用UASB代替厌氧单元的A2O工艺在生活污水处理中的性能评价外文翻译资料

 2022-08-06 09:38:33

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用UASB代替厌氧单元的A2O工艺在生活污水处理中的性能评价

M.A. Moharram *, H.S. Abdelhalim, E.H. Rozaik

Sanitary Engineering, Cairo University, Giza, Egypt

Received 4 November 2014; revised 8 January 2015; accepted 28 January 2015

摘要

研究了一种由厌氧的上流式厌氧污泥床(UASB)、缺氧单元及好氧活性污泥组成的联合系统处理生活污水的可行性。向系统中注入普通的生活污水，先使用El Berka污水处理厂的活性污泥处理中等有机负荷的废水，然后再处理化学需氧量（COD）为2635 mg / L的高强度废水。有机负荷率（OLR）从0.5增加至4.43千克COD /立方米/天。 每次加载的HRT（水力停留时间）从10.5 h变为15 h。 对于每个装载运行，均以100％，200％和300％的速度对内部再循环（IR）进行了测试。 调节返回的活性污泥，以保持混合液中悬浮的固体大于2500 ppm。在稳态条件下，UASB反应器的去除效率达到总COD的79.13%。 说明联合系统进行了良好的有机去除，使总COD、TN和TP的去除率分别达到95.87 %、84.95 %和87.59 %。当OLR增加到4.43 kg COD / m3 /天时，UASB的出水质量恶化，达到48.20％，COD去除率分别下降到62.90％，29.90％和46.90％。该系统在不同有机负荷下的最佳操作条件为HRT = 15 h和IR = 200％。

关键词：厌氧废水处理；A2O工艺；硝化；反硝化；EBPR；上流式厌氧污泥床UASB
缩略语：UASB，上流式厌氧污泥床； OLR，有机负荷率； HRT，水力停留时间； SRT，污泥保留时间； IR，内部再循环； EBPR，增强生物除磷

1.导言：
废水处理的目的是去除污染物，这些污染物如果排放到河流中会影响水生环境。 历史上的废水处理工程师致力于去除污染物，这些污染物会降低溶解氧，对水生生物有有害影响，从而加快耗尽接收水中的溶解氧。大多数需氧污染物是有机化合物，然而氨氮是重要的无机物。 因此，早期的废水处理系统旨在去除有机物并将氨氮氧化为硝酸盐氮，这仍然是当今许多系统的目标[1]。含氮化合物的排放不当会对水生系统产生不利影响，例如富营养化，对水生生物产生毒性以及增加水体中溶解氧的消耗。
当前研究的系统同时发展了厌氧系统和有氧系统。 后处理方法的选择取决于厌氧性污水的特性以及环境机构设定的直接排放到接收水中或处理后的污水再利用的标准[2]。 该组合的优点是：（a）能耗更低；（b）降低用于脱水的化学药品消耗；（c）减少要处置的污泥；（d）所需设备更少；（e）更高的操作简便性；（f）更好的污泥脱水特性。
提出的系统是一种厌氧单元由高速率UASB取代的A2 / O工艺厌氧、缺氧、好氧系统。 氨将被转化为亚硝酸盐，然后在好氧池中被硝化，从好氧池中返回的上清液将被返回到缺氧池中进行脱氮。另一方面，磷酸盐在厌氧池中释放，然后在其后的需氧池中被充分吸收。

因此，在该过程中可以同时去除磷和氮。该实验的目的是评估El Berka废水处理厂对收到的生活污水处理工艺的可行性和最佳操作参数。


2.材料与方法：
在这项研究中，A2 / O工艺用于处理El Berka废水处理厂中的生活废水，用UASB反应器代替厌氧装置。 该系统的流程图以及采样点如图1所示。

装置

取样位置

(A) 进水水箱

(1) 原水

(B) 上流式污泥床

(2) UASB废水

(C) 曝气池

(3) 曝气池混合乙醇

(D) 最后沉淀池

(4) 处理后废水

(E) 内部再循环泵

(F) 活性污泥回收泵

(G) 空气供应器

图1：实验装置

2.1模型描述

生活污水将通过重力作用从连接El Berka污水处理厂的除砂室和主要沉淀池的通道收集。 然后将原废水直接连接到位于高位的500升容量的聚乙烯水箱中，以向系统中供给原水，然后将水流到塑料管道中，即为容积为25.6升的上流污泥床反应器UASB。
通过UASB之后，水流到长度为100厘米，宽度为0.45厘米，总深度为65厘米的钢罐缺氧池，缺氧池的长度约为15厘米，曝气池长度为85厘米。 引入最终沉淀池，其直径为30 cm，总高度为65 cm，以收集曝气池的出水，并连接至泵（5 l / min）以回收污泥。将另一个具有相同容量的泵连接到曝气区，以使硝酸盐返回缺氧区。
测试了三个运行参数：有机物加载速率（OLR），水力停留时间（HRT）和流体从系统充气区到缺氧区的内部再循环（IR）以及它们的三个级别，如表2所示。 但是，在系统运行期间，它同时受到所有因素的影响。

表1：测试操作参数与测试级别

因素

一级

二级

三级

OLR (g/m3)

lt;500

500-1000

gt;1000

HRT (h)

15

12.5

10.50

IR (%)

100

200

300

表2：运行时间表

运行数

OLR

HRT

IR

1

1

1

1

2

1

2

2

3

1

3

3

4

2

1

2

5

2

2

3

6

2

3

1

7

3

1

3

8

3

2

1

9

3

3

2

优化实验是根据田口分数设计法设计的[3]。 这种方法考虑了COD，BOD，TSS，VSS，NH4-N和NO3-N，TP的效率。 本实验设计中使用了L9（33）正交阵列[4]。 表1总结了针对所选因素实施的测试级别。
该实验以9个运行为基础，我们在这些运行上测试了三个参数之一的更改对系统性能的影响，得出了对良好系统运行的最佳限制。 表2显示了9个运行时间表。 图2显示了UASB和活性污泥的有机负荷率随实验时间的变化。
每次运行都要调整内部再循环量，还应调整返回到缺氧区（RAS）的活性污泥，以在曝气区获得合适的混合悬浮固体。
对水力停留时间进行了试验，以确定可以达到1982年法律第48条要求的所需出水水质的最低HRT。
由于硝化自养细菌的生长速度比其他异养细菌慢得多，因此控制了SRT以维持硝化作用。 硝化微生物种群增加一倍的时间比其他异养细菌长10–20倍[5]。
将曝气区的溶解度调整为2 lt; DO lt; 4 mg / L。 硝化作用需要有足够的溶解氧，当溶解氧的浓度太低而不能支持足够高的氧气传输速度时，硝化速率可能会受到限制。 在HRT为6–8 h的市政活性污泥系统中，当DO浓度为2 mg / L或更高时，硝化率最高[5]。

图2：UASB和活性污泥的有机负荷率随实验时间的变化

3. 结论
该实验于2014年5月开始，并于2014年10月1日终止。该系统使用El Berka污水处理厂的原废水连续运行约4个月，并通过添加二次污泥中的活性污泥实现了高有机负荷植物澄清剂，以达到每次运行所需的有机负荷率。
该实验持续了约130天，为系统优化了最佳操作参数。为了获得系统中的稳态条件，在每个测试条件改变之前，至少提前五天运行系统。每次运行将连续进行三次实验。
通过观察和比较1982年法律第48条中主要参数的浓度（如COD，BOD5，TSS，VSS和某些操作参数（如pH值，碱度， 进水和最终沉淀池的出水温度），对整体系统性能进行了评估。

正常的生活废水有机装载操作（运行1-3）

前三轮运行在El Berka污水处理厂的正常生活废水负荷下进行，总COD介于248与955 mg / L之间。 表3显示了原水的特性。实验分别获得了HRT的影响以及内部再循环IR对所提出系统中COD，TN和TP去除的影响。

表3：在低有机负荷运行下的原水特性

特性

单位

最小值

平均值

最大值

PH

mg/L

7.15

7.32

7.45

碱度

mg/L As CaCO3

220.00

282.22

370.00

COD

mg/L

248.00

436.44

955.00

BOD

mg/L

144.00

346.56

845.00

TSS

mg/L

155.00

357.89

1200.00

VSS

mg/L

112.00

244.56

800.00

NH4-N

mg/L

11.80

14.29

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