1. Введение
Улучшенное биологическое удаление питательных веществ (BNR) является важнейшим компонентом традиционных систем активного ила (CAS), целью которого является снижение концентраций азота и фосфора для соответствия все более строгим правилам сброса сточных вод. Традиционные системы CAS часто полагаются на непрерывную аэрацию и фиксированные рабочие параметры, которые могут ограничивать эффективность удаления питательных веществ, особенно в условиях нестабильных условий притока. В исследовании изучаются эксплуатационные модификации, включая прерывистую аэрацию и оптимизацию возраста осадка, для улучшения удаления питательных веществ без серьезных изменений в инфраструктуре, что дает практические рекомендации по модернизации существующих предприятий.
2. Материалы и методы.
Пилотные-реакторы были разработаны для сравнения различных условий эксплуатации. Режимы аэрации включали непрерывные и прерывистые циклы аэрации, а время удерживания ила (SRT) составляло от 5 до 20 суток. Отношения углерода-к-азоту (C/N) были скорректированы от 4 до 10, чтобы оценить их влияние на удаление питательных веществ. В качестве притока использовались городские вторичные сточные воды. Концентрацию азота и фосфора контролировали ежедневно. Состав микробного сообщества оценивали с помощью секвенирования 16S рРНК с упором на обогащение нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями при различных операционных стратегиях. Стратегии адаптивного контроля были реализованы для оценки стабильности стоков в условиях изменчивости притока.
3. Результаты
Прерывистая аэрация в сочетании с оптимизированным возрастом ила значительно улучшила эффективность удаления питательных веществ. Удаление аммония стабильно превышало 95%, общее удаление азота колебалось от 80% до 90%, а концентрация общего фосфора падала ниже 1 мг/л в оптимальных условиях. Микробиологический анализ выявил избирательное обогащение нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями, что коррелировало с улучшенным удалением питательных веществ. Непрерывный мониторинг и адаптивный контроль поддерживали стабильное качество сточных вод даже при изменении их концентрации. Сравнительный анализ показал, что периодическая аэрация обеспечивает более эффективное удаление азота и фосфора по сравнению с непрерывной аэрацией, а оптимизация SRT еще больше повышает производительность процесса.
4. Обсуждение
Результаты показывают, что эксплуатационные модификации систем CAS могут значительно улучшить удаление питательных веществ, не требуя дорогостоящей модернизации инфраструктуры. Прерывистая аэрация создает чередующиеся аэробные и бескислородные условия, которые способствуют одновременной нитрификации и денитрификации. Оптимизированный возраст осадка поддерживает сбалансированную микробную популяцию, поддерживая стабильную биологическую активность. Исследование подчеркивает важность понимания динамики микробного сообщества и применения адаптивного контроля для реагирования на влияющую изменчивость. Эти результаты служат практическим руководством для предприятий по очистке сточных вод, стремящихся эффективно и с минимальными затратами-улучшить качество сточных вод, одновременно соблюдая более строгие нормативные требования.
5. Заключение
Улучшенное биологическое удаление питательных веществ в традиционных системах с активным илом может быть достигнуто за счет сочетания периодической аэрации с оптимизацией возраста ила. Эта стратегия улучшает удаление азота и фосфора, способствует полезным изменениям микробного сообщества и обеспечивает стабильное качество сточных вод в переменных условиях. Сравнительный подход обеспечивает осуществимый и экономически эффективный-метод модернизации существующих установок CAS, демонстрируя, что эксплуатационные модификации могут обеспечить существенные экологические и нормативные преимущества без крупных инвестиций в инфраструктуру.