Proses A2O: Panduan Terbaik untuk Rawatan Air Sisa Anaerobik, Anoksik, dan Oxic

Pengenalan kepada proses A2O

Di dunia kejuruteraan air sisa moden, stdanard untuk air bersih telah beralih. Ia tidak lagi cukup untuk hanya mengeluarkan pepejal atauganik; Peraturan hari ini menuntut penyingkiran nutrien terlarut yang mengancam ekosistem kita. Masukkan Proses A2O (Anaerobik-anoksik-oksik).

Proses A2O adalah konfigurasi yang diterima secara meluas bagi sistem enapcemar yang diaktifkan secara khusus untuk Penyingkiran Nutrien Biologi (BNR) . Tidak seperti kaedah rawatan tradisional yang memberi tumpuan terutamanya kepada penyingkiran karbon, proses A2O secara serentak menargetkan nitrogen dan Fosforus - Dua penyebab utama di belakang eutrophication air.

Dengan air kumbahan berbasikal secara bijak melalui tiga zon alam sekitar yang berbeza- Anaerobik (tiada oksigen, tiada nitrat), Anoksik (tiada oksigen, ya nitrat), dan Oksik (Aerated) - Sistem A2O mewujudkan ekosistem mikroorganisma yang pelbagai. Mikrob ini berfungsi dengan harmoni untuk memecahkan bahan organik, menukar ammonia menjadi gas nitrogen yang tidak berbahaya, dan fosforus perangkap biologi di enapcemar.

Mengapa proses A2O penting?

• Kesederhanaan: Ia menyediakan penyingkiran serentak nitrogen dan fosforus dalam satu sistem enapcemar tanpa memerlukan bahan tambahan kimia.
• Kecekapan: Ia menggunakan karbon organik secara semulajadi hadir di dalam air sisa untuk memacu proses denitrifikasi, mengurangkan keperluan untuk sumber karbon tambahan.
• Kemampanan: Dengan mengurangkan beban nutrien, ia menghalang mekar alga toksik dalam menerima badan air, melindungi kehidupan akuatik dan kesihatan manusia.

Memahami sasaran rawatan air kumbahan

Untuk menghargai keanggunan proses A2O, kita mesti terlebih dahulu memahami musuh -musuh yang ia bertarung. Rawatan air sisa bukan hanya tentang membuat air kelihatan jelas; Ia adalah mengenai mengeluarkan bahan pencemar kimia yang tidak kelihatan yang mengganggu keseimbangan alam semula jadi.

Walaupun rawatan konvensional memberi tumpuan Karbon (diukur sebagai bod/cod) dan Pepejal (TSS), proses lanjutan seperti A2O direka untuk menangani Nutrien .

Tiga bahan pencemar utama

1. Bahan Organik (BOD/COD)

• Apa itu: Sisa biodegradable (sisa makanan, sisa manusia).
• Bahaya: Jika dibebaskan tidak dirawat, bakteria di sungai dan tasik akan mengambil perkara ini secara agresif. Dengan berbuat demikian, mereka menggunakan semua oksigen terlarut di dalam air, mencekik ikan dan kehidupan akuatik yang lain.
• Peranan A2O: Proses A2O menghilangkan bahan organik terutamanya dalam zon anaerobik dan anoksik (menggunakannya sebagai bahan bakar untuk tindak balas tertentu) dan menyelesaikan tugas di zon oksik.

2. Nitrogen (ammonia dan nitrat)

• Apa itu: Nitrogen memasuki air kumbahan terutamanya melalui urea dan protein.
• Bahaya:
  • Ketoksikan: Tahap ammonia yang tinggi adalah toksik secara langsung kepada ikan.
  • Eutrophication: Nitrogen bertindak sebagai baja untuk alga. Apabila alga mati dan reput, mereka mengurangkan oksigen (zon mati).
• Peranan A2O: Proses A2O menukarkan ammonia toksik (NH ₄ ) menjadi nitrat (tidak ₃ ^- ), dan kemudian melepaskan oksigen untuk melepaskan gas nitrogen yang tidak berbahaya (n ₂ ).

3. Fosforus

• Apa itu: Ditemui dalam detergen, sabun, dan sisa manusia.
• Bahaya: Fosforus biasanya "mengehadkan nutrien" dalam air tawar. Malah penambahan kecil boleh mencetuskan mekar alga besar yang tidak terkawal yang menjadikan air hijau dan toksik.
• Peranan A2O: Ini adalah keistimewaan proses A2O. Dengan menekankan bakteria di zon anaerobik, sistem mereka menyerap banyak fosforus besar di zon oksik, menjebaknya di enapcemar supaya ia dapat dikeluarkan dari air.

Aliran Proses A2O: Perjalanan Langkah demi Langkah

Proses A2O adalah perjalanan berterusan untuk air sisa, yang direka untuk mewujudkan keadaan persekitaran tertentu yang memihak kepada pelbagai jenis bakteria. Kunci kejayaannya terletak bukan hanya di dalam tangki sendiri, tetapi dalam dua gelung peredaran kritikal yang menggerakkan air dan enapcemar di antara mereka.

1. Zon anaerobik (pemilih)

Ini adalah zon hubungan awal di mana proses bermula.

• Aliran masuk: Air Sisa Mentah Influen (Kaya "Makanan Organik") bercampur dengan Kembali enapcemar diaktifkan (Ras) dari penjelasan sekunder.
• Persekitaran: Ketat anaerobik. Tidak ada oksigen terlarut (o ₂ ) dan tiada nitrat (tidak ₃ ).
• Proses Utama (P-pelepasan): Dalam persekitaran yang tertekan ini, Organisma yang terkumpul fosfat (PAOS) dipilih. Mereka mengambil asid lemak yang tidak menentu (VFAs) dari air sisa dan, untuk mendapatkan tenaga untuk berbuat demikian, memecahkan ikatan polifosfat dalaman mereka, melepaskan orthophosphate ke dalam cecair.

2. Zon Anoksik (denitrifikasi)

Sisa air mengalir dari zon anaerobik ke zon anoksik, di mana ia disertai dengan aliran air kitar semula yang besar.

• Aliran masuk: Minuman keras bercampur dari zon anaerobik Recycle Liquor Mixed Internal (Imlr) dari zon oksik.
• Persekitaran: Anoksik. There is no free dissolved oxygen, but there is chemically bound oxygen in the form of nitrates (NO ₃ ) dibawa oleh IMLR.
• Proses utama (denitrifikasi): Bakteria heterotropik menggunakan bahan organik yang tersisa sebagai sumber makanan. Untuk bernafas, mereka melepaskan atom oksigen dari molekul nitrat (tidak ₃ ), menukarnya ke dalam gas nitrogen (n ₂ ), yang gelembung tidak berbahaya dari air. Ini adalah mekanisme utama untuk penyingkiran nitrogen.

3. Zon Oxic (enjin aerobik)

Ini adalah zon terbesar dan paling aktif, di mana udara diperkenalkan dengan kuat.

• Aliran masuk: Minuman bercampur dari zon anoksik.
• Persekitaran: Aerobik. Tahap oksigen terlarut yang tinggi dikekalkan oleh penyebar atau pengayuh.
• Proses Utama 1 (Nitrifikasi): Bakteria autotropik (seperti Nitrosomonas dan Nitrobacter ) Menukar ammonia toksik (NH ₄ ) ke dalam nitrat (tidak ₃ ).
• Proses Utama 2 (P-Uptake Mewah): PAOS, kini dalam persekitaran yang kaya dengan oksigen, "pengambilan mewah" sejumlah besar fosfat dari air untuk membina semula kedai dalaman mereka, mengeluarkannya dari fasa cecair.
• Perpecahan: Pada akhir zon ini, sebahagian besar minuman keras bercampur-campur nitrat dipam kembali ke zon anoksik melalui IMLR , sementara selebihnya mengalir ke penjelasan.

4. Klarifier sekunder (pemisahan)

Tahap terakhir adalah proses pemisahan fizikal.

• Aliran masuk: Minuman bercampur dari zon oksik.
• Proses: Flocs biologi (enapcemar) menetap di bahagian bawah tangki, meninggalkan air yang jelas dan dirawat di bahagian atas.
• Aliran keluar (efluen): Aliran supernatan yang jelas ke atas weirs dan dilepaskan sebagai efluen yang dirawat.
• Pengurusan enapcemar: Enapcemar yang diselesaikan sama ada dikitar semula kembali ke permulaan RAS untuk mengekalkan populasi biologi atau dikeluarkan dari sistem sebagai Sisa enapcemar diaktifkan (adalah) untuk menghilangkan fosforus dan biomas yang berlebihan.

Tahap teras proses A2O

Proses A2O adalah sistem pertumbuhan yang digantung tunggal. Walaupun kelihatan linear, kecekapannya sangat bergantung pada peredaran dalaman. Air kumbahan bergerak melalui tiga zon alam sekitar yang berbeza, masing -masing memupuk komuniti bakteria tertentu untuk menargetkan bahan pencemar yang berbeza.

[Imej rajah aliran proses A2O]

1. Zon anaerobik (pemilih)

Ini adalah zon hubungan awal di mana air sisa yang berpengaruh mentah bercampur dengan enapcemar yang diaktifkan kembali (RAS).

• Persekitaran: Keadaan anaerobik ketat. Tidak ada oksigen percuma (o ₂ ) dan tiada oksigen terikat (nitrat/nitrit).
• Mekanisme (pelepasan fosforus): Dalam persekitaran yang penuh tekanan ini, Organisma yang terkumpul fosfat (PAOS) dominan. Untuk bertahan, mereka mengambil asid lemak yang tidak menentu (VFAs) dari air sisa. Untuk mendapatkan tenaga yang diperlukan untuk menyerap VFAs ini, PAO memecah ikatan polyphosphate dalaman mereka, melepaskan orthophosphate ke dalam cecair.
• Hasilnya: Ironinya, kepekatan fosfat peningkatan Pada peringkat ini. "Pelepasan" ini adalah pendahulu yang diperlukan untuk "pengambilan mewah" yang berlaku kemudian.

2. Zon Anoksik (denitrifikasi)

Air sisa mengalir dari zon anaerobik ke zon anoksik. Di sini, gelung kitar semula dalaman yang penting memakan minuman keras bercampur-bercampur yang kaya dengan nitrat dari akhir proses (zon oksik).

• Persekitaran: Anoksik conditions. There is no free dissolved oxygen, but chemically bound oxygen is present in the form of Nitrates (NO3 ^- ).
• Mekanisme (denitrifikasi): Bakteria heterotropik menggunakan bahan organik (BOD) yang tinggal di air kumbahan sebagai makanan. Untuk bersemangat, mereka melepaskan molekul oksigen dari nitrat.
• Peralihan kimia: Proses ini menukarkan nitrat (Tidak3 ^- ) ke dalam gas nitrogen (n ₂ ), yang gelembung tidak berbahaya dari air.
  NO3 ^- → NO2 ^- → NO → N ₂ O → N ₂
• Hasilnya: Penyingkiran jumlah nitrogen yang ketara.

3. Zon Oxic (rawatan aerobik)

Ini adalah peringkat biologi akhir di mana pengudaraan diperkenalkan melalui pengayuh permukaan mekanikal atau sistem udara yang tersebar.

• Persekitaran: Keadaan aerobik dengan tahap oksigen terlarut tinggi (DO) (biasanya 2.0 mg/L atau lebih tinggi).
• Mekanisme A (nitrifikasi): Bakteria autotropik (seperti Nitrosomonas dan Nitrobacter ) menukar ammonia (NH ₄ ) ke dalam nitrat (no3 ^- ). Nitrat ini kemudian dikitar semula ke zon anoksik untuk dikeluarkan.
• Mekanisme B (pengambilan fosforus mewah): Paos, sekarang dalam persekitaran yang kaya dengan oksigen, masuk ke dalam overdrive. Mereka mengoksidakan organik yang disimpan (diserap dalam fasa anaerobik) untuk menambah kedai fosfat mereka. Mereka mengambil lebih banyak fosfat daripada yang dibebaskan sebelum ini.

• Hasilnya: Ammonia dioksidakan, dan fosfat fasa cair dikurangkan secara drastik kerana ia terperangkap di dalam bakteria (yang akhirnya akan dikeluarkan sebagai enapcemar).

Faktor yang mempengaruhi kecekapan proses A2O

Proses A2O adalah tindakan mengimbangi biologi. Kerana ia bergantung kepada mikroorganisma hidup, sistem ini sensitif terhadap perubahan alam sekitar. Untuk mencapai penyingkiran nutrien yang optimum, pengendali mesti memantau dan mengawal beberapa faktor utama.

1. Kawalan oksigen terlarut (DO)

Ini adalah parameter yang paling kritikal. Bakteria di setiap zon memerlukan persekitaran oksigen tertentu berfungsi.

• Anaerobik Zone: Mesti ketat anaerobik (lakukan ≅ 0 mg/l). Malah sejumlah kecil oksigen di sini akan menghentikan pelepasan fosforus.
• Anoksik Zone: Mesti mempunyai rendah (lakukan <0.5 mg/l) tetapi nitrat tinggi. Sekiranya memasuki zon ini (mis., Melalui pergolakan yang berlebihan atau enapcemar pulangan yang berlebihan), bakteria akan menggunakan oksigen bebas dan bukannya oksigen nitrat, menghentikan denitrifikasi.
• Oksik Zone: Memerlukan cukup (2.0 - 3.0 mg/l). Jika tahap jatuh terlalu rendah, nitrifikasi berhenti; Jika tahap terlalu tinggi, ia membuang tenaga dan menghantar oksigen berlebihan kembali ke zon anoksik melalui gelung kitar semula.

2. Nisbah peredaran semula dalaman

"Heartbeat" proses A2O adalah pamnya.

• IMLR (Recycle Liquor Mixed Internal): Ini menentukan berapa banyak nitrat dikeluarkan. Nisbah standard adalah 200% hingga 300% aliran yang berpengaruh. Jika nisbah terlalu rendah, nitrat melarikan diri dalam efluen. Jika terlalu tinggi, ia mencairkan minuman keras bercampur dan mengurangkan masa pengekalan.
• RAS (kembali enapcemar diaktifkan): Ini memastikan zon anaerobik mempunyai biomas yang cukup. Biasanya ditetapkan pada 50% hingga 100% aliran berpengaruh.

3. Suhu dan pH

Bakteria yang berbeza mempunyai "zon selesa" yang berbeza.

• Suhu: Bakteria nitrifying (zon oksik) sangat sensitif terhadap sejuk. Di bawah 12 ° C. , aktiviti mereka jatuh dengan ketara, mempertaruhkan ammonia yang tinggi dalam pelepasan.
• Ph: Nitrifikasi menggunakan kealkalian, secara semulajadi menurunkan pH. Sekiranya pH jatuh di bawah 6.5 , bakteria berhenti bekerja. Pengendali sering perlu menambah kealkalian (seperti kapur atau abu soda) untuk mengekalkan pH antara 7.0 dan 8.0 .

4. Nisbah Karbon-ke-Nutrien (C: N: P)

Bakteria memerlukan makanan (karbon) untuk melakukan kerja mereka.

• Denitrifikasi Memerlukan karbon organik. Sekiranya air sisa itu "lemah" (BOD rendah), tidak akan ada makanan yang cukup untuk bakteria untuk memecahkan nitrat di zon anoksik.
• Penyingkiran fosforus bergantung pada asid lemak yang tidak menentu (VFAs). Sekiranya berpengaruh tidak mempunyai VFA, penyingkiran fosforus akan menjadi miskin.

Kelebihan dan Kekurangan Proses A2O

Walaupun A2O adalah standard emas untuk penyingkiran nutrien biologi, ia bukan sistem "memasang dan lupa". Ia mempunyai kebaikan dan keburukan yang berbeza berbanding dengan enapcemar yang diaktifkan konvensional.

Kelebihan (kebaikan)

• Penyingkiran nutrien serentak: Ia secara berkesan menghilangkan BOD, nitrogen, dan fosforus dalam satu sistem enapcemar tanpa memerlukan peringkat pemendakan kimia yang berasingan.
• Operasi kos efektif: Dengan menggunakan nitrat (bukan udara) untuk mengoksidakan BOD di zon anoksik, proses itu memulihkan oksigen, mengurangkan permintaan tenaga pengudaraan keseluruhan.
• Sifat enapcemar yang lebih baik: Zon pemilih anaerobik menindas pertumbuhan bakteria filamen, yang sering menyebabkan "pukulan enapcemar." Ini membawa kepada enapcemar yang lebih baik dalam penjelasan.
• Tiada bahan kimia tambahan: Ia bergantung kepada mekanisme biologi dan bukannya koagulan kimia mahal (seperti alum atau ferric chloride) untuk penyingkiran fosforus.

Kelemahan (keburukan)

• Kepekaan terhadap kualiti yang berpengaruh: Proses ini sangat bergantung pada nisbah BOD kepada nitrogen/fosforus dalam kumbahan mentah. Sekiranya air masuk rendah dalam bahan organik (karbon), kecekapan penyingkiran jatuh secara drastik.
• Kerumitan operasi: Mengimbangi dua gelung kitar semula (RAS dan IMLR) memerlukan pengendali mahir dan sistem kawalan yang tepat.
• Maklum balas nitrat: Jika kitar semula dalaman tidak diuruskan dengan betul, nitrat boleh mengalir kembali ke zon anaerobik. Nitrat dalam zon anaerobik bertindak sebagai racun kepada mekanisme fosforus-removal.
• Modal permulaan yang lebih tinggi: Keperluan untuk tiga zon berasingan, dinding dalaman, pengadun, dan pam kitar semula meningkatkan kos pembinaan pendahuluan berbanding dengan tangki pengudaraan yang mudah.

Aplikasi dunia sebenar A2O

Proses A2O adalah serba boleh dan berskala, menjadikannya pilihan pilihan untuk senario rawatan air sisa yang pelbagai.

1. Rawatan Air Sisa Perbandaran

Ini adalah aplikasi yang paling biasa. Bandar -bandar di seluruh dunia menggunakan A2O untuk memenuhi piawaian efluen yang ketat yang melarang pelepasan nitrogen dan fosforus ke dalam sungai dan tasik.

• Pengubahsuaian: Salah satu kekuatan terbesar A2O ialah banyak tangki pengudaraan "plug-aliran" yang sedia ada boleh dimasukkan ke dalam sistem A2O hanya dengan memasang baffle (dinding) untuk membuat tiga zon dan menambah pam recirculation.
• Skala: Ia berkesan untuk tumbuh-tumbuhan berskala sederhana hingga besar (menyajikan populasi dari 10,000 hingga lebih dari 1,000,000).

2. Aplikasi Perindustrian

Industri yang menghasilkan sisa organik dengan kandungan nutrien yang tinggi mencari A2O sangat berkesan.

• Makanan & Minuman: Tumbuhan tenusu, kilang bir, dan rumah penyembelihan sering menghasilkan air sisa dengan beban nitrogen dan fosforus yang tinggi. A2O membantu kemudahan ini memenuhi permit pelepasan alam sekitar tanpa kos kimia yang berlebihan.
• Tumbuhan baja: Kemudahan ini berurusan dengan kepekatan ammonia yang tinggi, menjadikan keupayaan nitrifikasi/denitrifikasi A2O penting.

Penyelenggaraan dan penyelesaian masalah

Malah sistem A2O yang direka dengan sempurna dapat menghadapi cabaran operasi. Sistem biologi adalah dinamik; Peralihan cuaca, komposisi yang berpengaruh, atau kegagalan peralatan boleh mengganggu keseimbangan bakteria yang halus.

Isu dan penyelesaian operasi biasa

Jadual di bawah menggariskan masalah yang paling kerap dihadapi oleh pengendali di tumbuhan A2O dan bagaimana untuk memperbaikinya.

Petua penyelenggaraan pencegahan

• Penentukuran sensor: Proses A2O bergantung kepada sensor DO dan nitrat untuk mengawal pam. Kalibrasi mingguan ini.
• Penyelenggaraan Pengadun: Zon anaerobik dan anoksik menggunakan pengadun tenggelam untuk memastikan pepejal digantung tanpa menambah oksigen. Jika pengadun gagal, pepejal akan menyelesaikan dan mengurangkan jumlah tangki yang berkesan.
• Pemeriksaan pam: Pam kitar semula dalaman (IMLR) berjalan secara berterusan. Analisis getaran tetap dan pemeriksaan meterai adalah penting untuk mengelakkan kegagalan secara tiba -tiba.

Soalan Lazim (FAQ) mengenai proses A2O

S: Apakah perbezaan utama antara proses A/O dan proses A2O?
Pada: Proses A/O (anaerobik-oksik) standard direka terutamanya untuk Phosphorus penyingkiran. Ia tidak mempunyai zon "anoksik" dan kitar semula nitrat dalaman, yang bermaksud ia tidak dapat mengeluarkan nitrogen dengan berkesan. A2O (anaerobik-anoksik-oksik) menambah langkah tengah untuk dikeluarkan kedua -duanya Nitrogen dan fosforus.

S: Kenapa zon anaerobik mesti bebas daripada nitrat?
Pada: Jika nitrat hadir di zon anaerobik, bakteria akan menggunakan oksigen dari nitrat untuk bernafas dan bukannya menanam air sisa. Ini menghalang keadaan "tekanan" yang diperlukan untuk fosforus yang terkumpul organisma (PAOS) ​​untuk melepaskan fosforus, dengan berkesan memecahkan proses penyingkiran fosforus biologi.

S: Apakah kecekapan penyingkiran biasa sistem A2O?
Pada: Loji A2O yang dikendalikan dengan baik biasanya boleh dicapai:

• Bod/cod: > 90%
• Jumlah Nitrogen (TN): 60% - 80% (terhad oleh nisbah kitar semula dalaman)
• Jumlah Fosforus (TP): 70% - 90%

S: Apakah MLSS dan mengapa penting dalam A2O?
Pada: MLSS bermaksud Minuman keras bercampur pepejal . Ia adalah ukuran kepekatan bakteria (biomas) dalam tangki. Dalam sistem A2O, MLSS biasanya dikekalkan antara 3,000 mg/L dan 5,000 mg/L. Jika terlalu rendah, tidak ada bakteria yang cukup untuk merawat air; Sekiranya terlalu tinggi, penjelasan mungkin terlalu banyak.

S: Bolehkah proses A2O memenuhi had nitrogen yang ketat (mis., <3 mg/l)?
Pada: Standard A2O sering berjuang untuk memukul had nitrogen yang sangat rendah kerana ia bergantung pada gelung kitar semula dalaman tunggal. Untuk memenuhi had di bawah 3-5 mg/L, tumbuh-tumbuhan sering memerlukan zon anoksik sekunder (proses Bardenpho yang diubahsuai) atau penambahan sumber karbon luaran (seperti metanol) untuk meningkatkan denitrifikasi.

S: Kenapa kilang A2O saya mengalami "enapcemar yang semakin meningkat" dalam penjelasan?
Pada: Enapcemar yang semakin meningkat biasanya disebabkan oleh denitrifikasi yang tidak terkawal dalam penjelasan. Sekiranya enapcemar duduk di sana terlalu lama, bakteria menukar nitrat yang tersisa ke dalam gelembung gas nitrogen, yang melekat pada enapcemar dan mengapungnya ke permukaan. Penyelesaiannya adalah untuk meningkatkan kadar enapcemar yang diaktifkan (RAS) untuk mendapatkan enapcemar daripada penjelasan lebih cepat.