1. Introduktion
Forbedret biologisk fjernelse af næringsstoffer (BNR) er en kritisk komponent i konventionelle aktiveret slam (CAS)-systemer, der sigter mod at reducere nitrogen- og fosforkoncentrationer for at opfylde stadigt strengere regler for udledning af spildevand. Traditionelle CAS-systemer er ofte afhængige af kontinuerlig beluftning og faste driftsparametre, som kan begrænse effektiviteten af fjernelse af næringsstoffer, især under fluktuerende indstrømningsforhold. Undersøgelsen undersøger driftsændringer, herunder intermitterende beluftning og slamalderoptimering, for at forbedre fjernelse af næringsstoffer uden større infrastrukturændringer, og giver praktisk vejledning til eftermontering af eksisterende anlæg.
2. Materialer og metoder
Pilotreaktorer i -skala blev designet til at sammenligne forskellige driftsforhold. Beluftningstilstande omfattede kontinuerlige og intermitterende beluftningscyklusser, mens slamretentionstider (SRT) varierede fra 5 til 20 dage. Forholdet mellem kulstof- og-nitrogen (C/N) blev justeret fra 4 til 10 for at evaluere deres effekt på fjernelse af næringsstoffer. Kommunalt sekundært spildevand blev brugt som indløb. Koncentrationer af nitrogen og fosfor blev overvåget dagligt. Mikrobiel samfundssammensætning blev vurderet ved hjælp af 16S rRNA-sekventering, med fokus på berigelse af nitrificerende og denitrificerende bakterier under forskellige operationelle strategier. Adaptive kontrolstrategier blev implementeret for at evaluere spildevandsstabilitet under indstrømningsvariabilitet.
3. Resultater
Intermitterende beluftning kombineret med optimeret slamalder forbedrede væsentligt effektiviteten af fjernelse af næringsstoffer. Ammoniumfjernelsen oversteg konsekvent 95 %, den totale nitrogenfjernelse varierede fra 80 % til 90 %, og de samlede fosforkoncentrationer faldt til under 1 mg/L under optimale forhold. Mikrobiel analyse afslørede selektiv berigelse af nitrificerende og denitrificerende bakterier, som korrelerede med forbedret fjernelse af næringsstoffer. Kontinuerlig overvågning og adaptiv kontrol bibeholdt en stabil spildevandskvalitet, selv når indløbskoncentrationerne varierede. Sammenlignende analyse viste, at intermitterende beluftning gav overlegen nitrogen- og fosforfjernelse sammenlignet med kontinuerlig beluftning, samtidig med at SRT forbedrede procesydelsen yderligere.
4. Diskussion
Resultaterne indikerer, at driftsændringer i CAS-systemer kan forbedre fjernelse af næringsstoffer markant uden at kræve dyre infrastrukturopgraderinger. Intermitterende beluftning skaber vekslende aerobe og anoxiske forhold, der favoriserer samtidig nitrifikation og denitrifikation. Optimeret slamalder opretholder en afbalanceret mikrobiel population, der understøtter stabil biologisk aktivitet. Undersøgelsen fremhæver vigtigheden af at forstå mikrobiel samfundsdynamik og anvende adaptiv kontrol til at reagere på indflydelsesvariabilitet. Disse resultater giver praktisk vejledning til spildevandsbehandlingsanlæg, der søger at forbedre spildevandskvalitetsomkostningerne -effektivt, samtidig med at de overholder strengere lovkrav.
5. Konklusion
Forbedret biologisk fjernelse af næringsstoffer i konventionelle aktiverede slamsystemer kan opnås ved at kombinere intermitterende beluftning med optimeret slamalder. Denne strategi forbedrer nitrogen- og fosforfjernelsen, fremmer gavnlige mikrobielle samfundsskift og sikrer stabil spildevandskvalitet under variable forhold. Den komparative tilgang giver en gennemførlig og omkostningseffektiv metode til eftermontering af eksisterende CAS-anlæg, der viser, at driftsmæssige ændringer kan opnå væsentlige miljømæssige og lovgivningsmæssige fordele uden større infrastrukturinvesteringer.