона, но няма единно съотношение на рециклиране, което да е правилно за всяко растение.
В зависимост от дизайна и условията на работа вътрешните скорости на рециклиране могат да бъдат в диапазона от един до няколко пъти входящия поток.
например,100%–400% от входящия потокможе да се срещне на практика, но действителната работна точка трябва да се определи от изискванията на процеса на завода, а не от фиксирано правило.
Важните фактори включват:
Влиятелно натоварване с азот
Наличност на биоразградим COD
Концентрация на нитрати
Необходими отпадъчни води TN
Обем на аноксична-зона
Пренасяне на разтворен кислород
Изпомпване на енергия
Ефективност на-отстраняване на биологичен фосфор
Увеличаването на степента на рециклиране не означава автоматично по-добро отстраняване на азота. След като процесът има достатъчен пренос на нитрати към аноксичната зона, допълнителното изпомпване може да осигури малка полза, като същевременно увеличи консумацията на енергия.
Следователно рециклирането трябва да се коригира въз основа на действителната производителност на инсталацията.
5. Аеробна зона: нитрификация и усвояване на фосфор
След това смесената течност влиза в аеробната зона.
Това е мястото, където се доставя кислород за подпомагане на биологични реакции като:
Нитрификация
Окисляване на органични вещества
Аеробно усвояване на фосфор
Аерационната система обикновено се състои от:
Вентилатор → Главен колектор за въздух → Разклонителен тръбопровод за въздух → Оборудване за аериране
Обикновено се използват дифузори с фини{0}}мехурчета, въпреки че са възможни и други системи за аериране.
Въздушният поток към отделните резервоари или отделения може да се регулира, за да се поддържа необходимата концентрация на разтворен кислород (DO).
Твърде малко кислород може да ограничи нитрификацията. Твърде много аерация обаче не е непременно полезно. Прекомерната аерация може да увеличи консумацията на енергия и може да повлияе на ефективността на-отстраняване на биологичен фосфор при определени работни условия. Изследванията на A²/O системи също съобщават за влошаване на биологичното отстраняване на фосфор при условия на прекомерна аерация.
Следователно целта не е просто да се осигури колкото е възможно повече въздух. Целта е да се осигури достатъчно кислород за необходимите биологични реакции, като същевременно се поддържат подходящи условия по време на целия процес.
6. От аеробния резервоар до вторичния утаител
След биологично третиране, смесената луга се оттича към вторичния утаител.
Типична подредба е:
Аеробен резервоар → Канал за изтичане → Вторичен утаител
Когато хидравличният профил на инсталацията го позволява, този поток може да се задвижва от гравитацията, а не от трансферна помпа.
Вторичният пречиствател отделя биологичните твърди вещества от пречистената вода.
След това утаената утайка се разделя на два важни потока:
Връщане на активирана утайка (RAS)→ върнат към биологичния процес
Отпадъчна активна утайка (WAS)→ премахнат от системата
Избистрената вода продължава към пречистване или заустване надолу по течението.
7. Процесът A²/O е наистина система от различни потоци
Ако погледнете само резервоарите, една A²/O инсталация може да изглежда проста.
Но биологичният процес зависи от няколко потока, работещи заедно:
Влияние:вкарва отпадъчни води и биоразградим въглерод в системата.
RAS:връща активната утайка и PAOs към биологичния процес.
Вътрешно рециклиране:връща богата на нитрати-смесена течност в аноксичната зона.
Аерационен въздух:доставя кислород на аеробната зона.
БЕШЕ:премахва излишната биомаса и богатите на-фосфор твърди вещества.
Всеки поток има различна цел.
Ето защо работата на A²/O не е просто поддържане на правилните обеми на резервоара. Хидравличните връзки, скоростите на рециклиране, подаването на кислород и изхвърлянето на утайки трябва да работят заедно.
При пречистването на отпадъчни води тръбопроводите са част от процеса. Той определя къде отиват въглеродът, нитратите, биомасата и кислородът-и това в крайна сметка засяга отстраняването на азот и фосфор.