Učinkovitost prezračevanja s finimi mehurčki v procesu AAO: sezonska analiza (poletje proti zimi)

Merjenje in vrednotenje delovanja sistema prezračevanja s finimi mehurčki v procesu AAO poleti in pozimi

Večina komunalnih čistilnih naprav (ČN) na Kitajskem uporablja aerobne biološke procese za odstranjevanje organskih snovi, dušika, fosforja in drugih onesnaževal iz odpadne vode. Oskrba z raztopljenim kisikom (DO) v vodi je predpogoj za ohranjanje potrebe po življenju mikrobov in učinkovitosti čiščenja v aerobnem biološkem procesu. Posledičnoprezračevalna enota je jedro aerobno biološkega čiščenja odpadne vode. Hkrati je tudi prezračevalni sistemglavna enota-porabe energijev ČN, obračunavanje45 % do 75 % celotne porabe energije obrata. Poleg pogojev delovanja na porabo energije prezračevalnega sistema vplivajo dejavniki, kot so kakovost odpadne vode in okoljski pogoji. Večina regij na Kitajskem ima jasne štiri letne čase, obilo padavin in znatne sezonske temperaturne razlike. Poletne padavine razredčijo vstopno koncentracijo onesnaževal v ČN, medtem ko nizke zimske temperature vplivajo na mikrobno aktivnost in s tem na kakovost odplak. Nihanja v dotoku in kakovosti prav tako predstavljajo izzive za natančno kontrolo prezračevalnega sistema v ČN. Brez zadostnega razumevanja sprememb v zmogljivosti prenosa kisika difuzorjev s finimi mehurčki in njihovega vzdrževanja med delovanjem ni mogoče v celoti izkoristiti prednosti visoke učinkovitosti prenosa kisika (OTE) prezračevalnih sistemov s finimi mehurčki, kar vodi v izgubo energije.

Trenutno najbolj razširjena vrsta jedifuzor s finimi mehurčki, katerih zmogljivost je neposredno povezana z obratovalno porabo energije prezračevalnega sistema. Metode za merjenje zmogljivosti prenosa kisika difuzorjev s finimi mehurčki vključujejo statične preskuse (kot je preskus čiste vode) in dinamične preskuse (kot je metoda analize od-plina). Raziskave statičnih preizkusov se večinoma osredotočajo na laboratorijske-simulacije, medtem ko se o dinamičnih preskusnih metodah redko poroča zaradi dejavnikov, kot so zahteve na testnem mestu in omejitve testiranja na terenu. Trenutno je Kitajska vzpostavila samo ustrezne standarde za preskusno metodo čiste vode. Med dejanskim delovanjem na zmogljivost prenosa kisika difuzorjev vplivajo dejavniki, kot so kakovost vtoka, značilnosti blata, pogoji delovanja in umazanija difuzorja. Dejanska zmogljivost se bistveno razlikuje od rezultatov preskusa čiste vode, kar vodi do precejšnjih odstopanj pri uporabi podatkov o čisti vodi za napovedovanje dejanske potrebe po dovodu zraka. Pomanjkanje učinkovitih metod spremljanja učinkovitosti energetske učinkovitosti prezračevalnega sistema v čistilnih napravah za odpadno vodo povzroča potrato energije. Zato je treba izmeriti in ovrednotiti učinkovitost prenosa kisika difuzorjev med dejanskim delovanjem, da bi pravočasno prilagodili strategije prezračevanja in pomagali doseči prihranek energije in zmanjšanje porabe v prezračevalnih sistemih. Ta študija trajakomunalna čistilna naprava v Šanghaju kot primer. S terenskimi meritvami koncentracije onesnaževal v aerobnem rezervoarju in vzorcev variacije OTE vzdolž poti prezračevalnega sistema s finimi mehurčki poleti in pozimi sta bila sistematično izmerjena in ovrednotena učinkovitost odstranjevanja onesnaževal in delovanje prezračevalnega sistema. Cilj je raziskati vpliv sezonskih sprememb na učinkovitost prenosa kisika prezračevalnega sistema, zagotoviti smernice za natančen nadzor in-varčno delovanje prezračevalnih sistemov pri čiščenju odpadne vode.

1. Materiali in metode

1.1 Pregled delovanja ČN

Šanghajska komunalna čistilna naprava uporablja kombinacijo procesovpredobdelava + postopek AAO + filter z globokimi vlakni + UV dezinfekcija. Thezmogljivost obdelave je 3,0×10⁵ m³/d. Glavni procesni tok ČN je prikazan vSlika 1. Vpliv je predvsemhišna kanalizacija, in iztok izpolnjuje standard stopnje A "Standarda za izpust onesnaževal za komunalne čistilne naprave" (GB 18918-2002), preden se izpusti v reko Jangce. Hidravlični retenzijski časi (HRT) za anaerobni rezervoar, anoksični rezervoar in aerobni rezervoar biološkega rezervoarja v tem obratu so 1,5 ure, 2,7 ure oziroma 7,1 ure. Notranje refluksno razmerje in zunanje refluksno razmerje sta 100 %. Starost blata se kontrolira med 10-15 dnevi. Obrat ima skupaj 8 aerobnih rezervoarjev. Ena aerobna posoda meri 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (D × Š × V) s prostornino 11.093 m³. Koncentracija suspendiranih trdnih snovi mešane tekočine (MLSS) je nadzorovana pri okoli 4 g/L. Dno je opremljeno zUkrajinski ekopolemer polietilenski cevasti difuzorji s finimi mehurčki, velikosti 120 mm × 1000 mm (D × D). Razmerje-z-vodo je 5,7:1. Vsaka aerobna posoda je sestavljena iz 3 kanalov (cona 1, cona 2 in cona 3). Na podlagi koncentracije DO, izmerjene z merilniki pretoka plina v kanalih, so vodilne lopatice eno-stopenjskih centrifugalnih puhal (4 delujočih, 2 v pripravljenosti) prilagojene za vzdrževanje koncentracije DO v aerobnem rezervoarju med 2-5 mg/L. Vsako puhalo ima nazivni pretok zraka 108 m³/min, tlak 0,06 kPa in moč 160 kW. Vsak kanal se kontrolira ločeno z merilniki pretoka plina. V kombinaciji s povratnimi informacijami o odčitavanju DO se dejanski dovod zraka nadzoruje s prilagoditvijo vodilnih lopatic enostopenjskih centrifugalnih puhal, da se povprečni DO v aerobnem rezervoarju vzdržuje med 2–5 mg/L. Projektirana kakovost dotoka/iztoka in kakovost dotoka naprave za leto 2019 sta prikazani vTabela 1.

1.2 Postavitev testne točke

Julija (poletje) in decembra (pozimi) sta bila izvedena dva preizkusa učinkovitosti prenosa kisika prezračevalnega sistema s finimi mehurčki v dejanskih pogojih delovanja. Vzdolž smeri toka je bilo postavljenih 22 testnih točk glede na lokacije inšpekcijskih odprtin aerobne posode. Razdalja med dvema sosednjima testnima točkama je bila približno 5 m, s 7, 7 in 8 testnimi točkami v coni 1, coni 2 in coni 3. Porazdelitev testnih točk je prikazana vSlika 2. Dejanski OTE difuzorjev s finimi mehurčki na vsaki točki je bil izračunan z merjenjem vsebnosti kisika v iz-plinu, ki uhaja z vodne površine. Hkrati sta bili koncentracija DO in temperatura vode na vsaki točki izmerjeni z več-metrom kakovosti vode (HQ 30d, Hach, ZDA), koncentracija onesnaževala na vsaki točki pa je bila izmerjena in analizirana, da bi dobili vzorec njenega spreminjanja vzdolž poti. Za preprečevanje KPK_Krpri vzorcih zaradi razgradnje med prenosom so bili vzorci, vzeti vzdolž aerobne posode, filtrirani na-licu mesta pred meritvijo.

1.3 Merjenje zmogljivosti prenosa kisika difuzorjev s finimi mehurčki v dejanskih pogojih

Pri merjenju učinkovitosti prenosa kisika difuzorjev s finimi mehurčki v dejanskih pogojih je bil uporabljen analizator iz-plina, ki ga je neodvisno razvila Šanghajska univerza za električno energijo in je sestavljen iz sistema za zbiranje plina, sistema za analizo plina in sistema za pretvorbo signala. Od-plin je bil zbran s plinsko črpalko (KVP15-KM-2-C-S, Karier, Kitajska) in pokrovom ter dostavljen v elektrokemični senzor za kisik (A-01, ITG, Nemčija) za analizo. Sistem za pretvorbo signala je pretvoril signal izhodne napetosti senzorja v parcialni tlak kisika v plinu. Med testiranjem izpušnih plinov je bil najprej izmerjen parcialni tlak kisika v zunanjem zraku. Nato je bil pokrov pritrjen na vodno površino aerobne posode za zbiranje odpadnih plinov in merjenje parcialnega tlaka kisika. Podatki so bili posneti, potem ko se je izhod stabiliziral 5 minut. Parametri, dobljeni z analizatorjem odpadnih plinov, so vključevali parcialni tlak kisika v zunanjem zraku in odpadnem plinu, iz katerega je bil izračunan odstotek kisika, prenesenega iz plinske faze v mešano tekočino, tj. OTE difuzorja s finimi mehurčki, kot vEnačba (1).

kje:

Y(O_₂,_zrak)- Delež kisika v zraku;

Y(O_₂,_{izklop{0}}plin})- Delež kisika v od-plinu;

A_OTE- Vrednost OTE.

OTE, izmerjen z analizatorjem od-plina, je bil popravljen za DO, temperaturo in slanost, da dobimo standardno OTE (SOTE) difuzorja s finimi mehurčki v odpadni vodi pod standardnimi pogoji, kot vEnačba (2). Izračun nasičenega DO v vodi je prikazan vEnačba (3).

kje:

θ- Korekcijski koeficient temperature, vzet kot 1,024, brez dimenzij;

A_SOTE- Vrednost SOTE;

- Koeficient slanosti za mešano tekočino (izračunan na podlagi skupnih raztopljenih trdnih snovi v mešani tekočini), brez dimenzij, običajno 0,99;

- Razmerje učinkovitosti prenosa kisika difuzorja v odpadni vodi v primerjavi s pogoji čiste vode, brez dimenzij;

C - koncentracija DO v vodi, mg/L;

C_S,_T- Koncentracija nasičenega DO v vodi pri temperaturi T, mg/L;

C_S,₂₀- Koncentracija nasičenega DO v vodi pri 20 stopinjah, mg/L;

T- Temperatura vode, stopinja.

1.4 Metoda izračuna porabe energije prezračevalnega sistema

Teoretična potreba po kisiku v aerobni posodi je bila izračunana v skladu z modelom aktivnega blata (ASM). Potreba po kisiku je bila izračunana na podlagi COD_Krin rezultati odstranjevanja dušika iz amonijaka za določitev skupne potrebe po kisiku (TOD) aerobne posode, kot vEnačba (4).

kje:

M_TOD- Vrednost TOD, kg O₂/h;

Q- Dotočni pretok, m³/d;

ΔC_CODCr- Razlika med koncentracijo KPK Cr v dotoku in iztoku, mg/L;

ΔC_{Amonijev dušik}- Razlika med koncentracijo amonijevega dušika v dotoku in iztoku, mg/L; 4,57 je pretvorbeni faktor za dušik iz amonijaka v NO₃⁻-N.

Stopnja dovoda kisika v prezračevalni sistem s finimi mehurčki se izračuna kot vEnačba (5).

kje:

M_OTR- Vrednost dejanske stopnje oskrbe s kisikom, kg O₂/d;

Q_AFR- Stopnja pretoka zraka, m³/h;

ŷ_O₂- Masni delež kisika v zraku, 0,276.

Moč puhala je določena z dejansko hitrostjo dovoda zraka v puhalo in izstopnim tlakom, ki je določen z vstopnim tlakom, izgubo tlaka zraka v cevovodu, izgubo tlaka difuzorja s finimi mehurčki in statičnim tlakom vode承受 na dnu rezervoarja, kot vEnačba (6).

kje:

ρ_zrak- Gostota zraka, g/L, vzeta kot 1,29 g/L;

N - Moč puhala, kW;

R- Univerzalna plinska konstanta, 8,314 J/(mol·K);

T_zrak- Atmosferska temperatura, stopinja;

B- Koeficient pretvorbe puhala, vzet kot 29,7;

- Specifično toplotno razmerje plina, vzeto kot konstanta 0,283;

η- Kombinirana učinkovitost motorja in puhala, upoštevana kot konstanta 0,8;

P_i- Vhodni tlak puhala, Pa;

Z- Tlak potopne vode na difuzor, Pa;

P_izguba- Izguba tlaka samega difuzorja s finimi mehurčki, Pa;

h_L- Izguba tlaka zraka v cevovodu, Pa.

Pod preskusnimi pogoji je količina kisika, prenesena v vodo na enoto električne energije, ki jo porabi difuzor [kg/(kW·h)], standardna učinkovitost prezračevanja (SAE), kot vEnačba (7). Vrednost SAE se lahko uporabi za oceno dejanske učinkovitosti uporabe difuzorja s finimi mehurčki.

kje:

A_SAE- Vrednost SAE.

1.5 Konvencionalne metode merjenja indikatorjev

Mešane vzorce tekočine smo filtrirali skozi kvalitativni filtrirni papir. Topna KPK_Kr(SCOD_Kr), amonijakov dušik, NO3^--N in TP sta bila izmerjena z nacionalnimi standardnimi metodami.

2. Rezultati in razprava

2.1 Učinkovitost odstranjevanja onesnaževal

Kakovost vpliva glavnih onesnaževal poleti in pozimi na ČN je prikazana vSlika 3. Povprečni čistilni pretoki poleti in pozimi so bili 3,65×10⁵ m³/d oziroma 3,13×105 m³/d.Poletni vpliv COD_Krkoncentracije amonijevega dušika pa so bile (188,38 ± 52,53) mg/L in (16,93 ± 5,10) mg/L, oz.Zimski vpliv COD_Krkoncentracije dušika v amoniaku pa so bile (187,94 ± 28,26) mg/L in (17,91 ± 3,42) mg/L, oz. Večje poletne količine padavin povzročijo, da ČN deluje v načinu "visoka hidravlična obremenitev - nizka obremenitev onesnaževal". Povečanje hidravlične obremenitve skrajša HRT sistema, skrajša reakcijski čas v biološkem rezervoarju in vpliva na odstranjevanje onesnaževal. Nizka obremenitev z dotočnimi onesnaževali v čistilnih napravah za odpadke lahko zlahka povzroči pretirano nizko obremenitev z blatom, kar povzroči prekomerno-zračenje in razpad blata. Čistilne naprave bi morale pravočasno prilagoditi obremenitev blata in stopnje dovoda zraka, da ublažijo vpliv obratovanja z nizko obremenitvijo onesnaževal.Poletna temperatura vode je bila (27,32 ± 1,34) stopinje, bistveno višja od zimske (17,39 ± 0,75) stopinje.. Temperatura je eden od pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na sposobnost odstranjevanja onesnaževal v sistemu. Toleranca nitastih bakterij je večja kot toleranca bakterij, ki tvorijo kosmiče, zaradi česar so nagnjene k razmnoževanju v okoljih z nizko-temperaturo, kar povzroča kopičenje blata. Nižje temperature tudi zmanjšajo encimsko aktivnost mikroorganizmov v aktivnem blatu, zmanjšajo stopnjo razgradnje substrata in stopnjo endogenega dihanja, kar vodi do zmanjšane učinkovitosti odstranjevanja onesnaževal. ČN lahko sprejmejo ukrepe, kot je povečanje starosti blata in MLSS v biološkem rezervoarju, da ublažijo negativni vpliv nizke temperature na odstranjevanje onesnaževal. Ker je hidravlična obremenitev pozimi nižja kot poleti, se HRT v aerobni posodi rahlo podaljša z zadostnim prezračevanjem, kar izravna negativni vpliv nizke temperature na nitrifikacijo. Zato je kakovost odplak tako poleti kot pozimi ustrezala standardu razreda A GB 18918-2002.

2.2 Variacijski vzorci oblik onesnaževal vzdolž aerobne posode

Na testne dni,vplivni SCOD_Krkoncentracije poleti in pozimi so bile 186,76 mg/L oziroma 248,42 mg/L, koncentracije amonijevega dušika pa 22,05 mg/L in 25,91 mg/L, oz. Verjetno zaradi kombiniranega prelivanja kanalizacije in infiltracije podzemne vode je bila kakovost dotoka nižja od projektiranih vrednosti. Sprememba onesnaževal vzdolž aerobne posode je prikazana vSlika 4.

Zaradi sproščanja fosforja v anaerobni posodi, denitrifikacije v anoksični posodi in redčenja z vračanjem blata se je koncentracija onesnaževal znatno zmanjšala pred vstopom v aerobno posodo. SCOD_Krkoncentracije na vstopu v aerobni rezervoar poleti in pozimi so bile 30,32 mg/L oziroma 52,48 mg/L, koncentracije amonijevega dušika pa 3,90 mg/L oziroma 4,62 mg/L. Koncentracije TN na vstopu v aerobni rezervoar poleti in pozimi so bile 4,86 ​​mg/L oziroma 6,16 mg/L, pri čemer so se v iztoku rahlo zmanjšale na 4,46 mg/L in 5,70 mg/L, kar kaže na relativno nizek delež hkratne nitrifikacije in denitrifikacije, ki se pojavljata v aerobnem rezervoarju. SCOD_Krkoncentracija se je znatno zmanjšala v coni 1 na 19,36 mg/L in 30,20 mg/L poleti oziroma pozimi; koncentracija amonijevega dušika se je zmanjšala na 1,75 mg/L in 2,80 mg/L. Trend zmanjševanja koncentracije onesnaževal se je v coni 2 upočasnil, kar kaže, da je bila majhna molekularna organska snov popolnoma razgrajena in nitrifikacija končana. Koncentracija onesnaževal na koncu cone 2 je že dosegla standard za izpust odplak. Koncentracija onesnaževala je ostala skoraj nespremenjena v coni 3, vendar se je vrednost DO v mešani tekočini povečala, kar kaže, da se je večina kisika, dobavljenega v tej coni, raztopila v mešani tekočini z blatom in ni bil uporabljen za KPK_Kroksidacija in oksidacija amoniaka. Iztok SCOD_Krkoncentracije iz aerobne posode poleti in pozimi so bile 15,36 mg/L oziroma 26,51 mg/L, koncentracije amonijevega dušika v iztoku pa 0,17 mg/L oziroma 0,50 mg/L.Večja stopnja odstranjevanja dušika iz amoniaka poleti je bila posledica višje temperature vode, ki je povečala nitrifikacijsko-denitrifikacijsko aktivnost mikroorganizmov. Zhang Tao idr. ugotovil, danizke zimske temperature zmanjšajo število bakterij, ki oksidirajo amoniak,-in nitrit{1}}bakterij, ki oksidirajo, kar zmanjša stopnjo odstranjevanja dušika iz amoniaka v čistilnih napravah.

2.3 Off-Rezultati preskusa plina vzdolž aerobne posode

Terenski preskusi učinkovitosti prenosa kisika prezračevalnega sistema s finimi mehurčki so bili opravljeni vzdolž aerobne posode poleti in pozimi z uporabo analizatorja iz-plinov. Rezultati so prikazani vSlika 5. Koncentracija DO v aerobnem rezervoarju se je postopoma povečevala vzdolž smeri toka. Koncentracija DO v mešani tekočini je odvisna od količine kisika, ki ga difuzorji (tj. OTR) prenesejo iz plinske faze v tekočo fazo, in kisika, ki ga porabijo mikroorganizmi (tj. OUR). Substrata je na sprednjem koncu aerobne posode veliko in mikroorganizmi potrebujejo več kisika, da razgradijo substrat. Zato je bila koncentracija DO najnižja v coni 1 tako poleti kot pozimi, pri (1,54 ± 0,22) mg/L oziroma (1,85 ± 0,31) mg/L. Koncentracija DO se je povečala na (2,27 ± 0,45) mg/L oziroma (2,04 ± 0,13) mg/L v coni 2. V coni 3 je bila koncentracija DO (4,48 ± 0,55) mg/L oziroma (4,53 ± 1,68) mg/L. Vzorec spreminjanja DO vzdolž poti je skladen s koncentracijo onesnaževal. Razgradnja in nitifikacija organske snovi sta bili v bistvu zaključeni v coni 2. Vsebnost organske snovi v coni 3 je nižja, kar zmanjšuje povpraševanje po kisiku, kar vodi do tega, da kisik ni v celoti izkoriščen in je shranjen v vodni fazi kot DO, zaradi česar se koncentracija DO dvigne na pretirano visoke ravni. Povprečni DO v coni 3 je bil znatno višji od 2,0 mg/L, kar kaže na prekomerno-prezračevanje na koncu aerobne posode. Endogeno dihanje aktivnega blata zmanjša aktivnost blata in lahko zlahka povzroči povečanje količine blata, hkrati pa zapravlja energijo. Pretirano visoka koncentracija DO na koncu aerobne posode povzroči tudi višjo koncentracijo DO v povratni tekočini, kar ne samo poveča koncentracijo DO, ki vstopa v anoksični rezervoar prek zunanjega refluksa, ampak tudi zmanjša količino razpoložljive COD Cr, s čimer se zmanjša učinkovitost denitrifikacije. Zato je priporočljivo zmanjšati dovod zraka v coni 3 in ohraniti le potrebno intenzivnost mešanja, da prihranite porabo energije za prezračevanje.

Kot je prikazano vSlika 5obstajajo pomembne razlike v zmogljivosti prenosa kisika difuzorjev v različnih kanalih med dejanskim delovanjem med poletjem in zimo. Povprečni OTE, izmerjen pozimi, je bil 9,72 %, nižji od rezultata, izmerjenega poleti (16,71 %). To je zato, kerznižanje temperature vode zmanjša aktivnost mikroorganizmov v aerobnem rezervoarju ČN, kar povzroči nižjo stopnjo izkoriščenosti kisika. Po popravku za temperaturo, slanost in DO so bile povprečne vrednosti SOTE poleti in pozimi 17,69 % oziroma 14,21 %. Poleti je bil SOTE nekoliko višji kot pozimi, verjetno zato, kerdolgotrajno delovanje povečano onesnaženje difuzorja, blokiranje por in zmanjšanje učinkovitosti prenosa kisika difuzorja.

2.4 Analiza potenciala energetske optimizacije za aerobni prezračevalni sistem

V skladu z enačbama (3) in (4) so ​​bile izračunane potreba po kisiku, stopnja oskrbe s kisikom in moč puhala za vsak kanal aerobne posode poleti in pozimi, kot je prikazano vTabela 2. Skupna potreba po kisiku v aerobnem rezervoarju pozimi je bila približno 34,91 % večja kot poleti, kar je povzročila višja dotočna KPK_Krin obremenitev onesnaževala z dušikom iz amoniaka pozimi v primerjavi s poletjem. Potreba po kisiku v vsakem območju aerobne posode se zmanjša, ko se vstopna onesnaževala razgradijo vzdolž poti. Cona 1 ima najvišjo koncentracijo onesnaževal in zadosten substrat, kar ima za posledico večjo mikrobno aktivnost, zato je njena potreba po kisiku največja. Ker se onesnaževala nenehno razgrajujejo, se potreba po kisiku v coni 2 in coni 3 postopoma zmanjšuje. Poleti so bili deleži potreb po kisiku v treh območjih 72,62 %, 21,65 % oziroma 5,73 % skupne potrebe po kisiku v aerobnem rezervoarju. Pozimi so bili deleži 72,84 %, 24,53 % oziroma 2,63 %. V običajnih reaktorjih z aktivnim blatom je potreba po kisiku za sprednji del 45 %-55 %, srednji del 25 %-35 % in zadnji del 15 %-25 %. Obremenitev na koncu tega aerobnega rezervoarja je nižja od običajnih vrednosti. Dovod zraka na sprednjem delu bi lahko ustrezno zmanjšali, kar bi omogočilo razgradnjo nekaterih onesnaževal v zadnjih delih.

V primerjavi s poletjem,povpraševanje po kisiku v procesu biološkega čiščenja pozimi je večje, učinkovitost prenosa kisika v sistemu prezračevanja s finimi mehurčki pa nižja, kar vodi do večjega potrebnega dovoda zraka. Po obratovalnih podatkih CČN je skupni pretok zraka v puhalo poleti znašal 76,23 m³/h, pozimi pa 116,70 m³/h. Oskrba z zrakom je bila največja v coni 1, medtem ko je bila oskrba z zrakom v coni 2 in coni 3 podobna, vendar nižja kot v coni 1. Oskrba s kisikom je bila poleti za 38,99 % višja od povpraševanja po kisiku, kar kaže na znaten-potencial varčevanja z energijo. Zaloga kisika v coni 2 in coni 3 je presegla dejansko potrebo po kisiku. Pozimi je bila oskrba s kisikom za 7,07 % večja od potreb po kisiku. Dobava in povpraševanje po kisiku v coni 1 in coni 2 sta se ujemali, medtem ko je v coni 3 prišlo do prekomernega-zračenja. Moč puhala je sorazmerna s stopnjo dovoda zraka, kot v enačbi (6). Poraba električne energije puhal je bila poleti 85,21 kW, pozimi pa 130,44 kW. Henkel to predlagapovišanje temperature zraka zmanjša moč puhal v prezračevalnih sistemih. Kot odgovor na razlike v povpraševanju po kisiku med različnimi kanali bi morale čistilne naprave sprejeti ustrezne ukrepe za prilagoditev prezračevanja, kot je postopno prezračevanje. To bi lahko vključevalo popolno odpiranje odcepnih cevi za dovod zraka na sprednjem koncu, odpiranje tistih na srednjem koncu do polovice in prilagoditev odcepnih cevi na koncu na najmanjšo odprtino zaprihranite dovod zraka in porabo energije za prezračevanje.

Če dodatno kvantificiramo dejansko učinkovitost uporabe difuzorjev s finimi mehurčki, je bila standardna učinkovitost prezračevanja (SAE) v aerobnem rezervoarju poleti 2,57 kg O₂/kW·h, kar je 32,29 % več kot pozimi. Razlike v kakovosti, količini in temperaturi dotočne vode med poletjem in zimo povzročajo precejšnje razlike v delovanju in nadzoru prezračevalnega sistema v ČN. Potrata energije je bila večja poleti kot pozimi, prezračevalni sistem pa je pozimi dosegel boljše ravnotežje ponudbe{4}}povpraševanja. Glede na vplivni pretok in kakovost,dovod zraka bi lahko poleti primerno zmanjšaliob zagotavljanju kakovosti iztoka in ustreznega mešanja v aerobnem rezervoarju. Pozimi je treba zagotoviti zadostno prezračevanje, da bi ublažili vpliv visoke dotočne obremenitve s onesnaževali in nizke temperature. Vendar je pomembno upoštevati, da se med dolgotrajnim -delovanjem onesnaževala kopičijo na površini in v porah difuzorjev, ki postopoma blokirajo pore, učinkovitost prenosa kisika pa se zmanjša. Če čiščenje difuzorja ni pravočasno, lahko pride do nezadostne oskrbe s kisikom s prezračevalnim sistemom, kar vpliva na kakovost odplak.

ČN uporablja strategijo nadzora pretoka zraka DO-puhala. Cilj sistema za nadzor prezračevanja je zagotoviti stabilno okolje DO za mikroorganizme v aerobnem rezervoarju in zagotoviti skladnost odplak. Vendar samo povratni mehanizem DO ne more oceniti-potenciala varčevanja z energijo prezračevalnega sistema. Preizkušanje zmogljivosti prenosa kisika prezračevalnega sistema na terenu omogoča natančen izračun dejanske stopnje oskrbe s kisikom prezračevalnega sistema in opisuje njegov vzorec spreminjanja vzdolž poti. V kombinaciji s podatki o povpraševanju po kisiku to omogoča natančen nadzor prezračevalnega sistema za doseganje ravnovesja oskrbe-povpraševanja ter cilja varčevanja z energijo in zmanjšanja porabe.

3. Zaključek

• Višje poletne temperature vode povečajo mikrobno nitrifikacijsko aktivnost in denitrifikacijo, kar ima za posledico višjo COD Cr in amonijev dušik pozimi v primerjavi s poletjem. Vendar zaradi nižje hidravlične obremenitve pozimi kot poleti podaljšana HRT v aerobnem rezervoarju in zadostno prezračevanje izravnata negativni vpliv nizke temperature na nitrifikacijo. Zato je kakovost odplak tako poleti kot pozimi ustrezala standardu razreda A GB 18918-2002.

• V primerjavi s poletjem je povpraševanje po kisiku v procesu biološkega čiščenja pozimi večje, učinkovitost prenosa kisika prezračevalnega sistema s finimi mehurčki je nižja, kar vodi do višje potrebne količine zraka in nižje učinkovitosti prezračevanja.

• Oskrba s kisikom poleti in pozimi je bila za 38,99 % oziroma 7,07 % večja od povpraševanja po kisiku, kar kaže na večji-potencial prihranka energije poleti. Koncentracija onesnaževal postopoma pada vzdolž aerobnega rezervoarja in na koncu ostane skoraj konstantna, medtem ko je koncentracija DO na koncu veliko višja kot na sprednji strani. To pomeni, da se večina kisika, dobavljenega na koncu, raztopi v mešanici blata in se ne uporabi za KPK._Kroksidacijo in oksidacijo amoniaka, kar kaže na prekomerno-zračenje. Zato je mogoče dovod zraka na koncu aerobne posode ustrezno zmanjšati, hkrati pa zagotoviti kakovost iztoka in ustrezno mešanje.