Efè A2O-MBBR + Konstwi Wedlands Konbine Pwosesis pou trete dlo ize domestik riral yo

Efè A2O-MBBR + CWs Teknoloji konbine pou trete dlo ize nan zòn riral yo

Nan dènye ane yo, eta a te pwofondman ankouraje estrateji devlopman revitalizasyon riral la, konsantre sou amelyore anviwònman k ap viv la, epi mete pi gwo demand sou tretman dlo ize domestik riral yo. Kounye a, pwosesis prensipal yo pou tretman dlo ize domestik nan zòn riral yo gen ladan metòd byolojik, metòd ekolojik, ak pwosesis konbine, pi fò nan yo ki soti nan tretman dlo ize iben. Sepandan, zòn riral yo karakterize pa popilasyon gaye, ki mennen nan anpil pwoblèm tankou gwo dispèsyon dlo ize, difikilte nan koleksyon, ti echèl tretman, to itilizasyon resous ki ba, ak enstalasyon tretman ensifizan. Anplis de sa, gen diferans enpòtan nan kalite ak kantite dlo ize, kote jeyografik, klima, ak nivo ekonomik atravè rejyon yo, sa ki fè li difisil pou estandadize teknoloji tretman; adopsyon senp teknoloji tretman dlo ize nan vil yo pa posib. Enfrastrikti pou kolekte dlo ize, tankou rezo egou, souvan pa apwopriye nan zòn riral yo. Koleksyon dlo ize yo fasil afekte pa debòde egou konbine ak enfiltrasyon dlo anba tè, sa ki lakòz konsantrasyon òganik ba nan dlo ize a ak difikilte pou ogmante retire nitwojèn byolojik. Gwo fluctuations nan kalite dlo ize ak kantite nan zòn riral yo fè li difisil pou kenbe konsantrasyon biomass ki estab nan enstalasyon tretman yo. Anplis, tanperati ivè ki ba limite kapasite tretman byolojik, ki mennen nan efikasite ki ba ak bon jan kalite efluan enstab ki gen tandans depase estanda nan pwosesis tradisyonèl aktive depo. Se poutèt sa, gen yon bezwen ijan pou devlope teknoloji tretman dlo ize ki apwopriye pou kondisyon lokal yo, ak gwo rezistans nan chaj chòk, ki estab operasyon alontèm -, konsomasyon enèji ki ba, ak efikasite tretman segondè.

Zòn riral yo nan Lachin yo gen tandans pito pri ki ba, fasil--jere teknoloji tretman dlo ize domestik, ak pwosesis byolojik + ekolojik konbine se yon gwo direksyon rechèch. Kounye a, ekipman tretman dlo ize ki pakè lajman itilize nan zòn riral yo sitou anplwaye pwosesis tankou Anaerobic -Anoxic-Oxic (A2O) ak Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Etid yo montre ke pwosesis MBBR depann plis sou konsepsyon etablisman an pase sou kontwòl egzak operasyonèl, ki pa egzije pèsonèl teknik pwofesyonèl pou règleman, ki fè li pratik pou operasyon ak antretyen. Sa a pi apwopriye pou bezwen pratik nan tretman dlo ize domestik riral kote pèsonèl teknik yo ra. Avantaj li yo gen ladan gwo konsantrasyon byomass, gwo rezistans nan chaj chòk, efikasite tretman segondè, ak ti anprint. Rechèch pa Luo Jiawen et al. endike ke ajoute MBBR medya nan pwosesis A2O a ka siyifikativman amelyore kapasite tretman dlo ize li yo. Zhou Zhengbing et al., nan yon pwojè aktyèl dlo ize domestik nan zòn riral yo, te fèt yon pwosesis konbine filtre biyolojik aere de -etap anaerobi/anoksik-, pou reyalize bon jan kalite efluan ki estab ki satisfè estanda Klas A nan GB 18918-2002 "Estanda Dechaje Dechaje pou Plant Pollutant Minisipal yo". Anplis de sa, Konstwi Wetlands (CWs) yo souvan itilize pou tretman dlo ize domestik nan zòn riral yo. Pou egzanp, Zhang Yang et al. itilize biochar kòm yon filler modifye yon marekaj konstwi, jwenn pousantaj retire pou TN, TP, ak COD te kapab rive nan 99.41%, 91.40%, ak 85.09%, respektivman. Rechèch anvan gwoup nou an te montre tou ke filler biochar boue te kapab amelyore pèfòmans nan retire nitwojèn ak fosfò nan marekaj konstwi, amelyore efikasite tretman sistèm jeneral la ak efikasite, epi fè sistèm nan pi rezistan a chaj chòk. Baze sou rechèch ki anwo a, pou eksplore yon teknoloji konbine ki apwopriye pou tretman dlo ize nan zòn riral yo epi rezoud pwoblèm tankou difikilte pou kenbe konsantrasyon biomass ki estab, rezistans fèb nan chaj chòk, ak bon jan kalite efluan ki gen tandans fè fluctuations ak depase estanda nan enstalasyon tretman dlo ize nan zòn riral yo, otè a te mete yon pwosesis A2O-MBBR davans, ranpli li ak sispansyon {3} fiks biofilm entegre anviwònman boue (IFAS), ogmante konsantrasyon boue sistèm ak amelyore efikasite tretman an. Lè nou konsidere itilizasyon ekolojik ki disponib nan tè san fè anyen konsa tankou etan ak depresyon nan zòn riral yo, ak konbine marekaj konstwi kòm yon pwosesis tretman polisaj, metòd tankou lè l sèvi avèk filler biochar boue, resikle likid nitrifye, ak plante plant submerged yo te anplwaye pou amelyore estabilite operasyonèl nan marekaj konpoze an. Kidonk, yo te konstwi yon pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs.

Nan etid sa a, lè l sèvi avèk dlo ize anvan tout koreksyon ki soti nan yon izin tretman dlo ize vilaj nan Hefei kòm objè tretman an, yo te konstwi yon konfigirasyon eksperimantal pilòt-echèl pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs. Enfliyans nan chanjman tanperati dlo sezon an sou pèfòmans tretman li yo te envestige. Endikatè polyan nan enfliyan an ak efluan yo te kontwole pandan operasyon an pou eksplore efikasite retire ak estabilite operasyonèl. An menm tan, yo te analize posibilite ekonomik la nan pwosesis la. Objektif la se bay referans done ak baz pou aplikasyon an nan A2O + konstwi marekaj konbine teknoloji nan pwojè tretman dlo ize domestik riral nan peyi Lachin, epi yo ofri referans pou ankouraje tretman dlo ize domestik ak bati bèl ti bouk ekolojik ki ka viv nan zòn riral yo.

1. Enstalasyon eksperimantal ak metòd rechèch

1.1 Koule Pwosesis Konbine

Eksperyans pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs te adopte yon seri operasyon yon inite A2O, yon marekaj ki koule anba sifas ki baze sou kabòn-, ak yon letan ekolojik. Inite A2O a te konsiste de yon tank kontak anaerobik -anoksik ak yon tank manbràn aerobic (MBBR). Tou de tank anaerobik ki dekonpoze ak zòn aere nan tank MBBR aerobic la te ranpli ak medya sispansyon biofilm pou bay sifas atachman pou mikwo-òganis yo fòme biofilm. Labou aktive ak byofilm nan tank yo ansanm, fòme yon sistèm IFAS, ki te kapab byen kenbe byomass sistèm nan. Tank anoksik dekonpoze an amelyore pwosesis denitrifikasyon atravè resikilasyon likid nitrifye. Tank MBBR aerobic la te gen yon sistèm aere nan pati anba a pou amelyore pèfòmans nitrifikasyon li yo. Yo te mete yon pò dòz Poly Aliminyòm Chloride (PAC) andedan tank la pou retire fosfò chimik siplemantè, sa ki pèmèt retire fosfò efikas. Inite CWs la te gen ladann yon marekaj ki koule anba tè ki baze sou kabòn-ak yon letan ekolojik ki anba dlo. Teren marekaj ki te konstwi koule soutèren ki baze sou kabòn-te adopte yon sistèm filtraj filler twa etap. Disk aere yo te enstale nan pati anba a nan zòn nan ranpli pou backwashing medya yo pou bese bouche. Letan ekolojik plant ki anba dlo a te gen yon kouch substrate kalkè nan pati anba a epi yo te plante ak plant ki te submerje -toleran frèt Vallisneria natans ak Potamogeton crispus. Konfigirasyon an te mete deyò. Yo te enstale yon tèmomèt nan letan ekolojik la pou kontwole chanjman tanperati dlo sezon an. Koule pwosesis detaye pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs yo montre nanFigi 1.

1.2 Konsepsyon konfigirasyon ak paramèt operasyonèl

Konfigirasyon eksperimantal la te konstwi lè l sèvi avèk plak polypropylène 10 mm epè. Tank anaerobik ki dekonpoze an te ranpli ak medya kare biofilm e li te genyen plak deflektè. Pwopòsyon resiklaj likè melanje pou tank anoksik dekonpoze an te 50% ~ 150%, epi li te genyen plak deflektè tou. Tank MBBR aerobic la te divize pa yon deflteur nan yon zòn aere aerobic ak yon zòn sedimantasyon. Zòn aere a te ranpli ak medya transpòtè ki sispann MBBR ak yon rapò lè-a-dlo 6:1 ~ 10:1. Zòn sedimantasyon an te gen yon pò dòz PAC ak plak enkline pou èd sedimantasyon. Teren mouye ki baze sou kabòn -: zòn filler prensipal la te ranpli ak kalkè (~5 cm dyamèt), zòn filler segondè ak zeolit ​​(~3 cm dyamèt), ak zòn filler tertiary ak filler biochar boue (~0.5 ~ 1.0 cm dyamèt). Wotè filler pou chak zòn te 75 cm. Yo te etabli yon zòn espas anviwon 4 cm nan lajè ant zòn filler prensipal ak segondè pou fonksyon tankou ajoute sous kabòn ekstèn, obsèvasyon, ak antretyen/vide (pa gen okenn sous kabòn te ajoute pandan eksperyans sa a). Te submerged plant ekolojik letan an plen ak filler kalkè (~3 cm dyamèt) nan yon wotè 20 cm. Plant submerged yo te plante nan yon espas ranje nan 10 cm ak espas plant nan 10 cm. Eksperyans lan te itilize dlo ize anvan tout koreksyon ki soti nan yon izin tretman dlo ize vilaj nan Hefei kòm enfliyan. Peryòd eksperimantal la te soti 25 me 2022 rive 17 janvye 2023, totalize 239 jou. Plant submerged yo te rekòlte yon fwa sou 2 desanm, ak yon frekans apeprè yon fwa chak 6 mwa. Kapasite tretman dlo ize ki fèt la te 50 ~ 210 L / d. Paramèt konsepsyon detaye nan konfigirasyon an yo montre nanTablo 1.

1.3 Metòd eksperimantal

1.3.1 Konsepsyon eksperimantal

1.3.1.1 Tès Kapasite tretman dlo ize optimal

Apre operasyon esè siksè nan konfigirasyon eksperimantal la (bon jan kalite effluent ki estab), tès la pi bon tretman dlo ize te fèt soti nan 25 me 2022, jiska 30 jen 2022. Nan kondisyon pou kenbe yon tank aerobic lè -a- rapò dlo nan 6:1, nitrifye likid resikilasyon rapò nan PAC 102%, ak kontni PAC 102% 3.7 g / d, kapasite tretman dlo ize konfigirasyon an te ogmante piti piti (50, 60, 70, 80, 100, 120, 150, 180, 210 L / d). Chanjman nan kalite efluan yo te kontwole pou eksplore kapasite optimal tretman dlo ize nan konfigirasyon an. Pandan peryòd sa a, tanperati dlo a varye ant 24.5 ~ 27.1 degre. Pou asire konpliyans efluan ki estab nan sezon fredi, estanda effluent yo te adopte se te estanda Klas A nan GB 18918-2002 "Estanda Egzeyat nan Polyan pou Plant Tretman Dlo Minisipal".

1.3.1.2 Pwosesis Konbine Tès Pèfòmans Tretman an jeneral

Peryòd tès la te soti 1ye jiyè 2022 rive 17 janvye 2023. Yo te fikse kapasite tretman dlo ize pi bon nan 120 L/d. Tank aerobic lè -a-dlo rapò a te 6:1 ~ 10:1, ak rapò a resikilasyon likè melanje te 50% ~ 150%. Endikatè kalite dlo enfliyan ak efluan (TN, TP, NO₃^--N, NH₄⁺-N, ak COD) nan chak inite pwosesis yo te kontwole. Chanjman tanperati dlo pandan peryòd tès la (enfliyanse pa klima sezon an) yo te anrejistre. Yo te analize pèfòmans tretman pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs pou dlo ize domestik nan zòn riral yo, epi yo te envestige enfliyans chanjman tanperati dlo sezon an sou pèfòmans pwosesis konbine an.

1.3.2 Pran echantiyon

Pandan peryòd tès la, echantiyon yo te pran iregilyèman (apeprè 1 ~ 2 fwa pa semèn) pou tès kalite dlo. Echantiyon yo te ranmase nan enfliyan konfigirasyon an, efluan anaerobik-anoksik tank efluan, efluan tank MBBR aerobic, efluan dlo marekaj koule anba sifas ki baze sou kabòn-, ak efluan letan ekolojik plant submergé. Echantiyon enfliyan yo te pran nan tiyo inlet konfigirasyon an, ak echantiyon efluan nan priz chak inite a. Tès endikatè kalite dlo a te fini nan menm jou pran echantiyon an. Endikatè teste yo enkli TN, TP, NO₃^--N, NH₄⁺-N, ak COD. Chak fwa yo te pran echantiyon yo, yo te anrejistre lekti tanperati dlo a nan tèmomèt la nan letan ekolojik la (varye ant 0 ~ 32 degre). Tanperati dlo a nan letan ekolojik la chanje natirèlman ak diferans tanperati sezon an. Estanda efluan ki fèt pou konfigirasyon eksperimantal la te swiv estanda Klas A nan DB 34/3527-2019 "Estanda Dechaje Polisyon Dlo pou Etablisman Tretman Dlo Domestik Riral yo". Konsantrasyon enfliyan ki fèt yo ak estanda efluan yo detaye nanTablo 2.

1.3.3 Metòd analiz Kalite dlo

Konsantrasyon TN nan echantiyon dlo yo te detèmine lè l sèvi avèk HJ 636 -2012 "Dlo bon jan kalite - Detèminasyon azòt total - Alkalin potasyòm persulfate dijesyon UV metòd espektrofotometrik". NON₃^--Konsantrasyon N yo te detèmine lè l sèvi avèk HJ/T 346-2007 "Kalite dlo - Detèminasyon azòt nitrat - Spèktrofotometri iltravyolèt (esè)". NH₄⁺-Konsantrasyon N te detèmine lè l sèvi avèk HJ 535-2009 "Kalite dlo - Detèminasyon nitwojèn amonyak - espektrofotometri reyaktif Nessler". COD te detèmine lè l sèvi avèk HJ 828-2017 "Dlo bon jan kalite - Detèminasyon demann chimik oksijèn - metòd Dichromate". Konsantrasyon TP te detèmine lè l sèvi avèk GB 11893-1989 "Dlo bon jan kalite - Detèminasyon nan fosfò total - Amonyòm molybdate spectrophotometric metòd".

2. Rezilta ak Diskisyon

2.1 Enfliyans kapasite tretman dlo ize sou pèfòmans pwosesis konbine

Jan yo montre nanFigi 2 (a)(b), kòm kapasite nan tretman dlo ize chak jou piti piti ogmante soti nan 50 L / d a 210 L / d, efikasite yo retire nan TN ak NH₄⁺-N pa chak inite nan pwosesis konbine a te montre yon tandans bese. Pousantaj retire TN diminye soti nan 91.55% (50 L / d) a 52.17% (210 L / d), ak NH.₄⁺-N ki te konn retire N diminye de 97.47% (70 L/d) pou 80.68% (210 L/d). Sa a se paske ogmantasyon nan kapasite tretman dlo ize chak jou diminye tan retansyon idwolik, diminye tan ki disponib pou mikwo-òganis yo degrade polyan, sa ki lakòz pi pòv pèfòmans tretman. Pami yo, inite A2O a te kontribye pi plis nan TN ak NH₄⁺-N retire. Konsantrasyon an mwayèn enfliyan TN pou inite sa a te 38.68 mg/L, efluan te 16.87 mg/L, ak yon pousantaj retire 56.29%. Mwayèn enfliyan NH₄⁺-N konsantrasyon te 36.29 mg/L, efluan te 5.50 mg/L, ak yon pousantaj retire 84.85%. Pou marekaj koule anba tè ki baze sou kabòn-, konsantrasyon mwayèn TN enfliyan an te 16.87 mg/L, efluan an te 11.96 mg/L, ak yon pousantaj retire 29.10%. Pou letan ekolojik plant plonje a, konsantrasyon mwayèn TN enfliyan an te 11.96 mg/L, efluan te 9.47 mg/L, ak yon pousantaj retire 20.82%. Pèfòmans nan retire nitwojèn nan marekaj koule anba tè ki baze sou kabòn-te pi bon pase sa ki nan letan ekolojik la paske anviwònman anaerobik-anoks nan marekaj koule anba tè a pi apwopriye pou denitrifikasyon. Sepandan, NH₄⁺-Pèfòmans retire N nan letan ekolojik la te pi bon pase sa ki nan marekaj la koule anba tè. Mwayèn enfliyan NH₄⁺-N konsantrasyon pou marekaj koule anba tè ki baze sou kabòn- te 5.50 mg/L, efluan te 4.04 mg/L, ak yon pousantaj retire sèlman 26.53%. Pou letan ekolojik la, mwayèn enfliyan NH la₄⁺-N konsantrasyon te 4.04 mg/L, efluan te 2.38 mg/L, ak yon pousantaj retire 41.07%. Sa a se paske anviwònman an aerobic nan letan ekolojik la pi apwopriye pou nitrifikasyon, konvèti plis NH₄⁺-N nan NON₃^--N, sa ki lakòz yon NH ki pi wo₄⁺-N pousantaj retire. Lè kapasite tretman dlo ize a te rive nan 150 L / d, konsantrasyon TN efluan an te 15.11 mg / L, depase estanda Klas A nan GB 18918-2002. Se poutèt sa, asire ki estab konfòmite TN, kapasite maksimòm tretman dlo ize a te 120 L / d. Lè kapasite tretman dlo ize a te rive nan 210 L/d, efluan NH la₄⁺-Konsantrasyon N te 7.07 mg/L, ki depase estanda Klas A nan GB 18918-2002. Se poutèt sa, kapasite maksimòm tretman dlo ize a pou NH₄⁺-N konfòmite te 180 L/j.

Jan yo montre nanFigi 2 (c), Mwayèn COD enfliyan an te anba a 100 mg / L, ki endike kontni òganik ki ba. Ogmantasyon nan kapasite tretman dlo ize pa t 'siyifikativman afekte retire COD, ak pousantaj retire COD ant 75% ~ 90%. Kòm kapasite tretman dlo ize a te ogmante de 50 L/d rive 210 L/d, COD efluan an mwayèn te 19.16 mg/L, ak yon COD maksimòm efluan 26.07 mg/L, toujou byen lwen pi ba pase estanda 50 mg/L GB 18918-2002 Grade A nan aparèy COD la te kontribye nan retire COD a pi plis nan inite COD. tank MBBR aerobic te kreye yon anviwònman aerobic, amelyore kapasite byochimik nan mikwo-òganis aerobic ak ranfòse retire COD. Anplis de sa, resikilasyon likid nitrifye nan inite A2O a pèmèt tank anoksik ki dekonpoze an plis itilize matyè òganik nan dlo ize a kòm yon sous kabòn, retire yon pati nan COD a pandan y ap amelyore denitrifikasyon. Teren mouye ki koule anba tè ki baze sou kabòn-ki te kontribye dezyèm pi plis nan retire COD. Anviwònman anaerobik-anoksik li yo fezab pou itilize matyè òganik nan dlo ize a kòm yon sous kabòn, degrade yon pati nan òganik yo pandan y ap amelyore denitrifikasyon, ki se tou poukisa li te pi bon retire TN. Anplis de sa, kouch substra nan marekaj la koule anba tè ka adsorb kèk matyè òganik. Letan ekolojik la te gen yon efè limite sou degradasyon COD. Mwayèn COD enfliyan an pou letan ekolojik la te 22.21 mg / L, ak pi fasil biodégradables òganik yo te deja degrade, kite òganik ki pi difisil yo degrade.

Jan yo montre nanFigi 2 (d), kòm kapasite tretman dlo ize a ogmante, konsantrasyon TP efluan an rete estab. Ogmantasyon nan kapasite tretman dlo ize pa t 'siyifikativman afekte retire TP. Konsantrasyon an mwayèn enfliyan TP te 3.7 mg / L, ak konsantrasyon an mwayèn efluan te 0.18 mg / L, ak yon pousantaj retire mwayèn nan 95.14%, ki endike bon retire TP. TP te sitou retire nan inite A2O a. Konsantrasyon TP enfliyan pou inite A2O a te 3.7 mg/L, ak efluan an te sèlman 0.29 mg/L, pi bon pase 0.5 mg/L estanda GB 18918 -2002 Klas A. Sa a se paske inite A2O a pa sèlman te gen retire fosfò byolojik pa fosfò-akimile òganis chimik (PAO akimile) men tou. retire nan dòz 3.7 g / d PAC. Konbinezon an nan retire fosfò byolojik ak chimik te lakòz plis pase 90% nan fosfò yo te retire nan inite A2O a. Marekaj koule anba tè a ak letan ekolojik sitou depann sou mekanis tankou adsorption substra, sedimantasyon, absòpsyon plant, ak degradasyon mikwòb pou retire fosfò. Anplis, konsantrasyon TP k ap antre nan marekaj la te deja osi ba ke 0.29 mg / L, sa ki fè plis retire plis difisil. Rezon sa yo konbine te mennen nan pèfòmans jeneral retire TP nan marekaj la ak letan ekolojik.

Se poutèt sa, asire konfòmite ki estab nan tout endikatè efluan ak estanda GB 18918-2002 Klas A, yo te detèmine kapasite nan tretman dlo ize optimal pou pwosesis sa a yo dwe 120 L / d.

2.2 Pèfòmans pou retire polyan Pwosesis Konbine a

2.2.1 Pèfòmans pou retire COD

Jan yo montre nanFigi 3, pandan peryòd tès pèfòmans tretman an jeneral (1ye jiyè 2022, rive 17 janvye 2023, kapasite tretman dlo ize 120 L/d), tanperati dlo a te montre yon tandans desann fluktue, diminye soti nan 32 degre a 0 degre. Pousantaj nan retire COD fluktue, ak diminisyon nan tanperati dlo a pa te gen okenn enpak evidan sou retire COD. Konbine akFigi 4, pousantaj la retire COD varye ant 66.16% ~ 82.51%, prensipalman enfliyanse pa konsantrasyon COD enfliyan. Etid yo montre ke anba kondisyon anaerobik / anoksik, retire COD sitou depann sou aksyon mikwòb. Pwosesis A2O-MBBR+CWs altènatif ant kondisyon anaerobik-anoksik-oksik-anoksik-oksik, amelyore retire COD. Pandan operasyon an, kòm tanperati dlo a diminye, byenke COD enfliyan te varye ant 80 ~ 136 mg/L, COD efluan rete estab anba a 50 mg/L, satisfè estanda Klas A nan DB 34/3527-2019, ki endike bon degradasyon òganik. Seksyon A2O kontribye pi plis nan retire COD. Tank kontak anaerobik-anoksik ki dekonpoze an te gen yon pousantaj mwayèn pou retire COD 43.38%, sa ki reprezante 65.43% nan total retire COD la. Tank MBBR aerobic la te gen yon pousantaj retire mwayèn nan 14.69%, kontablite pou 19.87% nan total la. Seksyon A2O a kontribye plis pase 85% nan retire COD, benefisye de gwo sifas espesifik medya yo nan tank anaerobik dekonpoze ak tank MBBR aerobic, gwo konsantrasyon boue, ak fòmasyon nan yon chèn manje soti nan bakteri → pwotozoa → metazoa, efektivman degrade matyè òganik nan dlo. Divèsite biyolojik segondè nan sistèm IFAS la asire bon retire òganik menm ak chanjman tanperati. Anplis de sa, yon pati nan matyè òganik idrosolubl nan dlo ize nan tank kontak anaerobik-anoksik dekonpoze an ta dwe itilize kòm yon sous kabòn pa bakteri denitrifye. Pandan se tan, likè melanje resikle ogmante NO₃^--N konsantrasyon nan tank anoksik ki dekonpoze an, ankouraje itilizasyon sous kabòn nan denitrifye bakteri pou konvèti NO.₃^--N/NON₂^--N nan gaz nitwojèn. Pousantaj segondè retire COD nan tank kontak anaerobik-anoksik dekonpoze an plis verifye ke pwosesis sa a kapab byen itilize matyè òganik nan dlo ize kòm yon sous kabòn denitrifikasyon. Maraj koule anba tè ki baze sou kabòn- te gen yon pousantaj mwayèn pou retire COD 7.18%, sa ki reprezante 9.18% nan total retire COD. Anviwònman anaerobik / anoksik nan marekaj koule anba tè a se fezab pou mikwo-òganis lè l sèvi avèk matyè òganik kòm yon sous kabòn, reyalize retire COD pandan y ap amelyore denitrifikasyon. Rechèch ki gen rapò tou endike ke filler biochar ka adsorb matyè òganik atravè atraksyon elektwostatik ak lyezon idwojèn entèmolekilè. Se poutèt sa, filler la boue biochar nan marekaj la koule anba tè ta tou adsorb kèk matyè òganik. Letan ekolojik plonje plant la te gen yon pousantaj mwayèn COD retire sèlman 3.68% paske COD k ap antre nan letan an te deja ba nan 30.59 mg / L an mwayèn, ak sitou konpoze de òganik refractory, retire sitou pa absòpsyon ak absòpsyon plant, ak efè limite.

2.2.2 Pèfòmans pou retire Azòt

Jan yo montre nanFigi 3, kòm tanperati dlo a piti piti diminye soti nan 32 degre a 12 degre, TN ak NH₄⁺-N pousantaj retire varye. Mwayèn TN retire pousantaj te rive nan 75.61%, ak mwayèn NH la₄⁺-N pousantaj retire rive nan 95.70%. Lè tanperati dlo a desann anba 12 degre, TN ak NH₄⁺-N pousantaj retire yo te montre yon tandans diminye rapid, men pousantaj retire mwayèn yo toujou rive nan 58.56% ak 80.40%, respektivman. Sa a se paske tanperati dlo sezon diminisyon inibit aktivite mikwòb, febli pèfòmans denitrifikasyon. Dapre rezilta estatistik nan konsantrasyon polyan enfliyan ak efluan pandan peryòd operasyon pwosesis konbine (1 jiyè 2022, jiska 17 janvye 2023) yo montre nanTablo 3, an mwayèn enfliyan TN ak NH₄⁺-N konsantrasyon yo te 36.56 mg/L ak 32.47 mg/L, respektivman. NH₄⁺-N te reprezante 88.81% nan TN. Enfliyan NO₃^--N (0.01 mg/L) te prèske neglijab. Mwayèn efluan TN ak NH₄⁺-Konsantrasyon N yo te 11.69 mg/L ak 3.5 mg/L, respektivman, tou de satisfè estanda Klas A nan DB 34/3527-2019. Mwayèn efluent NO₃^--N konsantrasyon te 6.03 mg/L, sa ki endike bon kapasite nitrifikasyon nan pwosesis sa a, konvèti NH₄⁺-N rive NON₃^--N. Sepandan, akimilasyon NO₃^--N nan efluan an sijere ke gen plas toujou pou plis denitrifikasyon. Jan yo montre nanFigi 5 (a), retire TN te pi wo nan seksyon A2O. Tank kontak anaerobik -anoksik anaerobik la te gen yon pousantaj mwayèn pou retire TN 44.25%, ak tank MBBR aerobic la te gen yon pousantaj mwayèn pou retire TN 9.55%. Sa a se rezilta aksyon konbine bakteri nitrifyan nan zòn aerobic ak bakteri denitrify nan zòn anoksik la. Teren mouye konstwi ki baze sou kabòn-te gen yon pousantaj mwayèn pou retire TN 11.07%, paske kapasite li pou lage sous kabòn ak anviwònman anaerobik/anoksik li yo fezab nan denitrifikasyon, kenbe yon sèten kapasite pou retire nitwojèn. Letan ekolojik plant plonje a te gen yon pousantaj mwayèn TN retire sèlman 3.54%, ak pèfòmans jeneral retire, paske anviwònman aerobic li yo pa fezab nan denitrifikasyon. Jan yo montre nanFigi 5 (b), NH₄⁺-N retire prensipalman te konplete nan seksyon A2O. Tank kontak anaerobik-anoksik ki te dekonpoze a te gen yon NH₄⁺-N to retire 59.46%, ak tank MBBR aerobic la te gen yon NH₄⁺-N retire pousantaj de 24.24%. Seksyon A2O a te reprezante 93.57% nan total NH la₄⁺-N retire. NH segondè a₄⁺-Retire N nan seksyon A2O a se akòz aere kontinyèl nan tank MBBR aerobic la, ki pèmèt bakteri nitrifyan yo itilize konplètman DO pou konvèti NH.₄⁺-N rive NON₃^--N. Lè sa a, sa a resikle nan tank anoksik la, kote bakteri denitrifye konvèti NO₃^--N rive nan N2 pou retire. Pandan peryòd tès la, pousantaj mwayèn pou retire TN an te 68.40%, ak mwayèn NH la₄⁺-N yo te retire pousantaj 89.45%, sa ki endike bon pèfòmans retire nitwojèn.

Jan yo montre nanFigi 3, kòm tanperati dlo a diminye soti nan 32 degre a 0 degre, to a retire TN diminye soti nan yon maksimòm de 79.19% a 51.38%. Konbine akFigi 5 (a), when water temperature was >20 degre, pousantaj an mwayèn TN retire depase 75%, ak yon konsantrasyon mwayèn efluan nan 8.41 mg / L, paske aktivite mikwòb pi wo nan seri a 20 ~ 32 degre, ki mennen nan pi bon denitrifikasyon, ki konsistan avèk rechèch pa Zhang Na et al. Lè tanperati dlo a diminye soti nan 20 degre a 5 degre, to an mwayèn retire TN diminye a 65.44%, ak konsantrasyon an mwayèn efluan ogmante a 12.70 mg / L. Lè tanperati dlo a te 0 ~ 5 degre, pousantaj mwayèn TN retire diminye a 52.75%, ak konsantrasyon an mwayèn efluan ogmante a 17.62 mg / L, ki endike yon sèten enpak sou retire TN. Etid yo montre ke lè tanperati dlo a diminye, aktivite mikwòb yo anpeche. Lè tanperati dlo a<5.6°C, microorganisms are basically dormant, and population numbers sharply decrease, limiting pollutant degradation. When water temperature <4°C, microorganisms begin to die. However, in this process, even when water temperature dropped to 0°C, the TN removal rate still reached 51.52%, and effluent always met the Grade A standard of DB 34/3527-2019. This is because the IFAS system in the A2O section maintained high biomass concentration. During the test period, MLSS concentration in the baffled anaerobic-anoxic contact tank and aerobic MBBR tank reached 6,000~8,000 mg/L. Additionally, recirculation of nitrified liquid further enhanced denitrification. Furthermore, wastewater passed sequentially through the limestone, zeolite, and sludge biochar filler zones of the subsurface flow wetland, where anaerobic and aerobic reactions occurred simultaneously. Various organics adsorbed on filler surfaces and the slow-release of carbon sources from biochar filler promoted denitrification, further enhancing nitrogen removal. Research indicates that biochar can increase the abundance and diversity of denitrifying microorganisms in wetlands. Also, due to its structure, subsurface flow wetlands have some thermal insulation effect, helping maintain internal microbial activity. Under the influence of multiple factors, the combined process exhibited strong resistance to low-temperature shock, maintaining over 50% TN removal even at 0°C. In summary, when water temperature is >5 degre, pèfòmans retire TN se yon bon bagay, ak efluan ki estab anba a 15 mg / L. Nan pwen sa a, konsidere lòt polyan retire, kapasite tretman dlo ize a ka ogmante kòmsadwa.

Jan yo montre nanFigi 3, kòm tanperati dlo piti piti diminye, NH la₄⁺-N ap retire pousantaj diminye soti nan yon maksimòm de 99.52% nan yon minimòm de 74.77%, ak efluan NH₄⁺-Konsantrasyon N ogmante soti nan yon minimòm de 0.17 mg/L rive nan 8.40 mg/L. Diminye tanperati dlo a anpeche aktivite bakteri nitritif ak nitritifyan, diminye NH₄⁺-N removal. However, when water temperature >12 degre, efluan an mwayèn NH₄⁺-N konsantrasyon te 1.58 mg/L. Lè tanperati dlo a pi piti oswa egal a 12 degre, efluan an mwayèn NH₄⁺-N konsantrasyon ogmante a 6.58 mg/L, men efluan NH₄⁺-N toujou satisfè estanda Klas A nan DB 34/3527-2019. Lè tanperati dlo a te 20 ~ 32 degre, mwayèn NH la₄⁺-N pousantaj retire depase 96%. Konbine akFigi 5 (b), efluan NH la₄⁺-Konsantrasyon N te pi ba pase 2 mg/L nan seri sa a, sa ki endike gwo aktivite bakteri nitritif ak ekselan NH an jeneral.₄⁺-N retire. Lè tanperati dlo piti piti diminye soti nan 20 degre a 12 degre, mwayèn NH la₄⁺-N removal rate still exceeded 90%, showing good removal, as research indicates water temperature >12 degre se apwopriye pou kwasans bakteri nitrifyan, ankouraje nitrifikasyon. Se poutèt sa, NH₄⁺-N kenbe to retire segondè nan seri a 12 ~ 20 degre. Lè tanperati dlo a piti piti diminye soti nan 12 degre a 0 degre, NH an mwayèn₄⁺-N pousantaj retire toujou rive nan 80%. Rechèch ki deja egziste yo montre ke bakteri nitrifikasyon prèske pèdi kapasite nitrifikasyon nan 0 degre. Sepandan, rezilta etid sa a montre ke menm nan 0 degre, NH la₄⁺-Nan pousantaj retire depase 75%, sa ki endike bon pèfòmans nitrifikasyon pwosesis sa a nan tanperati ki ba. Sa a se paske sistèm IFAS nan seksyon A2O-MBBR etid sa a gen yon laj long biofilm boue ki rive jiska apeprè 1 mwa, ki fè to nitrifikasyon nan tank byochimik la byen lwen mwens afekte pa tanperati pase pwosesis tradisyonèl aktive depo, siyifikativman amelyore pèfòmans nitrifikasyon nan tanperati sezon fredi ki ba. Rechèch pa Wei Xiaohan et al. endike tou ke rezon prensipal pou NH ki pa -konfòme₄⁺-N efluan anba kondisyon tanperati dlo ki ba se ensifizan aktive laj labou, ak enpak tanperati a sou aktivite nitrifier yo se segondè. Se poutèt sa, byenke diminye tanperati dlo a afekte aktivite nitrifier nan yon sèten mezi, ase laj boue nan pwosesis sa a asire NH.₄⁺-N retire nan tanperati ki ba. Pandan peryòd tès la, efluan an mwayèn NH₄⁺-N konsantrasyon te 3.50 mg/L, ak pwosesis konbine a te montre bon ak ki estab pèfòmans nitrifikasyon.

2.2.3 Pèfòmans pou retire fosfò

Jan yo montre nanFigi 3, to a retire TP varye ti kras ak chanjman tanperati dlo, rete estab pi wo a 94%. Konbine akFigi 6, konsantrasyon TP enfliyan varye ant 3.03 ~ 4.14 mg / L, ak konsantrasyon TP efluan varye ant 0.14 ~ 0.28 mg / L, satisfè estanda Klas A nan DB 34/3527-2019. Pwosesis sa a depann sou aksyon an konbine nan retire fosfò byolojik (pa PAOs) ak retire fosfò chimik (pa PAC). Lè tanperati dlo a diminye, aktivite PAO yo anpeche, sa ki afekte retire fosfò byolojik. Sepandan, pwosesis sa a sipleman ak retire chimik fosfò pa dòz 3.7 g / d nan PAC, kenbe yon pousantaj ki estab retire TP ak diminye enpak la nan chanjman tanperati dlo sou retire fosfò nan pwosesis konbine an. Inite A2O a te gen pi bon pèfòmans pou retire TP. Anaerobik -anoksik inite efluan an mwayèn konsantrasyon TP te 2.48 mg / L, ak yon pousantaj retire nan 32.61%. Konsantrasyon mwayèn TP effluent inite aerobic te 0.29 mg / L, ak yon pousantaj retire 59.51%. Pousantaj total pou retire TP pou inite A2O a te 92.12%. Konsepsyon dekonpoze nan seksyon A2O-MBBR ka lajman retire nitwojèn nitrat ki pote nan likè melanje resikle a, sa ki pèmèt PAO anaerobik yo lage fosfò pi byen nan seksyon anaerobik la epi absòbe fosfò plis konplètman nan seksyon aerobic la, amelyore retire fosfò byolojik la. Anplis de sa, retire fosfò chimik nan dòz sou yon bò nan tank MBBR aerobic la te kenbe yon to ki estab retire TP, ak bon jan kalite efluan ki estab ki pi bon pase estanda Klas A nan DB 34/3527-2019. Retire fosfò byolojik nan seksyon A2O-MBBR sitou fèt lè PAO nan tank anaerobik ki dekonpoze an itilize sous kabòn pou konvèti yon pati nan matyè òganik ak asid gra temèt nan polyhydroxyalkanoates (PHA). Lè dlo ize ap koule soti nan tank anaerobik ki dekonpoze a nan tank MBBR aerobic la, PAO yo itilize PHA kòm donatè elèktron pou konplete absòpsyon fosfò. Sepandan, pèfòmans byolojik retire fosfò fasil afekte pa aktivite PAO, ak tanperati dlo ki ba limite aktivite PAO. Se poutèt sa, reyalize retire fosfò ki estab, retire chimik fosfò yo te enkòpore nan konsepsyon pwosesis la. Anplis de sa, adsorption pa kouch substra a nan marekaj koule soutèren kabòn ki baze sou ak kwasans plant submergé nan letan ekolojik la tou absòbe kèk fosfò.

An rezime, konfigirasyon an te opere estab pandan peryòd tès la, ak bon pèfòmans jeneral pou retire polyan. Pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs te reyalize yon pousantaj mwayèn pou retire 68.40%, 89.45%, 73.94%, ak 94.04% pou TN, NH.₄⁺-N, COD, ak TP, respektivman. Konsantrasyon efluan an mwayèn yo te 11.69 mg/L, 3.50 mg/L, 26.9 mg/L, ak 0.22 mg/L, respektivman, tout satisfè estanda Klas A nan DB 34/3527-2019. Rechèch pa Wu Qiong et al. endike ke A2O-MBBR se yon pwosesis konpoze de aktive depo ak biofilm, ki gen gwo kantite mikwòb, laj long boue, gwo loading volumetrik, ti ​​volim ak anprint, fò rezistans nan chaj chòk, bon kalite efluan, ak operasyon ki estab. Anplis, pèfòmans nan denitrifikasyon nan pwosesis biofilm nan sezon fredi pi bon pase sa yo ki nan pwosesis labou aktive, ki fè li pi apwopriye pou trete dlo ize -tanperati ba nan sezon fredi. Sa a se tou rezon prensipal pou bon pèfòmans nan retire polyan nan seksyon A2O-MBBR nan etid sa a. Pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs nan etid sa a ajoute yon zòn tretman polisaj CWs sou baz pwosesis A2O-MBBR, plis amelyore pèfòmans jeneral pou pirifye ak estabilite operasyonèl pwosesis la. Retire TN ak NH₄⁺-N te mwens afekte pa chanjman tanperati dlo sezon an, alòske retire COD ak TP te prèske pa afekte pa tanperati dlo sezon an. Pandan peryòd tès la, li te montre gwo rezistans nan chaj chòk, sa ki fè li apwopriye pou itilize nan zòn riral yo ak gwo fluctuations nan kalite dlo ize domestik ak kantite.

2.3 Analiz Ekonomik Pwosesis Konbine

Depans yo nan pwosesis konbine sa a sitou gen ladan depans konstriksyon ak depans operasyon tretman dlo ize. Depans konstriksyon yo te pou mete kanpe konfigirasyon eksperimantal la, ki gen ladan achte kò tank, ekipman elektrik oksilyè, medya, plant submerged, ak ekipman tiyo, totalize apeprè 3,000 CNY. Dapre kapasite maksimòm tretman dlo ize a pandan eksperyans 0.18 m³/j, pri konstriksyon pou chak m³ dlo ize trete se apeprè 16,700 CNY. Depans operasyon yo sitou soti nan operasyon konfigirasyon, ki gen ladan konsomasyon enèji ekipman, depans chimik, depans jete boue, ak depans travay. Ekipman elektrik gen ladan: ponp manje (pouvwa 2 W, Q=2.8 m³/d), ponp resikilasyon (pouvwa 2 W, Q=2.8 m³/d), aeratè (pouvwa 5 W, pousantaj aere =5 L/min), ak ponp dòz peristaltik (pouvwa 2 W). Kalkile ki baze sou aktyèl maksimòm pouvwa itilizasyon: ponp manje 0.13 W, ponp resikilasyon 0.19 W, aeratè 1.25 W, ponp dòz 2 W. Total pouvwa itilizasyon aktyèl la se 0.00357 kW, konsomasyon pouvwa chak jou 0.086 kWh. Konsomasyon elektrisite pou chak m³ dlo ize trete se 0.48 kWh. Sèvi ak pri elektrisite endistriyèl 0.7 CNY/kWh, pri elektrisite se 0.33 CNY/m³. Pri chimik PAC se apeprè 2.4 CNY / kg, itilizasyon 3.7 g / d. PAC obligatwa pou chak m³ dlo ize se 20.56 g, koute 0.05 CNY/m³. Pri jete labou=kantite labou × volim inite pri jete labou. Pwodiksyon boue sèk pou chak tòn dlo se 0.09 kg. Ki baze sou transpò minisipal WWTP labou ak pri inite jete 60 CNY/tòn, pri jete depo pou chak tòn dlo=0.09 kg × 0.06 CNY/kg=0.054 CNY. Depi konfigirasyon pilòt la sèlman te egzije enspeksyon peryodik apre operasyon an, yo te estime pri travayè ki baze sou eksperyans aktyèl jeni. Yon plant 10,000 tòn pa jou opere pa 1 ~ 2 moun. Si salè yon sèl moun se 3,000 CNY/mwa, pou 2 moun, endikatè pri travay la se anviwon 0.02 CNY/tòn dlo. Detay pri yo montre nanTablo 4. An rezime, pri tretman operasyon an se apeprè 0.46 CNY/m³. Sepandan, kòm kapasite tretman dlo ize ogmante, konstriksyon ak depans operasyon pou chak tòn dlo ta diminye. Depans konstriksyon ak operasyon pandan tès pilòt la se pou referans sèlman.

3. Konklizyon

Pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs te montre bon pèfòmans pou tretman dlo ize domestik nan zòn riral yo. Retire TP ak COD te lajman afekte pa chanjman tanperati dlo a. Pousantaj retire mwayèn pou TN, NH₄⁺-N, TP, and COD reached 68.4%, 89.45%, 94.02%, and 73.94%, respectively. When water temperature ≤5°C, effluent quality stably met the Grade A standard of DB 34/3527-2019. When water temperature >5 degre, bon jan kalite efluan ta ka satisfè estanda Klas A nan GB 18918-2002 "Estanda Egzeyat nan Polyan pou Plant Tretman Dlo Minisipal". Pwosesis sa a kapab byen itilize matyè òganik nan sistèm nan kòm yon sous kabòn pou amelyore denitrifikasyon, kenbe plis pase 50% retire TN menm nan tanperati dlo osi ba ke 0 degre.

Kapasite optimal tretman dlo ize pou pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs nan sezon fredi te 120 L/j, ak 180 L/j nan sezon ki pa-ivè. Chanjman tanperati dlo sezon an (gradyèlman diminye soti nan 32 degre a 0 degre) sèlman te gen yon sèten enpak sou retire nitwojèn pa pwosesis la konbine. Pousantaj retire TN la diminye soti nan 79.19% a 51.38%, ak NH la.₄⁺-N yo retire pousantaj diminye soti nan 99.52% a 74.77%. Menm nan 0 degre, bon jan kalite efluan te satisfè estanda Klas A nan DB 34/3527-2019, ak NH la.₄⁺-N pousantaj retire toujou rive nan 74.77%. Sa a benefisye de sistèm IFAS la, kote yon laj boue ki rive jiska 1 mwa asire nitrifikasyon nan tanperati ki ba. Pwosesis la te opere estab pandan peryòd tès la, li montre gwo rezistans nan chanjman tanperati dlo a.

Pwosesis A2O-MBBR davans te itilize de kalite pòtè biofilm ki sispann pou atachman mikwòb, ki fòme yon sistèm IFAS. Teren marekaj koule anba tè ki baze sou kabòn-te itilize plizyè filler medya ki gen ladan biochar depo, kalkè, ak zeolit, amelyore pèfòmans filtraj li yo pandan y ap bay ase sifas atachman pou mikwo-òganis, amelyore kapasite tretman byolojik li yo. Pwosesis A2O-MBBR davans ak IFAS gen gwo konsantrasyon byomass. Maraj konpoze CWs dèyè a sèvi kòm yon etap tretman polisaj, plis trete dlo ize a, fè sistèm an jeneral pi rezistan a chaj chòk.

Pwosesis konbine A2O-MBBR + CWs la apwopriye pou trete dlo ize domestik nan zòn riral yo ak gwo fluctuations nan bon jan kalite ak kantite. Li opere stab ak efikasite, ak yon pri tretman apeprè 0.46 CNY/m³. Anplis, seksyon pwosesis A2O-MBBR+CWs yo ka ajiste selon diferan estanda, senaryo ak objektif efluan yo. Pwosesis konbine sa a ka bay referans done ak baz pou pwojè tretman dlo ize domestik riral yo nan Lachin, ofri yon chemen itilizasyon resous pou dezè san fè anyen konsa nan zòn riral yo, e li gen gwo potansyèl aplikasyon pou mache anba tandans nasyonal la nan (trè mete aksan sou amelyorasyon nan bon jan kalite anviwònman an nan zòn riral yo.