氧化沟废水处理技术情况说明书外文翻译资料

 2022-09-09 04:09

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美国环境保护局 华盛顿水务办公室 EPA 832-F-00-013 2000年9月

氧化沟废水处理技术情况说明书

简介

氧化沟是一种改进型的活性污泥生物处理过程,其利用长效固体保留时间(SRTs)来去除可生物降解有机物。氧化沟是一种标准的完全混合系统,其可以经过改进来达到活塞流条件。(备注:当条件达到了活塞流时,必须采用扩散空气来保证充分混合。此时该系统将不再作为氧化沟来运行)。标准的氧化沟处理系统通常在一个环形,椭圆形或马蹄形水池中包含单个或多个通道配置。因此,氧化沟被称为“跑道型”反应器。同时水平或垂直安装的通风装置提供了循环,氧气转换和沟内的通风。

在初步处理环节,例如分离筛和水沉砂,通常先于氧化沟进行处理。在某些时候会进行先于氧化沟的预先设置,但是这在本设计中并不是标准要求。根据污水出水的要求,净化之后必需使用三级过滤器。进行消毒是必需的,并且在最终出水前必须进行二次通风。流向氧化沟的水与二沉池的回流污泥进行曝气,同时充分混合。图1中展示了一个标准的采用氧化沟的活性污泥系统的过程流程图。

氧化沟

来源:帕森斯工程科学有限公司,2000

往消毒

回流活性污泥(RAS)

污泥泵

沉淀池

料斗

通风装置

从初级处理

图1 标准氧化沟活性污泥系统

表面通风装置,例如刷轮,转盘曝气,通风管通气,或微孔曝气等用于使混合的液体循环。混合过程包含氧气进入到混合液体以培养微生物生长和保证微生物和进入的污水充分接触的动力速度。通风装置极高地增加了溶解氧(DO)的浓度,但是降低了混合液体流进沟槽的生物量的载氧量。混合液在沟槽中循环的同时,悬浮物中保留了固体。如果SRTs设计用于硝化,将导致高度的硝化作用。氧化沟污水排除通常在一个单独的二级净化中进行。可以在氧化沟前增加一个缺氧消化池以提供生物磷的去除效果。

氧化沟同样可以用于局部的反硝化作用。最常见的一个增强脱氨的修正设计是改进的Ludzack-Ettinger (MLE)过程。如图2中展示的在这个过程中,在有氧区沿着混合液体循环的氧化沟上游增加一个缺氧槽,以获得高程度的脱氨作用。在有氧池中,自养细菌(硝化细菌)将硝态氮转换为亚硝态氮。在缺氧区,非字样细菌将亚硝态氮转换为氮气释放到空气中。有氧池中一些混合液体通过再循环,以提供带有高浓度硝态氮的混合液到缺氧池中。

一些制造商为氧化沟进行了改进,去除了在缺氧和有氧循环条件或阶段中的营养物质。运行的机制由制造商改变,通常来说,这个过程包括两个单独的曝气池,第一个是缺氧池,第二个是有氧池。污水和回流活性污泥(RAS)被引入到第一个缺氧环境的反应池。混合液体流入第二个有氧环境的反应池。接下来进行相反的操作,第二个反应池开始在缺氧条件下运行。

适用性

氧化沟过程在第二级污水处理技术中得以充分展示,适用于任何采用活性物理处理的情况(传统的或延时曝气的)都可以。氧化沟适用于要求硝化作用的工厂里,因为那里的水池的尺寸可以用于合适的SRT以达到混合液体最低温度的硝化作用。这种技术用于小型安装,小型社区十分有效,因为它比传统处理工厂要求更多的场地。

混合液回流设备3Q—4Q

剩余活性污泥

好氧

缺氧

二沉池

回流活性污泥 0.5Q—1Q

Q

初凝污泥

初次絮凝

来源:帕森斯工程科学有限公司,1999

图2修改后的ludzack-ettinger过程

这种氧化处理过程起源与荷兰,1954年,第一套完整规模的工厂安装在荷兰Voorschoten。目前在美国有超过9,200的市政级氧化沟安装。当氧化沟设计用于脱氨作用时,硝化作用基本上产生少于1毫克每升的氨态氮。

优点和缺点

优点

氧化沟的主要优点是低操作要求和运行及维护成本的条件下,达到去除目标物的能力。氧化沟的部分特殊优点包括:

C 对比其他生物处理过程,增加了一种更可靠的性能更高的方法,带有恒定的水量和持续的排量,降低了溢流率并且消除了其他生物处理过程如SBRs中常见的周期性污水排除波动。

C 长液压保留时间和完整混合最小化了冲击荷载或液压波动的影响

C 比其他生物处理过程产生更少的污泥,因为在活性污泥过程中延长了生物活性。

C 和其他生物处理过程相比,节能运行减少了能量成本。

缺点

C 和其他活性污泥处理工程的改进方法相比,有相对较高的污水悬浮固体浓度。

C 比其他活性污泥处理需要更大场地。这将花费更大,并限制了在城市,郊区或其他场地费较高的地区的可行性。

设计标准

建造

氧化沟通常采用钢筋混凝土建造,还有压力喷浆,沥青丁基橡胶和粘土。采用不透水材料以防止腐蚀。

设计参数

筛过的污水进入沟槽,以0.25到0.35米每秒 (0.8 到1.2 英尺每秒)的速度充气和循环以保持固体悬浮(Metcalf amp; Eddy, 1991). RAS循环系数为百分之75到百分之150,混合液体中的悬浮固体(MLSS)浓度范围为1,500 到5,000 毫克每升(0.01 到 0.04 磅每加仑) (Metcalf amp; Eddy, 1991). 氧化沟的氧气转换效率范围为2.5到3.5 lb./Hp-小时 (Baker Process, 1999).

设计标准受到流入的污水参数和需要的流出水参数影响,包括达到硝化作用,脱氨作用的决定或要求,和/或生物磷去除。氧化沟的特殊设计参数包括:

固体保留时间(SRT):氧化沟的体积是基于要求的SRT满足出水水质的要求来决定的。挑选SRT作为硝化作用需求和最小化混合液体温度的功能。设计SRT值从4到48小时或更多天不等。标准的SRTs要求的硝化作用范围为12到24天。

BOD加载:BOD加载率从小于160,000 毫克/1000 公升(10磅/1000立方英尺)到大于40000000毫克 /1000 公升(50磅/1000立方英尺)不等。每天为240,000 毫克/1000公升 (15磅/1000 立方英尺每天)的BOD加载率通常用作设计的加载率。然而,BOD加载率通常不作为是否发生硝化作用的决定性参数。

液压保留时间:,氧化沟中的液压保留时间很少用于氧化沟设计的基础,大多数市政污水处理工厂的范围为6到30小时。

性能

作为一项充分证实的二级处理过程, 氧化沟处理过程已经能够适用于硝化作用和脱氨作用了。作为氧化沟去除营养物的评估(EPA, 1991)的一部分,从17个氧化沟工厂处收集了性能数据。这些工厂的平均设计量范围378至45,425 立方米/天(0.1至12 MGD)。这些工厂的平均性能总结在表1中,表明了氧化沟达到了BOD,悬浮固体和氨态氮的去除超过了百分之90。同样地,Rittmann 和Langeland (1985)报道了氧化沟处理的脱氨作用超过了百分之90。

以下章节讨论了两个最近设计的氧化沟设备的性能。

Casa Grande的污水回收设备

Arizona州的Casa Grande城市的污水回收设备与1996年2月开始运行。该系统设计每天处理量为15,142 m3/天 (4.0 MGD),并且在每个有氧区处理之前采用了一个缺氧区用于提供脱氨作用。采用的流入设计参数为270 mg/L BOD (0.002 lbs/gal BOD), 300 mg/L TSS (0.003 lbs/gal TSS), and 45 mg/L TKN (3.8x10-4 lbs/gal TKN), 该工厂已经持续地达到了流出目标为270 mg/L BOD (0.002 lbs/gal BOD), 300 mg/L TSS (0.003 lbs/gal TSS), 和 45 mg/L TKN (3.8x10-4 lbs/gal TKN),氨态氮(4.2x10-5 lbs/gal氨态氮)。表1总结了该工厂在1997年6月到1999年7月的表现。

表1 CASA GRANDE的AZ污水处理厂性能

平均月流入量

(毫克每升)

平均月流出量

(毫克每升)

去除百分比

(%)

BOD

226

8.86

96

TSS

207

5.23

97

Total N

35.4

1.99

94

来源: AZ ,Casa Grande之城,1999

马萨诸塞州的Edgartown的污水处理厂

Massachusetts州的Edgartown的污水处理厂坐落于Martha葡萄园岛上,设计用于每天处理量为冬天757 m3/天 (0.20 MGD),夏天2,839 m3/天 (0.75 MGD)。安装了两个Carrouselreg; denitIR水池。该工厂从开始运营至今已经达到了目标性能。表2总结了月流入和流出数据。

表2 EDGARTOWN ,MA污水处理厂的性能

平均月流入量

(毫克每升)

平均月流出量

(毫克每升)

去除百分比

(%)

BOD

238

3.14

99

TSS

202

5.14

97

Total N

27.1

2.33

90

来源:Edgartown之城,1999

运行和维护

和其他二级处理过程相比,氧化沟需要相对较少的维护。大多数情况下不需要化学物质,但是可以增加金属盐以提高磷去除。

残差生成

如果在氧化沟之前进行了初级澄清,就会生成初沉污泥。氧化沟过程的污泥产量范围为0.2到0.85千克TSS 每千克(0.2到0.85磅TSS 每磅)。采用了BOD (Sherwood Logan和Associates, 1999)。标准的污泥产量为每千克的BOD 有0.65

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