مراجعة توفير الطاقة وخفض الكربون في أنظمة التهوية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي
بحلول نهاية عام 2020، كان لدى الصين 4,326 محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي على مستوى البلديات وما فوق، تعالج 65.59 مليار متر مكعب من مياه الصرف الصحي سنويًا، مع استهلاك سنوي للكهرباء يبلغ 33.77 مليار كيلووات في الساعة، وهو ما يمثل 0.45% من إجمالي استهلاك الكهرباء على المستوى الوطني. في عام 2020، كانت وحدة استهلاك الكهرباء لكل متر مكعب من المياه المعالجة 0.405 كيلووات ساعة/م3 لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي التي تطبق معيار الدرجة A أو أعلى من "معيار تصريف الملوثات لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية" (GB 18918-2002)، و0.375 كيلووات ساعة/م3 لتلك التي تطبق معايير أقل من الدرجة أ. وهذه الأرقام أعلى بكثير من المتوسط في البلدان المتقدمة. ورغم أن متوسط تركيز الملوثات المتدفقة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الصينية أقل من 50% منه في البلدان المتقدمة، فإن وحدة استهلاك الكهرباء لكل ملوث تمت إزالته أعلى بنسبة 100% على الأقل. ولذلك، لا تزال هناك إمكانات كبيرة لتوفير الطاقة وخفض الكربون في محطات معالجة مياه الصرف الصحي في الصين.
تشمل انبعاثات الكربون الناتجة عن محطات معالجة مياه الصرف الصحي الانبعاثات المباشرة وغير المباشرة. وفقًا لـ "المواصفات الفنية لتقييم العمليات منخفضة الكربون في محطات معالجة مياه الصرف الصحي" (T/CAEPI 49-2022)، تتكون انبعاثات الكربون المباشرة بشكل أساسي من CH₄ وN₂O وCO₂ الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري. تشمل الانبعاثات غير المباشرة تلك المرتبطة بشراء الكهرباء والحرارة والمواد الكيميائية. وكما هو محدد من قبل الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، فإن ثاني أكسيد الكربون المنبعث من عملية التحلل البيولوجي في معالجة مياه الصرف الصحي لا يتم تضمينه في حساب انبعاثات الكربون. ومن بين عناصر انبعاث الكربون المختلفة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي، يساهم استهلاك الكهرباء بأعلى نسبة. وجد جيانغ فوهاي وآخرون، استنادًا إلى عينة مكونة من 10 محطات معالجة مياه الصرف الصحي، أن وزن مساهمة استهلاك الكهرباء في انبعاثات الكربون يتراوح بين 31% إلى 64%. أفاد هو شيانغ وآخرون، الذين قاموا بتحليل 22 محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي في حوض بحيرة تشاوهو، أن انبعاثات الكربون الناتجة عن استهلاك الكهرباء تمثل 61.55% إلى 73.56%. وكلما انخفض تركيز المياه المتدفقة وارتفع معيار النفايات السائلة، زادت نسبة انبعاثات الكربون المباشرة، وخاصة تلك الناتجة عن استهلاك الكهرباء. تستهلك أنظمة التهوية أكثر من 50% من إجمالي الكهرباء في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. تؤثر الفعالية التشغيلية لأنظمة التهوية بشكل مباشر على إزالة النيتروجين والفوسفور. تؤدي التهوية المفرطة إلى استهلاك غير ضروري لمصادر الكربون الداخلية في مياه الصرف الصحي، مما يقلل من كفاءة إزالة النيتروجين والفوسفور البيولوجي، وبالتالي زيادة جرعة مصادر الكربون الخارجية والمواد الكيميائية لإزالة الفوسفور، مما يؤدي بدوره إلى رفع انبعاثات الكربون من استهلاك المواد الكيميائية. وبالتالي، يعد توفير الطاقة في أنظمة التهوية أمرًا أساسيًا لخفض الكربون في محطات معالجة مياه الصرف الصحي، مما يجعل الأبحاث حول تقنيات توفير الطاقة في أنظمة التهوية ذات أهمية كبيرة.
1. أسباب ارتفاع استهلاك الطاقة في أنظمة التهوية لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي الصينية
1.1 حمل التأثير الفعلي أقل من حمل التصميم
يتضمن الحمل المؤثر المنخفض كلاً من معدل التدفق المنخفض وتركيز الملوثات المنخفض. وهو السبب الرئيسي للتهوية المفرطة. لا يؤدي الإفراط في التهوية إلى زيادة استهلاك الكهرباء فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى استنزاف مصادر الكربون الداخلية بشكل مفرط في مياه الصرف الصحي ورفع تركيزات الأكسجين المذاب في الخزانات اللاهوائية ونقص الأكسجين، مما يضعف عملية إزالة النيتروجين والفوسفور. وهذا يتطلب زيادة جرعات مصادر الكربون والمواد الكيميائية لإزالة الفوسفور، مما يزيد من انبعاثات الكربون المرتبطة بها.
1.1.1 معدل التدفق المنخفض
عادةً، في السنوات الأولى بعد إنشاء محطة معالجة مياه الصرف الصحي، غالبًا ما يفشل التدفق المتدفق في الوصول إلى القدرة التصميمية بسبب تأخر التنمية الحضرية أو بناء شبكة الصرف الصحي. علاوة على ذلك، في مناطق نظام الصرف الصحي المجمعة أو المناطق التي بها اختلاط شديد لمياه الأمطار ومياه الصرف الصحي، يكون تدفق الطقس الجاف-أقل بكثير من تدفق الطقس الرطب-، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في التدفق. وهذا يتطلب تنظيمًا ومراقبة أكثر دقة لمعدلات التهوية؛ بخلاف ذلك، يعد الإفراط في-التهوية أثناء فترات التدفق المنخفض-أمرًا شائعًا، مما يؤثر على كفاءة إزالة الكربون والنيتروجين والفوسفور ويزيد من استهلاك الكهرباء والمواد الكيميائية.الشكل 1يُظهر التباين في حجم معالجة مياه الصرف الصحي في مدينة تشانغشا بين المواسم الجافة والرطبة. يزيد حجم المعالجة في موسم الرطب-بنسبة 30%-40% عما هو عليه في موسم الجفاف. تتطلب التقلبات الموسمية في حجم المعالجة تحكمًا أكثر دقة في نظام التهوية.
1.1.2 تركيز منخفض التأثير
عادة ما تكون تركيزات الملوثات المؤثرة الفعلية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية في الصين أقل بكثير من القيم التصميمية. في تصميم محطة معالجة مياه الصرف الصحي، تعتمد الجودة المؤثرة عادةً على توقعات متوسطة-إلى-طويلة-مع شبكات صرف صحي كاملة. وفقًا لـ "معيار تصميم هندسة مياه الصرف الصحي الخارجية" (GB 50014-2021)، يتم حساب الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD₅) لمدة خمسة أيام لمياه الصرف الصحي المنزلية بمقدار 40-60 جم/(شخص·يوم)، ويستغرق بشكل عام 40 جم/(شخص·يوم). ومع تصريف مياه الصرف الصحي للفرد بمقدار 200-350 لتر/(فرد) في معظم المدن، يتراوح تركيز BOD₅ التصميمي عادةً من 110 إلى 200 ملجم/لتر. تشير الإحصاءات إلى أن 68% من محطات معالجة مياه الصرف الصحي في الصين لديها متوسط سنوي فعلي لتأثير BOD₅ أقل من 100 ملجم/لتر، مع 40% بها متوسط سنوي أقل من 50 ملجم/لتر. من منظور تركيز المتدفق مقابل التهوية المطلوبة، فإن معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي الصينية لديها أنظمة تهوية مصممة مع وضع "محرك كبير الحجم لعربة صغيرة"-مُهيأ بمنافيخ ذات قدرة عالية-بينما يكون الطلب الفعلي على الهواء منخفضًا. يؤدي هذا التكوين بسهولة إلى الإفراط في التهوية وزيادة استهلاك الطاقة.
1.2 التكوين غير المعقول لكمية معدات التهوية
قامت العديد من محطات معالجة مياه الصرف الصحي بتكوين عدد وحدات معدات التهوية بشكل غير معقول بسبب عدم مراعاة ظروف التشغيل ذات الحمل المنخفض المتكرر. على سبيل المثال، تقوم العديد من محطات معالجة مياه الصرف الصحي الصغيرة والمتوسطة الحجم- بتكوين المنافيخ في وضع الاستعداد "2 واجب + 1" (إجمالي 3) في تصميم غرفة المنافيخ، وهو ما يعد مثاليًا في ظل ظروف تدفق التصميم والجودة. ومع ذلك، في ظل ظروف التحميل ذات التأثير المنخفض، قد يؤدي تشغيل منفاخ واحد بأدنى مخرج له إلى -التهوية الزائدة وزيادة استهلاك الطاقة. على الرغم من أن تركيب محركات متغيرة التردد (VFDs) أو وسائل أخرى لتقليل إمداد الهواء يمكن أن يؤدي إلى تجنب الإفراط في التهوية، إلا أن هذه الإجراءات يمكن أن تحول تشغيل المنفاخ بعيدًا عن منطقة الكفاءة-العالية، مما يقلل الكفاءة ويهدر الطاقة. نظرًا للتركيزات المؤثرة المنخفضة بشكل عام، يجب وضع استراتيجيات مثل زيادة عدد المنافيخ مع تقليل سعة الوحدة الفردية في الاعتبار لتلبية احتياجات تنظيم الطلب على الهواء خلال فترات التحميل المنخفضة-. تاريخيًا، أدت الميزانيات المحدودة والتكلفة العالية للمنافيخ المستوردة عالية الأداء-إلى انخفاض عدد-تكوينات الوحدات. ومع نضوج تقنية المنافيخ المحلية عالية الأداء- وانخفاض التكاليف، أصبحت الظروف الآن مواتية لتحسين تكوينات المنافيخ لتحقيق توفير الطاقة وتقليل الكربون.
1.3 انخفاض كفاءة معدات التهوية
تستخدم بعض محطات معالجة مياه الصرف الصحي القديمة، والتي تم بناؤها باستخدام التكنولوجيا المستخدمة في ذلك الوقت، معدات تهوية منخفضة-وتستهلك طاقة-عالية-. وفقًا للمعايير التكنولوجية الحالية ومعايير كفاءة استخدام الطاقة، تعتبر المعدات مثل منافيخ Roots، ومنافخ الطرد المركزي-المتعددة المراحل المنخفضة- ذات السرعة المنخفضة، والمهويات القرصية، وأجهزة التهوية ذات الفرشاة ذات كفاءة منخفضة-، وتتراوح عادةً من 40% إلى 65%-أقل بنسبة 15% إلى 40% من منافخ الطرد المركزي الحديثة عالية السرعة-. علاوة على ذلك، في محطات معالجة مياه الصرف الصحي التي تستخدم تهوية دقيقة منتشرة بالفقاعات في العمليات اللاهوائية-أنوكسيك-أوكسيك (A₂/O) أو أنوكسيك-أوكسيك (A/O)، يؤدي تقادم الناشرات أو انسدادها إلى تقليل كفاءة نقل الأكسجين وزيادة المقاومة، وبالتالي زيادة استهلاك طاقة المنفاخ.
1.4 التكوين غير المعقول للخلاطات في الخزانات البيولوجية
في خنادق الأكسدة المزودة بمهويات سطحية، تقوم المعدات بوظائف التهوية والخلط/الدفع. وهذا تصميم معقول في ظل ظروف تحميل التصميم. ومع ذلك، في ظل ظروف الحمل المنخفض-، قد يكون تقليل التهوية أو إيقافها ضروريًا، ولكن لمنع ترسب الحمأة أو فصل المواد الصلبة السائلة-، يجب الحفاظ على سرعة تدفق كافية، مما يؤدي إلى استمرار تشغيل أجهزة التهوية والتسبب في زيادة-التهوية وسوء إزالة المغذيات وإهدار الطاقة. لمزيد من التشغيل الفعال للطاقة- عند الأحمال المنخفضة، يجب تجهيز خنادق الأكسدة بخلاطات غاطسة تم تكوينها بشكل صحيح.
في عمليات A₂/O وA/O، عادةً ما تتم تغطية الخزانات الهوائية بالكامل باستخدام أجهزة نشر الفقاعات الدقيقة-بدون خلاطات مخصصة، وذلك بالاعتماد على التهوية الكافية لمنع الترسيب. في ظل الأحمال المنخفضة، يمكن أن يؤدي تقليل التهوية أو تنفيذ التهوية المتقطعة لتجنب الإفراط في -التهوية إلى ترسب الحمأة، مما يؤثر على المعالجة. للعمل بشكل أكثر كفاءة عند الأحمال المنخفضة، يجب أن تفكر خزانات A₂/O وA/O الهوائية في إضافة الخلاطات المناسبة.
2. الأساليب الفنية لتوفير الطاقة وتقليل الكربون في أنظمة تهوية محطات معالجة مياه الصرف الصحي
2.1 الاستبدال بمعدات تهوية عالية الكفاءة-
لا تزال محطات معالجة مياه الصرف الصحي تستخدم معدات منخفضة الكفاءة-مثل منافيخ Roots، ومنافيخ الطرد المركزي متعددة-المراحل المنخفضة-السرعة، أو المهويات القرصية، أو مهويات الفرشاة، أو تلك التي تحتوي على معدات قديمة وغير فعالة، ويجب عليها إجراء تقييمات كفاءة الطاقة من منظور توفير-الطاقة وتقليل-الكربون واستبدالها في الوقت المناسب بنماذج جديدة عالية الكفاءة-. في الوقت الحالي، تتميز المنافيخ عالية السرعة-مثل منافيخ الطرد المركزي-المرحلة العالية-المرحلة الواحدة عالية السرعة، ومنافيخ المحامل المغناطيسية، ومنافيخ محمل الهواء المستخدمة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الكبيرة، بكفاءة تتراوح بين 80% و85%. ومع ذلك، يفتقر السوق حاليًا إلى-منتجات منافخ الطرد المركزي الصغيرة ذات السعة العالية-والسرعة. ولا تزال محطات معالجة مياه الصرف الصحي التي تقل سعتها عن 2000 متر مكعب في اليوم تعتمد على معدات أقل كفاءة مثل منافيخ روتس، حيث تتراوح كفاءتها عمومًا بين 40% و65%، مما يشير إلى إمكانية كبيرة للتحسين. ولذلك، فإن تطوير معدات تهوية صغيرة الحجم أكثر كفاءة- يعد أمرًا مهمًا لتوفير الطاقة وتقليل الكربون في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الصغيرة.
2.2 التحويل من التهوية السطحية إلى التهوية الدقيقة-المنتشرة بالفقاعات
نظرًا لعمق الماء المناسب، فإن التهوية الدقيقة باستخدام الفقاعات تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة-من التهوية السطحية. يمكن أن يؤدي تحويل خنادق الأكسدة من السطح إلى الناعم-التهوية المنتشرة بالفقاعات إلى نتائج جيدة في توفير الطاقة-. ومن خلال مشاريع التعديل التحديثي المنفذة، لا تحقق هذه التحويلات وفورات كبيرة في الطاقة فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين كفاءة إزالة المغذيات البيولوجية. أشارت دراسة تشين تشاو إلى أنه بعد تحويل محطة معالجة مياه الصرف الصحي، انخفض إجمالي استهلاك الكهرباء بنسبة 24.7%، في حين زادت معدلات إزالة نيتروجين الأمونيا، والأكسجين الكيميائي، وإجمالي الفوسفور بنسبة 30.39%، و5.39%، و2.09% على التوالي. شيه جيسي وآخرون. تم الإبلاغ عن توفير في الطاقة قدره 0.09-0.12 كيلووات ساعة/م³ بعد تحويل مماثل، مع تحسن كبير في كفاءة إزالة المغذيات البيولوجية. في التهوية الفقاعية الدقيقة-، ترتبط كفاءة نقل الأكسجين ارتباطًا خطيًا إيجابيًا بعمق الماء. تحت عمق حرج معين، يمكن أن تكون كفاءتها أقل من التهوية السطحية. بشكل عام، يعتبر عمق المياه الذي يزيد عن 4 أمتار حالة مناسبة لتحويل خنادق الأكسدة إلى تهوية منتشرة بالفقاعات الدقيقة.
3. الأساليب الفنية لتوفير الطاقة وتقليل الكربون في أنظمة تهوية محطات معالجة مياه الصرف الصحي
3.1 الاستبدال بمعدات تهوية عالية الكفاءة-
لا تزال محطات معالجة مياه الصرف الصحي تستخدم معدات منخفضة الكفاءة-مثل منافيخ Roots، ومنافيخ الطرد المركزي متعددة-المراحل المنخفضة-السرعة، أو المهويات القرصية، أو مهويات الفرشاة، أو تلك التي تحتوي على معدات قديمة وغير فعالة، ويجب عليها إجراء تقييمات كفاءة الطاقة من منظور توفير-الطاقة وتقليل-الكربون واستبدالها في الوقت المناسب بنماذج جديدة عالية الكفاءة-. في الوقت الحالي، تتميز المنافيخ عالية السرعة-مثل منافيخ الطرد المركزي-المرحلة العالية-المرحلة الواحدة عالية السرعة، ومنافيخ المحامل المغناطيسية، ومنافيخ محمل الهواء المستخدمة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الكبيرة، بكفاءة تتراوح بين 80% و85%. ومع ذلك، يفتقر السوق حاليًا إلى-منتجات منافخ الطرد المركزي الصغيرة ذات السعة العالية-والسرعة. ولا تزال محطات معالجة مياه الصرف الصحي التي تقل سعتها عن 2000 متر مكعب في اليوم تعتمد على معدات أقل كفاءة مثل منافيخ روتس، حيث تتراوح كفاءتها عمومًا بين 40% و65%، مما يشير إلى إمكانية كبيرة للتحسين. ولذلك، فإن تطوير معدات تهوية صغيرة الحجم أكثر كفاءة- يعد أمرًا مهمًا لتوفير الطاقة وتقليل الكربون في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الصغيرة.
3.2 التحويل من التهوية السطحية إلى التهوية الدقيقة-المنتشرة بالفقاعات
نظرًا لعمق الماء المناسب، فإن التهوية الدقيقة باستخدام الفقاعات تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة-من التهوية السطحية. يمكن أن يؤدي تحويل خنادق الأكسدة من السطح إلى الناعم-التهوية المنتشرة بالفقاعات إلى نتائج جيدة في توفير الطاقة-. ومن خلال مشاريع التعديل التحديثي المنفذة، لا تحقق هذه التحويلات وفورات كبيرة في الطاقة فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين كفاءة إزالة المغذيات البيولوجية. أشارت دراسة تشين تشاو إلى أنه بعد تحويل محطة معالجة مياه الصرف الصحي، انخفض إجمالي استهلاك الكهرباء بنسبة 24.7%، في حين زادت معدلات إزالة نيتروجين الأمونيا، والأكسجين الكيميائي، وإجمالي الفوسفور بنسبة 30.39%، و5.39%، و2.09% على التوالي. شيه جيسي وآخرون. تم الإبلاغ عن توفير في الطاقة قدره 0.09-0.12 كيلووات ساعة/م³ بعد تحويل مماثل، مع تحسن كبير في كفاءة إزالة المغذيات البيولوجية. في التهوية الفقاعية الدقيقة-، ترتبط كفاءة نقل الأكسجين ارتباطًا خطيًا إيجابيًا بعمق الماء. تحت عمق حرج معين، يمكن أن تكون كفاءتها أقل من التهوية السطحية. بشكل عام، يعتبر عمق المياه الذي يزيد عن 4 أمتار حالة مناسبة لتحويل خنادق الأكسدة إلى تهوية منتشرة بالفقاعات الدقيقة.
3.3 تقنية التهوية المتقطعة
بالنسبة إلى محطات معالجة مياه الصرف الصحي ذات التركيزات المنخفضة من التدفق، يعالج التدفق المستمر للتهوية المتقطعة بشكل فعال مشكلات سوء إزالة المغذيات وارتفاع استهلاك الطاقة الناتج عن الإفراط في-التهوية. وهو يتضمن تدفقًا مستمرًا للتدفق والنفايات السائلة بينما يعمل نظام التهوية في دورات تشغيل/إيقاف التهوية. بعد بحث أراكي وآخرين عام 1986 حول التهوية المتقطعة لإزالة النيتروجين في خنادق الأكسدة، أجرى العديد من العلماء دراسات تجريبية. هوى هونغكسون وآخرون. إجراء تجربة كاملة- في محطة معالجة مياه الصرف الصحي بقدرة 100000 متر مكعب في اليوم باستخدام التهوية المتقطعة بالتدفق المستمر-في خندق الأكسدة، مما أدى إلى زيادة بنسبة 20% في إجمالي إزالة النيتروجين، وزيادة بنسبة 49% في إجمالي إزالة الفوسفور، وانخفاض بنسبة 21% في إجمالي استهلاك طاقة النبات. اكتشف هي كوان وآخرون، في تجربة خندق أكسدة محطة معالجة مياه الصرف الصحي بقدرة 40,000 متر مكعب باستخدام دورة تشغيل مدتها 2-ساعة/ساعتين-إيقاف، أنه بالمقارنة بالتهوية المستمرة، وفرت التهوية المتقطعة 42% من طاقة التهوية، وزادت إجمالي إزالة النيتروجين بنسبة 9.6%، وإجمالي إزالة الفوسفور بنسبة 6.9% في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة في فصل الشتاء. نجح Zheng Wanlin وآخرون، في تجربة عملية معالجة مياه الصرف الصحي المعالجة A₂/O بقدرة 40,000 متر مكعب في اليوم باستخدام دورة تشغيل مدتها 3- ساعة/3 ساعات إيقاف، في الحفاظ على جودة ثابتة للنفايات السائلة المتوافقة مع المعايير مع توفير 18.3% من استهلاك الكهرباء. في الوقت الحالي، لا تزال التطبيقات واسعة النطاق للتهوية المتقطعة ذات التدفق المستمر محدودة، مع بقاء العديد من التحديات التقنية.
بالنسبة لعمليات A₂/O التي تستخدم-التهوية الفقاعية الدقيقة، هناك عاملان يحدان من التطبيق الواسع للتهوية المتقطعة. أولاً، تولد منافخ الطرد المركزي عالية السرعة-ضوضاء حادة عالية-ديسيبل عند بدء التشغيل؛ يؤدي ركوب الدراجات المتكرر للتشغيل المتقطع إلى حدوث تلوث ضوضائي. ثانيًا، تتسبب دورات التوقف- المتكررة للمنافيخ التي تحمل محامل مغناطيسية/هواء في اتصال المحامل غير المتصلة بالمبيت بشكل متكرر، مما يؤدي بسهولة إلى تلف المحامل وزيادة معدلات الفشل وتقليل العمر الافتراضي.
عند تطبيق تهوية متقطعة على خنادق الأكسدة أو عمليات A₂/O، يجب ضمان سرعة خلط كافية أثناء فترات عدم التهوية، مما قد يتطلب خلاطات إضافية لمنع ترسب الحمأة. يمكن أن ترتفع تركيزات نيتروجين الأمونيا بسرعة أثناء عدم -التهوية، مما يؤدي إلى حدوث تجاوز فوري. لذلك، هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لتحديد وضبط دورات التهوية بشكل علمي، وتحسين توفير الطاقة وإزالة الملوثات بشكل أفضل مع تجنب تجاوز نيتروجين الأمونيا بشكل فوري.
يعد قلق محطات معالجة مياه الصرف الصحي بشأن احتمال تجاوز نيتروجين الأمونيا الفوري عائقًا رئيسيًا أمام التطبيق الواسع للتهوية المتقطعة. في يناير 2022، أصدرت وزارة البيئة والبيئة استشارة بشأن مسودة تعديل لـ GB 18918-2002، تقترح في المقام الأول إضافة الحدود القصوى المسموح بها للقياسات الفردية. تعد حدود القياس الفردي المقترحة هذه أعلى بكثير من حدود المتوسط اليومي الأصلية، في حين تظل المتوسطات اليومية دون تغيير. على سبيل المثال، بالنسبة لمعيار الدرجة أ، سيكون القياس الفردي أقل من 10 ملجم / لتر (15 ملجم / لتر أقل من 12 درجة) مقبولًا إذا ظل المتوسط اليومي أقل من 5 ملجم / لتر (8 ملجم / لتر أقل من 12 درجة). إذا تم تنفيذه، يمكن أن يساعد هذا التعديل في معالجة المخاوف التنظيمية المتعلقة بالتجاوز الفوري الناتج عن التهوية المتقطعة، مما يسهل تطبيقه في عمليات خندق الأكسدة.
3.4 تقنية التهوية الدقيقة
تتقلب معدلات تدفق محطات معالجة مياه الصرف الصحي وتركيزات التدفق بشكل كبير، حتى على مدار اليوم، مما يتسبب في تغير الطلب على الهواء. إن الاعتماد فقط على الضبط المستند إلى الخبرة اليدوية-يجعل التحكم الدقيق أمرًا صعبًا ويمكن أن يضر باستقرار جودة النفايات السائلة. ومع التقدم في البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي، ظهر مفهوم التهوية الدقيقة. تم تطبيق تكنولوجيا تهوية دقيقة في بعض محطات معالجة مياه الصرف الصحي، مما أدى عادةً إلى توفير الطاقة بنسبة 10% إلى 20% في أنظمة التهوية. إن الجمع بين التهوية الدقيقة وتعديلات العملية الأخرى يمكن أن يؤدي إلى نتائج أفضل. تشو جي وآخرون. نفذت عملية تحديث دقيقة للتهوية في عملية A/O متعددة-مراحل معالجة مياه الصرف الصحي، مما أدى إلى توفير الطاقة بنسبة 49.8% في نظام التهوية. تمثل التهوية الدقيقة والذكية اتجاهات مستقبلية مهمة لتوفير الطاقة وتقليل الكربون. توجد قيود حالية على-إمكانية الحصول على البيانات وتحليلها في الوقت الفعلي لهذه الأنظمة. هناك حاجة إلى المزيد من الإنجازات التكنولوجية في{15}التحكم الدقيق في الوقت الفعلي في المنافيخ والصمامات والتوزيع الدقيق للهواء.
4. الاستنتاج
يعد توفير الطاقة في أنظمة التهوية أمرًا أساسيًا لخفض الكربون في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. السبب الرئيسي لارتفاع استهلاك الطاقة في أنظمة تهوية محطات معالجة مياه الصرف الصحي الصينية هو انخفاض حمل التدفق، مما يؤدي بسهولة إلى الإفراط في التهوية، وإهدار الكهرباء وزيادة انبعاثات الكربون من كل من الطاقة والمواد الكيميائية. وتشمل الأسباب الأخرى تقادم/انخفاض كفاءة المعدات والتكوين غير المعقول لمعدات التهوية والخلط. تشتمل الوسائل الفعالة لتحقيق توفير الطاقة وتقليل الكربون على استبدال-الكفاءة المنخفضة بمعدات تهوية عالية الكفاءة-، وتحويل السطح إلى تهوية منتشرة بفقاعات دقيقة، وتطبيق تقنيات مثل التهوية المتقطعة للتدفق المستمر- والتهوية الدقيقة.