Design guidelines for incompletely mixed or aerobic–anaerobic aerated lagoons

Abstract

Investigations with three laboratory-model aeratedlagoons proved that incompletely mixed (or aerobic-anaerobic) aerated lagoons can be rationally designed by using the Wehner-Wilhelm equatiodor Thirumurthi chart, which graphically depicts that equation for applications in biological wastewater treatment. Whereas the biological factors (such as temperature and wastewater quality) are delineated by a first-order biochemical oxygen demand (BOD) removal coefficient (K), the physical-hydraulic regimes (such as mixing pattern and depth-width ratio of lagoon) are represented by a dispersion index. The key to the design is the standard BOD removal coefficient (KJ, which is evaluated to be 0.29/day for municipal wastewaterat a standard temperature (7) of 20°C and organic load (L) of 20g. m-'. day-I. When the actual T and L of a lagoon, however, are other than the standard values, appropriate corrections should be assigned to K,to obtain K. Two equations for such corrections are provided.Two companion papers of previous studies demonstrated the successful application of the same method for designing waste stabilization ponds and completely mixed (aerobic) aerated lagoons; the present study accomplishes the same for incompletely mixed lagoons. An example design is included; the technique, however, needs to be verified by investigating the actual, field lagoons.Les etudes effectuees avec trois modeles en laboratoire de lagunes aerees ont prouve que ces dernieres, etant melangees incompletement (soit des lagunes aerobies-anaerobies) peuvent Ctre c o n p e s de f a~o n praticable en utilisant la formule Wehner-Wilhelm ou la carte Thirumurthi qui represente clairement cette formule applicable au traitement des eaux residuaires biologiques. Bien que les facteurs biologiques (tels que la temperature et la qualitedes eaux residuaires) soient decrits par le coefficient (K) d'elimination du premier ordre de DBO, les caracttristiques hydrauliques (telles que la f a~o n de melanger et le rapport profondeur-largeur de lagune) sont representees par l'indice de dispersion. La cle de la conception est le coefficient (KJ d'elimination de DBO standard qui est evalue a 0.29Ijour pour les eaux residuaires municipales a une temperature normale (7) de 20°C et une charge organique (L) de 20 g. m-'.jour-I. Toutefois, lorsque le T et le L actuels d'une lagune sont autres que les valeurs ordinaires, K,devrait Ctre corrige de f a~o n a obtenir K. Deux formules sont fournies pour de telles corrections.Alors que deux communications complementaires d'etudes prealables ont demontre une bonne application de la mCme methode pour le calcul d'etangs de stabilisation de residus et des lagunes aerees (aerobies) completement melangies, le mCme objectif est reussi dans I'etude actuelle des lagunes etant melangees incompletement. Un modkle exemplaire est inch. Toutefois, la technique doit h e confirmee en examinant les lagunes actuelles de chantiers.