A belső recirkuláció feladata a nitrát{0}}nitrogén visszajuttatása az anoxikus tartályba; azonban amikor az aerob zónából vizet vonnak ki, az oldott oxigént is visszaszállítják. Következésképpen a visszakeringetett áramlás nemcsak nitrát-nitrogént szállít.
I. A belső recirkuláció vegyes italáramot ad vissza
A nitrogéneltávolítási folyamatokban, mint például az A/O és az A²/O, az ammónia-nitrogén nitrát-nitrogénné oxidálódik az aerob zónában, majd belső recirkulációval visszakerül az anoxikus zónába denitrifikáció céljából. A sematikus diagramok gyakran egyszerűen "nitrifikált lúg visszavezetésként" jelölik a visszatérő vezetéket, ami ahhoz a tévhithez vezethet, hogy a cső csak nitrát-nitrogént tartalmaz. A valóságban a szivattyú a teljes kevert folyadékáramot továbbítja az aerob zóna végéről.
Ez a kevert lúg nitrát{0}}nitrogént, eleveniszapot, maradék szerves anyagot és az adott helyen a vízben jelen lévő oldott oxigént tartalmaz. Amíg oldott oxigén (DO) van a kivonási ponton, a recirkulációs áramlás folyamatos oxigénáramot hoz létre, amely visszaszáll. A belső recirkuláció nem csak a célanyagot szállítja; visszaadja a vízáram által hordozható összes alkatrészt.
Kulcsfontosságú betekintés: A visszavezetett oxigén mennyisége a recirkulációs áramlási sebesség és a DO szint közötti kölcsönhatástól függ a kivonási ponton.
II. Miért van még oxigén az aerob zóna végén?
Levegőztetésre van szükség az aerob tartályban a szerves anyagok lebomlásának és nitrifikációjának fenntartásához. Ha intenzív levegőztetést tartanak fenn a tartály kimeneténél, vagy ha a DO vezérlőpont távol van a belső recirkuláció kivezetési pontjától, a kevert lúg megtarthatja a magas DO szintet, mire eléri a visszatérő bemenetet. A DO szintek a kimenetnél különösen hajlamosak a növekedésre, ha a szerves terhelés csökken, de a levegőztetési levegő áramlási sebességét nem állítják le kellő időben.
A tartály konfigurációja és a hidraulikus feltételek szintén befolyásolják a kivonási pont állapotát. A levegőztető egyenetlen eloszlása, a belső recirkulációs szivattyú bemenetének magas-levegőztetési zóna közelében történő elhelyezése, a tartálycsatornákon belüli rövidzárlat-vagy a felszíni levegő-levegőzés mind olyan helyi DO-szinteket eredményezhet, amelyek meghaladják az online műszereken mutatott értékeket. Ha a műszereket nem -reprezentatív helyekre szerelik fel, a vezérlőrendszer "normál" szintet regisztrálhat, miközben a recirkulációs bemenet ténylegesen oxigéndús vizet szív be. Maga a szivattyú nem termel jelentős mennyiségű oldott oxigént (DO) a levegőből; azonban az olyan folyamatok, mint a vízlépcsőzés, a nyitott visszatérő csatornák, a sugárzás és az intenzív keverés növelik a levegővel való érintkezést, lehetővé téve az újra{8}}oxigénezés folytatását a visszatérő áramlás során. Az oxigénszállítás hatásának felméréséhez{10}}a DO méréseket mind a tényleges kivonási ponton, mind azon a helyen kell elvégezni, ahol a visszatérő áramlás belép a tartályba.
III. Az oxigén a nitrát nitrogén előtt fogyasztja el a szénforrásokat
Az anoxikus tartályba kerülve a heterotróf mikroorganizmusok elsősorban az oldott oxigént hasznosítják az aerob anyagcseréhez. A denitrifikáció csak akkor válik a domináns elektron{1}}elfogadó folyamattá, ha az oxigénszint megfelelően csökkent. Következésképpen az eredetileg nitrátcsökkentésre szánt, biológiailag könnyen lebomló szénforrás egy részét-a bejövő oxigén elhasználja.
Ha a befolyó szénforrás bőséges, a keverés alapos, és az anoxikus tartály kapacitása túl sok, akkor ez az oxigén gyorsan kimerülhet a bemenetnél, ami elhanyagolható hatást eredményez. Ha azonban kevés a rendelkezésre álló szén, vagy az anoxikus tartályban korlátozott a hidraulikus visszatartási idő, a bemenetnél lévő aerob zóna behatol a hatékony denitrifikációs térfogatba, ezáltal csökkentve a nitrát eltávolítási sebességet.
Ez megmagyarázza, hogy egyes működési forgatókönyvekben miért tűnik magasnak a befolyó KOI, ugyanakkor az anoxikus tartály még mindig a szénhiány jeleit mutatja. A teljes KOI nem mindegyike áll biológiailag könnyen lebontható szénből, és a visszatérő áramlás által szállított oxigén további igényeket támaszt a szénforrásokkal szemben. Az oxigénszállítás költsége{2}}nem pusztán egy magasabb DO érték; ez a hatékony szénforrások felhasználása és az effektív anoxikus térfogat csökkentése.
Reakciók sorrendje: Az oxigén kimerülése előtt a szénforrásokat felhasználják az oxigén hasznosítására; A denitrifikáció csak az oxigénszint csökkenése után megy végbe.
IV. A nagyobb belső recirkuláció mind a nitrát-nitrogén-, mind az oxigénszintet növeli
A belső recirkulációs sebesség növelése több nitrát-nitrogént juttat vissza az anoxikus tartályba, ami elméletileg segít csökkenteni a végső nitrát-nitrogénkoncentrációt. A recirkulációs áramlás növelése azonban egyszerre növeli a szállított oxigén mennyiségét, a szivattyú energiafogyasztását és az anoxikus tartály hidraulikus terhelését. Ha az anoxikus tartály térfogata állandó marad, a hidraulikus visszatartási idő is csökken.
Ezért a belső recirkuláció csökkenő megtérülésnek van kitéve. Ha a visszatérő áramlás nem elegendő, a nitrát nitrogén felhalmozódik az alsó végén; azonban, ha a visszatérő áramlást egy bizonyos ponton túl növeljük, a nitrát-nitrogén visszavezetésének előnyeit az oldott oxigén (DO) bevezetése, a rövidzárlat, a szénforrás hiánya és a kevert lúg keringési terhelése semmissé teheti.
Egyetlen, rögzített arányon alapuló hosszú távú{0}}működés nem tanácsos. Egy racionálisabb megközelítés magában foglalja az áramlás beállítását a befolyó áramlási sebesség, az ammónia-nitrogénterhelés, az aerob zóna végén és az anoxikus zóna bemeneti/kimeneti nyílásán lévő nitrátszintek, a DO-szintek és a kifolyó össznitrogén-trendek alapján. A cél nem pusztán magának a megtérülési aránynak az optimalizálása, hanem az elfogyasztott energiaegységenkénti effektív nitrát-nitrogén visszatérítésének maximalizálása, miközben minimalizálja a nem kívánt oxigén bejutását.
V. Hogyan erősíthető meg, hogy a probléma valóban az oxigénszállításban-van a visszatérő áramláson keresztül
Először végezzen térbeli méréseket: mérje meg a DO-t és a nitrát-nitrogént az aerob zóna végén, a visszatérő szivattyú bemenetén, a visszatérő cső kimenetén, valamint az anoxikus zóna be- és kimenetén. Ne hagyatkozzon csak egyetlen rögzített online megfigyelési pontra. Ezután végezzen időbeli méréseket: rögzítse ismételten az adatokat változó befolyó terhelések, levegőztetési sebességek és visszatérő áramlási frekvenciák mellett, hogy megfigyelje, hogy a DO és a nitrát nitrogén szintje szinkronban ingadozik-e.
Ezután hajtsa végre az ellenőrzött beállításokat. Csökkentse a levegőztetést az aerob zóna végén-, és figyelje meg a DO-t az anoxikus zóna bemeneténél, a nitrát nitrogén eltávolításának hatékonyságát és a kifolyó összes nitrogén mennyiségét. Egyszerre csak egy fő változót módosítson, hogy elkerülje a kétértelműséget a változások okait illetően, amikor a levegőztetés, a visszatérő áramlás és a szénforrás adagolása egyidejűleg módosul. A beállítások nem veszélyeztethetik az aerob zónában a nitrifikáció és keveredés alapvető követelményeit.
A műszerellenőrzés is elengedhetetlen. Az olyan problémák, mint az iszap felhalmozódása a DO szondákon, a légbuborékok zavarása, a „holt zónákba” történő telepítés vagy a kalibrálási hiba félrevezető értékeket eredményezhetnek. Ha szükséges, ellenőrizze a leolvasott értékeket egy hordozható mérővel ugyanazon a helyen, és értékelje a helyzetet az ORP, a nitrát nitrogén és a szénforrás adatainak korrelációjával. A hiteles bizonyítékláncnak tartalmaznia kell az áramlási sebességet, a DO-t, a nitrát-nitrogént és a rendszer reakcióját az üzemi beállításokra.
Terepi teszt|Először mérje meg a visszatérő áramlás kimenetét, majd végezzen kis, egyetlen{0}}változós módosításokat; ne adagoljon azonnal nagy mennyiségű szénforrást pusztán azért, mert az anoxikus zónában magas DO-szint figyelhető meg. VI. Az oxigénszállítás szabályozása a beviteli ponton és a levegőztetés határán kezdődik
Először is optimalizálja a levegőztetést az aerob zóna végén, hogy az oxigénellátást a nitrifikációs terheléshez igazítsa, elkerülve a tartós oxigéntöbbletet a kimenetnél. Másodszor, tekintse át a belső kevert liquor recycle (IMLR) bemeneti helyét, hogy elkerülje az intenzív levegőztetési turbulenciát vagy a lokálisan magas oldott oxigén (DO) koncentrációt. Harmadszor, minimalizálja a nyílt-levegő lépcsőzetes befolyását, fröccsenését és egyéb utakat a nem kívánt újra-levegőzéshez.
Negyedszer, dinamikusan állítsa be a belső újrahasznosítási arányt a nitrogénterhelés alapján, ahelyett, hogy egyszerűen a magas újrahasznosítási arányra törekedne. Ötödször, javítsa a keverést az anoxikus zóna bemeneténél, hogy az újrahasznosított folyadék gyorsan érintkezzen a befolyó szénforrással, megelőzve a helyi nagy-DO{2}}zárlatot. Ha a rendszerben nincs elegendő szén, értékelje ki az olyan lehetőségeket, mint a lépés-táplálék, a szénadagolási pontok és a külső szénkiegészítés, ahelyett, hogy pusztán a túlzott oxigénszállítás elfedésére használna vegyi adagolást.
A szabályozási stratégiáknak figyelembe kell venniük a teljes folyamatfolyamatot. Ha hagyja, hogy a végső DO túl alacsonyan csökkenjen, az veszélyeztetheti a nitrifikációt és az iszap egészségét, míg az újrahasznosítási arány túlzott csökkentése megakadályozhatja a nitrát időben történő visszatérését. A cél nem az, hogy a DO-t egy meghatározott, elszigetelt alakra kényszerítsék, hanem a nem hatékony oxigénszállítás minimalizálása, miközben a nitrifikáció stabil marad.
A belső recycle szivattyúk energiafogyasztását is figyelembe kell venni az optimalizálás során. A kívánt teljes nitrogénszabályozás alacsonyabb recirkulációs sebességgel való elérése általában ésszerűbb, mint a nagy-frekvenciás működésre támaszkodni, kombinálva a kiegészítő szénadagolással; azonban a végső beállításokat ellenőrizni kell a tényleges helyszíni terhelések és a folyamatos trendadatok alapján.
Következtetés
A belső újrahasznosítás oxigént juttat be az anoxikus zónába, mert az aerob zóna végéről vegyes folyadékot szállít, nem pedig tiszta nitrátoldatot. A DO szint a bevitelnél, az újrahasznosítási sebesség és az újrahasznosítási útvonal együttesen határozzák meg az oxigénátviteli terhelést; a bevezetett oxigén felemészti a szénforrásokat és behatol az effektív anoxikus térfogatba. Csak a recycle stream DO-jának, nitrátkoncentrációjának és áramlási sebességének a tömegmérleg szerves részét képező elemzésével lehet megfelelő egyensúlyt teremteni a nitrifikáció, a denitrifikáció, a szénforrás hasznosítása és az energiafogyasztás között.
