¿Estudio experimental sobre el tratamiento integrado de zanjas de oxidación con circulación tridimensional de aguas residuales urbanas?
La zanja de oxidación es una tecnología de tratamiento de aguas residuales económica, eficaz y estable. Desde su aparición en la década de 1950, se ha convertido en una de las principales tecnologías de tratamiento biológico de aguas residuales después de muchas mejoras en los procesos y equipos de aireación. Especialmente para la desnitrificación biológica de aguas residuales, la zanja de oxidación tiene las ventajas de un bajo costo y una alta eficiencia de eliminación de TN en comparación con otros procesos de desnitrificación biológica. Sin embargo, en comparación con el método de lodos activados, la zanja de oxidación ocupa un área grande y su aplicación es limitada en ciudades o áreas donde el terreno es caro. La nueva zanja de oxidación integrada con circulación tridimensional desarrollada en este estudio no solo conserva las ventajas de un equipo y operación simples de la zanja de oxidación, sino que también reduce el espacio del piso. Esta tecnología ha sido patentada. Este artículo presenta principalmente los resultados de la investigación experimental del tratamiento integrado de zanjas de oxidación con circulación tridimensional de aguas residuales urbanas.
La zanja de oxidación es una tecnología de tratamiento de aguas residuales económica, eficaz y estable. Desde su aparición en la década de 1950, se ha convertido en una de las principales tecnologías de tratamiento biológico de aguas residuales después de muchas mejoras en los procesos y equipos de aireación. Especialmente para la desnitrificación biológica de aguas residuales, la zanja de oxidación tiene las ventajas de un bajo costo y una alta eficiencia de eliminación de TN en comparación con otros procesos de desnitrificación biológica. Sin embargo, en comparación con el método de lodos activados, la zanja de oxidación ocupa un área grande y su aplicación es limitada en ciudades o áreas donde el terreno es caro.
La nueva zanja de oxidación integrada con circulación tridimensional desarrollada en este estudio no solo conserva las ventajas del equipo de zanja de oxidación y su operación simple, sino que también reduce el espacio del piso. Esta tecnología ha sido patentada. Este artículo presenta principalmente los resultados de la investigación experimental del tratamiento integrado de zanjas de oxidación con circulación tridimensional de aguas residuales urbanas.
Características del proceso de 1
La nueva zanja de oxidación integrada desarrollada en este estudio adopta una circulación tridimensional y se construye junto con el área de sedimentación. Sus características son: ① La capa superior de la zanja de oxidación es una zona aeróbica y la capa inferior es una zona anóxica, no está en contacto con la atmósfera y se forma hipoxia rápidamente. El líquido mezclado completa el proceso de desnitrificación biológica de degradación de materia orgánica y nitrificación y desnitrificación en el proceso de circulación ascendente y descendente. En comparación con las zanjas de oxidación convencionales, la superficie útil se puede reducir en aproximadamente un 50%. (2) El área de sedimentación y la zanja de oxidación se construyen conjuntamente. El lodo sedimentado puede regresar automáticamente a la zanja de oxidación sin necesidad de equipo de retorno de lodo, lo que puede ahorrar inversión y consumo de energía. El área de sedimentación no tiene impacto en el estado. del líquido mezclado en la zanja de oxidación. ③Estructura compacta y funcionamiento sencillo.
Esta investigación se realizó en el laboratorio y el volumen efectivo del dispositivo experimental fue de 33 litros. Las aguas residuales de prueba son aguas residuales urbanas y su calidad del agua se muestra en la Tabla 1. Durante la prueba, la temperatura del líquido mezclado en el reactor cambió con las estaciones y se mantuvo básicamente entre 11 y 28°C. Al comienzo del experimento, el volumen de agua de tratamiento fue de 0,33 litros/hora y luego aumentó gradualmente a 6 litros/hora. La concentración de lodo se mantuvo en 2,0 ~ 4,9 g/L y la carga de lodo fue de 0,08 ~ 0,1,4 kg. bo D5/kg VSS·d ..
En la configuración experimental, el flujo circulante del líquido mezclado es impulsado por un cepillo giratorio. La función del cepillo giratorio es airear y oxigenar, además de mezclar y hacer circular el líquido sin que se depositen lodos en el fondo. De acuerdo con los requisitos de diseño, cuando se determina la profundidad de inmersión del cepillo giratorio, ajustar la velocidad de rotación del cepillo giratorio puede garantizar la concentración de oxígeno disuelto y los requisitos de velocidad del flujo de agua en la zanja. Durante la operación de prueba, el OD en la capa superior de la zanja de oxidación integrada de circulación tridimensional se mantuvo por encima de 2 mg/L, mientras que la capa inferior permaneció en un estado anóxico. La velocidad de circulación promedio de la solución mezclada fue de 0,25 m/s y no se produjo deposición de lodos.
2 Resultados y discusión
Debido a que la zanja de oxidación opera en modo de carga baja, la eficiencia de eliminación de materia orgánica en las aguas residuales es alta. Durante el funcionamiento estable, la tasa de eliminación de DQO alcanza el 95%. Cuando la concentración de DQO del agua de entrada es inferior a 1000 mg/L, la DQO del efluente es inferior a 50 mg/L. La tasa de eliminación de DBO5 alcanza más del 98% y la concentración promedio de DBO5 del efluente puede ser de 5 mg/L. Se ha observado que el sistema experimental tiene una alta eficiencia de eliminación de materia orgánica.
Durante el experimento no se produjo ninguna expansión de los lodos. Según los resultados de la prueba, el SVI del lodo de la zanja de oxidación está en el rango de 50-260 ml/g, el SS del agua de entrada es de aproximadamente 150 mg/L y el SS del efluente es inferior a 15 mg/L.
zanja de oxidación integrada de circulación tridimensional La capa superior es una zona aeróbica y la capa inferior es una zona anóxica. El líquido mezclado completa el proceso de desnitrificación biológica durante el proceso de circulación.
Durante la operación de prueba, la carga de nitrógeno amoniacal en el sistema de prueba fue de 0,01 ~ 0,02 kg NH3-N/kg VSS·d, la carga de DBO5 fue de 0,08 ~ 0,1,2 kg DBO/kg VSS·d, y el agua de entrada NH4-N La concentración fue de 45 ~ 67 mg/L. La concentración de TN del agua entrante es de 70 ~ 80 mg/L, la concentración de TN del efluente es de aproximadamente 7 mg/L y la tasa de eliminación de TN alcanza más del 90%. Se puede observar que este sistema experimental mantiene las características del efecto de desnitrificación en zanja de oxidación convencional.
El tiempo de retención hidráulica es uno de los principales factores que afectan a la eliminación de contaminantes orgánicos en zanjas de oxidación. Según los resultados de la prueba, cuando la concentración de DQO del agua entrante es de aproximadamente 480 mg/L, la temperatura del agua es de 23°C y el tiempo de retención hidráulica es inferior a 5 horas, la tasa de eliminación de DQO es inferior al 75%. A medida que aumenta el tiempo de retención hidráulica, la concentración de DQO en el efluente disminuye rápidamente y la eficiencia de eliminación aumenta significativamente. Cuando el tiempo de retención hidráulica es superior a 6 horas, la concentración de DQO del efluente es inferior a 50 mg/L y la tasa de eliminación es superior al 90%. Sin embargo, cuando la TRH es superior a 10 h, la tasa de eliminación no aumenta significativamente. Por lo tanto, cuando aumenta la concentración de DQO del agua entrante, el HRT de la zanja de oxidación debe aumentarse en consecuencia para garantizar una mayor tasa de eliminación de DQO. Además, en condiciones experimentales, cuando la DQO tiene una alta eficiencia de eliminación, la tasa de eliminación total de nitrógeno siempre está por encima del 90%.
En este sistema experimental, la temperatura tiene un cierto impacto en el efecto de eliminación de DQO. Los resultados experimentales muestran que cuando la temperatura del agua es de 12 a 15 °C, la tasa de eliminación de DQO es aproximadamente del 89 %. Cuando la temperatura del agua es superior a 15°C, la tasa de eliminación de DQO es superior al 90%. La temperatura tiene un impacto significativo en la tasa de eliminación total de nitrógeno. Los resultados experimentales muestran que cuando la carga total de nitrógeno es ≤≤≤0,08 kgtn/kgMLVSS·d, la carga de DBO5 es 0,08-0,14 kgbod/kgMLVSS·d, la temperatura es de 11 ~ 13 ℃ y la tasa de eliminación de TN es aproximadamente del 75 %. . A medida que aumenta la temperatura, la tasa de eliminación total de nitrógeno aumenta significativamente. Cuando la temperatura es superior a 150°C, la tasa total de eliminación de nitrógeno alcanza más del 90%. Esto se debe a que cuando se forma un estado anóxico en la zanja de oxidación, el efecto de la temperatura sobre la desnitrificación es muy obvio.
3 Conclusión
Los resultados experimentales muestran que la zanja de oxidación integrada con circulación tridimensional puede eliminar eficazmente los contaminantes orgánicos en las aguas residuales, con una tasa de eliminación de DQO del 95 % y la correspondiente eliminación de DBO. tasa del 98%. Al mismo tiempo, debido a la formación de zonas aeróbicas y zonas anóxicas, favorece la desnitrificación biológica de las aguas residuales. En este experimento, cuando HRT=10h y SRT=30d, la tasa de eliminación de NH3-N alcanzó el 99% y la tasa de eliminación total de nitrógeno alcanzó más del 90%. Por lo tanto, es factible utilizar zanjas de oxidación integradas con circulación tridimensional para tratar las aguas residuales urbanas.
Las ventajas de la zanja de oxidación integrada con circulación tridimensional son:
(1) Dado que la mezcla de lodos activados circula tridimensionalmente, puede ahorrar aproximadamente un 100 % más que la Zanja de oxidación convencional bajo la misma capacidad de tratamiento del 50% del espacio de planta.
(2) El lodo regresa automáticamente y el separador de sedimentación se coloca en un extremo de la zanja de oxidación tridimensional. No cambia el patrón de flujo del líquido mezclado en la zanja principal. no causa pérdida de energía, ahorra energía y reduce los costos operativos.
(3) Todo el sistema tiene una estructura compacta, ocupa menos espacio, requiere menos inversión, es fácil de operar y se puede ensamblar en una fábrica. Es una nueva tecnología adecuada para el tratamiento de aguas residuales. pequeñas y medianas ciudades y comunidades urbanas de mi país en esta etapa.
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