Bardenpho ve AAO Prosesleri Arasındaki Azot ve Fosfor Giderim Verimliliğinin Karşılaştırmalı Analizi
1 Projeye Genel Bakış ve Süreç Akışı
1.1 Projeye Genel Bakış
Xi'an No.5 Arıtılmış Su Tesisi (eski adıyla "No.5 Atık Su Arıtma Tesisi", bundan sonra "WuWu" olarak anılacaktır), 387,57 mu (yaklaşık 258.380 m²) alanı kaplayan toplam 400.000 m³/d tasarım kapasitesine sahiptir. Toplamda yaklaşık 5.330 hektar alana ve yaklaşık 900.000 nüfusa hizmet vermektedir. Tesis, geleneksel AAO sürecini veya beş{12}}aşamalı Bardenpho sürecini kullanarak evsel atık suyu ve endüstriyel atık suyu arıtabiliyor. Ana atık su arıtma yapıları arasında kaba ızgaralar, kaldırma pompa istasyonları, ince ızgaralar, havalandırmalı kum odaları, birincil çökeltme tankları, biyolojik reaksiyon tankları, ikincil çökeltme tankları, yüksek-verimli çökeltme tankları, V-tipi filtreler ve temaslı dezenfeksiyon tankları bulunur ve son atık su Ba Nehri'ne boşaltılır. Atık su kalitesi, "Shaanxi Eyaleti Sarı Nehir Havzası Kapsamlı Atık Su Deşarj Standardı" (DB61/224-2018) Tablo 1'de belirtilen A Sınıfı standardına uygundur. (Not: TN sınırı, "Xi'an Belediyesi Kentsel Atık Su Arıtma Tesisi Islahı İyileştirme, Kaplama ve Koku Giderme Projesi Üç Yıllık Eylem Planı (2018-2020)" (Belediye Ofisi Belgesi [2018] No. 100)'da belirtilen 12 mg/L gereksinimine uygundur. Tasarıma giren ve çıkan su kalitesi şu şekilde gösterilmiştir:Tablo 1.
1.2 Süreç Akışı
Bardenpho sürecini geleneksel AAO süreciyle karşılaştıran akış şemaları aşağıda gösterilmektedir.Şekil 1 ve 2.
2 Tasarım Parametresi
2.1 Tasarım Giriş ve Çıkış Suyu Kalitesi
2.2 Çalıştırma Parametreleri
Karşılaştırmaya katılan biyolojik tanklar aynı boyutları paylaşıyor. Her biyolojik tank, tek kanal boyutu L × G × Y=86 m × 15 m × 9 m olan 3 kanala bölünmüştür. Biyolojik tanklardaki ortalama MLSS konsantrasyonu 6.500~7.000 mg/L arasında değişmektedir. Geleneksel AAO prosesi için hidrolik tutma süreleri (HRT) şöyledir: Anaerobik Bölge 1,983 saat, Anoksik Bölge 5,534 saat, Aerobik Bölge 9,029 saat, toplam 16,546 saat. Bardenpho prosesine ilişkin HRT'ler şunlardır: Anaerobik Bölge 1,983 saat, Birinci Anoksik Bölge 4,643 saat, Birinci Aerobik Bölge 7,163 saat, İkinci Anoksik Bölge 1,973 saat, İkinci Aerobik Bölge 0,822 saat, toplam 16,584 saat.
3 Projenin Arka Planı, Araştırma Amacı ve Metodolojisi
3.1 Projenin Arka Planı ve Araştırma Amacı
WuWu'daki ana biyolojik arıtma prosesleri, geleneksel AAO prosesi ve Bardenpho prosesidir. Geleneksel AAO prosesi, atık su arıtma tesislerinde yaygın olarak kullanılan bir biyolojik arıtma yöntemidir. Çin'in atık su deşarj standartlarının sürekli iyileştirilmesiyle birlikte, geleneksel AAO prosesinden türetilen ve daha yüksek nitrojen giderme verimliliği ile bilinen Bardenpho prosesi, evsel atık su arıtma tesisleri tarafından geniş çapta benimsenmiştir. Daha iyi proses seçimini kolaylaştırmak için WuWu, nitrojen ve fosfor giderimi açısından geleneksel AAO ve Bardenpho proseslerinin kapsamlı bir karşılaştırmasını gerçekleştirdi. Bu, diğer belediyeye ait evsel atık su arıtma tesislerinin iyileştirilmesi ve yeni projelerin tasarımı için bir temel oluşturmaktadır.
3.2 Araştırma Metodolojisi
WuWu'daki her biyolojik tankın günlük arıtma kapasitesi 50.000 m³/gün'dür. Bu karşılaştırmalı deney için A1 ve B1 serisi biyolojik tanklar seçildi. A1 serisi, biyolojik sistemi sırayla şu bölümlere ayrılan Bardenpho sürecini kullanır: Anaerobik Bölge, Birinci Anoksik Bölge, Birinci Aerobik Bölge, İkinci Anoksik Bölge ve İkinci Aerobik Bölge. B1 serisi, biyolojik sistemi sırasıyla Anaerobik Bölge, Anoksik Bölge ve Aerobik Bölgeye ayrılan geleneksel AAO sürecini kullanır. Deney sırasında, her iki seri de aynı koşullar altında çalıştı ve numune alma noktaları süreç akışı boyunca gerektiği gibi dağıtıldı.
Kirletici ölçüm yöntemleri: TP, Amonyum Molibdat Spektrofotometrik Yöntem kullanılarak ölçüldü; Alkali Potasyum Persülfat Parçalama UV Spektrofotometrik Yöntemi kullanılarak TN; Nessler Reaktif Spektrofotometrik Yöntemi kullanılarak NH₃-N; Potasyum Dikromat Spektrofotometrik Yöntemi kullanılarak KOİ.
4 Operasyonel Zorluklar ve Mevcut Durum
Geleneksel AAO prosesi aynı zamanda AO aktif çamur prosesinin bir çeşididir. TN'nin uzaklaştırılması tamamen devridaime bağlıdır. Daha yüksek atık su standartları ve daha fazla gerekli uzaklaştırma oranları, artan enerji ve kimyasal tüketiminin yanı sıra daha büyük yeniden sirkülasyon akışlarını gerektirir. A Sınıfı standartlar için geleneksel AAO süreci hala kabul edilebilir. Ancak daha sıkı TN standartları için geleneksel proseslerin artık uygun olmadığı açıktır.
Bardenpho süreci tipik olarak beş-aşamalı bir süreçtir. Geleneksel AAO işleminden sonra bir -denitrifikasyon sonrası bölgesi ekleyerek, devridaim oranına bağlı olan TN giderimi sınırlamasını ortadan kaldırır, böylece nitrojen giderimini artırır. Atık su arıtma tesisleri giderek daha sıkı hale gelen TN deşarj standartlarıyla karşı karşıya olduğundan, Bardenpho prosesi önemli avantajlar sunmaktadır.
5 Araştırma Sonuçları ve Tartışma
5.1 NH₃-N Kaldırma
Anaerobik bölgelerin girişindeki ve A1 ve B1 için biyolojik tankların atık sularındaki NH₃-N seviyeleri 15 gün boyunca tekrar tekrar izlendi. Sonuçlar şurada gösterilmiştir:Şekil 3. Bardenpho prosesi için ortalama NH₃-N giderimi 12,7 mg/L iken geleneksel AAO prosesi için 11,68 mg/L idi. Sonuçlar, aynı mevsimsel koşullar, zaman dilimi, tek biçimli giriş dağılımı ve ön-anoksik bölgeye karbon kaynağı eklenmesiyle Bardenpho işleminin, geleneksel AAO işlemine göre daha iyi NH₃-N giderimi sağladığını göstermektedir.
5.2 TN'nin Kaldırılması
Anaerobik bölgelerin girişindeki ve A1 ve B1 için biyolojik tankların atık sularındaki TN seviyeleri 10 gün boyunca tekrar tekrar izlendi. Sonuçlar şurada gösterilmiştir:Şekil 4. Bardenpho prosesi için ortalama TN giderimi 6,23 mg/L iken geleneksel AAO prosesi için bu oran 2,65 mg/L idi. Sonuçlar, aynı koşullar altında Bardenpho işleminin, geleneksel AAO işleminden daha iyi genel TN giderimi sağladığını göstermektedir.
5.3 TP'nin Kaldırılması
Anaerobik bölgelerin girişindeki ve A1 ve B1 için biyolojik tankların atık sularındaki TP seviyeleri 22 gün boyunca tekrar tekrar izlendi. Sonuçlar şurada gösterilmiştir:Şekil 5. Bardenpho prosesi için ortalama TP giderimi 0,561 mg/L iken geleneksel AAO prosesi için bu oran 0,449 mg/L idi. Sonuçlar, aynı koşullar altında Bardenpho işleminin, geleneksel AAO işleminden daha iyi genel TP giderimi sağladığını göstermektedir.
5.4 COD Kaldırma
Anaerobik bölgelerin girişindeki ve A1 ve B1 için biyolojik tankların atık sularındaki COD seviyeleri 9 gün boyunca tekrar tekrar izlendi. Sonuçlar şurada gösterilmiştir:Şekil 6. Bardenpho prosesi için ortalama KOİ tüketimi 13 mg/L iken geleneksel AAO prosesi için 19 mg/L idi. Sonuçlar, aynı koşullar altında geleneksel AAO prosesinin Bardenpho prosesinden daha yüksek COD talebine sahip olduğunu göstermektedir.
6 Sonuç ve Görünüm
6.1 Sonuç
Aynı mevsimsel çalışma koşulları altında Bardenpho işlemi, geleneksel AAO işlemiyle karşılaştırıldığında atık sudaki TN, TP ve NH₃-N için genel olarak üstün bir giderim verimliliği eğilimi sergiledi.
Şu anda WuWu'da atık suyun geleneksel AAO prosesiyle arıtılmasına yönelik yıllık fosfor giderim maddesi kullanımı yaklaşık 2.961 tondur; Bardenpho süreci için ise yaklaşık 2.000 tondur. Bu, yıllık yaklaşık 450.000 RMB maliyet tasarrufu anlamına geliyor ve bu da önemli ekonomik faydalar anlamına geliyor.
Bardenpho prosesinin işletilmesi, Çin'in sürekli olarak sıkılaştırılan atık su deşarj standartlarının gereksinimlerini büyük ölçüde karşılayacak ve aşağı akışlı Ba Nehri su sistemindeki kirliliği azaltacaktır. Bu, hem algısal olarak hem de azaltılmış kirlilik seviyeleri açısından su kalitesinde önemli iyileşmelere yol açacak ve çevresel işlevler kademeli olarak eski haline getirilecektir. Aşağı havzadaki su kütlelerinin ekolojik ortamının korunması açısından özel bir öneme sahiptir. Temel olarak atık su arıtma, kentsel atık suyun yeraltı suyu kaynaklarına olan kirliliğini kontrol eder. Bu nedenle, kentsel su temini kaynakları ve aşağı havzadaki su kaynakları için koruyucu bir rol oynar ve kirlenen ekolojik ortamları kademeli olarak eski haline getirir. Bu, kent sakinlerinin yaşam ortamını ve Sanayi ve Ticaret için üretim ortamını önemli ölçüde iyileştirecek, kentin dış imajını güçlendirecek ve ekonominin ve toplumun sağlıklı ve sürdürülebilir kalkınmasına katkıda bulunacaktır.