2019年6月3日

先进的集成的池塘

作者编制的/
Dorothee Spuhler (seecon international gmbh)

执行概要

先进综合污水池系统(AIWPS)、先进综合污水池系统(AIPS)或先进综合污水池(AIPS)是在4个先进污水池基础上改造而成的废物稳定池(WSPs)系统:(1)先进兼性池(AFP)包含一个消化池,其功能类似于厌氧池;(2)覆盖藻类的高速率池塘(HRP),类似于兼性池塘,为需氧细菌提供氧气以进行BOD氧化,并吸收营养物质和进一步的有机物;(3)藻沉池(ASP);(4)最后建立了成熟池(MP),用于太阳消毒和减少病原菌。污水可用于农业或水产养殖,富含营养的藻类可作为肥料或用作动物饲料。

优势
消除或大大减少对污泥处理的需要
能同时处理工业和生活废水吗
生长中的藻类可以收获并用作农业上的富氮肥料或水产养殖中作为富含蛋白质的动物或鱼类饲料
BOD、TSS和病原体去除类似于活性污泥系统,成本相对较低
缺点
投资成本高
需要专家的设计和维护技能
在高速率池中,桨轮需要能量

黑水公司,粪便污泥,屋内,Brownwater,粪便,排泄物

污泥、肥料水、沼气(如厌氧池覆盖)

介绍

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先进的综合污水池系统(AIWPS)经过了加州大学伯克利分校和其他地点60年的研究(CRITES等,2006年)的发展。然而,这些系统仍然相对较新,不为人所知。AIWPS或AIPS(先进综合池塘系统)是在传统池塘系统的基础上改进的废物稳定塘系统。它们由一系列的四个高级池塘组成:(1)高级兼性池塘(AFP)在其底部包含一个消化池,它的功能很像一个厌氧池塘,但在这种情况下,在兼性池塘内,而不是在它之前;(2)藻类覆盖的高速率池塘(HRP),吸收有机物和营养物质,为水体提供氧气,供好氧细菌氧化BOD(生物需氧量);(3)藻类沉淀池(ASP),其中HRP产生的大部分藻类被去除;(4)最后建立成熟池(MP),用于太阳能和生物还原病原菌。一些HRP内容物再循环到AFP的表层,确保了后者的氧化和无臭条件(ROSE 1999)。这些对传统废水池系统(WSP)的改进使其具有更大的可靠性和处理性能,并对更冷的气候具有更高的耐受性。因此,AIWPS可以处理几乎所有的家庭或工业废水(MINES等,2009年)。

AIWPS的典型概述方案。资料来源:RAMADAN等人(纽约州)
AIWPS的典型概述方案。资料来源:RAMADAN等人(纽约州)

高级综合污水池系统(AIPS)的处理原理图和处理顺序。来源:GREEN等人(1996)
高级综合污水池系统(AIPS)的处理原理图和处理顺序。来源:GREEN等人(1996)

处理流程及基本设计原则

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高级兼性池塘(AFP)

高级兼性池包括一个传统的兼性池,在其底部有一个发酵池或蒸煮池。污水进入该系统的是在消化池的底部注入,在那里固体被捕获和厌氧消化消耗产生甲烷。AFPs最吸引人的特点是除去除BOD外,还具有去除废水总悬浮固体(TSS)的能力。兼性池塘约4至5米深(ROSE 1999)。表层需氧层约1米深,有助于减少潜在的气味问题。沼气可以使用水下气篷收集,并有可能用于能源生产(RAMADAN等。纽约)。

高级兼性池塘(AFP)的横断面显示主要的生化反应。来源:GREEN等人(1996)
高级兼性池塘(AFP)的横断面显示主要的生化反应。来源:GREEN等人(1996)

高速率藻池(HRP)

水从兼性池塘流向高速率池塘,在这里好氧细菌分解溶解的有机物,藻类吸收营养物质和进一步的BOD。HRPs旨在促进微藻和需氧细菌之间的共生,每个都利用对方的主要代谢产物。微藻大量生长,通过光合作用从水中释放氧气。细菌可以立即获得这种氧气,以氧化兼性池塘中剩余的大部分可溶性和可生物降解的BOD。hrp比兼性池塘浅,在更短的水力停留时间(hrt)下运行。在藻类快速生长的时候pH值可以提高到9以上,因为在峰值藻类活性碳酸盐和碳酸氢盐离子反应,为藻类提供更多的二氧化碳,留下过量的羟基离子。一个pH值在24小时内超过9个小时可以确保100%杀灭大肠杆菌和可能的大多数致病菌(ERTAS等,2005年)。

一个桨轮通常是用来驱动水在跑道形状的池塘周围。由于藻类使高速率池塘的氧气过饱和,这个池塘的一些水被再循环到兼性池塘的上层以增加其氧含量,从而减少或消除了机械曝气的需要。

藻类沉淀池(ASP)

藻类沉淀池(ASP)或其他从藻类排出物中除去藻类的方法应遵循藻类沉淀池,特别是如果从藻类排出物中的水要用于作物灌溉时。微藻在桨轮混合的辣根过氧化物酶进水中容易沉淀;50%到80%的藻类将通过沉淀池的沉淀物去除,该沉淀池的水力停留时间为1天或2天(ERTAS等,2005年)。用自然沉淀法收获藻类意味着必须同时提供至少两个沉淀装置,以便定期倾倒和除去沉淀的藻类浓缩物。沉淀池每年需要清理一次到两次。收获的藻类可以用作富氮肥料,或作为富含蛋白质的动物或鱼类饲料(用于高蛋白食品的进一步种植),现代医药,甚至化妆品(RAMADAN et al. n.y.)。

成熟的池塘(MP)

这些池塘是AIWPS的第四步,也是最后一步。它们通常是常规的成熟池,因为它们被用于其他池塘系统,如废物稳定池(WSPs)。在MPs中,处理后的水暴露在阳光和风中,导致自然氧化和太阳消毒,从而灭活病原体。

变速箱模块化回收再利用系统

Sheaffer国际市场是AIWPS的变体。这种“Sheaffer模块化回收和再利用系统”不会产生污泥,没有气味,并能100%回收营养丰富的水用于灌溉。该系统由深层曝气处理单元、存储单元和三个移动部件(研磨泵、压缩机/鼓风机和灌溉系统)组成。该工艺的第一阶段使用研磨泵减少污水固体流入,并将其注入处理单元底部的厌氧区,在那里进行厌氧消化。固体从厌氧区沉淀到细胞深处的底部,并储存20到30年的时间。在第二阶段的过程中,压缩机/鼓风机将空气注入厌氧区上方的处理单元,以在细胞表面创造有氧条件。该细胞的设计可提供14至36天的处理,并进一步减少有机材料。固体成分被分解成简单的有机酸、甲烷、二氧化碳、硫化物、氨、无机化合物和水。氮、磷和钾被溶解并留在溶液中用于农业灌溉(ROSE 1999)。

成本的考虑

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AIWPS需要与常规泻湖(WSPs)相似的陆地面积。然而,它们可以实现更高的BOD和TSS去除率,几乎消除了污泥处理,产生较少的气味,并可能适合于能源(甲烷)回收。与其他先进系统(如活性污泥)相比,这些系统相对具有成本效益。然而,与传统泻湖系统相比,投资成本高,需要专业的设计和施工技能。操作和维护是适度的,基本上只有明轮需要动力。

如果收获的藻类和废水被用于农业或水产养殖,就可以产生收入。

操作和维护

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为了去除大垃圾和粗颗粒,如树枝、轮胎、碎片、纸张和塑料,废水在进入AIWPS之前需要进行筛选和预处理(MINES等,2009年)。

藻池每年需要清淤一至两次。高速率藻池(HRPs)是AIWPS的关键组成部分,是复杂而敏感的反应器,比传统的WSPs(活性污泥法,VARON等人,2005年)更难正确操作。AIWPS系统相当复杂,目前只在发达国家应用。然而,由于其高效率和低能源需求,aiwp对发展中国家也可能是可行的。

健康方面

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如果AIWPS的废水,通过AFP-HRP-ASP序列,是为农业被重用或景观灌溉,人类接触预计,存储至少10到15天成熟池塘将导致一个适当的清除病原菌(ERTAS et al . 2005年)。与成熟池塘不同,人工湿地可以满足对人类健康风险的更高关注,但这些风险通常很小。

乍一看

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工作原理

在初级高级兼性池(AFP)的底部包含一个消化池,固体和有机物被捕获并通过厌氧消化和有氧降解。在高速率藻池(HRP)中,BOD被微藻进一步有氧降解和吸收。下一步,藻类被沉淀在藻沉淀池(ASP),可以被收获(并用作鱼饲料或肥料)。最终成熟池(MP)增强病原体消减。

能力/充分性

由于该系统的复杂性,适合社区或大规模应用,但几乎每一种废水都可以处理。

性能

BOD 90 - 100%;TSS 90 - 100%;含氮60 ~ 90%;90 - 100%氨水;60到100;6日志单位大肠杆菌

成本

与较高的BOD、TSS和病原菌去除率相比,AIWPS具有较高的性价比。但是,投资成本高,需要专业的设计和施工技能。

自助的兼容性

目前,没有明确的设计指导方针,规划和施工监理。运维需由技术专家进行;社区可以在建设期间作出贡献。

运营管理

大的物体和粗颗粒需要筛选;藻池每年需要清淤一至两次。hrp是敏感的,需要熟练的维护。

可靠性

可靠性高,抗冲击载荷性能好。

主要优势

去除效率高,几乎不产生污泥。

主要弱点

没有很好的经验和专家技能,因为系统有点复杂。

适用性

AIWPS适用于处理农村和城市地区的工业和生活废水的高负荷。但设计、施工和维护都需要专业技能。操作还需要能源。
这一过程相当复杂,因此AIWPS更适合于能够保证专业安装、操作和维护的地区,这在一些发展中国家可能比较困难。废水可用于农业灌溉,在HRP中生长的藻类可收获并用作肥料或动物饲料。

库引用

先进的综合污水池系统

对污水稳定池系统进行了综述,并对先进的综合污水池系统进行了研究。对各处理单元和反应机理进行了详细研究。研究了粪便大肠菌群的去除机理,以及温度、pH、溶解氧、有机负荷、太阳辐射等参数对去除效果的影响。介绍了AIWPS的一些应用,重点介绍了各单元的去除效率。基于操作简单、成本低和去除效率高(BOD5、悬浮物和大肠菌群去除率为99%),强烈推荐使用AIWPS处理浓度高达1000 mg/L的BOD5。由于其对大肠菌群的去除效率高,可用于灌溉。

陈国强(2005):先进的综合污水池系统。圣地亚哥:圣地亚哥州立大学URL[访问:07.02.2012]

以社区为基础的生活污水处理和再利用技术——城市农业的选择

该报告指出,低成本、分散的自然基础设施和城市废水管理的新趋势,促进废水资源的回收和再利用,越来越具有相关性。介绍了这些卫生选择的技术。本文探讨了基于微流域在分散或“中间”水平管理城市废水流的概念。对目前为保护公众健康和安全而接受的污水处理标准进行了审查。

(1999):以社区为基础的生活污水处理和再利用技术——城市农业的选择。城市喂饱人民(CFP)系列报告。27)。渥太华:加拿大国际发展研究中心(IDRC)URL[访问:23.05.2018]

废物稳定塘

本文件提供有关废物稳定池的资料和说明。文中提到了各种案例研究,例如印度加尔各答的废水鱼塘。

陈国强(2004):废物稳定池。代尔夫特:国际水和卫生中心URL[访问:17.05.2012]
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本文件提供有关废物稳定池的资料和说明。文中提到了各种案例研究,例如印度加尔各答的废水鱼塘。

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(1999):以社区为基础的生活污水处理和再利用技术——城市农业的选择。城市喂饱人民(CFP)系列报告。27)。渥太华:加拿大国际发展研究中心(IDRC)URL[访问:23.05.2018]
案例研究

超过三级标准的池塘/芦苇床系统在挪威

案例研究:在寒冷的气候条件下,一个联合池塘/人工湿地系统可以容纳160人,一个乳制品和食品加工车间,一个面包房和一个洗衣房。先安装垂直流人工湿地进行预处理,再安装深度强化兼性池塘、3个曝气稳定池塘、一个植沙过滤器和一个水平流人工湿地。

布朗,警察局;jensen, P.D.(2005):挪威池塘/芦苇床系统超过三级标准。见:水科学与技术学报,第51卷,299-306页。URL[访问:03.06.2019]

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