印度全规模城市污水处理厂的UASB反应器和抛光池在启动阶段的质量评估
Nadeem Khalil.1＊和Tarique艾哈迈德2
1Aligarh穆斯林大学Zakir Husain工程技术学院土木工程系环境工程组，Aligarh, 202001印度。
2土木工程系，Zakir, AMU, Aligarh, 202001印度。
http://dx.doi.org/10.12944/cwe.11.1.06
在可用的技术中，Up Flow Anaerobic污泥毯（UASB）工艺一直是市政废水处理中最广泛应用的方法之一，尤其是印度等温暖气候条件的国家。然而，过去大约十年目睹了UASB人气的快速下降及其实施。有关UASB反应堆的绩效不符合规定的排放标准的批评，有批评。这是一般假设，即UASB反应器不是根据城市污水如城市污水的稀释废水，当大于150mg / L时，COD 250mg / L和硫酸盐超过150mg /升。An attempt has been made through this study to investigate the reasons on the basis of quality assessment and field observations on UASB reactors and it’s post-treatment of a newly commissioned (start-up) municipal (sewage) wastewater treatment plant commonly called ‘STP’ having capacity of 14每天百万升(MLD)。研究的目的是了解在调试阶段可能与较差的去除效率有关的差距。本文简要讨论了UASB装置运行和维护方面的一些问题，以期对其进行改进。
城市污水;UASB技术;最后的抛光池塘;BOD;河流恒河;污染治理
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全规模城市污水处理厂包括UASB反应器和抛光池在印度启动阶段的质量评估。Curr World environment 2016;11(1) DOI:http://dx.doi.org/10.12944/cwe.11.1.06
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介绍
UASB(上流式厌氧污泥毡层工艺)技术是一种基于厌氧原理的污水处理技术，在世界范围内得到了广泛应用，特别是在印度等气候温暖的国家。由于该技术具有适度的资本投资、低的运维成本、无需能源的过程、易于实施、相当好的去除效率和一般的足迹，因此受到欢迎。目前，全世界大约有300个装置。在支持UASB污水处理的国家中，印度、巴西、哥伦比亚、印度尼西亚是世界上最领先的国家之一。仅在印度，就有大约70个用于市政应用的UASB装置在运行，总流量处理能力约为3000 MLD(人口相当于3000万)。印度在UASB技术方面的经验非常多样化和独特。
与任何其他厌氧处理工艺一样，UASB出水也需要一个足够的后处理装置来进一步抛光出水，以达到河流排放[5]的排放标准。一般而言，基于自然工艺的抛光池被广泛用作第二步(后处理)，以进一步减少UASB反应器出水的污染物。虽然这种组合处理去除有机和固体负荷没有任何能量输入，但也有其缺点。抛光池占用了很大的表面积，这使得这种组合不受欢迎。
针对电站启动初期的监测和运行中涉及的问题，本研究尝试对UASB反应器和抛光池的性能进行研究。这项研究基于对印度北部UASB污水处理厂的质量评估和实地观察。讨论了调试阶段的一些基本故障，这些故障不仅影响UASB反应器，而且影响处理厂的整体性能。本文的研究成果有助于了解UASB反应器初始启动过程中的基本原因，从而有助于提高反应器的性能。
UASB技术在印度和运营问题
UASB技术在印度的应用是在恒河行动计划第一阶段在坎普尔和米扎普尔成功引进、示范和运行UASB工厂之后开始的。根据亚穆纳行动计划(YAP)，哈里亚纳省的10个UASB污水处理厂和北方邦的5个UASB污水处理厂在1990年代末一次性投入使用。图1显示了实施YAP的地区/城市的亚穆纳盆地地图。
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从那时到2010年，UASB是印度污水处理最优选的选择。不仅由于良好的去除效率，选择也是由于没有能量要求的主要优点，最小的O＆M成本，污泥生产较少，以及发电的沼气形式的资源恢复。然而，在过去六年中，在宇航中，UASB实施的迅速下降。这可能归因于有关表现的差的案件和故事，缺乏运营的愿意，疏忽的运营商和管理，缺乏技术诀窍，资源，动机，而不是意识到环境的重要性或水体。还观察到，一些UASB工厂甚至没有妥善委托，因此不会达到良好的结果。
正在研究的STP的描述
目前的工作是在阿格拉市最近投产的14个MLD UASB污水处理厂(STP)进行的，该污水处理厂基于上行厌氧污泥毡(UASB)技术。这个STP是根据亚穆纳行动计划设计和建造的，并得到日本的财政援助(软贷款)。STP位于印度北方邦阿格拉达亚尔巴格的Jaganpur村。图2和图3给出了显示STP和布局的卫星图。
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原污水从主泵站(MPS)被泵入STP的进口室，主泵站位于距STP基地约3.50公里的阿格拉Boodi Ka Nagla。这个STP有两个UASB反应器，每个处理流7 MLD。经处理的废水通过流经STP附近的污水渠直接排放到亚穆纳河。
原始污水首先进入入口室，然后通过矩形凹口溢出到筛室。在筛选之后，污水通过机械砂砾室通过，手动砂砾通道保持待机。将碎屑污水通过2个分配盒，并分成4个分布在4个分配盒中，每个UASB反应器在任一侧有2个分配盒。在一个反应器中，有16个进料盒，每个配电箱将废水传送到8个进料盒，通过向下取出反应器的床上均匀地分布污水。来自Uasbrs的处理过处的流出物用于抛光池塘以进行进一步处理。池塘是有一天保留时间的浅水池。最后，从这些池塘的处理过的流出物中氯化在氯接触罐中的病原体去除，然后通过200米长的混凝土通道排放。图4给出了14个MLD UASB反应器和抛光池的视图。
在UASB反应器中积累的消化污泥被排出并直接输送到污泥干燥床进行脱水和干燥。UASB反应器除雾后产生的沼气收集到储气柜中，储气柜储气8小时，剩余沼气计量后使用沼气燃除系统进行燃烧。不同单位的尺寸如下所示
单位的名字 |
不。 |
大小/尺寸(LXBXD) |
进气室 |
1 |
3.00m×1.00m×3.60m |
屏幕室： 机械的 手册 |
1 1 |
3.00m×1.20m×0.61米 3.00m×1.20m×0.50米 |
砂砾室： 机械的 手册 |
1 1 |
5.75m× 5.75m× 0.70m 20.50米×1.60米×0.75米 |
UASB反应器 |
2 |
28米× 20米× 4.70米 |
抛光池: FPU-1 FPU-2 |
1 1 |
111.87米×50.90米×1.25米 111.87米×50.65米×1.25米 |
污泥干燥床 |
11 3. |
25.26米×8.95米 21.00m×9.00m. |
气柜坦克 |
1 |
内径7.00m. 体积为173.10立方米 |
燃烧系统 |
1 |
高度6.00m. |
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方法
在抽样和分析之前，开发了理论框架，用于对pH，碱度，BOD，COD，TSS，硫酸盐，VFA和污泥（TS，TS，VSS，灰分含量等不同的参数进行样品及其分析。从STP单元内的不同位置收集样品。四个不同的采样站/位置，即标记为（S1）的STP的入口，砂砾室出口（S2），STP的UASB反应器出口（S3）和最终出口被选中，并在图3中标记．
每天从每个采样站的三个样品（早上，中午和晚上）收集在大约八个月（2月至9月）的时间内收集。这些样品基于“抓取”基础，但在分析之前，将各自的样品混合在一起，用于测试pH，碱度，TSS，BOD，COD，硫酸盐和VFA等各种参数。高浓度硫酸盐的存在是抑制生物活性。VFA表示
本研究的另一个重要方面是研究UASB反应器污泥的性质。UASB反应器中不同污泥端口的污泥样本每周也采集一次。对污泥进行TS、VSS和灰分分析。所有试验均按照《水和废水检验标准方法》[6]进行。STP基地和AMU的实验室设施用于进行分析。
结果和观察
现场监测收集的数据汇总见图5、6、7、8、9、10、11和表1、2、3。
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表1：观察到的VFA，碱度和pH值
参数/样品没有。 |
浓度(毫克/升) |
碱度（mg / l） |
ph |
|||
污水 |
UASB出水 |
污水 |
UASB出水 |
污水 |
UASB出水 |
|
1 |
38.5 |
31 |
788 |
837. |
7.91 |
7.69 |
2 |
44.0 |
38 |
755 |
791 |
8.03 |
7.95 |
3. |
46.5 |
31 |
796 |
817 |
8.07 |
7.98 |
4 |
46.0 |
40 |
807 |
849 |
8.02 |
7.95 |
5 |
40.6 |
34 |
782 |
812 |
8.04 |
7.02 |
表2：污泥分析结果（反应器-1）
一天 |
总固体量(克/升) |
TSS（G / L） |
VSS (g / l) |
灰分含量 （％年龄） |
1 |
170 |
150. |
50. |
66.66 |
16 |
170 |
120 |
35 |
70.83 |
31 |
140 |
110 |
30. |
72.72 |
46. |
165. |
130 |
40 |
69.23 |
表3:污泥分析结果(2号反应器)
一天 |
总固体量(克/升) |
TSS（G / L） |
VSS (g / l) |
灰分含量 （％年龄） |
1 |
200. |
140 |
50. |
64.28 |
16 |
165. |
120 |
40 |
66.66 |
31 |
255 |
230 |
70 |
69.56 |
46. |
180 |
140 |
60 |
57.14 |
讨论
原始污水的pH值在7.85和8.12之间，uasb流出物的范围在7.69和8.03之间。发现生污水的碱度意外地高。它的范围在790和880 mg / l之间。进入uasbr的进入BOD在162mg / L和186mg / L之间变化，而反应器设计用于250mg / L的平均BOD。从UASB反应器中删除了30-40％的BOD。UASB流出物中的总鳕鱼在204至252mg / L之间变化，uasbr的去除效率非常低，即约30％。uasbr流出物具有219至242 mg / L的TSS值。通常观察到，当TSS值高时，COD值也很高。发现UASBR的平均TSS去除效率为45％。可以清楚地看出，抛光池的最终流出物不符合排放标准。 TSS concentration varies from 96 to 123mg/l which is finally discharged into river Yamuna.
生污水中的硫酸盐浓度也意外地非常高。值范围在365至410 mg / L之间。将硫酸盐转化为硫化氢（H.2S)易溶于水。硫化物的存在对微生物是剧毒的，是消耗氧气的竞争对手。VFA浓度在限制范围内，但VFA与碱度的比值受到干扰。这种较低的VFA/碱度比值是厌氧消化过程中有机物降解的抑制因素之一。
污泥数据表明，在污泥中存在高浓度的总固体。反应器中污泥的不规则抽取导致了反应器中固体的积累，较高的灰分含量表明存在惰性物质，限制了反应器中的生化反应。惰性悬浮固体进入UASB的比例较高，直接影响反应器中稳态VSS / TSS的比例，且UASB反应器中存在60%左右的灰分。这表明约40%的活性生物量存在，不足以降解有机质。
现场观察与结论
进行以下观察和结论：
工厂现场没有操作和维护手册。
被委派的化学家没有足够的废水分析知识，特别是uasbr的污泥分析知识。
该实验室没有配备详细的物理化学和微生物分析所需的化学品，玻璃器皿和仪器。
污泥回收的操作是不规则和计划外的。这是uasbr总固体含量和灰分含量高的主要原因之一。
屏幕和砂砾去除设施无法正常工作。UASB污泥中的高灰分含量的存在是砂砾去除设施不明显的原因之一。
UASB反应器中的下式管道（HDPE）的尺寸仅为90mm，其由于存在浮粒子和固体而导致的流动。
通过用一些力插入杆，手动勾选掉线管。这损坏了从外部看不到的HDPE管道。
在原污水中发现的硫酸盐浓度非常高，这清楚地表明在技术选择之前，废水调查没有做得很好。UASB系统对高浓度的硫酸盐具有抑制作用。
尽管有一些疏忽，但处理厂在启动阶段的整体表现是良好的。这表明，如果对运维给予适当的关注，uasbr可以表现得更好。
稳定后，该装置的性能令人满意，但废水参数不符合规定的排放标准，因为抛光池无法提供这些值。
可探索新的后处理替代方案，如扩展曝气系统、下挂海绵介质系统(DHS)、人工湿地等，以取代抛光池。
承认
作者感谢北方邦Jal Nigam Agra的许可，在研究过程中提供了使用他们在工厂场地的实验室和住宿的机会。
参考
- 针对发展中国家，采用UASB预处理和好氧后处理装置组成的新型、经济有效的污水处理系统。水科学与技术．36 (12): 189 - 197 (1997)
- 王志强，王志强，王志强。UASB和EGSB反应器对污水厌氧处理的影响[j] .环境科学与技术，2018,33(5):576 - 581。生物资源技术。65:175 - 190 (1998)
CrossRef - 阳光，A.， Forrez, I.， Lieven, d.k.， Haandel, A. V.， Verstraete, W.高温气候地区生活污水的厌氧和补充处理-综述。生物资源技术学报．97:2225 - 2241 (2006)
CrossRef - 印度污水处理技术:20年的经验。环境工程与管理学报，5:1059-1069 (2006)
- Chernicharo，C.A.L.厌氧治疗国内废水的治疗后选择。环境科学与生物技术。5：73-92（2006）
CrossRef - 美国公共卫生协会。水和废水检验的标准方法。21版(2005)
- 利用固定膜生物洗涤系统去除硫化氢。过程生物化学。41(3):708-715 (2006)
CrossRef
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