عملية A2O لتكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي
- حصة
- وقت مسألة
- 2025/1/3
ملخص
عملية A2/O هي اختصار لـ Anaerobic Anoxic Oxic، وهي اختصار لعملية إزالة النيتروجين والفوسفور بيولوجيًا. تتراوح كفاءة المعالجة لهذه العملية عمومًا بين 90% و95% من الطلب البيولوجي البيوكيميائي (BOD5) وSS، ويزيد النيتروجين الكلي عن 70%، ويصل الفوسفور إلى حوالي 90%. وهي مناسبة بشكل عام لمحطات الصرف الصحي الحضرية الكبيرة والمتوسطة الحجم التي تتطلب إزالة النيتروجين والفوسفور.
عملية A2O لتكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي
عملية A2/O هي اختصار لـ Anaerobic Anoxic Oxic، وهي اختصار لعملية إزالة النيتروجين والفوسفور بيولوجيًا. تتراوح كفاءة المعالجة لهذه العملية عمومًا بين 90% و95% من الطلب البيولوجي البيوكيميائي (BOD5) وSS، ويزيد النيتروجين الكلي عن 70%، ويصل الفوسفور إلى حوالي 90%. وهي مناسبة بشكل عام لمحطات الصرف الصحي الحضرية الكبيرة والمتوسطة الحجم التي تتطلب إزالة النيتروجين والفوسفور.
تدفق العملية
تم تطوير عملية A2/O من قبل خبراء أمريكيين في سبعينيات القرن العشرين على أساس عملية الفوسفور الهوائية اللاهوائية (A~/O)، والتي لها أيضًا وظيفة إزالة النيتروجين والفوسفور.
تُضيف هذه العملية خزانًا خاليًا من الأكسجين إلى عملية الفوسفور الهوائي (A/O)، ويُعاد جزء من السائل المختلط المتدفق من الخزان الهوائي إلى الواجهة الأمامية للخزان الخالي من الأكسجين. وتهدف هذه العملية أيضًا إلى إزالة النيتروجين والفوسفور.
مبدأ العملية
١. يُملأ القسم الأول من الخزان اللاهوائي بمياه الصرف الصحي الخام والحمأة المحتوية على الفوسفور، والتي تتدفق عائدةً من خزان الترسيب الثانوي. وتتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا الخزان في إطلاق الفوسفور، وزيادة تركيز الفوسفور في مياه الصرف الصحي، وامتصاص المواد العضوية المذابة بواسطة الخلايا الميكروبية، وخفض تركيز الطلب البيولوجي البيولوجي (BOD5) في مياه الصرف الصحي؛ بالإضافة إلى ذلك، تتم إزالة جزء من NH3-N نتيجةً للتخليق الخلوي، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز NH3-N في مياه الصرف الصحي، مع بقاء محتوى NO3-N دون تغيير.
٢. في خزان الأكسجين، تستخدم بكتيريا إزالة النتروجين المواد العضوية في مياه الصرف كمصدر للكربون لإدخال كميات كبيرة من NO3-N وNO2-N إلى خليط الارتداد، حيث يتم اختزالهما إلى N2 وإطلاقهما في الهواء. وبالتالي، ينخفض تركيز BOD5 بشكل ملحوظ، وينخفض تركيز NO3-N بشكل ملحوظ، ويكون التغير في الفوسفور ضئيلاً.
٣. في الخزان الهوائي، تتحلل المادة العضوية بيولوجيًا بواسطة الكائنات الدقيقة وتستمر في التناقص؛ يُمعَد النيتروجين العضوي ثم يُنتَرْتَن، مما يؤدي إلى انخفاض ملحوظ في تركيز NH3-N. ومع ذلك، مع زيادة عملية النترتة في تركيز NO3-N، ينخفض الفسفور أيضًا بمعدل أسرع مع الامتصاص المفرط بواسطة البكتيريا المتراكمة للبوليفوسفات.
يمكن لعملية A2/O القيام بوظائف متزامنة مثل إزالة المواد العضوية، ونزع النترتة بالنترتة، وإزالة امتصاص الفوسفور الزائد. الشرط الأساسي لنزع النترتة هو النترتة الكاملة لـ NO3-N. يُكمل الخزان الهوائي هذه الوظيفة، بينما يُكمل الخزان الخالي من الأكسجين وظيفة نزع النترتة. يُدمج الخزان اللاهوائي والخزان الهوائي لتحقيق وظيفة إزالة الفوسفور.
خصائص العملية
(1) يمكن للتركيبة العضوية من الظروف البيئية اللاهوائية واللاهوائية والهوائية وأنواع مختلفة من المجتمعات الميكروبية أن تزيل المواد العضوية والنيتروجين والفوسفور في وقت واحد.
(2) في عملية إزالة الأكسجين وإزالة الفوسفور وإزالة المواد العضوية في وقت واحد، يكون تدفق هذه العملية هو الأبسط، كما أن إجمالي وقت الاحتفاظ الهيدروليكي أقل أيضًا من العمليات المماثلة الأخرى.
(3) في ظل التشغيل المتبادل للبكتيريا الخيطية اللاهوائية الهوائية، لا تتكاثر البكتيريا الخيطية بأعداد كبيرة، مع معدل تحلل بكتيريا يبلغ 100 بشكل عام وعدم حدوث انتفاخ في الحمأة.
(4) محتوى الفوسفور في الحمأة مرتفع، ويتجاوز عادةً 2.5%. (5) يتأثر تأثير نزع النتروجين بنسبة الارتداد للمحلول المختلط، بينما يتأثر تأثير إزالة الفوسفور بوجود الأكسجين المذاب (DO) وأكسجين النترات في الحمأة المرتجعة. لذلك، لا يمكن أن تكون كفاءة نزع النتروجين وإزالة الفوسفور عالية جدًا.
المشاكل موجودة
عندما يكون لعملية A2/O تأثير نزع النتروجين جيد، يكون تأثير إزالة الفوسفور ضعيفًا، والعكس صحيح، فمن الصعب تحقيق إزالة الأكسجين الجيدة وتأثير إزالة الفوسفور في نفس الوقت.
السبب هو أن جميع الحمأة المُعادة في هذه العملية تدخل القسم اللاهوائي. وللحفاظ على حمولة منخفضة من الحمأة، يلزم وجود نسبة إرجاع عالية (عادةً ما بين 40% و100%) لضمان نترجة جيدة في النظام. ومع ذلك، فإن الحمأة المُعادة تحمل أيضًا كمية كبيرة من النترات إلى الخزان اللاهوائي، وتكون ظروف إطلاق الفوسفور بواسطة البكتيريا المُتراكمة للبولي فوسفات لاهوائية، مع وجود الطلب البيولوجي البيولوجي (BOD5) القابل للذوبان.
ولكن عند وجود كمية كبيرة من النترات في القسم اللاهوائي، ستستخدم بكتيريا نزع النتروجين المادة العضوية كمصدر كربون لنزع النتروجين، ولا تبدأ إطلاق الفوسفور لاهوائيًا إلا بعد اكتمال نزع النتروجين. هذا يقلل بشكل كبير من الحجم الفعال لإطلاق الفوسفور في القسم اللاهوائي، مما يؤدي إلى ضعف كفاءة إزالة الفوسفور وتحسين كفاءة نزع النتروجين. على العكس، إذا لم تكن النتروجين في المرحلة الهوائية جيدة، فإن النترات التي تدخل المرحلة اللاهوائية مع الحمأة الراجع تقل، مما يُحسّن البيئة اللاهوائية للمرحلة اللاهوائية، ويسمح بإطلاق الفوسفور لاهوائيًا بالكامل.
لذلك، فإن إزالة الفوسفور جيدة، ولكن بسبب عدم اكتمال النترتة، فإن إزالة النترتة ليست جيدة. لذا، لا يمكن لعملية A2/O تحقيق نتائج جيدة في إزالة النيتروجين والفوسفور معًا.
تدابير التحسين
ولمعالجة المشكلات المتعلقة بعملية A2/O المذكورة أعلاه، ينبغي إجراء التحسينات التالية على تصميم العملية وتشغيلها:
(1) يُقسّم حمأة الارتداد إلى نقطتين، ويُقلّل من كمية حمأة الارتداد المُضافة إلى القسم اللاهوائي، مما يُقلّل من كمية النترات والأكسجين المذاب الداخلة إليه. بشرط ضمان نسبة إرجاع إجمالية للحمأة تتراوح بين 60% و100%، تكون نسبة إرجاع الحمأة إلى القسم اللاهوائي عادةً 10%، مما يُلبّي احتياجات الفوسفور، بينما تُعاد الحمأة المتبقية إلى القسم الخالي من الأكسجين لضمان احتياجات النيتروجين.
(2) تحتوي الرواسب المتبقية في نظام معالجة A2/O على نسبة عالية من الفوسفور، ويُعاد إطلاقها وتذويبها أثناء عملية الهضم. وبفضل كفاءة ترسيب الرواسب المتبقية، يُمكن التخلص من خزان الهضم واستخدامه مباشرةً كسماد بعد التركيز والترشيح بالضغط.
(3) في مرحلة النترتة الهوائية، يجب أن يكون معدل تحميل الحمأة أقل من 0.18 كجم BOD5/(كجم MLSS · d)، بينما في مرحلة إزالة الفوسفور اللاهوائي، يجب أن يكون معدل تحميل الحمأة أعلى من 0.10 كجم BOD5/(كجم MLSS · d).
الاستنتاجات
لا تقتصر عملية A2/O على إزالة تلوث الكربون العضوي (BOD) من مياه الصرف الصحي فحسب، بل تزيل أيضًا تلوث النيتروجين والفوسفور منها بفعالية، مما يفتح آفاقًا جديدة لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي والاستفادة المثلى من الموارد. وبالمقارنة مع طريقة معالجة الحمأة الارتجاعية التقليدية التي تخضع للمعالجة الثانوية تليها المعالجة الفيزيائية والكيميائية الثلاثية، تتميز هذه العملية بانخفاض تكاليف الاستثمار والتشغيل، كما أنها لا تحتوي على كمية كبيرة من الحمأة الكيميائية التي يصعب معالجتها، مما يحقق فوائد بيئية واقتصادية جيدة.