Wpływ parametrów procesowych na usuwanie związków biogennych w laboratoryjnym reaktorze typu SBR

• Autorzy: Piaskowski K.

Warianty tytułu

EN

The influence of operating parameters on biogenic compounds removal in the laboratory sequencing batch reactors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Technologia sekwencyjnych biologicznych reaktorów, w której jako pierwszej wdrożono proces osadu czynnego na długi okres czasu została wyparta przez systemy przepływowe [1]. W ostatnich latach oczyszczanie ścieków systemem SBR zdobywa jednak coraz większe uznanie, szczególnie od momentu wprowadzania w poszczególnych krajach wymagań dotyczących intensywniejszego usuwania ze ścieków związków biogennych. Sekwencyjne reaktory mogą być już stosowane nie tylko do oczyszczania niewielkich ilości ścieków z terenów turystycznych czy zakładów przetwórczych, ale również pochodzących z większych miast (np. dla 19 tys. m3/d w Chełmnie). Stosując w jednym urządzeniu wszystkie podstawowe procesy oczyszczania ścieków, tj. napowietrzanie, sedymentację i dekantację (rys. 1), reaktor sekwencyjny (SBR) daje duże możliwości prowadzenia zintegrowanego nie tylko biologicznego utlenienia organicznych związków węgla i amonifikacji, ale także procesów nitryfikacji, denitryfikacji oraz zwiększonego wewnątrz komórkowego magazynowania ortofosforanów [2,3]. Praca reaktorów sekwencyjnych jest na tyle elastyczna, iż pozwala na dokonywanie szybkich zmian parametrów operacyjnych w sposób prosty, w zależności od ilości i składu dopływających ścieków. W laboratoryjnych badaniach procesu biologicznego oczyszczania ścieków, które często są badaniami rozpoznawczymi poprzedzającymi wprowadzanie nowych rozwiązań na skalę techniczną istotne jest określenie stabilnych warunków pracy układu, w celu zmniejszenia wpływu czynników zakłócających zdefiniowanie zachodzących procesów. Rektor sekwencyjny ze względu na łatwość obsługi oraz kontroli najważniejszych parametrów technologicznych jest bardzo często wykorzystywany w tych badaniach, jednakże uzyskanie stabilnej pracy osadu czynnego wymaga wielu tygodni adaptacji oraz optymalizacji parametrów operacyjnych. Przeprowadzone badania wpływu zmian współczynnika dekantacji oraz czasu trwania napełniania na efektywność usuwania związków azotu oraz fosforu ze ścieków syntetycznych nie stanowią nowości w szeroko poznanej i przebadanej problematyce technologii SBR, jednakże mogą ułatwić dochodzenie do wymaganej efektywności pracy reaktora. Dlatego też w oparciu o uzyskane wyniki badań sformułowano najistotniejsze wnioski: reaktor pracujący przy 33% i 67% dekantacji wykazywał tendencje do puchnięcia osadu ze wzrostem czasu fazy anaerobowej, najkorzystniejsze i stabilne właściwości sedymentacyjne osadu czynnego uzyskano dla f = 50%, skrócenie fazy beztlenowej zwiększyło intensywność nitryfikacji dla f = 50 i 60% dekantacji (wzrasta wiek aerobowy osadu), dla 33% zależność określona została odwrotnie, ze wzrostem wartości dekantacji oraz czasu trwania fazy anoksyczno-anaerobowej rosło stężenie ortofosforanów uwalnianych przez bakterie w warunkach beztlenowych, przy 30% dekantacji nie nastąpiło uruchomienie mechanizmu biologicznej defosfatacji, w reaktorze o wartości f = 50 i 67% ze wzrostem czasu fazy anoksyczno-anaerobowej od 1h do 3h malało stężenie ortofosforanów w ściekach oczyszczonych, największe usunięcie ortofosforanów uzyskano przy 50% dekantacji oraz 3-godzinnej fazie beztlenowego napełniania.

EN

The sequencing batch reactors (SBR) allow executing integrated process of carbon, nitrogen and phosphorus compounds removal on the basis of optimal planning of SBR duty cycle. Obtaining high effects of biological removal of biogenic compounds is practically only a matter of optimization the duration time of variable oxygen conditions: anaerobic, anoxic and aerobic, in which result the process of denitrification and dephosphatation happens on the level of efficiency required by the standards which determine the quality of treated sewage. The rich experience in the range of exploitation as well as designing of SBR, which results for example as the set of German guidelines ATV-M 210 P, makes easier resolving the majority of encountered difficulties in optimization of SBR work. These reactors however are often used under laboratory conditions to investigate sewage treatment in the process of activated sludge. For the sake of long culture, adaptation and optimization periods of SBR work, which can last even several months, large facilitation of conducting investigations may be experience in the range of influence of selected operating parameters on efficiency of the biological removal of nitrogen and phosphorus compounds from synthetic sewage, which make up the aim of this paper. In the paper author introduced possibilities of SBR work optimization in range of operating parameters: decantation coefficient f and duration of individual process phases - the anaerobic filling and aeration on possibilities of biological removal of biogenic compounds. The tests were conducted on laboratory SBR system stand working in 8 hour cycle in range of f = 33, 50 and 67% and filling phases from 1 to 3 hours for each decantation coefficient. The dynamics of course of nitrogen and phosphorus compounds changes for all variables was also determined in sequential process phases of the full SBR cycle. During laboratory investigations of biological sewage treatment, which often are diagnostic tests preceding application of new solutions on technical scale it is essential to determine stable conditions of system's work, to decrease the influence of factors disturbing defining of processes. SBR for the sake of operation and control of the most important technological parameters easiness is very often used in these investigations, but to obtain the stable work of activated sludge requires many weeks of adaptation and optimization of operating parameters. Conducted investigations on influence of decantation coefficient changes and filling duration on efficiency of nitrogen and phosphorus compounds removal from synthetic sewage are not new in widely known and tested problems of SBR technology, but they can facilitate reaching required efficiency of reactor work. Therefore basing on obtained results of investigations most essential conclusions are: the sludge index increases along with increase of anaerobic filling phase duration, particularly above 2 hours, reactor with 33% and 67% of decantation shows tendencies for sludge swelling by longer times of anaerobic phase than by 50% of decantation, the most stable on that score, shortening anaerobic phase enlarges intensity of nitrification for f = 50 and 60% of decantation (aerobic age sludge increases), for 33% dependence was determined inversely, along with increase of decantation level and the anaerobic phase time increases the quantity of orthophosphates freed by phosphorous bacteria, mechanism of biological dephosphatation does not activate by 30% of decantation, in systems with f = 50 and 67% along with increase of time of anaerobic phase decreases concentration of orthophosphates in treated sewage, the biggest removal of orthophosphates was obtained by 50% of decantation and 3 hours of anaerobic filling phase. Obtained results show, that the most optimal conditions for tested system with regard on parameters of the activated sludge and results of dephosphatation were gained for reactor with 50% of decantation and 3 hours of anaerobic filling phase. During conducted investigations integrated C, N and P was not obtained, but gained results allow to guide further investigations in the direction of laboratory SBR work cycle optimization.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie ścieków; system SBR; reaktor sekwencyjny; związki biogenne

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2003
• Tom: Tom 5
• Strony: 221--237
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piaskowski K.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. Styka W., Banaś J. Rozwój technologii SBR w ostatnim 20-leciu, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, vol.12, 2002.
• 2. Wilderer P., Irvine R., Goronszy M. Sequencing batch reactor technology, Scientific and Technical Report No. 10, IWA Publishing, 2001.
• 3. Danesh S., Sears K.J., Oleszkiewicz J. A., Barnard J. L. Biologiczne usuwanie związków biogennych w cyklicznych systemach SBR, Mat. Konf. Usuwanie związków biogennych ze ścieków. Kraków, 1997.
• 4. EPA Sequencing batch reactors for nitrification and nutrient removal. EPA 832-R- 92-002. Office of Water Enforcement and Compliance, Waszyngton, USA, 1992.
• 5. Rim Y., Yang H., Yoon C., i in. A full scale test of a biological nutrients removal system using the sequencing batch reactor activated sludge process, Wat. Sci. Technology, vol. 35, No. 1, 1997.
• 6. Eikelboom D.H., van Buijsen H.J.J. Podręcznik mikroskopowego badania osadu czynnego, Wyd. Seidel-Przywecki, Warszawa, 1999.
• 7. Komorowska M., Majcherek H. Wpływ zewnętrznego źródła węgla na proces biologicznego usuwania fosforu ze ścieków, Gaz, Woda i Technika Sanitarna nr 6, 2003.