AAO Sürecinde İnce Kabarcıklı Havalandırma Performansı: Mevsimsel Analiz (Yaz ve Kış)

İnce Kabarcıklı Havalandırma Sisteminin AAO Prosesinde Yaz ve Kış Performansının Ölçülmesi ve Değerlendirilmesi

Çin'deki çoğu belediye atık su arıtma tesisi (AAT), organik maddeyi, nitrojeni, fosforu ve diğer kirleticileri atık sudan uzaklaştırmak için aerobik biyolojik prosesler kullanır. Sudaki çözünmüş oksijenin (DO) temini, aerobik biyolojik süreçte mikrobiyal yaşam talebini ve arıtma verimliliğini sürdürmek için bir ön koşuldur. Sonuç olarak,havalandırma ünitesi aerobik biyolojik atık su arıtımının çekirdeğidir. Aynı zamanda havalandırma sistemi deana enerji-tüketen birimAAT'lerde, muhasebeToplam tesis enerji tüketiminin %45 ila %75'i. Havalandırma sistemi enerji tüketimi, işletme koşullarının yanı sıra atık su kalitesi ve çevre koşulları gibi faktörlerden de etkilenmektedir. Çin'deki çoğu bölgede farklı dört mevsim, bol yağış ve önemli mevsimsel sıcaklık farklılıkları vardır. Yaz yağışları AAT'lerdeki kirletici madde konsantrasyonunu seyreltirken, düşük kış sıcaklıkları mikrobiyal aktiviteyi etkileyerek atık su kalitesini etkiler. Giriş akış hızı ve kalitesindeki dalgalanmalar da Atık Su Arıtma Tesislerindeki havalandırma sisteminin hassas kontrolü açısından zorluk teşkil etmektedir. İnce kabarcıklı difüzörlerin oksijen transfer performansındaki değişiklikler ve çalışma sırasında bakımları yeterince anlaşılmadan, ince kabarcıklı havalandırma sistemlerinin yüksek oksijen transfer verimliliğinin (OTE) avantajı tam olarak kullanılamaz ve bu da enerji israfına yol açar.

Şu anda en yaygın olarak kullanılan tür,ince kabarcıklı difüzörPerformansı doğrudan havalandırma sisteminin operasyonel enerji tüketimiyle ilgili olan. İnce kabarcıklı difüzörlerin oksijen transfer performansını ölçmeye yönelik yöntemler arasında statik testler (temiz su testi gibi) ve dinamik testler (off-gaz analiz yöntemi gibi) yer alır. Statik testler üzerine yapılan araştırmalar çoğunlukla laboratuvar-ölçekli simülasyonlara odaklanırken, dinamik test yöntemleri test alanı gereksinimleri ve saha test kısıtlamaları gibi faktörler nedeniyle nadiren rapor edilir. Şu anda Çin yalnızca temiz su test yöntemi için ilgili standartları oluşturmuştur. Gerçek çalışma sırasında difüzörlerin oksijen transfer performansı, giriş kalitesi, çamur özellikleri, çalışma koşulları ve difüzör kirlenmesi gibi faktörlerden etkilenir. Gerçek performans, temiz su testi sonuçlarından önemli ölçüde farklılık gösterir ve gerçek hava besleme ihtiyacını tahmin etmek için temiz su verileri kullanıldığında önemli sapmalara yol açar. AAT'lerde havalandırma sistemi enerji verimliliği performansına yönelik etkili izleme yöntemlerinin bulunmaması, enerji israfına neden olmaktadır. Bu nedenle, havalandırma stratejilerinin zamanında ayarlanmasına rehberlik etmek ve havalandırma sistemlerinde enerji tasarrufu ve tüketimin azaltılmasına yardımcı olmak için difüzörlerin fiili çalışma sırasında oksijen transfer performansını ölçmek ve değerlendirmek gerekir. Bu çalışmaörnek olarak Şanghay'daki bir belediye Atık Su Arıtma Tesisi. Aerobik tanktaki kirletici konsantrasyonunun saha ölçümleri ve yaz ve kış aylarında ince kabarcıklı havalandırma sisteminin yolu boyunca OTE'nin değişim modelleri aracılığıyla, kirletici giderme verimliliği ve havalandırma sistemi performansı sistematik olarak ölçülmüş ve değerlendirilmiştir. Amaç, mevsimsel değişikliklerin havalandırma sisteminin oksijen transfer performansı üzerindeki etkisini araştırmak ve atık su arıtımında havalandırma sistemlerinin hassas kontrolü ve enerji- tasarruflu çalışması için rehberlik sağlamaktır.

1. Malzemeler ve Yöntemler

1.1 AAT Operasyonel Genel Bakış

Şangay Belediyesi Atık Su Arıtma Tesisi aşağıdakilerin bir süreç kombinasyonunu kullanmaktadır:ön arıtma + AAO prosesi + derin yataklı fiber filtre + UV dezenfeksiyonu.arıtma kapasitesi 3,0×10⁵ m³/d. AAT'nin ana süreç akışı şekilde gösterilmektedir.Şekil 1. Etki öncelikleevsel kanalizasyonve atık su, Yangtze Nehri'ne boşaltılmadan önce "Belediye Atıksu Arıtma Tesisleri için Kirleticilerin Deşarj Standardı"nın (GB 18918-2002) A Sınıfı standardını karşılamaktadır. Bu tesisteki biyolojik tankın anaerobik tankı, anoksik tankı ve aerobik tankı için hidrolik tutma süreleri (HRT) sırasıyla 1,5 saat, 2,7 saat ve 7,1 saattir. İç geri akış oranı ve dış geri akış oranının her ikisi de %100'dür. Çamur yaşı 10-15 gün arasında kontrol edilir. Tesiste toplam 8 adet aerobik tank bulunmaktadır. Tek bir aerobik tank 116,8 m × 75,1 m × 7,0 m (U × G × Y) ölçülerinde ve 11.093 m³ hacimlidir. Karışık likör askıda katı madde (MLSS) konsantrasyonu yaklaşık 4 g/L'de kontrol edilir. Alt ile donatılmıştırUkrayna Ecopomerer polietilen boru şeklinde ince kabarcıklı difüzörler, 120 mm × 1.000 mm (D × L) boyutunda. Havanın--suya oranı 5,7:1'dir. Her aerobik tank 3 kanaldan oluşur (Bölge 1, Bölge 2 ve Bölge 3). Kanallar içindeki gaz akış ölçerlerle ölçülen DO konsantrasyonuna bağlı olarak, tek kademeli santrifüj üfleyicilerin (4 çalışır durumda, 2 yedek) kılavuz kanatları, aerobik tanktaki DO konsantrasyonunu 2-5 mg/L arasında tutacak şekilde ayarlanır. Her bir üfleyicinin nominal hava akış hızı 108 m³/dak, basınç 0,06 kPa ve güç 160 kW'tır. Her kanal gaz debimetreleri kullanılarak ayrı ayrı kontrol edilir. DO okuma geri bildirimiyle birlikte gerçek hava beslemesi, aerobik tanktaki ortalama DO'yu 2-5 mg/L arasında tutacak şekilde tek kademeli santrifüj üfleyicilerin kılavuz kanatlarının ayarlanmasıyla kontrol edilir. Tesisin tasarlanan giriş/çıkış kalitesi ve 2019 çıkış suyu kalitesi şekilde gösterilmektedir.Tablo 1.

1.2 Test Noktası Düzeni

İnce kabarcıklı havalandırma sisteminin gerçek çalışma koşulları altında oksijen transfer performansına ilişkin iki test Temmuz (yaz) ve Aralık (kış) aylarında gerçekleştirildi. Aerobik tankın muayene portlarının konumlarına göre akış yönü boyunca 22 adet test noktası kurulmuştur. İki bitişik test noktası arasındaki mesafe yaklaşık 5 m idi; Bölge 1, Bölge 2 ve Bölge 3'te sırasıyla 7, 7 ve 8 test noktası vardı. Test noktalarının dağılımı şu şekilde gösterilmiştir:Şekil 2. İnce kabarcıklı difüzörlerin her noktadaki gerçek OTE'si, su yüzeyinden kaçan kirli-gazdaki oksijen içeriğinin ölçülmesiyle hesaplandı. Eş zamanlı olarak, her noktadaki DO konsantrasyonu ve su sıcaklığı çok parametreli bir su kalitesi ölçer (HQ 30d, Hach, ABD) kullanılarak ölçüldü ve yol boyunca değişim modelini elde etmek için her noktadaki kirletici konsantrasyonu ölçüldü ve analiz edildi. COD'yi önlemek için_CRTransfer sırasında bozunan numunelerde, aerobik tanktan alınan numuneler, ölçümden önce-yerinde filtrelendi.

1.3 İnce Kabarcıklı Difüzörlerin Gerçek Koşullarda Oksijen Transfer Performansının Ölçülmesi

İnce kabarcıklı difüzörlerin gerçek koşullar altında oksijen transfer performansının ölçümünde, Şanghay Elektrik Enerjisi Üniversitesi tarafından bağımsız olarak geliştirilen ve bir gaz toplama sistemi, gaz analiz sistemi ve sinyal dönüştürme sisteminden oluşan bir gaz dışı gaz analizörü kullanıldı. Kapalı-gaz, bir gaz pompası (KVP15-KM-2-C-S, Karier, Çin) ve bir başlık kullanılarak toplandı ve analiz için bir elektrokimyasal oksijen sensörüne (A-01, ITG, Almanya) iletildi. Sinyal dönüştürme sistemi, sensörün çıkış voltajı sinyalini gazdaki oksijen kısmi basıncına dönüştürdü. Gaz çıkışı testi sırasında ilk olarak ortam havasındaki oksijen kısmi basıncı ölçüldü. Daha sonra başlık, çıkış gazını toplamak ve oksijen kısmi basıncını ölçmek için aerobik tankın su yüzeyine sabitlendi. Çıkış 5 dakika stabilize edildikten sonra veriler kaydedildi. Çıkış gazı analizörü aracılığıyla elde edilen parametreler, ortam havasındaki ve çıkış gazındaki oksijen kısmi basıncını içeriyordu; buradan gaz fazından karışık sıvıya aktarılan oksijen yüzdesi, yani ince kabarcıklı difüzörün OTE'si aşağıdaki gibi hesaplandı:Denklem (1).

Nerede:

Y(O_₂,_hava)- Havadaki oksijen oranı;

Y(O_₂,_gaz-kapalı)- Çıkış gazı içindeki oksijen oranı-;

A_OTEOTE'nin - değeri.

Gaz dışı gaz analizörü tarafından ölçülen OTE, aşağıdaki gibi standart koşullar altında atık sudaki ince kabarcıklı difüzörün standart OTE'sini (SOTE) elde etmek için DO, sıcaklık ve tuzluluk açısından düzeltildi:Denklem (2). Sudaki doymuş DO'nun hesaplanması şekilde gösterilmiştir.Denklem (3).

Nerede:

θ- Sıcaklık düzeltme katsayısı, 1,024 olarak alınmıştır, boyutsuzdur;

A_SOTE- SOTE'nin Değeri;

- Karışık likör için tuzluluk katsayısı (karışık likördeki toplam çözünmüş katı madde esas alınarak hesaplanmıştır), boyutsuz, genellikle 0,99 olarak alınır;

- Atık sudaki difüzörün oksijen transfer verimliliğinin temiz su koşullarına oranı, boyutsuz;

C - Sudaki DO konsantrasyonu, mg/L;

C_S,_T- T sıcaklığında sudaki doymuş DO konsantrasyonu, mg/L;

C_S,₂₀- 20 derecede sudaki doymuş DO konsantrasyonu, mg/L;

T- Su sıcaklığı, derece .

1.4 Havalandırma Sistemi Enerji Tüketimi Hesaplama Yöntemi

Aerobik tankın teorik oksijen ihtiyacı Aktif Çamur Modeline (ASM) göre hesaplandı. Oksijen talebi COD'ye göre hesaplandı_CRve amonyak nitrojen giderimi sonuçları, aerobik tankın toplam oksijen ihtiyacını (TOD) belirlemek için aşağıdaki gibidir:Denklem (4).

Nerede:

M_TOD- TOD değeri, kg O₂/saat;

Q- Giriş akış hızı, m³/d;

ΔC_CODCr- Giriş ve çıkış suyu COD Cr konsantrasyonu arasındaki fark, mg/L;

ΔC_{Amonyak nitrojeni}- Giriş ve çıkış amonyak nitrojen konsantrasyonu arasındaki fark, mg/L; 4,57, amonyak nitrojeninin NO₃⁻-N'ye dönüşüm faktörüdür.

İnce kabarcıklı havalandırma sisteminin oksijen besleme oranı şu şekilde hesaplanır:Denklem (5).

Nerede:

M_OTR- Gerçek oksijen besleme oranının değeri, kg O₂/d;

Q_AFR- Hava akış hızı, m³/sa;

ŷ_O₂- Havadaki oksijenin kütle oranı, 0,276.

Üfleyici gücü, üfleyicinin gerçek hava besleme hızı ve çıkış basıncı ile belirlenir; bu da giriş basıncı, boru hattındaki havanın basınç kaybı, ince kabarcıklı difüzörün kendisinin basınç kaybı ve tankın tabanındaki statik su basıncı ile belirlenir.Denklem (6).

Nerede:

ρ_hava- Hava yoğunluğu, g/L, 1,29 g/L olarak alınmıştır;

N - Üfleyici gücü, kW;

R- Evrensel gaz sabiti, 8,314 J/(mol·K);

T_hava- Atmosfer sıcaklığı, derece;

B- Üfleyici dönüşüm katsayısı, 29,7 olarak alınmıştır;

- Gazın özgül ısı oranı, sabit olarak alındığında 0,283;

η- Motor ve üfleyicinin birleşik verimliliği, sabit 0,8 olarak alınmıştır;

P_i- Üfleyici giriş basıncı, Pa;

Z- Difüzör üzerindeki daldırma suyu basıncı, Pa;

P_kayıp- İnce kabarcıklı difüzörün kendi basınç kaybı, Pa;

h_L- Boru hattındaki havanın basınç kaybı, Pa.

Test koşulları altında, difüzör tarafından tüketilen birim elektrik enerjisi başına suya aktarılan oksijen miktarı [kg/(kW·h)] Standart Havalandırma Verimliliğidir (SAE), aşağıdaki gibiDenklem (7). SAE değeri, ince kabarcıklı difüzörün gerçek kullanım verimliliğini değerlendirmek için kullanılabilir.

Nerede:

A_SAE- SAE'nin değeri.

1.5 Geleneksel Gösterge Ölçüm Yöntemleri

Karışık likör örnekleri kalitatif filtre kağıdından süzüldü. Çözünür COD_CR(SCOD_CR), amonyak nitrojen, NO₃^--N ve TP, ulusal standart yöntemler kullanılarak ölçülmüştür.

2. Sonuçlar ve Tartışma

2.1 Kirletici Giderme Verimliliği

Ana kirleticilerin yaz ve kış aylarında AAT'ye etki kalitesi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.Şekil 3. Yaz ve kış aylarındaki ortalama arıtma akış hızları sırasıyla 3,65×10⁵ m³/gün ve 3,13×10⁵ m³/gün olmuştur.Yazın etkisi COD_CRve amonyak nitrojen konsantrasyonları (188,38 ± 52,53) mg/L ve (16,93 ± 5,10) mg/L idi, sırasıyla.Kış etkisi COD_CRve amonyak nitrojen konsantrasyonları (187,94 ± 28,26) mg/L ve (17,91 ± 3,42) mg/L idi, sırasıyla. Yaz yağışlarının daha yüksek olması AAT'nin "yüksek hidrolik yük - düşük kirletici yükü" modunda çalışmasına neden olur. Hidrolik yükteki artış sistemin HRT'sini kısaltır, biyolojik tanktaki reaksiyon süresini azaltır ve kirletici giderimini etkiler. Atık su arıtma tesislerindeki düşük kirletici madde yükü, kolayca aşırı derecede düşük çamur yüklemesine yol açarak aşırı-havalandırmaya ve çamurun parçalanmasına neden olabilir. AAT'ler, düşük kirletici yüklü çalışmanın etkisini azaltmak için çamur yükleme ve hava besleme oranlarını zamanında ayarlamalıdır.Yazın su sıcaklığı (27,32±1,34) derece olup, kışa göre (17,39±0,75) derece yüksekti.. Sıcaklık sistemin kirletici giderme kapasitesini etkileyen önemli faktörlerden biridir. İpliksi bakterilerin toleransı, topak-oluşturan bakterilerden daha yüksektir, bu da onları düşük-sıcaklıktaki ortamlarda çoğalmaya yatkın hale getirerek çamur birikmesine neden olur. Daha düşük sıcaklıklar ayrıca aktif çamurdaki mikroorganizmaların enzim aktivitesini de azaltır, substrat bozunma hızını ve endojen solunum hızını azaltır ve kirletici giderme verimliliğinin azalmasına yol açar. AAT'ler, düşük sıcaklığın kirletici giderimi üzerindeki olumsuz etkisini hafifletmek için biyolojik tankta çamur yaşının ve MLSS'nin arttırılması gibi önlemler alabilir. Kışın hidrolik yük yaza göre daha düşük olduğundan, aerobik tanktaki HRT yeterli havalandırmayla hafifçe uzatılır ve düşük sıcaklığın nitrifikasyon üzerindeki olumsuz etkisi dengelenir. Bu nedenle hem yaz hem de kış aylarında atık su kalitesi GB 18918-2002'nin A Sınıfı standardını karşıladı.

2.2 Aerobik Tank Boyunca Kirletici Formların Değişim Modelleri

Sınav günlerinde,etkili SCOD_CRyaz ve kış aylarındaki konsantrasyonları sırasıyla 186,76 mg/L ve 248,42 mg/L, amonyak nitrojen konsantrasyonları ise 22,05 mg/L ve 25,91 mg/L olarak gerçekleşti., sırasıyla. Muhtemelen kanalizasyon taşması ve yeraltı suyu sızmasının birleşimi nedeniyle, giriş kalitesi tasarım değerlerinden düşüktü. Aerobik tank boyunca kirleticilerin değişimi şekilde gösterilmiştir.Şekil 4.

Anaerobik tankta fosfor salınımı, anoksik tankta denitrifikasyon ve çamur dönüşüyle ​​seyreltme nedeniyle kirletici konsantrasyonu aerobik tanka girmeden önce önemli ölçüde azaldı. SCOD_CRYaz ve kış aylarında aerobik tank girişindeki konsantrasyonlar sırasıyla 30,32 mg/L ve 52,48 mg/L, amonyak nitrojen konsantrasyonları ise sırasıyla 3,90 mg/L ve 4,62 mg/L idi. Yaz ve kış aylarında aerobik tank girişindeki TN konsantrasyonları sırasıyla 4,86 ​​mg/L ve 6,16 mg/L olmuş, çıkış suyunda hafifçe 4,46 mg/L ve 5,70 mg/L'ye düşmüştür, bu da aerobik tankta meydana gelen eş zamanlı nitrifikasyon ve denitrifikasyonun nispeten düşük bir oranına işaret etmektedir. SCOD_CRkonsantrasyon Bölge 1'de yaz ve kış aylarında sırasıyla 19,36 mg/L ve 30,20 mg/L'ye önemli ölçüde azalmıştır; amonyak nitrojen konsantrasyonu 1,75 mg/L ve 2,80 mg/L'ye düştü. Kirletici konsantrasyonunun azalma eğilimi Bölge 2'de yavaşladı; bu durum küçük moleküler organik maddenin tamamen bozunduğunu ve nitrifikasyonun tamamlandığını gösteriyor. Bölge 2'nin sonundaki kirletici madde konsantrasyonu halihazırda atık su deşarj standardını karşılıyordu. Kirletici madde konsantrasyonu Bölge 3'te neredeyse hiç değişmedi, ancak karışık sıvıdaki DO değeri arttı, bu da bu bölgede sağlanan oksijenin çoğunun çamur karışık sıvıda çözündüğünü ve KOİ için kullanılmadığını gösteriyor._CRoksidasyon ve amonyak oksidasyonu. Atık SCOD_CRYaz ve kış aylarında aerobik tanktaki konsantrasyonlar sırasıyla 15,36 mg/L ve 26,51 mg/L, atık su amonyak nitrojen konsantrasyonları ise sırasıyla 0,17 mg/L ve 0,50 mg/L olmuştur.Yaz aylarında daha yüksek amonyak nitrojen giderme oranı, mikroorganizmaların nitrifikasyon-denitrifikasyon aktivitesini artıran daha yüksek su sıcaklığından kaynaklanıyordu. Zhang Tao ve diğerleri. bunu buldumDüşük kış sıcaklıkları, amonyak-oksitleyici bakterilerin ve nitriti-oksitleyici bakterilerin bolluğunu azaltarak AAT'lerdeki amonyak nitrojen giderme oranını azaltır.

2.3 Kapalı-Aerobik Tank Boyunca Gaz Testi Sonuçları

İnce kabarcıklı havalandırma sisteminin oksijen transfer performansının saha testleri, atık gaz analiz cihazı kullanılarak yaz ve kış aylarında aerobik tank boyunca gerçekleştirildi. Sonuçlar şurada gösterilmiştir:Şekil 5. Aerobik tanktaki DO konsantrasyonu akış yönü boyunca kademeli olarak arttı. Karışık sıvıdaki DO konsantrasyonu, difüzörler (yani OTR) tarafından gaz fazından sıvı faza aktarılan oksijen miktarına ve mikroorganizmalar (yani OUR) tarafından tüketilen oksijen miktarına bağlıdır. Substrat, aerobik tankın ön ucunda bol miktarda bulunur ve mikroorganizmalar, substratı parçalamak için daha fazla oksijene ihtiyaç duyar. Bu nedenle, DO konsantrasyonu sırasıyla (1,54 ± 0,22) mg/L ve (1,85 ± 0,31) mg/L ile hem yaz hem de kış aylarında Bölge 1'de en düşüktü. DO konsantrasyonu Bölge 2'de sırasıyla (2,27 ± 0,45) mg/L ve (2,04 ± 0,13) mg/L'ye yükseldi. Bölge 3'te DO konsantrasyonu sırasıyla (4,48 ± 0,55) mg/L ve (4,53 ± 1,68) mg/L idi. Yol boyunca DO'nun değişim modeli, kirletici konsantrasyonununkiyle tutarlıdır. Organik madde bozunması ve nitrifikasyon temel olarak Bölge 2'de tamamlanmıştır. Bölge 3'teki organik madde içeriği daha düşük olup, oksijen talebini azaltmakta, oksijenin tam olarak kullanılamamasına ve su fazında DO olarak depolanmasına yol açarak DO konsantrasyonunun aşırı yüksek seviyelere çıkmasına neden olmaktadır. Bölge 3'teki ortalama DO, 2,0 mg/L'den önemli ölçüde yüksekti; bu, aerobik tankın sonunda aşırı havalandırmaya işaret ediyordu. Aktif çamurun endojen solunumu, çamur aktivitesini azaltır ve kolayca çamur birikmesine neden olurken aynı zamanda enerji israfına neden olabilir. Aerobik tankın sonundaki aşırı yüksek ÇO konsantrasyonu aynı zamanda geri dönüş sıvısında daha yüksek ÇO konsantrasyonuna neden olur; bu sadece harici geri akış yoluyla anoksik tanka giren ÇO konsantrasyonunu arttırmakla kalmaz, aynı zamanda mevcut KOİ Cr miktarını da azaltır, böylece denitrifikasyon verimliliğini düşürür. Bu nedenle, havalandırma enerji tüketiminden tasarruf etmek için yalnızca gerekli karıştırma yoğunluğunu koruyarak Bölge 3'teki hava beslemesinin azaltılması önerilir.

Gösterildiği gibiŞekil 5Yaz ve kış ayları arasında fiili çalışma sırasında farklı kanallardaki difüzörlerin oksijen transfer performansında önemli farklılıklar bulunmaktadır. Kış aylarında ölçülen ortalama OTE %9,72 olup yaz aylarında ölçülen sonuçtan (%16,71) daha düşüktür. Bunun nedenisu sıcaklığındaki düşüş, AAT'nin aerobik tankındaki mikroorganizmaların aktivitesini azaltır, bu da oksijen kullanım oranının düşmesine neden olur. Sıcaklık, tuzluluk ve DO düzeltmelerinden sonra yaz ve kış aylarındaki ortalama SOTE değerleri sırasıyla %17,69 ve %14,21 olmuştur. Yazın SOTE'si kışa göre biraz daha yüksekti, bunun nedeni muhtemelenuzun süreli çalışma Difüzör kirlenmesinin artması, gözeneklerin tıkanması ve difüzörün oksijen transfer performansının azalması.

2.4 Aerobik Tank Havalandırma Sistemi için Enerji Optimizasyon Potansiyelinin Analizi

Denklemler (3) ve (4)'e göre aerobik tankın her kanalı için yaz ve kış aylarında oksijen ihtiyacı, oksijen besleme hızı ve üfleyici gücü şekilde gösterildiği gibi hesaplanmıştır.Tablo 2. Kışın aerobik tankın toplam oksijen talebi, girişteki yüksek COD nedeniyle yaz aylarına göre yaklaşık %34,91 daha yüksekti._CRve yaza kıyasla kışın amonyak nitrojen kirletici yükü. Aerobik tankın her bölgesindeki oksijen talebi, kirleticilerin yol boyunca bozunması nedeniyle azalır. Bölge 1, en yüksek kirletici konsantrasyonuna ve yeterli substrata sahiptir, bu da daha yüksek mikrobiyal aktiviteye neden olur, dolayısıyla oksijen talebi en yüksektir. Kirletici maddeler sürekli olarak bozunduğundan Bölge 2 ve Bölge 3'teki oksijen talebi giderek azalır. Yaz aylarında, üç bölgenin oksijen talebi oranları, toplam aerobik tank oksijen talebinin sırasıyla %72,62, %21,65 ve %5,73'ü olmuştur. Kış aylarında ise oranlar sırasıyla yüzde 72,84, yüzde 24,53 ve yüzde 2,63 oldu. Geleneksel aktif çamur reaktörlerinde ön bölümün oksijen ihtiyacı %45-%55, orta bölümün %25-%35 ve arka bölümün oksijen ihtiyacı %15-%25'tir. Bu aerobik tankın sonundaki arıtma yükü geleneksel değerlerden daha düşüktür. Ön uçtaki hava beslemesi uygun şekilde azaltılarak bazı kirleticilerin arka bölümlerde bozulmasına olanak sağlanabilir.

Yazla karşılaştırıldığında,kışın biyolojik arıtma prosesinin oksijen talebi daha yüksektir ve ince kabarcıklı havalandırma sisteminin oksijen transfer verimliliği daha düşüktür, bu da daha yüksek bir hava beslemesine yol açar. AAT'nin işletme verilerine göre yaz ve kış aylarındaki toplam fan havası besleme oranları sırasıyla 76,23 m³/h ve 116,70 m³/h olarak gerçekleşti. Hava tedariği Bölge 1'de en yüksek iken Bölge 2 ve Bölge 3'teki hava tedariği benzer ancak Bölge 1'e göre daha düşüktü. Yaz aylarındaki oksijen tedariği, oksijen talebinden %38,99 daha yüksekti, bu da önemli bir enerji-tasarrufu potansiyeline işaret ediyordu. Hem Bölge 2 hem de Bölge 3'teki oksijen kaynağı gerçek oksijen talebini aştı. Kışın oksijen arzı, oksijen ihtiyacından %7,07 daha fazlaydı. Bölge 1 ve Bölge 2'deki oksijen arzı ve talebi eşleştirilirken Bölge 3'te aşırı havalandırma meydana geldi. Üfleyici gücü, Denklem (6)'da olduğu gibi, hava besleme hızıyla orantılıdır. Blowerların yaz ve kış aylarındaki güç tüketimi sırasıyla 85,21 kW ve 130,44 kW olmuştur. Henkel şunu öneriyorhava sıcaklığındaki artış havalandırma sistemlerindeki fanların gücünü azaltır. Farklı kanallar arasındaki oksijen talebindeki farklılıklara yanıt olarak AAT'ler, konik havalandırma gibi ilgili havalandırma ayarlama önlemlerini almalıdır. Bu, hava besleme branşman borularının ön uçta tamamen açılmasını, orta uçtakilerin yarıya kadar açılmasını ve uçtaki branşman borularının minimum açıklığa ayarlanmasını içerebilir.Hava beslemesinden ve havalandırma enerji tüketiminden tasarruf edin.

İnce kabarcıklı difüzörlerin gerçek kullanım verimliliği daha da niceliksel olarak belirlendiğinde, yaz aylarında aerobik tanktaki Standart Havalandırma Verimliliği (SAE) kışa göre %32,29 daha yüksek olan 2,57 kg O₂/kW·saat olmuştur. Yaz ve kış ayları arasında giriş suyu kalitesi, miktarı ve sıcaklığındaki farklılıklar, AAT'deki havalandırma sisteminin işleyişinde ve kontrolünde önemli farklılıklara neden olmaktadır. Enerji israfı yazın kışa göre daha şiddetliydi ve havalandırma sistemi kışın daha iyi bir arz-talep dengesi sağladı. Giriş akış hızı ve kalitesi dikkate alındığında,yaz aylarında hava beslemesi uygun şekilde azaltılabiliratık su kalitesini ve aerobik tankta yeterli karışımı sağlarken. Kışın, yüksek kirletici yükünün ve düşük sıcaklığın etkisini azaltmak için yeterli havalandırma sağlanmalıdır. Ancak, uzun-süreli çalışma sırasında kirleticilerin difüzörlerin yüzeyinde ve gözeneklerinin içinde birikerek gözenekleri yavaş yavaş tıkayacağını ve oksijen transfer verimliliğinin azalacağını unutmamak önemlidir. Difüzör temizliği zamanında yapılmazsa, havalandırma sistemi tarafından yetersiz oksijen sağlanmasına yol açarak atık su kalitesini etkileyebilir.

WWTP, bir DO-üfleyici hava akışı kontrol stratejisi kullanır. Havalandırma kontrol sisteminin amacı, aerobik tanktaki mikroorganizmalar için stabil bir ÇO ortamı sağlamak ve atık su uyumluluğunu sağlamaktır. Ancak DO geri bildirim mekanizması, havalandırma sisteminin enerji-tasarrufu potansiyelini tek başına değerlendiremez. Havalandırma sisteminin oksijen transfer performansının saha testi, havalandırma sisteminin gerçek oksijen besleme oranının kesin olarak hesaplanmasına olanak tanır ve yol boyunca değişim modelini açıklar. Oksijen talebi verileriyle birleştirildiğinde bu, arz{6}}talep dengesine ve enerji tasarrufu ile tüketimin azaltılması hedefine ulaşmak için havalandırma sisteminin hassas şekilde kontrol edilmesini sağlar.

3. Sonuç

• Daha yüksek yaz suyu sıcaklıkları, mikrobiyal nitrifikasyon aktivitesini ve denitrifikasyonu arttırır, bu da yaza kıyasla kışın daha yüksek çıkış suyu COD Cr ve amonyak nitrojeni ile sonuçlanır. Bununla birlikte, kışın yaza göre daha düşük hidrolik yük nedeniyle, aerobik tanktaki uzatılmış HRT ve yeterli havalandırma, düşük sıcaklığın nitrifikasyon üzerindeki olumsuz etkisini dengelemiştir. Bu nedenle hem yaz hem de kış aylarında atık su kalitesi GB 18918-2002'nin A Sınıfı standardını karşıladı.

• Yazla karşılaştırıldığında, kışın biyolojik arıtma prosesinin oksijen talebi daha yüksektir, ince kabarcıklı havalandırma sisteminin oksijen transfer verimliliği daha düşüktür, bu da gerekli hava besleme oranının daha yüksek ve havalandırma verimliliğinin daha düşük olmasına yol açar.

• Yaz ve kış aylarındaki oksijen arzı, oksijen talebinden sırasıyla %38,99 ve %7,07 daha yüksekti; bu da yazın daha fazla enerji-tasarrufu potansiyeline işaret ediyordu. Kirletici madde konsantrasyonu aerobik tank boyunca kademeli olarak azalır, sonunda neredeyse sabit kalır, uçtaki DO konsantrasyonu ise ön tarafa göre çok daha yüksektir. Bu, sonunda sağlanan oksijenin çoğunun çamurla karıştırılmış sıvıda çözündüğünü ve COD için kullanılmadığını gösterir._CRoksidasyon ve amonyak oksidasyonu, aşırı-havalandırmayı düşündürür. Bu nedenle, aerobik tankın sonundaki hava beslemesi, atık su kalitesi ve yeterli karışım sağlanırken uygun şekilde azaltılabilir.