एएओ प्रक्रिया में बढ़िया बुलबुला वातन प्रदर्शन: मौसमी विश्लेषण (ग्रीष्म बनाम सर्दी)

गर्मी और सर्दी के दौरान एएओ प्रक्रिया में फाइन बबल वातन प्रणाली का प्रदर्शन माप और मूल्यांकन

चीन में अधिकांश नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र (डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी) अपशिष्ट जल से कार्बनिक पदार्थ, नाइट्रोजन, फास्फोरस और अन्य प्रदूषकों को हटाने के लिए एरोबिक जैविक प्रक्रियाओं का उपयोग करते हैं। एरोबिक जैविक प्रक्रिया में माइक्रोबियल जीवन की मांग और उपचार दक्षता को बनाए रखने के लिए पानी में घुलित ऑक्सीजन (डीओ) की आपूर्ति एक शर्त है। फलस्वरूप,वातन इकाई एरोबिक जैविक अपशिष्ट जल उपचार का मूल है. साथ ही वातन प्रणाली भी हैमुख्य ऊर्जा खपत करने वाली इकाईWWTPs में, लेखांकन के लिएकुल संयंत्र ऊर्जा खपत का 45% से 75%. परिचालन स्थितियों के अलावा, वातन प्रणाली की ऊर्जा खपत अपशिष्ट जल की गुणवत्ता और पर्यावरणीय स्थितियों जैसे कारकों से प्रभावित होती है। चीन के अधिकांश क्षेत्रों में अलग-अलग चार मौसम, प्रचुर वर्षा और महत्वपूर्ण मौसमी तापमान भिन्नताएं होती हैं। गर्मियों की बारिश WWTPs के प्रभावशाली प्रदूषक सांद्रण को कम कर देती है, जबकि सर्दियों का कम तापमान माइक्रोबियल गतिविधि को प्रभावित करता है, जिससे प्रवाह की गुणवत्ता प्रभावित होती है। प्रभावशाली प्रवाह दर और गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव भी डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में वातन प्रणाली के सटीक नियंत्रण के लिए चुनौतियां पैदा करता है। फाइन बबल डिफ्यूज़र के ऑक्सीजन ट्रांसफर प्रदर्शन में बदलाव और ऑपरेशन के दौरान उनके रखरखाव की पर्याप्त समझ के बिना, फाइन बबल वातन प्रणालियों की उच्च ऑक्सीजन ट्रांसफर दक्षता (ओटीई) का लाभ पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा बर्बाद होती है।

वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला प्रकार हैबढ़िया बुलबुला विसारक, जिसका प्रदर्शन सीधे वातन प्रणाली की परिचालन ऊर्जा खपत से संबंधित है। फाइन बबल डिफ्यूज़र के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन को मापने के तरीकों में स्थैतिक परीक्षण (जैसे स्वच्छ पानी परीक्षण) और गतिशील परीक्षण (जैसे ऑफ - गैस विश्लेषण विधि) शामिल हैं। स्थैतिक परीक्षणों पर अनुसंधान ज्यादातर प्रयोगशाला पैमाने के सिमुलेशन पर केंद्रित होता है, जबकि गतिशील परीक्षण विधियों को परीक्षण स्थल की आवश्यकताओं और क्षेत्र परीक्षण बाधाओं जैसे कारकों के कारण शायद ही कभी रिपोर्ट किया जाता है। वर्तमान में, चीन ने केवल स्वच्छ जल परीक्षण पद्धति के लिए प्रासंगिक मानक स्थापित किए हैं। वास्तविक संचालन के दौरान, डिफ्यूज़र का ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन प्रभावशाली गुणवत्ता, कीचड़ विशेषताओं, परिचालन स्थितियों और डिफ्यूज़र फाउलिंग जैसे कारकों से प्रभावित होता है। वास्तविक प्रदर्शन स्वच्छ जल परीक्षण परिणामों से काफी भिन्न होता है, जिससे वास्तविक वायु आपूर्ति आवश्यकता का अनुमान लगाने के लिए स्वच्छ जल डेटा का उपयोग करते समय काफी विचलन होता है। डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में वातन प्रणाली ऊर्जा दक्षता प्रदर्शन के लिए प्रभावी निगरानी विधियों की कमी के परिणामस्वरूप ऊर्जा बर्बाद होती है। इसलिए, वातन रणनीतियों के समय पर समायोजन का मार्गदर्शन करने और वातन प्रणालियों में ऊर्जा बचत और खपत में कमी लाने में मदद करने के लिए वास्तविक संचालन के दौरान डिफ्यूज़र के ऑक्सीजन हस्तांतरण प्रदर्शन को मापना और मूल्यांकन करना आवश्यक है। यह अध्ययन लेता हैउदाहरण के तौर पर शंघाई में एक नगरपालिका WWTP. एरोबिक टैंक में प्रदूषक सांद्रता के क्षेत्र माप और गर्मियों और सर्दियों में ठीक बुलबुला वातन प्रणाली के मार्ग के साथ ओटीई के भिन्नता पैटर्न के माध्यम से, प्रदूषक हटाने की दक्षता और वातन प्रणाली के प्रदर्शन को व्यवस्थित रूप से मापा और मूल्यांकन किया गया था। इसका उद्देश्य वातन प्रणाली के ऑक्सीजन हस्तांतरण प्रदर्शन पर मौसमी परिवर्तनों के प्रभाव का पता लगाना, अपशिष्ट जल उपचार में वातन प्रणालियों के सटीक नियंत्रण और ऊर्जा बचत संचालन के लिए मार्गदर्शन प्रदान करना है।

1. सामग्री और विधियाँ

1.1 डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी परिचालन अवलोकन

शंघाई नगरपालिका WWTP एक प्रक्रिया संयोजन का उपयोग करती हैप्रीट्रीटमेंट + एएओ प्रक्रिया + डीप बेड फाइबर फिल्टर + यूवी कीटाणुशोधन.उपचार क्षमता 3.0×10⁵ m³/d है. WWTP का मुख्य प्रक्रिया प्रवाह दिखाया गया हैचित्र 1. प्रभावशाली मुख्य रूप से हैघरेलू सीवेज, और यांग्त्ज़ी नदी में छोड़े जाने से पहले अपशिष्ट पदार्थ "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (जीबी 18918-2002) के ग्रेड ए मानक को पूरा करता है। इस संयंत्र में एनारोबिक टैंक, एनोक्सिक टैंक और जैविक टैंक के एरोबिक टैंक के लिए हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) क्रमशः 1.5 घंटे, 2.7 घंटे और 7.1 घंटे हैं। आंतरिक भाटा अनुपात और बाह्य भाटा अनुपात दोनों 100% हैं। कीचड़ की आयु 10-15 दिनों के बीच नियंत्रित की जाती है। प्लांट में कुल 8 एरोबिक टैंक हैं। एक एकल एरोबिक टैंक का माप 116.8 m × 75.1 m × 7.0 m (L × W × H) है, जिसका आयतन 11,093 m³ है। मिश्रित शराब निलंबित ठोस (एमएलएसएस) सांद्रता लगभग 4 ग्राम/लीटर पर नियंत्रित होती है। नीचे से सुसज्जित हैयूक्रेनी इकोपोलमर पॉलीथीन ट्यूबलर फाइन बबल डिफ्यूज़र, आकार 120 मिमी × 1,000 मिमी (डी × एल)। हवा का -से-पानी का अनुपात 5.7:1 है। प्रत्येक एरोबिक टैंक में 3 चैनल (जोन 1, जोन 2 और जोन 3) होते हैं। चैनलों के भीतर गैस प्रवाह मीटरों द्वारा मापी गई डीओ सांद्रता के आधार पर, एरोबिक टैंक में डीओ सांद्रता को 2-5 मिलीग्राम/लीटर के बीच बनाए रखने के लिए एकल चरण केन्द्रापसारक ब्लोअर (4 परिचालन, 2 स्टैंडबाय) के गाइड वेन को समायोजित किया जाता है। प्रत्येक ब्लोअर की रेटेड वायु प्रवाह दर 108 m³/मिनट, दबाव 0.06 kPa और शक्ति 160 किलोवाट है। प्रत्येक चैनल को गैस प्रवाह मीटर का उपयोग करके अलग से नियंत्रित किया जाता है। डीओ रीडिंग फीडबैक के साथ मिलकर, एरोबिक टैंक में औसत डीओ को 2-5 मिलीग्राम/लीटर के बीच बनाए रखने के लिए सिंगल-स्टेज सेंट्रीफ्यूगल ब्लोअर के गाइड वेन्स को समायोजित करके वास्तविक वायु आपूर्ति को नियंत्रित किया जाता है। डिज़ाइन की गई प्रभावशाली/प्रवाह गुणवत्ता और संयंत्र की 2019 प्रभावशाली गुणवत्ता को दिखाया गया हैतालिका नंबर एक.

1.2 टेस्ट प्वाइंट लेआउट

वास्तविक परिचालन स्थितियों के तहत फाइन बबल वातन प्रणाली के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन के दो परीक्षण जुलाई (गर्मी) और दिसंबर (सर्दियों) में आयोजित किए गए थे। प्रवाह की दिशा के साथ, एरोबिक टैंक के निरीक्षण बंदरगाहों के स्थानों के अनुसार 22 परीक्षण बिंदु स्थापित किए गए थे। ज़ोन 1, ज़ोन 2 और ज़ोन 3 में क्रमशः 7, 7, और 8 परीक्षण बिंदुओं के साथ, दो आसन्न परीक्षण बिंदुओं के बीच की दूरी लगभग 5 मीटर थी। परीक्षण बिंदुओं का वितरण दिखाया गया हैचित्र 2. प्रत्येक बिंदु पर बारीक बबल डिफ्यूज़र के वास्तविक ओटीई की गणना पानी की सतह से निकलने वाली गैस में ऑक्सीजन सामग्री को मापकर की गई थी। इसके साथ ही, प्रत्येक बिंदु पर डीओ सांद्रता और पानी का तापमान एक बहु-पैरामीटर जल गुणवत्ता मीटर (मुख्यालय 30 डी, हैच, यूएसए) का उपयोग करके मापा गया था, और प्रत्येक बिंदु पर प्रदूषक एकाग्रता को मापा गया था और मार्ग के साथ इसके भिन्नता पैटर्न को प्राप्त करने के लिए इसका विश्लेषण किया गया था। सीओडी को रोकने के लिए_{करोड़}स्थानांतरण के दौरान ख़राब होने वाले नमूनों में, एरोबिक टैंक के साथ लिए गए नमूनों को माप से पहले साइट पर फ़िल्टर किया गया था।

1.3 वास्तविक परिस्थितियों में फाइन बबल डिफ्यूज़र के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन का मापन

वास्तविक परिस्थितियों में फाइन बबल डिफ्यूज़र के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन के मापन के लिए शंघाई यूनिवर्सिटी ऑफ इलेक्ट्रिक पावर द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित एक ऑफ-{0}} गैस विश्लेषक का उपयोग किया गया, जिसमें गैस संग्रह प्रणाली, गैस विश्लेषण प्रणाली और सिग्नल रूपांतरण प्रणाली शामिल है। गैस को एक गैस पंप (KVP15{5}}KM-2-C-S, कैरियर, चीन) और एक हुड का उपयोग करके एकत्र किया गया था, और विश्लेषण के लिए एक इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीजन सेंसर (A-01, ITG, जर्मनी) तक पहुंचाया गया था। सिग्नल रूपांतरण प्रणाली ने सेंसर के आउटपुट वोल्टेज सिग्नल को गैस में ऑक्सीजन आंशिक दबाव में परिवर्तित कर दिया। ऑफ-गैस परीक्षण के दौरान, सबसे पहले परिवेशी वायु में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव मापा गया। फिर ऑफ-गैस इकट्ठा करने और उसके ऑक्सीजन आंशिक दबाव को मापने के लिए एरोबिक टैंक की पानी की सतह पर हुड लगाया गया था। 5 मिनट तक आउटपुट स्थिर रहने के बाद डेटा रिकॉर्ड किया गया। ऑफ-गैस विश्लेषक के माध्यम से प्राप्त मापदंडों में परिवेशी वायु और ऑफ-गैस में ऑक्सीजन आंशिक दबाव शामिल था, जिससे गैस चरण से मिश्रित शराब में स्थानांतरित ऑक्सीजन का प्रतिशत, यानी, ठीक बुलबुला विसारक के ओटीई की गणना की गई थीसमीकरण (1).

कहाँ:

Y(O_₂,_वायु)- हवा में ऑक्सीजन का अनुपात;

Y(O_₂,_{गैस बंद करें})- बंद गैस में ऑक्सीजन का अनुपात;

A_ओटीई- ओटीई का मूल्य।

मानक परिस्थितियों में अपशिष्ट जल में महीन बुलबुला विसारक के मानक ओटीई (एसओटीई) प्राप्त करने के लिए ऑफ-{0}} गैस विश्लेषक द्वारा मापे गए ओटीई को डीओ, तापमान और लवणता के लिए सही किया गया था, जैसा किसमीकरण (2). पानी में संतृप्त डीओ की गणना दिखायी गयी हैसमीकरण (3).

कहाँ:

θ- तापमान सुधार गुणांक, 1.024 के रूप में लिया गया, आयामहीन;

A_SOTE- SOTE का मान;

- मिश्रित शराब के लिए लवणता गुणांक (मिश्रित शराब में कुल घुले हुए ठोस पदार्थों के आधार पर गणना), आयामहीन, आमतौर पर 0.99 के रूप में लिया जाता है;

- अपशिष्ट जल बनाम स्वच्छ जल स्थितियों में डिफ्यूज़र की ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता का अनुपात, आयामहीन;

C - पानी में DO सांद्रता, mg/L;

C_S,_T- तापमान T, mg/L पर पानी में संतृप्त DO सांद्रता;

C_S,₂₀- 20 डिग्री पर पानी में संतृप्त डीओ सांद्रता, मिलीग्राम/लीटर;

T- पानी का तापमान, डिग्री।

1.4 वातन प्रणाली ऊर्जा खपत के लिए गणना विधि

एरोबिक टैंक की सैद्धांतिक ऑक्सीजन मांग की गणना सक्रिय कीचड़ मॉडल (एएसएम) के अनुसार की गई थी। सीओडी के आधार पर ऑक्सीजन की मांग की गणना की गई_{करोड़}और अमोनिया नाइट्रोजन हटाने के परिणामस्वरूप एरोबिक टैंक की कुल ऑक्सीजन मांग (टीओडी) निर्धारित की जाती हैसमीकरण (4).

कहाँ:

M_टॉड- टीओडी का मान, किग्रा O₂/घंटा;

Q- प्रभावशाली प्रवाह दर, m³/d;

ΔC_{सीओडीसीआर}- प्रभावशाली और प्रवाही COD Cr सांद्रता के बीच अंतर, mg/L;

ΔC_{अमोनिया नाइट्रोजन}- प्रभावशाली और प्रवाहित अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता के बीच अंतर, मिलीग्राम/एल; 4.57 अमोनिया नाइट्रोजन के लिए NO₃⁻-N में रूपांतरण कारक है।

महीन बुलबुला वातन प्रणाली की ऑक्सीजन आपूर्ति दर की गणना इस प्रकार की जाती हैसमीकरण (5).

कहाँ:

M_{ओटीआर}- वास्तविक ऑक्सीजन आपूर्ति दर का मान, किग्रा O₂/d;

Q_{एएफआर}- वायु प्रवाह दर, मी³/घंटा;

ŷ_O₂- हवा में ऑक्सीजन का द्रव्यमान अंश, 0.276।

ब्लोअर की शक्ति ब्लोअर की वास्तविक वायु आपूर्ति दर और आउटलेट दबाव से निर्धारित होती है, जो बदले में सेवन दबाव, पाइपलाइन में हवा के दबाव में कमी, फाइन बबल डिफ्यूज़र के दबाव में कमी और टैंक तल पर स्थिर पानी के दबाव से निर्धारित होती है, जैसा किसमीकरण (6).

कहाँ:

ρ_वायु- वायु घनत्व, जी/एल, 1.29 ग्राम/एल के रूप में लिया गया;

N - ब्लोअर पावर, किलोवाट;

R- सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, 8.314 J/(mol·K);

T_वायु- वायुमंडलीय तापमान, डिग्री ;

B- ब्लोअर रूपांतरण गुणांक, 29.7 के रूप में लिया गया;

- गैस का विशिष्ट ताप अनुपात, स्थिरांक 0.283 के रूप में लिया गया;

η- मोटर और ब्लोअर की संयुक्त दक्षता, स्थिरांक 0.8 के रूप में ली गई;

P_i- ब्लोअर इनटेक प्रेशर, पीए;

Z- डिफ्यूज़र पर विसर्जन पानी का दबाव, पीए;

P_{नुकसान}- फाइन बबल डिफ्यूज़र का दबाव कम होना, पा;

h_L- पाइपलाइन में हवा का दबाव कम होना, पीए।

परीक्षण स्थितियों के तहत, डिफ्यूज़र द्वारा खपत की गई प्रति यूनिट विद्युत ऊर्जा [किलो/(किलोवाट)] पानी में स्थानांतरित ऑक्सीजन की मात्रा मानक वातन दक्षता (एसएई) है, जैसा किसमीकरण (7). एसएई मान का उपयोग फाइन बबल डिफ्यूज़र की वास्तविक उपयोग दक्षता का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है।

कहाँ:

A_एसएई- SAE का मान.

1.5 पारंपरिक संकेतक मापन विधियाँ

मिश्रित शराब के नमूनों को गुणात्मक फिल्टर पेपर के माध्यम से फ़िल्टर किया गया। घुलनशील सीओडी_{करोड़}(एससीओडी_{करोड़}), अमोनिया नाइट्रोजन, NO₃^--एन, और टीपी को राष्ट्रीय मानक तरीकों का उपयोग करके मापा गया था।

2. परिणाम और चर्चा

2.1 प्रदूषक हटाने की क्षमता

डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में गर्मियों और सर्दियों में मुख्य प्रदूषकों की प्रभावशाली गुणवत्ता को दिखाया गया हैचित्र तीन. गर्मियों और सर्दियों में औसत उपचार प्रवाह दर क्रमशः 3.65×10⁵ m³/d और 3.13×10⁵ m³/d थी।गर्मी सीओडी को प्रभावित करती है_{करोड़}और अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता (188.38 ± 52.53) मिलीग्राम/लीटर और (16.93 ± 5.10) मिलीग्राम/लीटर थी, क्रमश।सर्दी सीओडी को प्रभावित करती है_{करोड़}और अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता (187.94 ± 28.26) मिलीग्राम/लीटर और (17.91 ± 3.42) मिलीग्राम/लीटर थी, क्रमश। गर्मियों में अधिक वर्षा के कारण WWTP "उच्च हाइड्रोलिक लोड - कम प्रदूषक भार" मोड में संचालित होता है। हाइड्रोलिक लोड में वृद्धि से सिस्टम का एचआरटी छोटा हो जाता है, जिससे जैविक टैंक में प्रतिक्रिया समय कम हो जाता है और प्रदूषक निष्कासन प्रभावित होता है। डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में कम प्रभावशाली प्रदूषक भार आसानी से अत्यधिक कम कीचड़ लोडिंग का कारण बन सकता है, जिससे अत्यधिक वातन और कीचड़ का विघटन हो सकता है। डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी को कम प्रदूषक भार संचालन के प्रभाव को कम करने के लिए कीचड़ लोडिंग और वायु आपूर्ति दरों को समय पर समायोजित करना चाहिए।गर्मियों में पानी का तापमान (27.32 ± 1.34) डिग्री था, जो सर्दियों के तापमान (17.39 ± 0.75) डिग्री से काफी अधिक था. तापमान प्रणाली की प्रदूषक हटाने की क्षमता को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। फिलामेंटस बैक्टीरिया की सहनशीलता फ्लोक बनाने वाले बैक्टीरिया की तुलना में अधिक होती है, जिससे कम तापमान वाले वातावरण में उनके पनपने का खतरा होता है, जिससे कीचड़ जमा हो जाता है। कम तापमान सक्रिय कीचड़ में सूक्ष्मजीवों की एंजाइम गतिविधि को भी कम कर देता है, जिससे सब्सट्रेट क्षरण दर और अंतर्जात श्वसन दर कम हो जाती है, जिससे प्रदूषक हटाने की क्षमता कम हो जाती है। डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी प्रदूषक हटाने पर कम तापमान के नकारात्मक प्रभाव को कम करने के लिए जैविक टैंक में कीचड़ की उम्र और एमएलएसएस बढ़ाने जैसे उपाय कर सकते हैं। चूंकि सर्दियों में हाइड्रोलिक लोड गर्मियों की तुलना में कम होता है, एरोबिक टैंक में एचआरटी को पर्याप्त वातन के साथ थोड़ा बढ़ाया जाता है, जिससे नाइट्रिफिकेशन पर कम तापमान का नकारात्मक प्रभाव कम हो जाता है। इसलिए, गर्मी और सर्दी दोनों में अपशिष्ट गुणवत्ता जीबी 18918-2002 के ग्रेड ए मानक के अनुरूप थी।

2.2 एरोबिक टैंक के साथ प्रदूषक रूपों के विभिन्न पैटर्न

परीक्षा के दिनों में,प्रभावशाली एससीओडी_{करोड़}गर्मियों और सर्दियों में सांद्रता क्रमशः 186.76 मिलीग्राम/लीटर और 248.42 मिलीग्राम/लीटर थी, और अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता 22.05 मिलीग्राम/लीटर और 25.91 मिलीग्राम/लीटर थी।, क्रमश। संभवतः संयुक्त सीवर अतिप्रवाह और भूजल घुसपैठ के कारण, प्रभावशाली गुणवत्ता डिजाइन मूल्यों से कम थी। एरोबिक टैंक के साथ प्रदूषकों की भिन्नता को दिखाया गया हैचित्र 4.

एनारोबिक टैंक में फॉस्फोरस रिलीज होने, एनोक्सिक टैंक में डीनाइट्रीकरण और कीचड़ रिटर्न द्वारा कमजोर पड़ने के कारण, एरोबिक टैंक में प्रवेश करने से पहले प्रदूषक एकाग्रता में काफी कमी आई। एससीओडी_{करोड़}गर्मियों और सर्दियों में एरोबिक टैंक इनलेट पर सांद्रता क्रमशः 30.32 मिलीग्राम/लीटर और 52.48 मिलीग्राम/लीटर थी, और अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता क्रमशः 3.90 मिलीग्राम/लीटर और 4.62 मिलीग्राम/लीटर थी। गर्मियों और सर्दियों में एरोबिक टैंक इनलेट पर टीएन सांद्रता क्रमशः 4.86 मिलीग्राम/लीटर और 6.16 मिलीग्राम/लीटर थी, जो कि थोड़ा कम होकर 4.46 मिलीग्राम/लीटर और 5.70 मिलीग्राम/लीटर हो गई, जो एरोबिक टैंक में एक साथ होने वाले नाइट्रीकरण और डिनाइट्रीकरण के अपेक्षाकृत कम अनुपात को दर्शाता है। एससीओडी_{करोड़}गर्मियों और सर्दियों में जोन 1 में एकाग्रता में उल्लेखनीय रूप से कमी आई और क्रमशः 19.36 मिलीग्राम/लीटर और 30.20 मिलीग्राम/लीटर हो गई; अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता घटकर 1.75 mg/L और 2.80 mg/L हो गई। ज़ोन 2 में प्रदूषक सांद्रता की घटती प्रवृत्ति धीमी हो गई, यह दर्शाता है कि छोटे आणविक कार्बनिक पदार्थ पूरी तरह से नष्ट हो गए थे और नाइट्रीकरण पूरा हो गया था। ज़ोन 2 के अंत में प्रदूषक सांद्रता पहले से ही अपशिष्ट निर्वहन मानक को पूरा करती है। ज़ोन 3 में प्रदूषक सांद्रता लगभग अपरिवर्तित रही, लेकिन मिश्रित शराब में डीओ मान में वृद्धि हुई, यह दर्शाता है कि इस क्षेत्र में आपूर्ति की गई अधिकांश ऑक्सीजन कीचड़ मिश्रित शराब में घुल गई और सीओडी के लिए उपयोग नहीं किया गया।_{करोड़}ऑक्सीकरण और अमोनिया ऑक्सीकरण. बहिःस्राव SCOD_{करोड़}गर्मियों और सर्दियों में एरोबिक टैंक से सांद्रता क्रमशः 15.36 मिलीग्राम/लीटर और 26.51 मिलीग्राम/लीटर थी, और प्रवाहित अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता क्रमशः 0.17 मिलीग्राम/लीटर और 0.50 मिलीग्राम/लीटर थी।गर्मियों में उच्च अमोनिया नाइट्रोजन निष्कासन दर उच्च पानी के तापमान के कारण थी जो सूक्ष्मजीवों की नाइट्रीकरण गतिविधि को बढ़ाती थी।. झांग ताओ एट अल. वह मिल गयाकम सर्दियों के तापमान से अमोनिया {{0}ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया और नाइट्राइट {{1}ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया की प्रचुरता कम हो जाती है, जिससे डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में अमोनिया नाइट्रोजन हटाने की दर कम हो जाती है.

2.3 ऑफ-एरोबिक टैंक के साथ गैस परीक्षण परिणाम

फाइन बबल वातन प्रणाली के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन के फील्ड परीक्षण ऑफ-{0}} गैस विश्लेषक का उपयोग करके गर्मियों और सर्दियों में एरोबिक टैंक के साथ आयोजित किए गए थे। परिणाम इसमें दिखाए गए हैंचित्र 5. एरोबिक टैंक में डीओ सांद्रता प्रवाह दिशा के साथ धीरे-धीरे बढ़ी। मिश्रित शराब में डीओ सांद्रता डिफ्यूज़र (यानी, ओटीआर) द्वारा गैस चरण से तरल चरण में स्थानांतरित ऑक्सीजन की मात्रा और सूक्ष्मजीवों (यानी, हमारे) द्वारा खपत ऑक्सीजन की मात्रा पर निर्भर करती है। एरोबिक टैंक के सामने के छोर पर सब्सट्रेट प्रचुर मात्रा में है, और सूक्ष्मजीवों को सब्सट्रेट को ख़राब करने के लिए अधिक ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। इसलिए, जोन 1 में गर्मियों और सर्दियों दोनों में डीओ सांद्रता सबसे कम थी, क्रमशः (1.54 ± 0.22) मिलीग्राम/लीटर और (1.85 ± 0.31) मिलीग्राम/लीटर। ज़ोन 2 में डीओ सांद्रता क्रमशः (2.27 ± 0.45) मिलीग्राम/लीटर और (2.04 ± 0.13) मिलीग्राम/लीटर तक बढ़ गई। ज़ोन 3 में, डीओ सांद्रता क्रमशः (4.48 ± 0.55) मिलीग्राम/लीटर और (4.53 ± 1.68) मिलीग्राम/लीटर थी। मार्ग के साथ डीओ का भिन्नता पैटर्न प्रदूषक सांद्रता के अनुरूप है। कार्बनिक पदार्थ का क्षरण और नाइटिफिकेशन मूल रूप से जोन 2 में पूरा किया गया था। जोन 3 में कार्बनिक पदार्थ की मात्रा कम है, जिससे ऑक्सीजन की मांग कम हो गई है, जिसके कारण ऑक्सीजन का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जा रहा है और पानी के चरण में डीओ के रूप में संग्रहीत किया जा रहा है, जिससे डीओ एकाग्रता अत्यधिक उच्च स्तर तक बढ़ गई है। जोन 3 में औसत डीओ 2.0 मिलीग्राम/लीटर से काफी अधिक था, जो एरोबिक टैंक के अंत में अधिक वातन का संकेत देता है। सक्रिय कीचड़ के अंतर्जात श्वसन से कीचड़ की गतिविधि कम हो जाती है और इससे आसानी से कीचड़ जमा हो सकता है, साथ ही ऊर्जा भी बर्बाद हो सकती है। एरोबिक टैंक के अंत में अत्यधिक उच्च डीओ सांद्रता के परिणामस्वरूप रिटर्न लिकर में भी उच्च डीओ सांद्रता होती है, जो न केवल बाहरी रिफ्लक्स के माध्यम से एनोक्सिक टैंक में प्रवेश करने वाली डीओ एकाग्रता को बढ़ाती है, बल्कि उपलब्ध सीओडी सीआर की मात्रा को भी कम करती है, जिससे डेनिट्रिफिकेशन दक्षता कम हो जाती है। इसलिए, वातन ऊर्जा की खपत को बचाने के लिए, केवल आवश्यक मिश्रण तीव्रता को बनाए रखते हुए, जोन 3 में वायु आपूर्ति को कम करने की सिफारिश की जाती है।

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 5गर्मी और सर्दी के बीच वास्तविक संचालन के दौरान विभिन्न चैनलों में डिफ्यूज़र के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन में महत्वपूर्ण अंतर मौजूद होते हैं। सर्दियों में मापा गया औसत ओटीई 9.72% था, जो गर्मियों में मापे गए परिणाम (16.71%) से कम है। यह है क्योंकिपानी के तापमान में कमी से डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी के एरोबिक टैंक में सूक्ष्मजीवों की गतिविधि कम हो जाती है, जिससे ऑक्सीजन उपयोग दर कम हो जाती है. तापमान, लवणता और डीओ में सुधार के बाद, गर्मियों और सर्दियों में औसत एसओटीई मान क्रमशः 17.69% और 14.21% थे। गर्मियों में एसओटीई सर्दियों की तुलना में थोड़ा अधिक था, संभवतः इसलिएलंबे समय तक संचालन डिफ्यूज़र का खराब होना, छिद्रों को अवरुद्ध करना और डिफ्यूज़र के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन को कम करना.

2.4 एरोबिक टैंक वातन प्रणाली के लिए ऊर्जा अनुकूलन क्षमता का विश्लेषण

समीकरण (3) और (4) के अनुसार, गर्मियों और सर्दियों में एरोबिक टैंक के प्रत्येक चैनल के लिए ऑक्सीजन की मांग, ऑक्सीजन आपूर्ति दर और ब्लोअर पावर की गणना की गई, जैसा कि दिखाया गया हैतालिका 2. सर्दियों में एरोबिक टैंक की कुल ऑक्सीजन मांग गर्मियों की तुलना में लगभग 34.91% अधिक थी, जो उच्च प्रभावशाली सीओडी के कारण थी।_{करोड़}और गर्मियों की तुलना में सर्दियों में अमोनिया नाइट्रोजन प्रदूषक भार। एरोबिक टैंक के प्रत्येक क्षेत्र में ऑक्सीजन की मांग कम हो जाती है क्योंकि मार्ग में प्रभावशाली प्रदूषकों का क्षरण होता है। ज़ोन 1 में सबसे अधिक प्रदूषक सांद्रता और पर्याप्त सब्सट्रेट है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च माइक्रोबियल गतिविधि होती है, इसलिए इसकी ऑक्सीजन की मांग सबसे अधिक है। जैसे-जैसे प्रदूषक तत्व लगातार कम होते जा रहे हैं, जोन 2 और जोन 3 में ऑक्सीजन की मांग धीरे-धीरे कम होती जा रही है। गर्मियों में, तीनों क्षेत्रों की ऑक्सीजन मांग का अनुपात कुल एरोबिक टैंक ऑक्सीजन मांग का क्रमशः 72.62%, 21.65% और 5.73% था। सर्दियों में, अनुपात क्रमशः 72.84%, 24.53% और 2.63% था। पारंपरिक सक्रिय कीचड़ रिएक्टरों में, सामने वाले हिस्से के लिए ऑक्सीजन की मांग 45%-55%, मध्य हिस्से के लिए 25%-35% और पीछे के हिस्से के लिए 15%-25% होती है। इस एरोबिक टैंक के अंत में उपचार भार पारंपरिक मूल्यों से कम है। सामने के छोर पर हवा की आपूर्ति को उचित रूप से कम किया जा सकता है, जिससे कुछ प्रदूषकों को पीछे के हिस्सों में कम किया जा सकता है।

गर्मियों की तुलना में,सर्दियों में जैविक उपचार प्रक्रिया की ऑक्सीजन की मांग अधिक होती है, और फाइन बबल वातन प्रणाली की ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता कम होती है, जिससे अधिक आवश्यक वायु आपूर्ति होती है. डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी के परिचालन आंकड़ों के अनुसार, गर्मियों और सर्दियों में कुल ब्लोअर वायु आपूर्ति दर क्रमशः 76.23 m³/h और 116.70 m³/h थी। जोन 1 में हवा की आपूर्ति सबसे अधिक थी, जबकि जोन 2 और जोन 3 में हवा की आपूर्ति समान थी लेकिन जोन 1 की तुलना में कम थी। गर्मियों में ऑक्सीजन की आपूर्ति ऑक्सीजन की मांग से 38.99% अधिक थी, जो महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत क्षमता को दर्शाती है। जोन 2 और जोन 3 दोनों में ऑक्सीजन की आपूर्ति वास्तविक ऑक्सीजन मांग से अधिक थी। सर्दियों में ऑक्सीजन की आपूर्ति ऑक्सीजन की मांग से 7.07% अधिक थी। जोन 1 और जोन 2 में ऑक्सीजन की आपूर्ति और मांग का मिलान किया गया, जबकि जोन 3 में अधिक वातन हुआ। ब्लोअर पावर वायु आपूर्ति दर के समानुपाती होती है, जैसा कि समीकरण (6) में है। गर्मियों और सर्दियों में ब्लोअर की बिजली खपत क्रमशः 85.21 किलोवाट और 130.44 किलोवाट थी। हेंकेल इसका सुझाव देते हैंहवा के तापमान में वृद्धि से वातन प्रणालियों में ब्लोअर की शक्ति कम हो जाती है. विभिन्न चैनलों के बीच ऑक्सीजन की मांग में अंतर के जवाब में, डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी को संबंधित वातन समायोजन उपाय करना चाहिए, जैसे कि पतला वातन। इसमें सामने के छोर पर वायु आपूर्ति शाखा पाइपों को पूरी तरह से खोलना, मध्य छोर पर उन्हें आधा खोलना, और अंत में शाखा पाइपों को न्यूनतम उद्घाटन तक समायोजित करना शामिल हो सकता है।वायु आपूर्ति और वातन ऊर्जा खपत बचाएं.

फाइन बबल डिफ्यूज़र की वास्तविक उपयोग दक्षता को आगे बढ़ाते हुए, गर्मियों में एरोबिक टैंक में मानक वातन दक्षता (एसएई) 2.57 किलोग्राम O₂/kW·h थी, जो सर्दियों की तुलना में 32.29% अधिक है। गर्मी और सर्दी के बीच प्रभावशाली पानी की गुणवत्ता, मात्रा और तापमान में अंतर डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी में वातन प्रणाली के संचालन और नियंत्रण में महत्वपूर्ण भिन्नता का कारण बनता है। सर्दियों की तुलना में गर्मियों में ऊर्जा की बर्बादी अधिक गंभीर थी, और वातन प्रणाली ने सर्दियों में बेहतर आपूर्ति{4}}मांग संतुलन हासिल किया। प्रभावशाली प्रवाह दर और गुणवत्ता को ध्यान में रखते हुए,गर्मियों में वायु आपूर्ति को उचित रूप से कम किया जा सकता हैएरोबिक टैंक में प्रवाह की गुणवत्ता और पर्याप्त मिश्रण सुनिश्चित करते हुए। सर्दियों में, उच्च प्रभावशाली प्रदूषक भार और कम तापमान के प्रभाव को कम करने के लिए पर्याप्त वातन सुनिश्चित किया जाना चाहिए। हालाँकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लंबी अवधि के संचालन के दौरान, प्रदूषक सतह पर और डिफ्यूज़र के छिद्रों के अंदर जमा हो जाते हैं, जिससे धीरे-धीरे छिद्र अवरुद्ध हो जाते हैं, और ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता कम हो जाएगी। यदि डिफ्यूज़र की सफाई समय पर नहीं की जाती है, तो इससे वातन प्रणाली द्वारा अपर्याप्त ऑक्सीजन की आपूर्ति हो सकती है, जिससे प्रवाह की गुणवत्ता प्रभावित हो सकती है।

WWTP एक DO{0}}ब्लोअर वायु प्रवाह नियंत्रण रणनीति का उपयोग करता है। वातन नियंत्रण प्रणाली का लक्ष्य एरोबिक टैंक में सूक्ष्मजीवों के लिए एक स्थिर डीओ वातावरण प्रदान करना और प्रवाह अनुपालन सुनिश्चित करना है। हालाँकि, डीओ फीडबैक तंत्र अकेले वातन प्रणाली की ऊर्जा बचत क्षमता का आकलन नहीं कर सकता है। वातन प्रणाली के ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रदर्शन का फील्ड परीक्षण वातन प्रणाली की वास्तविक ऑक्सीजन आपूर्ति दर की सटीक गणना की अनुमति देता है और मार्ग के साथ इसके भिन्नता पैटर्न का वर्णन करता है। ऑक्सीजन मांग डेटा के साथ मिलकर, यह आपूर्ति {{6}मांग संतुलन और ऊर्जा बचत और खपत में कमी के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए वातन प्रणाली के सटीक नियंत्रण को सक्षम बनाता है।

3. निष्कर्ष

• गर्मियों में पानी का उच्च तापमान माइक्रोबियल नाइट्रिफिकेशन गतिविधि और डिनाइट्रीकरण को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप गर्मियों की तुलना में सर्दियों में उच्च प्रवाह सीओडी सीआर और अमोनिया नाइट्रोजन होता है। हालाँकि, गर्मियों की तुलना में सर्दियों में कम हाइड्रोलिक लोड के कारण, एरोबिक टैंक में विस्तारित एचआरटी और पर्याप्त वातन नाइट्रीकरण पर कम तापमान के नकारात्मक प्रभाव को कम कर देता है। इसलिए, गर्मी और सर्दी दोनों में प्रवाह की गुणवत्ता जीबी 18918-2002 के ग्रेड ए मानक के अनुरूप थी।

• गर्मियों की तुलना में, सर्दियों में जैविक उपचार प्रक्रिया की ऑक्सीजन की मांग अधिक होती है, फाइन बबल वातन प्रणाली की ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता कम होती है, जिससे आवश्यक वायु आपूर्ति दर अधिक होती है और वातन दक्षता कम होती है।

• गर्मियों और सर्दियों में ऑक्सीजन की आपूर्ति क्रमशः ऑक्सीजन की मांग से 38.99% और 7.07% अधिक थी, जो गर्मियों में अधिक ऊर्जा बचत क्षमता का संकेत देती है। एरोबिक टैंक के साथ प्रदूषक सांद्रता धीरे-धीरे कम हो जाती है, अंत में लगभग स्थिर रहती है, जबकि अंत में डीओ सांद्रता सामने की तुलना में बहुत अधिक होती है। यह इंगित करता है कि अंत में आपूर्ति की गई अधिकांश ऑक्सीजन कीचड़ मिश्रित शराब में घुल जाती है और सीओडी के लिए उपयोग नहीं की जाती है_{करोड़}ऑक्सीकरण और अमोनिया ऑक्सीकरण, अधिक वातन का सुझाव देता है। इसलिए, प्रवाह की गुणवत्ता और पर्याप्त मिश्रण सुनिश्चित करते हुए एरोबिक टैंक के अंत में वायु आपूर्ति को उचित रूप से कम किया जा सकता है।