Đánh giá về tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon của hệ thống sục khí trong nhà máy xử lý nước thải
Tính đến cuối năm 2020, Trung Quốc có 4.326 nhà máy xử lý nước thải (WWTP) cấp đô thị trở lên, xử lý 65,59 tỷ mét khối nước thải hàng năm, với mức tiêu thụ điện hàng năm là 33,77 tỷ kWh, chiếm 0,45% tổng lượng điện tiêu thụ toàn quốc. Năm 2020, mức tiêu thụ điện đơn vị trên mỗi mét khối nước được xử lý là 0,405 kWh/m³ đối với các nhà máy xử lý nước thải thực hiện tiêu chuẩn Hạng A trở lên của "Tiêu chuẩn xả chất ô nhiễm cho các nhà máy xử lý nước thải đô thị" (GB 18918-2002) và 0,375 kWh/m³ đối với những nhà máy thực hiện tiêu chuẩn dưới Hạng A. Những con số này cao hơn đáng kể so với mức trung bình ở các nước phát triển. Mặc dù nồng độ chất ô nhiễm trung bình trong các nhà máy xử lý nước thải của Trung Quốc thấp hơn 50% so với các nước phát triển, nhưng đơn vị điện năng tiêu thụ trên mỗi chất ô nhiễm được loại bỏ lại cao hơn ít nhất 100%. Do đó, vẫn còn tiềm năng đáng kể về tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon trong các nhà máy xử lý nước thải của Trung Quốc.
Lượng khí thải carbon từ các nhà máy xử lý nước thải bao gồm lượng khí thải trực tiếp và gián tiếp. Theo "Đặc điểm kỹ thuật để đánh giá hoạt động phát thải cacbon thấp-của các nhà máy xử lý nước thải" (T/CAEPI 49-2022), lượng phát thải cacbon trực tiếp chủ yếu bao gồm CH₄, N₂O và CO₂ từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch. Phát thải gián tiếp bao gồm những phát thải liên quan đến điện, nhiệt và hóa chất mua. Theo định nghĩa của Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), CO₂ phát ra từ quá trình phân hủy sinh học trong xử lý nước thải không được tính vào lượng phát thải carbon. Trong số các yếu tố phát thải carbon khác nhau trong NMXLNT, tiêu thụ điện đóng góp tỷ trọng cao nhất. Jiang Fuhai và cộng sự, dựa trên mẫu gồm 10 nhà máy xử lý nước thải, nhận thấy rằng mức tiêu thụ điện đóng góp vào lượng khí thải carbon dao động từ 31% đến 64%. Hu Xiang và cộng sự, phân tích 22 nhà máy xử lý nước thải ở lưu vực hồ Sào Hồ, báo cáo rằng lượng khí thải carbon từ tiêu thụ điện chiếm 61,55% đến 73,56%. Nồng độ nước thải càng thấp và tiêu chuẩn nước thải càng cao thì tỷ lệ phát thải carbon trực tiếp càng cao, đặc biệt là từ tiêu thụ điện. Hệ thống sục khí tiêu thụ hơn 50% tổng điện năng của nhà máy xử lý nước thải. Hiệu quả hoạt động của hệ thống sục khí ảnh hưởng trực tiếp đến việc loại bỏ nitơ và phốt pho. Sục khí quá mức dẫn đến tiêu thụ không cần thiết nguồn carbon nội sinh trong nước thải, làm giảm hiệu quả loại bỏ nitơ và phốt pho sinh học, do đó làm tăng liều lượng các nguồn carbon bên ngoài và hóa chất loại bỏ phốt pho, từ đó làm tăng lượng khí thải carbon từ việc tiêu thụ hóa chất. Do đó, tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống sục khí là chìa khóa để giảm lượng carbon trong các nhà máy xử lý nước thải, khiến cho việc nghiên cứu về công nghệ tiết kiệm năng lượng của hệ thống sục khí trở nên vô cùng quan trọng.
1. Nguyên nhân tiêu thụ năng lượng cao trong hệ thống sục khí của các nhà máy xử lý nước thải Trung Quốc
1.1 Tải lượng nước vào thực tế thấp hơn tải trọng thiết kế
Tải lượng nước vào thấp bao gồm cả tốc độ dòng chảy thấp và nồng độ chất ô nhiễm thấp. Đây là nguyên nhân chính gây ra tình trạng sục khí quá mức. -Sục khí quá mức không chỉ làm tăng mức tiêu thụ điện mà còn làm cạn kiệt quá mức nguồn carbon nội sinh trong nước thải và làm tăng nồng độ oxy hòa tan trong bể kỵ khí và bể thiếu khí, làm suy giảm quá trình loại bỏ nitơ và phốt pho. Điều này đòi hỏi phải tăng liều lượng nguồn carbon và hóa chất loại bỏ phốt pho, làm tăng lượng khí thải carbon liên quan.
1.1.1 Tốc độ dòng chảy thấp
Thông thường, trong những năm đầu sau khi xây dựng nhà máy xử lý nước thải, dòng chảy vào thường không đạt công suất thiết kế do chậm phát triển đô thị hoặc xây dựng mạng lưới thoát nước. Hơn nữa, ở các khu vực hoặc khu vực có hệ thống thoát nước kết hợp có nước mưa và nước thải trộn lẫn nghiêm trọng, dòng chảy-khi thời tiết khô thấp hơn đáng kể so với dòng chảy khi thời tiết-ẩm ướt, dẫn đến dòng chảy biến động lớn. Điều này đòi hỏi phải có quy định và kiểm soát tốc độ sục khí chính xác hơn; mặt khác, việc sục khí quá mức trong thời gian dòng chảy thấp-là điều thường gặp, ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ carbon, nitơ và phốt pho, đồng thời làm tăng mức tiêu thụ điện và hóa chất.Hình 1cho thấy sự thay đổi về khối lượng xử lý nước thải ở thành phố Trường Sa giữa mùa khô và mùa mưa. Khối lượng xử lý trong mùa mưa-cao hơn 30%–40% so với mùa khô. Sự biến động theo mùa về khối lượng xử lý đòi hỏi phải kiểm soát hệ thống sục khí chính xác hơn.
1.1.2 Nồng độ nước vào thấp
Nồng độ chất ô nhiễm thực tế trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị của Trung Quốc nhìn chung thấp hơn nhiều so với giá trị thiết kế. Trong thiết kế WWTP, chất lượng nước thải thường dựa trên các dự báo trung-đến{2}}dài hạn-với mạng lưới thoát nước hoàn chỉnh. Theo "Tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật xử lý nước thải ngoài trời" (GB 50014-2021), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD₅) trong 5{21}ngày đối với nước thải sinh hoạt được tính là 40–60 g/(người·d), thường lấy 40 g/(người·d). Với lưu lượng nước thải bình quân đầu người là 200–350 L/(người·d) ở hầu hết các thành phố, nồng độ BOD₅ thiết kế thường dao động từ 110 đến 200 mg/L. Thống kê cho thấy 68% nhà máy xử lý nước thải ở Trung Quốc có BOD₅ đầu vào trung bình thực tế hàng năm dưới 100 mg/L, với 40% có mức trung bình hàng năm dưới 50 mg/L. Từ góc độ nồng độ nước đầu vào so với thông khí cần thiết, hầu hết các nhà máy xử lý nước thải của Trung Quốc đều có hệ thống thông khí được thiết kế với tình huống "động cơ cỡ lớn dành cho xe đẩy nhỏ"{22}}được định cấu hình với máy thổi công suất-cao trong khi nhu cầu không khí thực tế thấp. Cấu hình này dễ dàng dẫn đến tình trạng sục khí quá mức và tăng mức tiêu thụ năng lượng.
1.2 Cấu hình số lượng thiết bị sục khí không hợp lý
Nhiều nhà máy xử lý nước thải đã định cấu hình số lượng thiết bị sục khí một cách bất hợp lý do không tính đến các điều kiện vận hành-tải thấp thường xuyên. Ví dụ: nhiều nhà máy xử lý-cỡ vừa và nhỏ thường định cấu hình máy thổi ở chế độ "2 nhiệm vụ + 1 chờ" (tổng cộng 3) trong thiết kế phòng máy thổi, tối ưu trong điều kiện chất lượng và dòng thiết kế. Tuy nhiên, trong điều kiện tải dòng vào thấp, việc vận hành ngay cả một máy thổi ở công suất tối thiểu cũng có thể gây ra tình trạng sục khí quá mức và tăng mức tiêu thụ điện năng. Mặc dù việc lắp đặt các bộ truyền động tần số thay đổi (VFD) hoặc các phương tiện khác để giảm lượng cung cấp không khí có thể tránh được quá trình thông khí quá mức, nhưng các biện pháp này có thể khiến hoạt động của quạt gió ra khỏi vùng hiệu suất cao, làm giảm hiệu suất và lãng phí năng lượng. Do nồng độ nước thải nhìn chung thấp, nên cân nhắc các chiến lược như tăng số lượng máy thổi trong khi giảm công suất từng thiết bị để đáp ứng nhu cầu điều tiết nhu cầu không khí trong thời gian{12}tải thấp. Trước đây, ngân sách hạn chế và chi phí cao của các máy thổi hiệu suất cao{14}}được nhập khẩu đã dẫn đến ít{15}}cấu hình thiết bị hơn. Với sự phát triển của công nghệ máy thổi hiệu suất cao{17}}trong nước và chi phí giảm, hiện nay các điều kiện thuận lợi cho việc tối ưu hóa cấu hình máy thổi nhằm đạt được mức tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon.
1.3 Hiệu suất thiết bị sục khí thấp
Một số nhà máy xử lý nước thải cũ hơn, được xây dựng bằng công nghệ của thời đó, sử dụng thiết bị sục khí tiêu thụ-hiệu suất thấp,-năng lượng-cao. Theo tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng và công nghệ hiện tại, các thiết bị như máy thổi Roots, máy thổi ly tâm nhiều{4}}tốc độ thấp{5}}tốc độ thấp, thiết bị sục khí dạng đĩa và thiết bị sục khí dạng chổi được coi là có hiệu suất-thấp, thường có hiệu suất từ 40% đến 65%-thấp hơn 15% đến 40% so với máy thổi ly tâm tốc độ cao hiện đại{13}}. Hơn nữa, trong các nhà máy xử lý nước thải sử dụng sục khí khuếch tán bong bóng-mịn trong các quy trình Kỵ khí-Anoxic-Oxic (A₂/O) hoặc Anoxic-Oxic (A/O), sự lão hóa hoặc tắc nghẽn của bộ khuếch tán sẽ làm giảm hiệu suất truyền oxy và tăng sức cản, do đó làm tăng mức tiêu thụ năng lượng của máy thổi.
1.4 Cấu hình máy trộn trong bể sinh học không hợp lý
Trong các mương oxy hóa có thiết bị sục khí bề mặt, thiết bị phục vụ cả chức năng sục khí và trộn/đẩy. Đây là thiết kế hợp lý trong điều kiện tải trọng thiết kế. Tuy nhiên, trong điều kiện-tải trọng thấp, việc giảm hoặc dừng sục khí có thể là cần thiết, nhưng để ngăn chặn quá trình lắng bùn hoặc tách chất rắn-lỏng, phải duy trì đủ tốc độ dòng chảy, buộc các thiết bị sục khí tiếp tục hoạt động và gây ra-sục khí quá mức, khả năng loại bỏ chất dinh dưỡng kém và lãng phí năng lượng. Để vận hành tiết kiệm năng lượng hơn-ở mức tải thấp, các rãnh oxy hóa phải được trang bị máy trộn chìm được cấu hình phù hợp.
Trong quy trình A₂/O và A/O, các bể hiếu khí thường được bao phủ hoàn toàn bằng-bộ khuếch tán bong bóng mịn mà không cần máy trộn chuyên dụng, dựa vào việc sục khí đủ để ngăn chặn quá trình lắng đọng. Khi tải trọng thấp, việc giảm sục khí hoặc thực hiện sục khí gián đoạn để tránh sục khí quá-có thể dễ dàng dẫn đến lắng bùn, ảnh hưởng đến việc xử lý. Để vận hành hiệu quả hơn ở mức tải thấp, bể hiếu khí A₂/O và A/O nên cân nhắc bổ sung thêm máy trộn thích hợp.
2. Các phương pháp kỹ thuật để tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon trong hệ thống sục khí của nhà máy xử lý nước thải
2.1 Thay thế bằng thiết bị sục khí-hiệu suất cao
Các WWTP vẫn đang sử dụng thiết bị-hiệu suất thấp như máy thổi Roots, máy thổi ly tâm nhiều-tốc độ thấp{2}}tốc độ thấp, thiết bị sục khí dạng đĩa hoặc thiết bị sục khí dạng chổi hoặc những thiết bị có thiết bị đã cũ nghiêm trọng và kém hiệu quả, nên tiến hành đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng từ quan điểm tiết kiệm năng lượng và giảm carbon-và thay thế chúng kịp thời bằng các mô hình mới, hiệu suất cao-. Hiện tại, các máy thổi tốc độ cao-như máy thổi ly tâm tốc độ cao-cấp cao{9}}một cấp, máy thổi mang từ tính và máy thổi mang không khí được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải lớn thường có hiệu suất từ 80% đến 85%. Tuy nhiên, thị trường hiện thiếu các sản phẩm máy thổi ly tâm tốc độ cao có công suất nhỏ{13}}cao. Các nhà máy xử lý nước thải có công suất dưới 2.000 m³/ngày vẫn dựa vào thiết bị kém hiệu quả hơn như máy thổi Roots, với hiệu suất thường từ 40% đến 65%, cho thấy tiềm năng cải tiến đáng kể. Do đó, việc phát triển thiết bị sục khí quy mô nhỏ hiệu quả hơn có ý nghĩa quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon trong các nhà máy xử lý nước thải nhỏ.
2.2 Chuyển đổi từ sục khí bề mặt sang sục khí mịn-bong bóng khuếch tán
Với độ sâu nước thích hợp, việc sục khí khuếch tán bằng bong bóng mịn sẽ tiết kiệm năng lượng hơn{1}}so với việc sục khí trên bề mặt. Việc chuyển đổi các rãnh oxy hóa từ bề mặt sang sục khí khuếch tán-bong bóng mịn có thể mang lại kết quả tiết kiệm năng lượng-tốt. Từ các dự án trang bị thêm được triển khai, việc chuyển đổi như vậy không chỉ tiết kiệm năng lượng đáng kể mà còn cải thiện hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học. Nghiên cứu của Chen Chao lưu ý rằng sau khi một WWTP được chuyển đổi, tổng lượng điện tiêu thụ giảm 24,7%, trong khi tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac, COD và tổng phốt pho tăng lần lượt là 30,39%, 5,39% và 2,09%. Xie Jici và cộng sự. báo cáo tiết kiệm năng lượng là 0,09–0,12 kWh/m³ sau một chuyển đổi tương tự, với sự cải thiện đáng kể về hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học. Trong quá trình sục khí bong bóng mịn, hiệu suất vận chuyển oxy có mối tương quan tuyến tính với độ sâu của nước. Dưới một độ sâu tới hạn nhất định, hiệu quả của nó có thể thấp hơn so với sục khí bề mặt. Nói chung, độ sâu nước lớn hơn 4 m được coi là điều kiện thích hợp để chuyển đổi các mương oxy hóa thành sục khí khuếch tán bọt mịn.
3. Các phương pháp kỹ thuật để tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon trong hệ thống sục khí của nhà máy xử lý nước thải
3.1 Thay thế bằng thiết bị sục khí-hiệu suất cao
Các WWTP vẫn đang sử dụng thiết bị-hiệu suất thấp như máy thổi Roots, máy thổi ly tâm nhiều-tốc độ thấp{2}}tốc độ thấp, thiết bị sục khí dạng đĩa hoặc thiết bị sục khí dạng chổi hoặc những thiết bị có thiết bị đã cũ nghiêm trọng và kém hiệu quả, nên tiến hành đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng từ quan điểm tiết kiệm năng lượng và giảm carbon-và thay thế chúng kịp thời bằng các mô hình mới, hiệu suất cao-. Hiện tại, các máy thổi tốc độ cao-như máy thổi ly tâm tốc độ cao-cấp cao{9}}một cấp, máy thổi mang từ tính và máy thổi mang không khí được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải lớn thường có hiệu suất từ 80% đến 85%. Tuy nhiên, thị trường hiện thiếu các sản phẩm máy thổi ly tâm tốc độ cao có công suất nhỏ{13}}cao. Các nhà máy xử lý nước thải có công suất dưới 2.000 m³/ngày vẫn dựa vào thiết bị kém hiệu quả hơn như máy thổi Roots, với hiệu suất thường từ 40% đến 65%, cho thấy tiềm năng cải tiến đáng kể. Do đó, việc phát triển thiết bị sục khí quy mô nhỏ hiệu quả hơn có ý nghĩa quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon trong các nhà máy xử lý nước thải nhỏ.
3.2 Chuyển đổi từ sục khí bề mặt sang sục khí mịn-bong bóng khuếch tán
Với độ sâu nước thích hợp, việc sục khí khuếch tán bằng bong bóng mịn sẽ tiết kiệm năng lượng hơn{1}}so với việc sục khí trên bề mặt. Việc chuyển đổi các rãnh oxy hóa từ bề mặt sang sục khí khuếch tán-bong bóng mịn có thể mang lại kết quả tiết kiệm năng lượng-tốt. Từ các dự án trang bị thêm được triển khai, việc chuyển đổi như vậy không chỉ tiết kiệm năng lượng đáng kể mà còn cải thiện hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học. Nghiên cứu của Chen Chao lưu ý rằng sau khi một WWTP được chuyển đổi, tổng lượng điện tiêu thụ giảm 24,7%, trong khi tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac, COD và tổng phốt pho tăng lần lượt là 30,39%, 5,39% và 2,09%. Xie Jici và cộng sự. báo cáo tiết kiệm năng lượng là 0,09–0,12 kWh/m³ sau một chuyển đổi tương tự, với sự cải thiện đáng kể về hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học. Trong quá trình sục khí bong bóng mịn, hiệu suất vận chuyển oxy có mối tương quan tuyến tính với độ sâu của nước. Dưới một độ sâu tới hạn nhất định, hiệu quả của nó có thể thấp hơn so với sục khí bề mặt. Nói chung, độ sâu nước lớn hơn 4 m được coi là điều kiện thích hợp để chuyển đổi các mương oxy hóa thành sục khí khuếch tán bọt mịn.
3.3 Công nghệ sục khí ngắt quãng
Đối với các nhà máy xử lý nước thải có nồng độ nước đầu vào thấp, việc sục khí gián đoạn theo dòng chảy liên tục sẽ giải quyết hiệu quả các vấn đề loại bỏ chất dinh dưỡng kém và tiêu thụ năng lượng cao do sục khí quá mức. Nó liên quan đến dòng nước thải và nước thải liên tục trong khi hệ thống sục khí hoạt động theo chu kỳ bật/tắt sục khí. Sau nghiên cứu năm 1986 của ARAKI và cộng sự về sục khí gián đoạn để loại bỏ nitơ trong mương oxy hóa, nhiều học giả đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm. Hầu Hồng Huân và cộng sự. đã tiến hành một-thử nghiệm quy mô đầy đủ trong một nhà máy xử lý nước thải công suất 100.000 m³/ngày sử dụng phương pháp sục khí gián đoạn dòng chảy liên tục-trong mương oxy hóa, đạt được tổng lượng nitơ loại bỏ tăng 20%, tổng lượng phốt pho loại bỏ tăng 49% và tổng mức tiêu thụ năng lượng của nhà máy giảm 21%. He Quan và cộng sự, trong thử nghiệm mương oxy hóa WWTP công suất 40.000 m³/ngày sử dụng chu kỳ nghỉ 2-giờ bật/2-giờ, đã nhận thấy rằng so với sục khí liên tục, sục khí gián đoạn đã tiết kiệm 42% năng lượng sục khí, tăng tổng lượng nitơ loại bỏ lên 9,6% và tổng loại bỏ phốt pho lên 6,9% trong điều kiện nhiệt độ thấp vào mùa đông. Zheng Wanlin và cộng sự, trong thử nghiệm quy trình WWTP A₂/O công suất 40.000 m³/ngày sử dụng chu kỳ 3-giờ bật/ngắt 3 giờ, đã duy trì được chất lượng nước thải ổn định tuân thủ tiêu chuẩn đồng thời tiết kiệm 18,3% mức tiêu thụ điện. Hiện tại, các ứng dụng toàn diện của sục khí gián đoạn dòng chảy liên tục vẫn còn hạn chế và còn tồn tại một số thách thức kỹ thuật.
Đối với các quy trình A₂/O sử dụng-sục khí bong bóng mịn, có hai yếu tố hạn chế việc áp dụng rộng rãi phương pháp sục khí gián đoạn. Đầu tiên, máy thổi ly tâm tốc độ cao-tạo ra tiếng ồn lớn-decibel khi khởi động; đạp xe thường xuyên để vận hành không liên tục gây ra ô nhiễm tiếng ồn. Thứ hai, chu kỳ khởi động-dừng thường xuyên của máy thổi vòng bi từ tính/không khí khiến cho vòng bi không-tiếp xúc liên tục tiếp xúc với vỏ, dễ dẫn đến hư hỏng vòng bi, tăng tỷ lệ hỏng hóc và giảm tuổi thọ.
Khi áp dụng sục khí gián đoạn cho các mương oxy hóa hoặc quy trình A₂/O, phải đảm bảo đủ tốc độ trộn trong thời gian không{0} sục khí, có khả năng cần thêm máy trộn để ngăn chặn quá trình lắng bùn. Nồng độ nitơ amoniac có thể tăng nhanh trong quá trình không- sục khí, có nguy cơ vượt quá mức tức thời. Do đó, cần nghiên cứu sâu hơn để thiết lập và điều chỉnh chu trình sục khí một cách khoa học, cải thiện tốt hơn việc tiết kiệm năng lượng và loại bỏ chất ô nhiễm đồng thời tránh vượt quá lượng nitơ amoniac tức thời.
Mối lo ngại của các nhà máy xử lý nước thải về khả năng vượt quá lượng nitơ amoniac tức thời là rào cản lớn đối với việc áp dụng rộng rãi phương pháp sục khí gián đoạn. Vào tháng 1 năm 2022, Bộ Sinh thái và Môi trường đã đưa ra tham vấn về dự thảo sửa đổi GB 18918-2002, chủ yếu đề xuất bổ sung giới hạn tối đa cho phép đối với các phép đo đơn lẻ. Các giới hạn đo lường đơn lẻ được đề xuất này cao hơn đáng kể so với giới hạn trung bình hàng ngày ban đầu, trong khi mức trung bình hàng ngày vẫn không thay đổi. Ví dụ, đối với tiêu chuẩn hạng A, một phép đo duy nhất dưới 10 mg/L (15 mg/L dưới 12 độ) sẽ được chấp nhận nếu mức trung bình hàng ngày vẫn dưới 5 mg/L (8 mg/L dưới 12 độ). Nếu được thực hiện, sửa đổi này có thể giúp giải quyết các mối lo ngại pháp lý liên quan đến sự vượt quá tức thời do sục khí gián đoạn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng nó trong các quy trình mương oxy hóa.
3.4 Công nghệ sục khí chính xác
Tốc độ dòng chảy của WWTP và nồng độ nước thải dao động đáng kể, thậm chí suốt cả ngày, khiến nhu cầu không khí thay đổi. Chỉ dựa vào trải nghiệm thủ công{1}}điều chỉnh dựa trên trải nghiệm khiến việc kiểm soát chính xác trở nên khó khăn và có thể ảnh hưởng đến độ ổn định chất lượng nước thải. Với những tiến bộ về dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo, khái niệm sục khí chính xác đã xuất hiện. Công nghệ sục khí chính xác đã được áp dụng trong một số nhà máy xử lý nước thải, thường tiết kiệm được 10%–20% năng lượng trong hệ thống sục khí. Kết hợp sục khí chính xác với các sửa đổi quy trình khác có thể mang lại kết quả tốt hơn. Zhu Jie và cộng sự. đã triển khai trang bị thêm hệ thống sục khí chính xác trong WWTP-quy trình A/O nhiều giai đoạn, đạt được mức tiết kiệm năng lượng 49,8% trong hệ thống sục khí. Sục khí chính xác và thông minh thể hiện những hướng đi quan trọng trong tương lai để tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon. Các hạn chế hiện tại tồn tại ở khả năng{13}thời gian thực và độ chính xác của việc thu thập và phân tích dữ liệu cho các hệ thống này. Cần có nhiều đột phá về công nghệ hơn trong việc điều khiển{15}máy thổi và van chính xác theo thời gian thực cũng như phân phối không khí chính xác.
4. Kết luận
Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống sục khí là chìa khóa để giảm lượng carbon trong NMXLNT. Lý do chính khiến mức tiêu thụ năng lượng cao trong các hệ thống sục khí của nhà máy xử lý nước thải Trung Quốc là do tải lượng nước vào thấp, dễ dẫn đến-sục khí quá mức, lãng phí điện và tăng lượng khí thải carbon từ cả năng lượng và hóa chất. Các lý do khác bao gồm thiết bị cũ/hiệu suất thấp-và cấu hình thiết bị sục khí và trộn không hợp lý. Các phương tiện hiệu quả để đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng và giảm lượng carbon bao gồm thay thế-hiệu suất thấp bằng thiết bị sục khí hiệu suất-cao, chuyển đổi sục khí bề mặt sang sục khí khuếch tán{{7}bong bóng mịn và áp dụng các công nghệ như sục khí gián đoạn dòng-liên tục và sục khí chính xác.