השפעת A2O-MBBR + תהליך משולב ביצות בנויות לטיפול בשפכים ביתיים כפריים

השפעת טכנולוגיה משולבת של A2O-MBBR + CWs לטיפול בשפכים ביתיים כפריים

בשנים האחרונות, המדינה מקדמת עמוקות את אסטרטגיית פיתוח החייאת הכפר, תוך התמקדות בשיפור סביבת המגורים והצבת דרישות גבוהות יותר לטיפול בשפכים ביתיים כפריים. כיום, התהליכים העיקריים לטיפול בשפכים ביתיים כפריים כוללים שיטות ביולוגיות, שיטות אקולוגיות ותהליכים משולבים, שמקורם ברובם בטיפול בשפכים עירוניים. עם זאת, אזורים כפריים מאופיינים באוכלוסיות מפוזרות, מה שמוביל לבעיות רבות כגון פיזור גבוה של שפכים, קושי באיסוף, היקפי טיפול קטנים, שיעורי ניצול נמוך של משאבים ומתקני טיפול לא מספיקים. יתר על כן, קיימים הבדלים משמעותיים באיכות ובכמות מי שפכים, במיקום גיאוגרפי, באקלים וברמות הכלכליות בין האזורים, מה שמקשה על סטנדרטיזציה של טכנולוגיות טיפול; אימוץ פשוט של טכנולוגיות לטיפול בשפכים עירוניים אינו אפשרי. התשתית לאיסוף שפכים, כמו רשתות ביוב, לרוב אינה מספקת באזורים כפריים. איסוף שפכים מושפע בקלות מהצפת ביוב משולבת וחדירת מי תהום, וכתוצאה מכך ריכוז אורגני נמוך בשפכים וקושי מוגבר בסילוק חנקן ביולוגי. התנודות הגדולות באיכות ובכמות השפכים באזורים הכפריים מקשות על שמירה על ריכוז ביומסה יציב במתקני טיפול. יתרה מכך, טמפרטורות חורף נמוכות מגבילות את יכולת הטיפול הביולוגי, מה שמוביל ליעילות נמוכה ואיכות קולחים לא יציבה הנוטה לחרוג מהסטנדרטים בתהליכי בוצה פעילה מסורתית. לכן, קיים צורך דחוף בפיתוח טכנולוגיות לטיפול בשפכים המתאימות לתנאים המקומיים, עם עמידות חזקה לעומסי זעזועים, פעולה יציבה לטווח ארוך, צריכת אנרגיה נמוכה ויעילות טיפול גבוהה.

אזורים כפריים בסין נוטים להעדיף-עלות נמוכה, קלה-ל-ניהול טכנולוגיות לטיפול בשפכים ביתיים, כאשר תהליכים משולבים ביולוגיים + אקולוגיים הם כיוון מחקר מרכזי. נכון לעכשיו, ציוד לטיפול בשפכים ארוזים משולב בשימוש נרחב באזורים כפריים משתמש בעיקר בתהליכים כגון אנאירובי-Anoxic-Oxic (A2O) ו-Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). מחקרים מראים שתהליך MBBR מסתמך יותר על תכנון מתקן מאשר על בקרה תפעולית מדויקת, ללא צורך בצוות טכני מקצועי לרגולציה, מה שהופך אותו לנוח לתפעול ולתחזוקה. זה מתאים יותר לצרכים המעשיים של טיפול בשפכים ביתיים כפריים שבהם צוות טכני דל. יתרונותיו כוללים ריכוז ביומסה גבוה, עמידות חזקה לעומסי זעזועים, יעילות טיפול גבוהה וטביעת רגל קטנה. מחקר של Luo Jiawen et al. מציין כי הוספת מדיה MBBR לתהליך A2O יכולה לשפר משמעותית את יכולת הטיפול בשפכים שלה. Zhou Zhengbing וחב', בפרויקט ממשי של שפכים ביתיים כפריים, תכננו תהליך משולב דו-אנאירובי/אנוקסי-ביולוגי משולב של מסנן מאוורר, והשגת איכות קולחים יציבה העומדת בתקן דרגה A של GB 18918-2002 "הזרמת זיהומים עירוניים לצמחים". בנוסף, שטחי ביצה מובנים (CWs) משמשים לעתים קרובות לטיפול בשפכים ביתיים כפריים. לדוגמה, Zhang Yang et al. השתמש ביוצ'אר כחומר מילוי כדי לשנות שטח ביצה בנוי, מציאת שיעורי הסרה של TN, TP ו-COD יכולים להגיע ל-99.41%, 91.40% ו-85.09%, בהתאמה. מחקרים קודמים של הקבוצה שלנו הראו גם שחומר מילוי ביוצ'ר בוצה יכול לשפר את ביצועי הסרת החנקן והזרחן של אדמות ביצות בנויות, לשפר את יעילות הטיפול הכוללת של המערכת ויעילותה, ולהפוך את המערכת לעמידה יותר בפני עומסי זעזועים. בהתבסס על המחקר לעיל, כדי לחקור טכנולוגיה משולבת המתאימה לטיפול בשפכים ביתיים כפריים ולתת מענה לאתגרים כמו קושי בשמירה על ריכוז ביומסה יציב, עמידות חלשה לעומסי זעזועים ואיכות קולחים המועדת לתנודות וחריגה מהסטנדרטים במתקני טיהור שפכים כפריים, המחבר הציב מראש תהליך A2O-MBBR כדי ליצור מנשא ביופילם משולב. סביבת- קבועה של בוצה פעילה בסרט (IFAS), הגדלת ריכוז בוצת המערכת ושיפור יעילות הטיפול. בהתחשב בניצול האקולוגי של שטחי סרק זמינים כמו בריכות ושקעים באזורים כפריים, ושילוב של אדמות ביצות בנויות כתהליך טיפולי ליטוש, נעשה שימוש בשיטות כגון שימוש במילוי ביוצ'ר בוצה, מחזור נוזלים ניטריפי ושתילת צמחים שקועים כדי לשפר את היציבות התפעולית של השטח המרוכב. לפיכך, נבנה תהליך משולב A2O-MBBR + CWs.

במחקר זה, תוך שימוש בשפכים גולמיים ממפעל טיהור שפכים של כפר בהפאי כאובייקט הטיפול, נבנה מערך ניסוי בקנה מידה פיילוט של התהליך המשולב A2O-MBBR + CWs. נחקרה ההשפעה של שינויי טמפרטורת מים עונתיים על ביצועי הטיפול בהם. אינדיקטורים של מזהמים בשפכים ובקולחים נוטרו במהלך הפעילות כדי לבחון יעילות פינוי ויציבות תפעולית. במקביל, נותחה ההיתכנות הכלכלית של התהליך. המטרה היא לספק התייחסות לנתונים ובסיס ליישום של טכנולוגיה משולבת של קרקע ביצה בנויה A2O בפרויקטים כפריים של טיפול בשפכים ביתיים בסין, ולהציע אסמכתאות לקידום טיפול בשפכים ביתיים ובניית כפרים יפים ובעלי חיים אקולוגיים באזורים כפריים.

1. הקמה ניסויית ושיטות מחקר

1.1 זרימת תהליך משולבת

ניסוי התהליך המשולב של A2O-MBBR + CWs אימץ פעולה סדרתית של יחידת A2O, אזור ביצה תת-קרקעי של זרימת פחמן- ובריכה אקולוגית. יחידת A2O כללה מיכל מגע אנאירובי- מבולבל ומכל ממברנה אירובי (MBBR). גם המיכל האנאירובי המבולבל וגם אזור האוורור של מיכל ה-MBBR האירובי מולאו באמצעי נשאי ביופילם תלוי כדי לספק משטחי התקשרות למיקרואורגניזמים ליצירת ביופילם. הבוצה המופעלת והביופילם במיכלים התקיימו במקביל ויצרו מערכת IFAS, שיכולה לשמור על ביומסה של המערכת באופן יציב. המיכל האנוקסי המבולבל שיפר את תהליך הדניטריפיקציה באמצעות מחזור נוזלים ניטריפי. למיכל ה-MBBR האירובי הייתה מערכת אוורור בתחתית כדי לשפר את ביצועי הניטריפיקציה שלו. פתח מינון פולי אלומיניום כלוריד (PAC) הוגדר בתוך המיכל להסרת זרחן כימי משלים, המאפשר סילוק זרחן יעיל. יחידת ה-CWs כללה שטח ביצה תת-קרקעי מבוסס פחמן ובריכה אקולוגית צמחית שקועה. אזור הביצה הבנויה-תת-קרקעי מבוסס זרימת פחמן אימצה מערכת סינון של חומרי מילוי תלת-שלביים. דיסקיות אוורור הותקנו בתחתית אזור המילוי לשטיפת המדיה לאחור כדי להפחית סתימה. לבריכה האקולוגית של הצמחים השקועים הייתה שכבת מצע של אבן גיר בתחתיתה, והיא נטועה בצמחים שקועים-סובלניים לקור Vallisneria natans ו-Potamogeton crispus. ההתקנה הוקמה בחוץ. בבריכה האקולוגית הותקן מדחום למעקב אחר שינויי טמפרטורת המים העונתיים. זרימת התהליך המפורטת של התהליך המשולב A2O-MBBR + CWs מוצג באיור 1.

1.2 תכנון ופרמטרים תפעוליים של התקנה

מערך הניסוי נבנה באמצעות לוחות פוליפרופילן בעובי 10 מ"מ. המיכל האנאירובי המבולבל היה מלא באמצעי נשא ביופילם מרובע והכיל לוחות מגן. יחס מחזור המשקאות המעורב עבור מיכל האנוקסי המבולבל היה 50% ~ 150%, והוא הכיל גם צלחות בופה. מיכל ה-MBBR האירובי חולק על ידי מגן לאזור אוורור אירובי ואזור שקיעה. אזור האוורור היה מלא במדיה נושאת תלויה MBBR עם יחס אוויר-ל-מים של 6:1~10:1. לאזור השקיעה היה פתח מינון PAC ולוחות משופעים לסיוע בשקיעה. אזור הביצה התת-קרקעי המבוסס על זרימת פחמן: אזור המילוי הראשוני היה מלא באבן גיר (קוטר של 5 ס"מ בערך), אזור המילוי המשני בזאוליט (קוטר של 3 ס"מ) ואזור המילוי השלישוני עם מילוי ביולוגי בוצה (קוטר של 0.5~1.0 ס"מ בערך). גובה המילוי עבור כל אזור היה 75 ס"מ. נקבע אזור רווח ברוחב של כ-4 ס"מ בין אזור המילוי הראשוני והמשני עבור פונקציות כגון הוספת מקורות פחמן חיצוניים, תצפית ותחזוקה/ריקון (לא התווסף מקור פחמן במהלך ניסוי זה). הבריכה האקולוגית הצמחית השקועה מולאה במילוי אבן גיר (קוטר של 3 ס"מ בערך) בגובה 20 ס"מ. צמחים שקועים נשתלו במרווח שורות של 10 ס"מ ומרווח צמחי של 10 ס"מ. הניסוי השתמש בשפכים גולמיים ממפעל טיהור שפכים בכפר בחפי כשפע. תקופת הניסוי הייתה מ-25 במאי 2022 ועד 17 בינואר 2023, בסך הכל 239 ימים. צמחים שקועים נקצרו פעם אחת ב-2 בדצמבר, בתדירות של בערך אחת ל-6 חודשים. קיבולת הטיפול בשפכים שתוכננה הייתה 50~210 ליטר ליום. פרמטרי עיצוב מפורטים של ההגדרה מוצגים בטבלה 1.

1.3 שיטות ניסוי

1.3.1 עיצוב ניסוי

1.3.1.1 בדיקת קיבולת טיפול אופטימלית בשפכים

לאחר הפעלת ניסוי מוצלחת של מערך הניסוי (איכות שפכים יציבה), בוצעה בדיקת קיבולת הטיפול האופטימלית בשפכים מ-25 במאי 2022 ועד 30 ביוני 2022. בתנאים של שמירה על יחס אוויר-ל-מיכל אירובי של 6:1, יחס מחזור נוזלי ניטריפי של 10% 230% 8% מחזור נוזלי (P0%2O2) של כ-3.7 גרם ליום, כושר הטיפול בשפכים של המערך הוגדל בהדרגה (50, 60, 70, 80, 100, 120, 150, 180, 210 ליטר ליום). שינויים באיכות הקולחים נוטרו כדי לחקור את יכולת הטיפול האופטימלית של המערך. במהלך תקופה זו, טמפרטורת המים השתנתה בין 24.5 ~ 27.1 מעלות. כדי להבטיח עמידה יציבה בקולחים בחורף, תקן הקולחין שאומץ היה תקן דרגה A של GB 18918-2002 "תקן הזרמה של מזהמים למפעלי טיהור שפכים עירוניים".

1.3.1.2 תהליך משולב מבחן ביצועי טיפול כולל

תקופת הבדיקה הייתה מ-1 ביולי 2022 ועד 17 בינואר 2023. יכולת הטיפול האופטימלית בשפכים נקבעה על 120 ליטר ליום. יחס האוויר-ל-המיכל האירובי היה 6:1~10:1, ויחס מחזור המשקאות המעורב היה 50%~150%. מדדי איכות מי השפע והקולחים (TN, TP, NO₃^--N, NH₄⁺-N, ו-COD) מכל יחידת תהליך נוטרו. נרשמו שינויים בטמפרטורת המים במהלך תקופת הבדיקה (בהשפעת האקלים העונתי). נותחו ביצועי הטיפול של התהליך המשולב A2O-MBBR + CW עבור שפכים ביתיים כפריים, ונחקרה השפעת שינויי טמפרטורת המים העונתיים על ביצועי התהליך המשולב.

1.3.2 דגימה

במהלך תקופת הבדיקה נלקחו דגימות באופן לא סדיר (כ-1~2 פעמים בשבוע) לבדיקת איכות המים. דגימות נאספו מההשפעה של ההתקנה, שפכי מיכל אנאירובי-אנוקסיים מבולבלים, שפכי מיכל MBBR אירובי, שפכי ביצות תת-קרקעיים מבוססי פחמן- ושפכי בריכות אקולוגיות של מפעלים שקועים. דגימות השפע נלקחו מצינור הכניסה של המערך, ודגימות קולחים מהשקע של כל יחידה. בדיקת אינדיקטור איכות המים הסתיימה באותו יום של הדגימה. האינדיקטורים שנבדקו כללו TN, TP, NO₃^--N, NH₄⁺-N, ו-COD. בכל פעם שנלקחו דגימות, נרשמה קריאת טמפרטורת המים מהמדחום בבריכה האקולוגית (שנע בין 0~32 מעלות). טמפרטורת המים בבריכה האקולוגית השתנתה באופן טבעי עם הבדלי טמפרטורות עונתיים. תקן הקולחין המעוצב עבור מערך הניסוי פעל בהתאם לתקן דרגה A של DB 34/3527-2019 "תקן הזרמה של מזהמי מים למתקני טיפול בשפכים ביתיים כפריים". ריכוזי ההשפעה המעוצבים ותקני הקולחים מפורטים בטבלה 2.

1.3.3 שיטות ניתוח איכות מים

ריכוז ה-TN בדגימות מים נקבע באמצעות HJ 636-2012 "איכות מים - קביעת שיטת החנקן הכולל - Alkaline potassium persulfate digestion UV spectrophotometric". לֹא₃^--ריכוז N נקבע באמצעות HJ/T 346-2007 "איכות מים - קביעת חנקן חנקתי - ספקטרופוטומטריה אולטרה סגול (ניסוי)". NH₄⁺-ריכוז N נקבע באמצעות HJ 535-2009 "איכות מים - קביעת חנקן אמוניה - ספקטרופוטומטריית ריאגנט של נסלר". COD נקבע באמצעות HJ 828-2017 "איכות מים - קביעת דרישת חמצן כימית - שיטת דיכרומט". ריכוז TP נקבע באמצעות GB 11893-1989 "איכות מים - קביעת זרחן כולל - שיטה ספקטרופוטומטרית של אמוניום מוליבדאט".

2. תוצאות ודיון

2.1 השפעת יכולת הטיפול בשפכים על ביצועי התהליך המשולב

כפי שמוצג באיור 2 (א)(ב), כאשר קיבולת הטיפול היומית בשפכים עלתה בהדרגה מ-50 ליטר ליום ל-210 ליטר ליום, יעילות ההסרה של TN ו-NH₄⁺-N לפי כל יחידה של התהליך המשולב הראה מגמת ירידה. שיעור הסרת TN ירד מ-91.55% (50 ליטר ליום) ל-52.17% (210 ליטר ליום), ו-NH₄⁺-שיעור ההסרה של N ירד מ-97.47% (70 ליטר ליום) ל-80.68% (210 ליטר ליום). הסיבה לכך היא שהעלייה בקיבולת הטיפול היומית בשפכים מפחיתה את זמן השמירה ההידראולי, ומקצרת את הזמן הזמין עבור מיקרואורגניזמים לפירוק מזהמים, וכתוצאה מכך ביצועי טיפול גרועים יותר. ביניהם, יחידת A2O תרמה הכי הרבה ל-TN ו-NH₄⁺-הסרה. ריכוז ה-TN המשפיע הממוצע ליחידה זו היה 38.68 מ"ג/ליטר, קולחין היה 16.87 מ"ג/ליטר, עם שיעור סילוק של 56.29%. המשפיע הממוצע NH₄⁺-ריכוז N היה 36.29 מ"ג/ליטר, קולחין היה 5.50 מ"ג/ליטר, עם שיעור הסרה של 84.85%. עבור אזור הביצה התת-קרקעי המבוסס על זרימת פחמן, ריכוז ה-TN המשפיע הממוצע היה 16.87 מ"ג/ליטר, שפכים היו 11.96 מ"ג/ליטר, עם שיעור הרחקה של 29.10%. עבור הבריכה האקולוגית הצמחית השקועה, ריכוז ה-TN המשפיע הממוצע היה 11.96 מ"ג/ליטר, שפכים 9.47 מ"ג/ליטר, עם שיעור סילוק של 20.82%. ביצועי הסרת החנקן של אזור הביצה התת-קרקעי המבוסס על זרימת פחמן היו טובים יותר מאלו של הבריכה האקולוגית מכיוון שהסביבה האנאירובית-האנוקסית של אזור הביצה התת-קרקעי מתאימה יותר לדניטריפיקציה. עם זאת, ה-NH₄⁺-ביצועי הסרת ה-N של הבריכה האקולוגית היו טובים יותר מאלו של אדמות הזרימה התת-קרקעית. המשפיע הממוצע NH₄⁺-ריכוז N עבור אדמות הזרימה התת-קרקעיות המבוססות על פחמן היה 5.50 מ"ג/ליטר, קולחין היה 4.04 מ"ג/ליטר, עם שיעור הסרה של 26.53% בלבד. עבור הבריכה האקולוגית, NH המשפיע הממוצע₄⁺-ריכוז N היה 4.04 מ"ג/ליטר, קולחין היה 2.38 מ"ג/ליטר, עם שיעור הסרה של 41.07%. הסיבה לכך היא שהסביבה האירובית של הבריכה האקולוגית מתאימה יותר לניטריפיקציה, וממירה יותר NH₄⁺-N לתוך NO₃^--N, וכתוצאה מכך NH גבוה יותר₄⁺-שיעור ההסרה של N. כאשר קיבולת הטיפול בשפכים הגיעה ל-150 ליטר ליום, ריכוז TN בשפכים היה 15.11 מ"ג/ליטר, חורג מהתקן דרגה A של GB 18918-2002. לכן, כדי להבטיח תאימות יציבה ל-TN, קיבולת הטיפול המרבי בשפכים הייתה 120 ליטר ליום. כאשר קיבולת הטיפול בשפכים הגיעה ל-210 ליטר ליום, הקולחים NH₄⁺-ריכוז N היה 7.07 מ"ג/ליטר, חורג מהתקן Grade A של GB 18918-2002. לכן, קיבולת הטיפול המקסימלית עבור NH₄⁺-תאימות N הייתה 180 ליטר ליום.

כפי שמוצג באיור 2 (ג), COD המשפיע הממוצע היה מתחת ל-100 מ"ג/ליטר, מה שמצביע על תכולה אורגנית נמוכה. הגידול בקיבולת הטיפול בשפכים לא השפיע באופן משמעותי על פינוי COD, עם שיעורי סילוק COD בין 75%~90%. כאשר קיבולת הטיפול בשפכים גדלה מ-50 ליטר ליום ל-210 ליטר ליום, ה-COD הממוצע של שפכים היה 19.16 מ"ג/ליטר, עם COD מרבי של שפכים של 26.07 מ"ג/ליטר, עדיין הרבה מתחת לתקן של 50 מ"ג/ליטר של GB 18918-2002, כיוון ש-2002 תרם את ההתקן הגבוה ביותר ל-A2 לדרגה A. במיכל ה-MBBR האירובי יצר סביבה אירובית, שיפור היכולת הביוכימית של מיקרואורגניזמים אירוביים ומחזק את הסרת COD. בנוסף, המחזור של נוזל ניטריפי ביחידת A2O אפשרה למיכל האנוקסי המבולבל לנצל עוד יותר חומרים אורגניים במי שפכים כמקור פחמן, תוך הסרת חלק מה-COD תוך שיפור הדניטריפיקציה. אזור הביצה התת-קרקעי המבוסס על זרימת פחמן- תרם את השני בגודלו להסרת COD. הסביבה האנאירובית-אנוקסית שלו תורמת לשימוש בחומרים אורגניים בשפכים כמקור פחמן, תוך השפלה של חלק מהחומרים האורגניים תוך שיפור הדניטריפיקציה, וזו גם הסיבה שהייתה לה הסרה טובה יותר של TN. יתרה מזאת, שכבת המצע של אדמות הזרימה התת-קרקעיות יכולה לספוג חלק מהחומרים האורגניים. לבריכה האקולוגית הייתה השפעה מוגבלת על פירוק COD. ה-COD הממוצע לבריכה האקולוגית היה 22.21 מ"ג/ליטר, והחומרים האורגניים המתכלים הכי קל כבר התפרקו, והותירו אורגניות שקשה יותר לפירוק.

כפי שמוצג באיור 2 (ד), ככל שיכולת הטיפול בשפכים עלתה, ריכוז ה-TP בשפכים נשאר יציב. הגידול ביכולת הטיפול בשפכים לא השפיע באופן משמעותי על פינוי TP. ריכוז ה-TP המשפיע הממוצע היה 3.7 מ"ג/ליטר, וריכוז הקולחים הממוצע היה 0.18 מ"ג/ליטר, עם שיעור הסרה ממוצע של 95.14%, המעיד על הסרת TP טובה. TP הוסר בעיקר ביחידת A2O. ריכוז ה-TP המושפע ליחידת A2O היה 3.7 מ"ג/ליטר, והקולח היה רק 0.29 מ"ג/ליטר, טוב יותר מהתקן של 0.5 מ"ג/ליטר של GB 18918-2002 דרגה A. הסיבה לכך היא שביחידת A2O לא רק היו אורגניזמים ביולוגיים להסרת זרחן, אלא גם תוספים של אורגניזם (PA) הסרת זרחן. עם סילוק זרחן כימי על ידי מינון של 3.7 גרם ליום של PAC. השילוב של סילוק זרחן ביולוגי וכימי הביא לכך שלמעלה מ-90% מהזרחן הוסר ביחידת A2O. ביצות הזרימה התת-קרקעית והבריכה האקולוגית הסתמכו בעיקר על מנגנונים כמו ספיחת מצע, שיקוע, קליטת צמחים ופירוק חיידקים לצורך סילוק זרחן. יתרה מכך, ריכוז ה-TP שנכנס לשטח הביצה כבר היה נמוך כמו 0.29 מ"ג/ליטר, מה שמקשה על הסרה נוספת. הסיבות המשולבות הללו הובילו לביצועים הכלליים של הסרת TP של היבשה והבריכה האקולוגית.

לכן, כדי להבטיח עמידה יציבה של כל מדדי הקולחים בתקן GB 18918-2002 Grade A, כושר הטיפול האופטימלי של שפכים לתהליך זה נקבעה ל-120 ליטר ליום.

2.2 ביצועי הסרת מזהמים של התהליך המשולב

2.2.1 ביצועי הסרת COD

כפי שמוצג באיור 3, במהלך תקופת בדיקת ביצועי הטיפול הכוללת (1 ביולי 2022, עד 17 בינואר 2023, קיבולת טיפול בשפכים 120 ליטר ליום), טמפרטורת המים הראתה מגמת ירידה משתנה, וירדה מ-32 מעלות ל-0 מעלות. קצב הסרת ה-COD השתנה, ולירידה בטמפרטורת המים לא הייתה השפעה ברורה על הסרת ה-COD. בשילוב עםאיור 4, שיעור הסרת COD נע בין 66.16%~82.51%, מושפע בעיקר מריכוז COD המשפיע. מחקרים מראים כי בתנאים אנאירוביים/אנוקסיים, הסרת COD מסתמכת בעיקר על פעולה מיקרוביאלית. תהליך A2O-MBBR+CWs עובר לסירוגין בין מצבים אנאירוביים-אנוקסיים-אוקסיים-אוקסיים-, מה שמשפר את הסרת COD. במהלך הפעולה, כאשר טמפרטורת המים ירדה, למרות שה-COD ההשפעה נע בין 80~136 מ"ג/ליטר, COD הקולחין נשאר יציב מתחת ל-50 מ"ג/ליטר, ועומד בתקן דרגה A של DB 34/3527-2019, מה שמצביע על פירוק אורגני טוב. סעיף A2O תרם הכי הרבה להסרת COD. למיכל המגע האנאירובי המבולבל-היה שיעור הסרת COD ממוצע של 43.38%, המהווה 65.43% מסך הסרת COD. למיכל ה-MBBR האירובי היה שיעור הסרה ממוצע של 14.69%, המהווה 19.87% מהסך הכולל. קטע A2O תרם למעלה מ-85% להסרת COD, נהנה משטח הפנים הספציפי הגדול של המדיה במיכל האנאירובי המבולבל ובמיכל ה-MBBR האירובי, ריכוז בוצה גבוה, והיווצרות שרשרת מזון מחיידקים → פרוטוזואה → מטאזואה, המפרקת למעשה חומר אורגני במים. המגוון הביולוגי הגבוה של מערכת IFAS הבטיח הסרה אורגנית טובה גם עם שינויי טמפרטורה. בנוסף, חלק מהחומר האורגני המסיס במי השפכים במיכל המגע האנאירובי-אנוקסי המבולבל ישמש כמקור פחמן על ידי חיידקים דניטריפיים. בינתיים, משקאות מעורבים ממוחזרים הגדילו את NO₃^--ריכוז N במיכל האנוקסי המבולבל, מקדם את ניצול מקורות הפחמן על ידי דה-ניטריפיקציה של חיידקים להמרת NO₃^--לא₂^--N לתוך גז חנקן. קצב הסרת ה-COD הגבוה במיכל המגע האנאירובי-המבולבל מוודא עוד יותר שתהליך זה יכול לנצל ביעילות חומרים אורגניים בשפכים כמקור פחמן דניטריפיקציה. לבצות הזרימה התת-קרקעיות המבוססות על פחמן- היה שיעור הסרת COD ממוצע של 7.18%, המהווה 9.18% מסך הסרת COD. הסביבה האנאירובית/אנוקסית של אזור הביצה הזרימה התת-קרקעית תורמת למיקרואורגניזמים המשתמשים בחומר אורגני כמקור פחמן, ומשיגה הסרת COD תוך שיפור הדניטריפיקציה. מחקרים קשורים גם מצביעים על כך שחומר מילוי ביוקר יכול לספוג חומר אורגני באמצעות משיכה אלקטרוסטטית וקשירת מימן בין מולקולרית. לכן, חומר המילוי הביוצ'ר של הבוצה באזור הביצה הזרימה התת-קרקעית יספוג גם חומר אורגני. הבריכה האקולוגית הצמחית השקועה הייתה בעלת שיעור הסרת COD ממוצע של 3.68% בלבד, מכיוון שה-COD שנכנס לבריכה היה כבר נמוך, 30.59 מ"ג/ליטר בממוצע, והורכב ברובו מחומרים אורגניים עקשנים, שהוסרו בעיקר על ידי ספיחה וקליטת צמחים, עם השפעה מוגבלת.

2.2.2 ביצועי הסרת חנקן

כפי שמוצג באיור 3, כמו טמפרטורת המים ירדה בהדרגה מ-32 מעלות ל-12 מעלות, TN ו-NH₄⁺-שיעורי ההסרה של N השתנו. שיעור הסרת ה-TN הממוצע הגיע ל-75.61%, וה-NH הממוצע₄⁺-שיעור ההסרה של N הגיע ל-95.70%. כאשר טמפרטורת המים ירדה מתחת ל-12 מעלות, TN ו-NH₄⁺-שיעורי ההסרה של N הראו מגמת ירידה מהירה, אך שיעורי ההסרה הממוצעים עדיין הגיעו ל-58.56% ו-80.40%, בהתאמה. הסיבה לכך היא שירידה עונתית בטמפרטורת המים עיכבה את הפעילות המיקרוביאלית, והחלישה את ביצועי הדניטריפיקציה. על פי התוצאות הסטטיסטיות של ריכוזי מזהמי ההשפעה והקולחים במהלך תקופת פעולת התהליך המשולב (1 ביולי 2022, עד 17 בינואר 2023) המוצגות ב-טבלה 3, המשפיעים הממוצעים TN ו-NH₄⁺-ריכוזי N היו 36.56 מ"ג/ליטר ו-32.47 מ"ג/ליטר, בהתאמה. NH₄⁺-N היווה 88.81% מ-TN. משפיע NO₃^--N (0.01 מ"ג/ליטר) היה כמעט זניח. קולחים ממוצעים TN ו-NH₄⁺-ריכוזי N היו 11.69 מ"ג/ליטר ו-3.5 מ"ג/ליטר, בהתאמה, שניהם עומדים בתקן Grade A של DB 34/3527-2019. הקולחים הממוצעים NO₃^--ריכוז N היה 6.03 מ"ג/ליטר, מה שמצביע על יכולת ניטריפיקציה טובה של תהליך זה, הממיר NH₄⁺-N ל-NO₃^--נ. עם זאת, הצטברות של NO₃^--N בקולחים מצביע על כך שיש עדיין מקום לדניטריפיקציה נוספת. כפי שמוצג באיור 5 (א), הסרת TN הייתה הגבוהה ביותר בסעיף A2O. למיכל המגע האנאירובי-המבולבל היה שיעור הסרת TN ממוצע של 44.25%, ולמיכל MBBR האירובי היה שיעור הסרת TN ממוצע של 9.55%. זוהי תוצאה של פעולה משולבת של חיידקים חנניים באזור האירובי וחיידקים דניטריפיים באזור האנוקסי. לאדמת הביצה הבנויה המבוססת על פחמן היה שיעור הסרת TN ממוצע של 11.07%, מכיוון שהיכולת שלו לשחרר מקורות פחמן והסביבה האנאירובית/אנוקסית שלו תורמים לדניטריפיקציה, תוך שמירה על יכולת סילוק חנקן מסוימת. לבריכה האקולוגית של הצמחים השקועים היה שיעור הסרה ממוצע של TN של 3.54% בלבד, עם ביצועי הסרה כלליים, מכיוון שהסביבה האירובית שלה אינה תורמת לדניטריפיקציה. כפי שמוצג באיור 5 (ב), NH₄⁺-הסרת N הושלמה בעיקר בקטע A2O. למיכל המגע האנאירובי- המבולבל היה NH₄⁺-שיעור הסרת N של 59.46%, ולמיכל ה-MBBR האירובי היה NH₄⁺-שיעור הסרה N של 24.24%. סעיף A2O היווה 93.57% מסך ה-NH₄⁺-הסרה. ה-NH הגבוה₄⁺-הסרת N בקטע A2O נובעת מאוורור מתמשך במיכל ה-MBBR האירובי, מה שמאפשר לחיידקים מחנקים להשתמש במלואו ב-DO כדי להמיר NH₄⁺-N ל-NO₃^--נ. לאחר מכן זה מוחזר למיכל האנוקסי, שם חיידקים דניטריפיים ממירים NO₃^--N עד N2 להסרה. במהלך תקופת הבדיקה, שיעור הסרת ה-TN הממוצע היה 68.40%, וה-NH הממוצע₄⁺-שיעור הסרת N היה 89.45%, מה שמצביע על ביצועים טובים של הסרת חנקן.

כפי שמוצג באיור 3, כאשר טמפרטורת המים ירדה מ-32 מעלות ל-0 מעלות, שיעור הסרת ה-TN ירד ממקסימום של 79.19% ל-51.38%. בשילוב עםאיור 5 (א), when water temperature was >20 מעלות, שיעור הסרת ה-TN הממוצע עלה על 75%, עם ריכוז קולחים ממוצע של 8.41 מ"ג/ליטר, מכיוון שפעילות מיקרוביאלית גבוהה יותר בטווח של 20~32 מעלות, מה שמוביל לדניטריזציה טובה יותר, בהתאם למחקר של Zhang Na וחב'. כאשר טמפרטורת המים ירדה מ-20 מעלות ל-5 מעלות, קצב הסרת ה-TN הממוצע ירד ל-65.44%, וריכוז הקולחים הממוצע עלה ל-12.70 מ"ג/ליטר. כאשר טמפרטורת המים הייתה 0~5 מעלות, קצב הסרת ה-TN הממוצע ירד ל-52.75%, וריכוז הקולחים הממוצע עלה ל-17.62 מ"ג/ליטר, מה שמצביע על השפעה מסוימת על הסרת ה-TN. מחקרים מראים שכאשר טמפרטורת המים יורדת, הפעילות המיקרוביאלית מעוכבת. כאשר טמפרטורת המים<5.6°C, microorganisms are basically dormant, and population numbers sharply decrease, limiting pollutant degradation. When water temperature <4°C, microorganisms begin to die. However, in this process, even when water temperature dropped to 0°C, the TN removal rate still reached 51.52%, and effluent always met the Grade A standard of DB 34/3527-2019. This is because the IFAS system in the A2O section maintained high biomass concentration. During the test period, MLSS concentration in the baffled anaerobic-anoxic contact tank and aerobic MBBR tank reached 6,000~8,000 mg/L. Additionally, recirculation of nitrified liquid further enhanced denitrification. Furthermore, wastewater passed sequentially through the limestone, zeolite, and sludge biochar filler zones of the subsurface flow wetland, where anaerobic and aerobic reactions occurred simultaneously. Various organics adsorbed on filler surfaces and the slow-release of carbon sources from biochar filler promoted denitrification, further enhancing nitrogen removal. Research indicates that biochar can increase the abundance and diversity of denitrifying microorganisms in wetlands. Also, due to its structure, subsurface flow wetlands have some thermal insulation effect, helping maintain internal microbial activity. Under the influence of multiple factors, the combined process exhibited strong resistance to low-temperature shock, maintaining over 50% TN removal even at 0°C. In summary, when water temperature is >5 מעלות, ביצועי הסרת TN טובים, עם קולחין יציב מתחת ל-15 מ"ג/ליטר. בשלב זה, בהתחשב בסילוק מזהמים אחרים, ניתן להגדיל את יכולת הטיפול בשפכים בצורה מתאימה.

כפי שמוצג באיור 3, כאשר טמפרטורת המים ירדה בהדרגה, ה-NH₄⁺-שיעור הסרת N ירד ממקסימום של 99.52% למינימום של 74.77%, והקולחים NH₄⁺-ריכוז N עלה ממינימום של 0.17 מ"ג/ליטר ל-8.40 מ"ג/ליטר. ירידה בטמפרטורת המים מעכבת את פעילותם של חיידקים מחנקים ומחנקים, ומפחיתה את ה-NH₄⁺-N removal. However, when water temperature >12 מעלות, הממוצע של שפכים NH₄⁺-ריכוז N היה 1.58 מ"ג/ליטר. כאשר טמפרטורת המים פחות או שווה ל 12 מעלות , הממוצע הקולחים NH₄⁺-ריכוז N עלה ל-6.58 מ"ג/ליטר, אבל NH של שפכים₄⁺-N תמיד עמד בתקן Grade A של DB 34/3527-2019. כאשר טמפרטורת המים הייתה 20~32 מעלות, ה-NH הממוצע₄⁺-שיעור ההסרה של N עלה על 96%. בשילוב עםאיור 5 (ב), הקולחין NH₄⁺-ריכוז N היה מתחת ל-2 מ"ג/ליטר בטווח זה, מה שמעיד על פעילות גבוהה של חיידקים מחנקים ו-NH כללי מעולה₄⁺-הסרה. כאשר טמפרטורת המים ירדה בהדרגה מ-20 מעלות ל-12 מעלות, ה-NH הממוצע₄⁺-N removal rate still exceeded 90%, showing good removal, as research indicates water temperature >12 מעלות מתאים לצמיחת חיידקים חנטה, קידום ניטריפיקציה. לכן, NH₄⁺-N שמר על שיעורי הסרה גבוהים בטווח של 12-20 מעלות. כאשר טמפרטורת המים ירדה בהדרגה מ-12 מעלות ל-0 מעלות, ה-NH הממוצע₄⁺-שיעור ההסרה של N עדיין הגיע ל-80%. מחקרים קיימים מראים כי חיידקים מחנקים כמעט מאבדים יכולת ניטריפיקציה ב-0 מעלות. עם זאת, התוצאות של מחקר זה מראות כי אפילו ב-0 מעלות, ה-NH₄⁺-שיעור ההסרה של N עלה על 75%, מה שמצביע על ביצועי ניטריפיקציה טובים של תהליך זה בטמפרטורות נמוכות. הסיבה לכך היא שלמערכת IFAS בחלק A2O-MBBR של מחקר זה יש גיל בוצת ביופילם ארוך של עד כחודש, מה שהופך את קצב הניטריפיקציה במיכל הביוכימי מושפע הרבה פחות מהטמפרטורה מאשר תהליכי בוצה פעילה מסורתיים, מה שמשפר משמעותית את ביצועי הניטריפיקציה בטמפרטורות חורף נמוכות. מחקר של Wei Xiaohan et al. מציין גם שהסיבה העיקרית לאי-NH₄⁺-הקולחים בתנאי טמפרטורת מים נמוכים אינם מספיקים בגיל בוצה פעילה, כאשר השפעת הטמפרטורה על פעילות הניטריפיר היא משנית. לכן, למרות שירידה בטמפרטורת המים השפיעה במידה מסוימת על פעילות הניטריפיירים, גיל הבוצה המספיק בתהליך זה הבטיח NH₄⁺-הסרה של N בטמפרטורות נמוכות. במהלך תקופת הבדיקה, ממוצע הקולחים NH₄⁺-ריכוז N היה 3.50 מ"ג/ליטר, והתהליך המשולב הציג ביצועי ניטריפיקציה טובים ויציבים.

2.2.3 ביצועי סילוק זרחן

כפי שמוצג באיור 3, שיעור הסרת ה-TP השתנה מעט עם שינויים בטמפרטורת המים, ונשאר יציב מעל 94%. בשילוב עםאיור 6, ריכוז TP השפע נע בין 3.03~4.14 מ"ג/ליטר, וריכוז TP בשפכים נע בין 0.14~0.28 מ"ג/ליטר, העומד בתקן Grade A של DB 34/3527-2019. תהליך זה מסתמך על הפעולה המשולבת של סילוק זרחן ביולוגי (על ידי PAOs) והסרה כימית של זרחן (על ידי PAC). כאשר טמפרטורת המים יורדת, פעילות ה-PAO מעוכבת, ומשפיעה על סילוק זרחן ביולוגי. עם זאת, תהליך זה משלים עם סילוק זרחן כימי על ידי מינון של 3.7 גרם ליום של PAC, שמירה על קצב סילוק TP יציב והפחתת ההשפעה של שינויי טמפרטורת המים על סילוק הזרחן בתהליך המשולב. ליחידת A2O הייתה ביצועי הסרת TP הטובים ביותר. ריכוז ה-TP הממוצע ביחידה אנאירובית-אנוקסית היה 2.48 מ"ג/ליטר, עם שיעור הסרה של 32.61%. ריכוז הקולחין הממוצע של יחידה אירובית היה 0.29 מ"ג/ליטר, עם שיעור סילוק של 59.51%. שיעור הסרת TP הכולל עבור יחידת A2O היה 92.12%. העיצוב המבולבל של קטע A2O-MBBR יכול להסיר במידה רבה חנקן חנקתי הנישא במשקאות המעורבים המוחזרים, מה שמאפשר ל-PAOs אנאירוביים לשחרר זרחן בצורה יסודית יותר בקטע האנאירובי ולספוג זרחן בצורה מלאה יותר בקטע האירובי, מה שמגביר את הרמופו הביולוגי של ה-PAO. בנוסף, סילוק זרחן כימי על ידי מינון בצד אחד של מיכל ה-MBBR האירובי שמר על קצב סילוק TP יציב, עם איכות שפכים טובה יותר באופן יציב מהתקן דרגה A של DB 34/3527-2019. הסרת זרחן ביולוגי בקטע A2O-MBBR מתרחשת בעיקר כאשר PAOs במיכל האנאירובי המבולבל משתמשים במקורות פחמן כדי להמיר חלק מהחומר האורגני וחומצות שומן נדיפות לפוליהידרוקסיאלקנואטים (PHA). כאשר מי שפכים זורמים מהמיכל האנאירובי המבולבל למיכל ה-MBBR האירובי, PAOs משתמשים ב-PHA כתורמי אלקטרונים כדי להשלים את ספיגת הזרחן. עם זאת, ביצועי סילוק זרחן ביולוגי מושפעים בקלות מפעילות PAO, וטמפרטורת מים נמוכה מגבילה את פעילות PAO. לכן, כדי להגיע להסרת זרחן יציבה, שולבה סילוק זרחן כימי בתכנון התהליך. בנוסף, הספיחה על ידי שכבת המצע ביבשת הזרימה התת-קרקעית המבוססת על פחמן וצמיחת צמחים שקועים בבריכה האקולוגית סופגים גם הם מעט זרחן.

לסיכום, ההתקנה פעלה ביציבות במהלך תקופת הבדיקה, עם ביצועי הסרת מזהמים טובים. התהליך המשולב של A2O-MBBR + CWs השיג שיעורי הסרה ממוצעים של 68.40%, 89.45%, 73.94% ו-94.04% עבור TN, NH₄⁺-N, COD ו-TP, בהתאמה. ריכוזי הקולחים הממוצעים היו 11.69 מ"ג/ליטר, 3.50 מ"ג/ליטר, 26.9 מ"ג/ליטר ו-0.22 מ"ג/ליטר, בהתאמה, כולם עומדים בתקן Grade A של DB 34/3527-2019. מחקר של Wu Qiong וחב'. מציין כי A2O-MBBR הוא תהליך מורכב של בוצה פעילה וביופילם, הכולל כמות מיקרוביאלית גדולה, גיל בוצה ארוך, עומס נפחי גבוה, נפח קטן וטביעת רגל, עמידות חזקה לעומסי זעזועים, איכות שפכים טובה ופעולה יציבה. יתרה מכך, ביצועי הדניטריפיקציה של תהליכי ביופילם בחורף טובים יותר מאלו של תהליכי בוצה פעילה, מה שהופך אותו למתאים יותר לטיפול בשפכים בטמפרטורה{15} נמוכה בחורף. זו גם הסיבה העיקרית לביצועים הטובים של הסרת מזהמים של קטע A2O-MBBR במחקר זה. התהליך המשולב A2O-MBBR + CWs במחקר זה מוסיף אזור טיפול לליטוש CWs על בסיס תהליך A2O-MBBR, מה שמשפר עוד יותר את ביצועי הטיהור הכוללים ואת היציבות התפעולית של התהליך. הסרת TN ו-NH₄⁺-N הושפע פחות משינויי טמפרטורת המים העונתיים, בעוד שהסרת COD ו-TP כמעט ולא הושפעה מטמפרטורת המים העונתית. במהלך תקופת הבדיקה, הוא הפגין עמידות חזקה לעומסי זעזועים, מה שהפך אותו למתאים לשימוש באזורים כפריים עם תנודות גדולות באיכות ובכמות השפכים הביתיים.

2.3 ניתוח כלכלי של התהליך המשולב

העלויות של תהליך משולב זה כוללות בעיקר עלויות בנייה ועלויות תפעול טיפול בשפכים. עלויות הבנייה היו עבור הקמת מערך הניסוי, כולל רכישת גופי מיכל, ציוד חשמלי נלווה, מדיה, מפעלים שקועים ואביזרים לצינורות, בסך כולל של כ-3,000 CNY. בהתבסס על קיבולת הטיפול המקסימלית של שפכים במהלך הניסוי של 0.18 מ"ק ליום, עלות הבנייה למ"ר שפכים שטופלו היא כ-16,700 CNY. עלויות התפעול נובעות בעיקר מתפעול ההתקנה, כולל צריכת אנרגיה של ציוד, עלויות כימיקלים, עלויות סילוק בוצה ועלויות עבודה. הציוד החשמלי כולל: משאבת הזנה (הספק 2 ואט, Q=2.8 מ"ק/ד'), משאבת מחזור (הספק 2 ואט, Q=2.8 מ"ק/ד), מאוורר (הספק 5 וואט, קצב אוורור =5 ליטר לדקה), ומשאבת מינון פריסטלטית (הספק 2 ואט). מחושב על סמך כוח שימוש מרבי בפועל: משאבת הזנה 0.13 W, משאבת מחזור 0.19 W, אוורטור 1.25 W, משאבת מינון 2 W. סך הספק השימוש בפועל הוא 0.00357 קילוואט, צריכת חשמל יומית 0.086 קילוואט. צריכת החשמל למ"ק שפכים שטופלו היא 0.48 קוט"ש. בשימוש במחיר חשמל תעשייתי של 0.7 CNY/kWh, עלות החשמל היא 0.33 CNY/m³. עלות כימית PAC היא כ-2.4 CNY/ק"ג, שימוש 3.7 גרם ליום. PAC הנדרש לכל מ"ר של מי שפכים הוא 20.56 גרם, עלות 0.05 CNY/m3. עלות סילוק בוצה=כמות בוצה × יחידת נפח עלות סילוק בוצה. ייצור בוצה יבשה לטון מים הוא 0.09 ק"ג. בהתבסס על מחיר יחידת ההובלה והסילוק של בוצת שטיפה עירונית של 60 CNY/טון, עלות סילוק בוצה לטון מים=0.09 ק"ג × 0.06 CNY/kg=0.054 CNY. מכיוון שהגדרת הפיילוט דרשה רק בדיקה תקופתית לאחר הפעולה, עלות העבודה הוערכה על סמך ניסיון הנדסי בפועל. מפעל של 10,000 טון ליום מופעל על ידי 1~2 אנשים. בהנחה שהמשכורת של אדם בודד היא 3,000 CNY לחודש, עבור 2 אנשים, מדד עלות העבודה הוא כ-0.02 CNY/טון מים. פרטי העלות מוצגים בטבלה 4. לסיכום, עלות הטיפול בניתוח היא כ-0.46 CNY/m³. עם זאת, ככל שתגדל יכולת הטיפול בשפכים, עלויות הבנייה והתפעול לטונה מים ירדו. עלויות הבנייה והתפעול במהלך מבחן הפיילוט הן לעיון בלבד.

3. מסקנות

התהליך המשולב A2O-MBBR + CWs הראה ביצועים טובים לטיפול בשפכים ביתיים כפריים. הסרת TP ו-COD לא הושפעה במידה רבה משינויי טמפרטורת המים. שיעורי ההסרה הממוצעים עבור TN, NH₄⁺-N, TP, and COD reached 68.4%, 89.45%, 94.02%, and 73.94%, respectively. When water temperature ≤5°C, effluent quality stably met the Grade A standard of DB 34/3527-2019. When water temperature >5 מעלות, איכות שפכים יכולה לעמוד בתקן דרגה A של GB 18918-2002 "תקן הזרמה של מזהמים למפעלי טיהור שפכים עירוניים". תהליך זה יכול לנצל ביעילות חומר אורגני בתוך המערכת כמקור פחמן כדי לשפר את הדניטריפיקציה, ולשמור על הסרת TN של מעל 50% אפילו בטמפרטורות מים נמוכות כמו 0 מעלות.

קיבולת הטיפול האופטימלית בשפכים עבור התהליך המשולב של A2O-MBBR + CW בחורף הייתה 120 ליטר ליום ו-180 ליטר ליום בעונות שאינן-בחורף. לשינויים עונתיים בטמפרטורת המים (ירידה הדרגתית מ-32 מעלות ל-0 מעלות) הייתה רק השפעה מסוימת על סילוק החנקן בתהליך המשולב. שיעור הסרת ה-TN ירד מ-79.19% ל-51.38%, וה-NH₄⁺-שיעור ההסרה של N ירד מ-99.52% ל-74.77%. אפילו ב-0 מעלות, איכות הקולחים עמדה ביציבות בתקן דרגה A של DB 34/3527-2019, וב-NH₄⁺-שיעור ההסרה של N עדיין הגיע ל-74.77%. זה נהנה ממערכת IFAS, שבה גיל בוצה של עד חודש אחד הבטיח ניטריפיקציה בטמפרטורות נמוכות. התהליך פעל ביציבות במהלך תקופת הבדיקה, והפגין עמידות חזקה לשינויים בטמפרטורת המים.

תהליך A2O-MBBR מראש השתמש בשני סוגים של נושאי ביופילם תלויים להתקשרות מיקרוביאלית, ויצרו מערכת IFAS. אזור הביצה התת-קרקעי המבוסס על זרימת פחמן השתמש במספר חומרי מילוי, כולל ביוצ'אר, אבן גיר וזאוליט, שיפור ביצועי הסינון שלו תוך מתן משטח התקשרות נרחב למיקרואורגניזמים, שיפור יכולת הטיפול הביולוגי שלו. לתהליך A2O-MBBR מראש עם IFAS יש ריכוז ביומסה גבוה. שטח הביצה המרוכב של CWs האחורי משמש כשלב טיפול ליטוש, מטפל נוסף בשפכים, מה שהופך את המערכת הכוללת לעמידה יותר בפני עומסי זעזועים.

התהליך המשולב A2O-MBBR + CWs מתאים לטיפול בשפכים ביתיים באזורים כפריים עם תנודות גדולות באיכות ובכמות. הוא פועל ביציבות וביעילות, עם עלות טיפול של כ-0.46 CNY/m³. יתרה מכך, ניתן להתאים את קטעי התהליך A2O-MBBR+CWs בצורה גמישה בהתאם לסטנדרטים, תרחישים ומטרות שונות של שפכים. תהליך משולב זה יכול לספק התייחסות לנתונים ובסיס לפרויקטים כפריים של טיפול בשפכים ביתיים בסין, להציע מסלול ניצול משאבים עבור שממה סרק באזורים כפריים, ויש לו פוטנציאל יישום רחב בשוק תחת המגמה הלאומית של (בדגש רב על שיפור איכות הסביבה הכפרית.