Cos'è il processo AAO?

Il AAO (processo anaerobico-anossico-ossico) È una tecnologia di trattamento biologico avanzata ampiamente utilizzata negli impianti di trattamento delle acque reflue, principalmente per la rimozione di materia organica e sostanze nutritive come azoto e fosforo dalle acque reflue. L'efficienza del trattamento raggiunge generalmente: BOD₅ E SS a 90%–95%, azoto totale superiore a 70% e fosforo intorno a 90%.

• Anaerobico si riferisce a condizioni rigorosamente prive di ossigeno, comprese le sostanze ossidanti, (DO <0,2 mg/L);
• Anossico si riferisce alla mancanza di ossigeno molecolare, ma possono essere presenti sostanze ossidanti (DO ≤ 0,5 mg/L);
• Aerobico si riferisce a sufficiente ossigeno disponibile per i microrganismi aerobici, (DO, 2-4 mg/L).

In primo luogo, le acque reflue entrano nella zona anaerobica dal serbatoio di sedimentazione primaria, dove si mescola completamente con il fango di ritorno. Dopo un certo periodo (1–2 h) di decomposizione anaerobica, parte del BOD viene rimossa. Attraverso il processo di denitrificazione, alcuni composti contenenti azoto vengono convertiti in N₂ E rilasciato. I microrganismi che accumulano fosfati (come gli organismi che accumulano fosfati) nei fanghi di ritorno rilasciano fosforo per soddisfare il fabbisogno di fosforo dei batteri.

Quindi le acque reflue fluiscono nel serbatoio anossico, dove i batteri denitrificanti utilizzano la materia organica non decomposta contenente carbonio nelle acque reflue come fonte di carbonio per ridurre NO₂^- E NO₃^-, Che vengono restituiti dal serbatoio aerobico attraverso la circolazione interna, a N₂ E rilasciarlo.

Successivamente, le acque reflue fluiscono nel serbatoio aerobico, dove NH₄-N nell'acqua subisce nitrificazione per formare nitriti e nitrati. Nel frattempo, la materia organica nell'acqua viene ossidata e decomposta per fornire energia ai microrganismi che accumulano fosforo. Questi microrganismi assorbono il fosforo dall'acqua, che entra nella loro struttura cellulare e si accumula al loro interno. Dopo la sedimentazione e la separazione, i fanghi ricchi di fosforo vengono scaricati dal sistema.

Il processo AAO complessivo comprende quattro parti: pretrattamento primario, trattamento biologico secondario, trattamento avanzato terziario e trattamento dei fanghi. Le strutture specifiche sono le seguenti:

• Pretrattamento primario
  • Serbatoio di sedimentazione primaria: il serbatoio di sedimentazione primario esegue la separazione solido-liquido per rimuovere le particelle sospese solide più grandi dalle acque reflue, ridurre il carico organico sul trattamento biologico e migliorare l'attività dei microrganismi nei fanghi attivi.
• Trattamento biologico secondario
  • Sistema AAO: rimuove principalmente azoto, fosforo e inquinanti organici negli stati colloidali e disciolti dalle acque reflue.
  • Serbatoio di sedimentazione secondaria: separa i fanghi, chiarisce e concentra il liquore miscelato e ricicla i fanghi attivi.
• Terziario Trattamento Avanzato
  • Serbatoio di disinfezione: l'effluente dal serbatoio di sedimentazione secondaria scorre nel serbatoio di disinfezione per la disinfezione, garantendo che la qualità degli effluenti soddisfi gli standard sanitari per lo scarico conforme.
• Trattamento dei fanghi
  • Serbatoio di stoccaggio dei fanghi: i fanghi scaricati dal serbatoio di sedimentazione secondaria vengono periodicamente trasferiti al serbatoio di stoccaggio dei fanghi per la concentrazione dei fanghi e la digestione aerobica.
  • Filtropressa: la filtropressa dei fanghi viene utilizzata per separare efficacemente l'acqua dai solidi nei fanghi, riducendo il volume dei fanghi.

Il processo AAO è un metodo di trattamento biologico comunemente utilizzato nel trattamento delle acque reflue, principalmente per la rimozione simultanea di azoto e fosforo dall'acqua.

Denitrificazione:

La rimozione biologica dell'azoto si riferisce al processo in cui l'azoto organico e l'azoto ammoniacale nelle acque reflue vengono convertiti in azoto gassoso attraverso ammonificazione, nitrificazione e denitrificazione sotto l'azione combinata di microrganismi.

• Ammonificazione: La materia organica contenente azoto viene convertita in NH₄⁺ Sotto l'azione di batteri ammonizzanti.
• Nitrificazione: In condizioni aerobiche, i microrganismi autotrofi utilizzano azoto inorganico come fonte di azoto per convertire NH₄⁺ In NO₂^_, Che viene poi ossidato a NO₃^_.
• Processo di denitrificazione: In condizioni anossiche, i batteri denitrificanti riducono l'azoto nitrito e l'azoto nitrato in azoto gassoso (N₂).

Processo di ammonificazione

Processo di nitrificazione e denitrificazione

Principio di rimozione del fosforo

La rimozione biologica del fosforo utilizza organismi che accumulano fosfati (PAO) che rilasciano fosforo in condizioni anaerobiche e assorbono il fosforo in eccesso rispetto ai loro bisogni fisiologici in condizioni aerobiche. Il fosforo viene immagazzinato nelle cellule in una forma polimerica, formando fanghi ad alto contenuto di fosforo, che vengono poi rimossi dal sistema, ottenendo la rimozione del fosforo dalle acque reflue.

• Che cos'è il fango di ritorno?

  Il fango di ritorno è un tipo di fango attivo che viene separato dalla sedimentazione secondaria (o zona di sedimentazione) e restituito al serbatoio anaerobico.

• Perché è necessario il ritorno dei fanghi?

  In un normale sistema biochimico, è essenziale garantire la stabilità del volume dei fanghi per mantenere il normale funzionamento del sistema. Il tasso di riproduzione dei batteri nel sistema è molto inferiore alla quantità di acque reflue rimosse, quindi per garantire la stabilità del sistema biochimico, i fanghi devono essere restituiti.

• Come viene determinata la quantità di fanghi di ritorno?

  Per determinare la quantità di fanghi di ritorno, è necessario prima determinare il rapporto di riciclaggio dei fanghi. Il rapporto di riciclaggio dei fanghi è il rapporto tra la portata dei fanghi di ritorno nel serbatoio dei fanghi e la portata influente. Esistono due metodi per calcolarlo, come mostrato di seguito:

  
  • R: rapporto di riciclaggio dei fanghi, %;
  • X_R: Concentrazione dei fanghi di ritorno, mg/L.
  • X: concentrazione di fanghi attivati in liquido miscelato con serbatoio di aerazione, mg/L;
  
  • SSV——Sludge concentrazione nell'effluente della vasca di sedimentazione secondaria (espressa in percentuale)
  • La quantità di fanghi di ritorno può essere determinata in base alla portata influente e al rapporto di riciclaggio dei fanghi. La formula è:
  
  • Q_R—— Volume dei fanghi di ritorno, m³/H
  • R——Rapporto di riciclaggio dei fanghi, %;
  • Q——Wastewater portata, m³/H.

  Ad esempio, se la portata delle acque reflue è di 300 m³/H e il rapporto di riciclaggio dei fanghi è calcolato per essere 70%, quindi il volume dei fanghi di ritorno è: 300×70% = 210m ³/H

• Cos'è il riciclaggio dei nitrati?

  Il riciclaggio dei nitrati si riferisce al processo di restituzione del liquore misto dal serbatoio aerobico al serbatoio anossico per aumentare la concentrazione di azoto nitrato nel serbatoio anossico, promuovendo così la reazione di denitrificazione. Ha poca relazione con la rimozione del fosforo.

• Che impatto ha il rapporto di riciclaggio dei nitrati su AAO?

  Il rapporto di riciclo dei nitrati si riferisce al rapporto tra la portata di riciclo del liquore misto e la portata influente, solitamente indicata come r. Il rapporto di riciclo del nitrato r determina direttamente l'efficienza di denitrificazione. Per un dato sistema biologico di rimozione dell'azoto, esiste un rapporto di riciclaggio interno ottimale al quale l'efficienza di denitrificazione è massimizzata.

  Supponendo che l'efficienza di nitrificazione biologica e l'efficienza di denitrificazione siano 100%, il che significa che tutto il TKN viene nitrificato in azoto nitrato e tutto l'azoto nitrato riciclato nella zona anossica viene denitrificato in N₂, L'efficienza di denitrificazione EDN a questo punto è:

  
  • R—Rapporto di riciclaggio dei fanghi, %;
  • R—Nitrato ricicla rapporto, %.

  Ad esempio: se il rapporto di riciclaggio dei fanghi è 70% e il rapporto di riciclaggio dei nitrati è 400%, l'efficienza di rimozione dell'ammoniaca è: (400% + 70%)(1 + 400% + 70%)= 82.5%

• F/M (carico organico dei fanghi) e SRT (tempo di ritenzione dei fanghi)

  Il processo AAO è un'operazione flessibile che può concentrarsi sulla rimozione della denitrificazione, o sulla rimozione del fosforo, o su entrambi. Se sono necessari sia la denitrificazione che la rimozione del fosforo, F/M è generalmente controllato a 0,1–0.18 k BOD₅ /(Kg MLVSS • d) e SRT dovrebbero generalmente essere controllati a 8–15 giorni.

• Tempo di ritenzione idraulica (HRT)

  Il tempo di ritenzione idraulica è correlato a fattori quali la concentrazione e la temperatura influenti. La terapia ormonale sostitutiva nella zona anaerobica è generalmente 1–2 ore; la terapia ormonale sostitutiva nella zona anossica è di 1,5–2 ore; la terapia ormonale sostitutiva nella zona aerobica dovrebbe generalmente essere di 6 ore. Il tempo di ritenzione idraulica eccessivo o insufficiente influirà sul processo.

• Rapporto di riciclaggio

  Il rapporto di riciclaggio interno r è generalmente 200%–500%, a seconda della concentrazione di TKN influente e dell'efficienza di denitrificazione richiesta. Il rapporto di riciclo esterno R è generalmente nell'intervallo 50%–100%. Per garantire che la denitrificazione e il rilascio secondario di fosforo non si verifichino nella vasca di sedimentazione secondaria, R dovrebbe essere ridotto al minimo per evitare di riportare troppo NO₃-N nella zona anaerobica, il che interferirebbe con il rilascio di fosforo e ridurrebbe l'efficienza di rimozione del fosforo.

• Ossigeno disciolto (DO)

  DO nella zona anaerobica deve essere controllato al di sotto di 0,2 mg/L, nella zona anossica al di sotto di 0,5 mg/L e nella zona aerobica 2–3 mg/L.

• COD/TKN e COD/TP

  Per la rimozione biologica dell'azoto, COD/TKN dovrebbe essere maggiore di 4.0, mentre la rimozione biologica del fosforo richiede COD/TP maggiore di 20. Se il valore COD/TKN è basso, il metanolo deve essere aggiunto come fonte di nutrienti; se il valore COD/TP è basso, è necessario aggiungere acido acetico o altri acidi grassi inferiori.

• PH e alcalinità

  Nel sistema di rimozione biologica del fosforo e dell'azoto AAO, il pH del liquore miscelato con fanghi deve essere controllato al di sopra di 7,0. Se il pH è inferiore a 6,5, l'alcalinità può essere aumentata.

• Temperatura

  Maggiore è la temperatura, più favorevole è per la rimozione dell'azoto biologico. Quando la temperatura è inferiore a 15 °C, l'efficienza della rimozione dell'azoto biologico diminuirà significativamente. Al contrario, le temperature più basse sono benefiche per la rimozione del fosforo.

• Tossine e sostanze inibitorie

  Quando alcuni ioni di metalli pesanti, anioni complessi e alcune sostanze organiche entrano nel sistema di trattamento delle acque, se superano una certa concentrazione, possono causare tossicità da fanghi attivi, inibendo l'attività di alcuni microrganismi.

Vantaggi:

• La combinazione organica di condizioni anaerobiche, anossiche e aerobiche con diverse comunità microbiche può rimuovere la materia organica e ottenere la rimozione sia dell'azoto che del fosforo.
• Il flusso di processo è semplice e il tempo di ritenzione idraulica totale è breve.
• Sotto l'operazione alternata di condizioni anaerobico-anossico-aerobiche, i batteri filamentosi non prolifereranno eccessivamente e l'SVI è generalmente inferiore a 100, prevenendo il carico di fanghi.
• Il fango ha buone proprietà di sedimentazione.

Svantaggi:

• Il contenuto di fosforo nei fanghi è elevato, generalmente superiore a 2,5%, quindi la rimozione del fosforo si ottiene principalmente attraverso lo scarico dei fanghi. Tuttavia, a causa della crescita limitata dei fanghi, è difficile migliorare ulteriormente l'efficienza di rimozione del fosforo.
• L'effetto di denitrificazione è anche difficile da migliorare ulteriormente, con il tasso di circolazione interno generalmente limitato a 2Q e non dovrebbe essere troppo alto.
• Il tradizionale effluente di processo AAO può soddisfare solo lo standard di Classe B.

Per rendere il sistema di trattamento delle acque ad alta efficienza di denitrificazione, significativi effetti di risparmio energetico e di riduzione dei consumi, maggiore resistenza al carico d'urto e minore resa dei fanghi, il tradizionale processo AAO è migliorato. I metodi di miglioramento comuni sono i seguenti:

• Processo AAO invertito multipunto
• Processo di reattore pre-anossico + AAO
• Processo UCT

Doppio processo di riciclaggio interno aerobico e anossico