Modifiye AAO Sistemi Kullanılarak Atık Suda Kirletici Giderim Verimliliğinin Analizi
Genel Bakış
Anaerobik-Anoksik-Oksik (AAO veya A²/O)Proses, organik karbon, nitrojen ve fosforun eşzamanlı olarak uzaklaştırılması için tasarlanmış, yaygın olarak benimsenen bir biyolojik atık su arıtma teknolojisidir. Birbirine bağlı üç bölgeden oluşur:
- Anaerobik Bölge: Oksijen ve nitratın bulunmadığı fakültatif bakteriler organik bileşikleri parçalayarak fosfor açığa çıkarırlar.
- Anoksik Bölge: Denitrifikasyon bakterileri, nitratları/nitritleri (oksik bölgeden dönen) nitrojen gazına indirgemek ve nitrojenin uzaklaştırılmasını sağlamak için organik karbonu elektron donörü olarak kullanır.
- Oksik Bölge: Aerobik mikroorganizmalar kalan organik maddeyi oksitler ve nitrifikasyonu (amonyaktan nitrata) kolaylaştırırken, fosfor-biriktiren organizmalar fosfatları alır.
Atık su arıtma alanında, geleneksel AAO sistemi kirleticileri kanalizasyondan uzaklaştırabilirken, atık suyun giderek daha karmaşık hale gelen bileşimi, AAO prosesinin arıtma verimliliğinde belirli bir düşüşe yol açmıştır. AAO sürecinin uygulama düzeyini ve etkinliğini sağlamak,değiştirilmiş sistemler üzerinde özel araştırmaların yapılması gerekmektedirilgili işletme ve departmanların operasyonel kalitelerinin iyileştirilmesinde önemli bir pratik öneme sahiptir.
Modifiye AAO Sistemi
1. AAO Sisteminin Temel Prensipleri
Belirli bir atıksu arıtma tesisindeki AAO atıksu arıtma sistemini örnek alırsak, mevcut sistem birgeleneksel AAO süreci, esas olarak dört bileşenden oluşur:bir anaerobik tank, bir aerobik tank, bir anoksik tank ve bir ikincil çökeltme tankıayrıntılı olarak belirtildiği gibiŞekil 1.
Geleneksel AAO sisteminde mikroorganizmalar çeşitli çevresel koşullar altında büyür ve metabolize olur. Farklı mikrobiyal topluluklar arasındaki etkileşimler yoluyla, organik kirleticileri önemli ölçüde ortadan kaldıran amonifikasyon, nitrifikasyon ve denitrifikasyon gibi kimyasal reaksiyonlar yoluyla kirleticilerin etkili bir şekilde uzaklaştırılması sağlanır.
Geleneksel AAO sistemi, düşük teknik maliyetler, basit kullanım ve kısa hidrolik tutma süresi (HRT) gibi avantajlar sunar. Ancak aynı zamanda aşağıdaki dezavantajlara da sahiptir:zayıf fosfor giderme verimliliğiVeÇamur yaşı ve karbon kaynağı tasarımına ilişkin katı gerekliliklerBu da bazı atık su kirleticilerinin giderilmesi projelerinde beklenen standartların karşılanmasını zorlaştırıyor.
2. Modifiye AAO Sisteminin Tasarım Analizi
Önceki araştırmalara dayanarak, geleneksel AAO sisteminde, öncelikle anaerobik tanka odaklanılarak iyileştirmeler yapıldı.değiştirilmiş anaerobik tank sistemiüç bölümden oluşur:bir çamur-su karıştırma bölgesi, bir çamur-su ayırma bölgesi ve bir medya bölgesigösterildiği gibiŞekil 2.
içindedeğiştirilmiş AAO sistemi (Şekil 3), çamur-su karıştırma bölgesi ve medya bölgesi aynı boyutlarda (15 cm uzunluk x 20 cm genişlik x 60 cm yükseklik) ve her birinin etkin hacmi 9 L olacak şekilde tasarlanmıştır. Hem çamur bölgesi hem de medya bölgesi için hidrolik tutma süresi (HRT) 2 saattir.
3. Modifiye AAO Sisteminde COD Giderme Verimliliğinin Analizi
Modifiye edilmiş AAO sisteminin kimyasal oksijen talebini (COD) giderme verimliliği analiz edildi. Giriş KOİ'si 447 mg/L olduğunda, anaerobik aşamadan gelen çıkış KOİ'si yaklaşık 147 mg/L idi ve son çıkış KOİ'si 42 mg/L olup, Sınıf A deşarj standardını karşılıyordu. Erken anaerobik aşamadaki KOİ giderme verimliliği, önemli dalgalanmalar ve nispeten düşük karışık sıvı askıda katı madde (MLSS) seviyeleriyle birlikte istikrarsızdı. Fakat,7 gün sonra çıkarma oranı %94'te sabitlendi. Anaerobik aşama öncelikle kirleticileri mikrobiyal bozunma ve geri akış yoluyla seyreltme yoluyla ortadan kaldırır ve kirletici maddenin etkili bir şekilde giderildiğini gösterir.
Minitab yazılımı kullanılarak, değiştirilmiş ve geleneksel AAO sistemlerinin kaldırma performansı, bağımsız örnek t-test analizi yoluyla karşılaştırıldı ve sonuçlar şu şekilde gösterildi:Şekil 4.
%95 güven aralığında t-değeri 0,26 ve p-değeri 0,605'ti. Veri analizi, iki sistem arasında ortalama uzaklaştırma oranları açısından önemli bir fark olmadığını gösterdi. Değiştirilmiş AAO sistemi, öncelikle iklimlendirme aşaması da dahil olmak üzere erken-aşama verilerindeki farklılıklar nedeniyle KOİ giderme verimliliğinde nispeten yüksek değişkenlik gösterdi.Genel olarak, değiştirilmiş AAO sistemi etkili KOİ giderimi gösterdi.
4. Modifiye AAO Sisteminde Amonyak Azot Giderme Verimliliğinin Analizi
Amonyak nitrojeni (NH₃-N) giderme verimliliği analiz edildi. İçeri giren NH₃-N konsantrasyonu 36 mg/L olduğunda, anaerobik aşamadan çıkan NH₃-N yaklaşık 19 mg/L idi. Erken aşamada, atık su konsantrasyonu nispeten yüksekti ve giderme verimliliği önemli ölçüde dalgalanıyordu. Fakat,12 günlük alışma sürecinin ardından uzaklaştırma oranı yaklaşık %81'e yükseldiLogaritmik büyüme aşamasında nitrifikasyon bakterileri ile.Daha sonra, çıkarma oranı sabitlendi ve ortalama %93'e ulaştıAtık su NH₃-N konsantrasyonu 4 mg/L olan ve A Sınıfı deşarj standardını karşılayan.
%95 güven aralığında t-değeri 3,41 ve p-değeri 0,998'di. Veri analizi, iki sistem arasında ortalama uzaklaştırma oranları açısından önemli bir fark olmadığını gösterdi. Modifiye edilmiş AAO sistemi, öncelikle iklimlendirme aşaması da dahil olmak üzere erken-aşama verilerindeki farklılıklar nedeniyle, NH₃-N giderme verimliliğinde nispeten yüksek değişkenlik gösterdi.Genel olarak, değiştirilmiş AAO sistemi etkili NH₃-N giderimi gösterdi.
5. Modifiye AAO Sisteminde Toplam Fosfor ve Toplam Azot Giderme Verimliliğinin Analizi
5.1 Toplam Fosfor Giderim Verimliliği
Toplam fosfor (TP) giderme verimliliği analiz edildi. Etkin TP konsantrasyonu 3,6 mg/L olduğunda, 11 günlük bir alışma süresi gerekliydi. Tüm sistemdeki atık TP konsantrasyonu 2,8 mg/L'ye ulaşırken anaerobik aşama atık su TP konsantrasyonu 4,2 mg/L idi, bu da önemli miktarda fosfor salımına işaret ediyordu. İklimlendirmeden sonra, TP uzaklaştırma performansı belirgin bir şekilde iyileşti; anaerobik aşama atıksu TP konsantrasyonu 2,7 mg/L'ye düştü ve uzaklaştırma verimliliği %17'ye ulaştı.Daha sonraki aşamada, TP uzaklaştırma oranı %60'ın üzerinde sabitlendi ve atık TP konsantrasyonu 0,5 mg/L'ye yaklaştı.B Sınıfı deşarj standardını karşılayan.
İki sistemin karşılaştırılması, değiştirilmiş AAO sisteminin nispeten düşük giderme verimliliği ile bir başlangıç alışma süresi gerektirdiğini gösterdi. Ancak alıştıktan sonraTP kaldırma performansı, geleneksel AAO sistemiyle karşılaştırıldığında gelişmiş verimlilik göstererek önemli ölçüde iyileşti.
5.2 Toplam Azot Giderme Verimliliği
Toplam nitrojen (TN) giderme verimliliği analiz edildi. Girişteki TN konsantrasyonu 34 mg/L olduğunda, anaerobik aşama çıkıştaki TN konsantrasyonu yaklaşık 18 mg/L idi. Erken aşamada, atık su konsantrasyonu nispeten yüksekti ve giderme verimliliği önemli ölçüde dalgalanıyordu.10 günlük iklimlendirmeden sonra TN uzaklaştırma oranı, 9 mg/L atık su konsantrasyonuyla %68'e yükseldi.A Sınıfı deşarj standardını karşılayan.
%95 güven aralığında t-değeri 0,72 ve p-değeri 0,753'tü. Veri analizi, iki sistem arasında ortalama uzaklaştırma oranları açısından önemli bir fark olmadığını gösterdi. Değiştirilmiş AAO sistemi, esas olarak iklimlendirme aşaması da dahil olmak üzere erken-aşama verilerindeki farklılıklar nedeniyle TN giderme verimliliğinde nispeten yüksek değişkenlik gösterdi.Genel olarak, değiştirilmiş AAO sistemi etkili TN giderimi gösterdi.
Çözüm
Özetle, değiştirilmiş AAO sistemi, kısa bir alışma döneminden sonra Sınıf A veya B deşarj standartlarını karşılayan önemli atık su kirleticilerini (KOİ, amonyak nitrojen, toplam nitrojen ve toplam fosfor-karşılayan güçlü bir performans sergilemektedir.
İstatistiksel analiz (t-test, p{-değeri), geleneksel sistemle karşılaştırıldığında ortalama giderme verimliliğinde önemli bir fark göstermese de, değiştirilmiş tasarım, ilk çalıştırma sırasında daha fazla veri değişkenliğine rağmen zaman içinde daha yüksek stabilite ve iyileştirilmiş tedavi sonuçları sergiledi. Özellikle optimize edilmiş karıştırma, ayırma ve medya bölgelerine sahip anaerobik bölgedeki iyileştirmeler, proses esnekliğinin ve verimliliğinin artmasına katkıda bulunuyor.
Bu bulgular altını çiziyordeğiştirilmiş AAO sistemlerinin karmaşık atık su bileşimlerini etkili bir şekilde ele alma potansiyeliMevcut arıtma altyapısının iyileştirilmesine yönelik pratik uygulamalarını destekliyoruz.