I. Gleichzeitige Stickstoff- und Phosphorentfernung im SBR-Prozess
Während des Betriebs kann der SBR-Prozess eine gleichzeitige Entfernung von Stickstoff und Phosphor innerhalb desselben Reaktionstanks erreichen, indem die Zeitzuweisung und die Umgebungsbedingungen (wie Belüftungsrate und Rührstatus) in jeder Phase angepasst werden. Insbesondere werden in verschiedenen Betriebsstadien abwechselnd aerobe, anoxische und anaerobe Umgebungen geschaffen, um den Stoffwechselbedürfnissen verschiedener mikrobieller Gemeinschaften gerecht zu werden.
Betriebsart: Anaerob → Aerob → Anoxisch (oder je nach Bedarf flexibel kombinierbar)
Durch die Zeitreihensteuerung wird die Phosphorfreisetzung im anaeroben Stadium erreicht, die Nitrifikation und überschüssige Phosphoraufnahme werden im aeroben Stadium abgeschlossen und die Denitrifikation wird im anoxischen Stadium erreicht.
II. Wichtige Einflussfaktoren der gleichzeitigen Stickstoff- und Phosphorentfernung
1. Einflussreiche Konzentration an organischer Substanz
Organisches Material im Zufluss ist eine wichtige Kohlenstoffquelle für Polyphosphat-ansammelnde Bakterien und denitrifizierende Bakterien. Zwischen Polyphosphat-akkumulierenden Bakterien und denitrifizierenden Bakterien besteht eine Konkurrenz um die Kohlenstoffquellen. Wenn die Konzentration der einströmenden organischen Substanz nicht ausreicht, wirkt sich dies direkt auf die Effizienz der Stickstoff- und Phosphorentfernung aus. Daher ist ein angemessenes Kohlenstoffquellenverhältnis entscheidend für den Erfolg der gleichzeitigen Entfernung von Stickstoff und Phosphor.
2. Belüftungsrate und gelöster Sauerstoff (DO)
Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs wirkt sich direkt auf die Effizienz der Stickstoff- und Phosphorentfernung aus. Denitrifikation erfordert anoxische Bedingungen mit einem Sauerstoffgehalt < 0,5 mg/L; Zu viel gelöster Sauerstoff hemmt die Aktivität denitrifizierender Bakterien. Gleichzeitig muss während der aeroben Phase ausreichend gelöster Sauerstoff aufrechterhalten werden, um den vollständigen Fortschritt der Nitrifikation sicherzustellen. Daher ist eine präzise Steuerung der Belüftungsrate und des Gehalts an gelöstem Sauerstoff von entscheidender Bedeutung.
3. pH-Wert
Der pH-Wert des Systems beeinflusst die Effizienz der biologischen Phosphorentfernung erheblich. Studien haben gezeigt, dass bei einem pH-Wert > 8 die Phosphorfreisetzung durch Polyphosphat--akkumulierende Organismen (PAOs) deutlich abnimmt, was sich auf die übermäßige Phosphoraufnahme in nachfolgenden aeroben Stadien auswirkt. Daher muss der pH-Wert während des Betriebs in einem geeigneten Bereich gehalten werden.
4. Schlammverweilzeit (SRT)
Nitrifizierende Bakterien haben einen langen Generationszyklus und benötigen eine lange Schlammverweilzeit; während PAOs eine kürzere Schlammverweilzeit erfordern, um eine bessere Phosphorentfernung zu erreichen. Es gibt einen Kompromiss-zwischen Nitrifikation und Phosphorentfernung; Normalerweise muss die SRT nach etwa 10 Tagen kontrolliert werden, um das optimale Gleichgewicht zwischen beiden zu finden.
III. Vergleich des SBR-Verfahrens und des kontinuierlichen Belebtschlammverfahrens
Vorteile des SBR-Verfahrens
1. Kein Durchflussausgleichsbehälter, Nachklärbehälter und Schlammrücklaufpumpe erforderlich; einfacher Prozessablauf.
2. Die Abwasserqualität ist besser als beim herkömmlichen Belebtschlammverfahren und die Wasserqualität ist stabiler.
3. Kompakte Struktur, geringer Platzbedarf.
4. Starke Beständigkeit gegen Lastschwankungen, wodurch eine gute Reinigungswirkung erzielt wird.
5. Geringe Infrastrukturinvestitionen.
6. Einfache Kontrolle der Schlammbildung
Nachteile des SBR-Verfahrens
1. Komplexe Bedienung, hohe Anforderungen an Automatisierung und Bedienerkompetenz.
2. Geringe Geräteauslastung, steigende Gerätekosten und installierte Kapazität.
3. Langer Betriebszyklus, großes Tankvolumen und Entwässerungsausrüstung.
4. Es ist schwierig, die Behandlungsanforderungen für kontinuierlichen Zu- und Abfluss in großen Abwasseraufbereitungsprojekten zu erfüllen.
5. Große Wasserstandsschwankungen, großer Druckverlust.
IV. Allgemeine Merkmale des SBR-Prozesses
(1) Die biologische Umwandlung und die Fest-{1}}Flüssigkeitstrennung von Schadstoffen im Abwasser werden in einem einzelnen Reaktionstank oder mehreren Reaktionstanks nacheinander erreicht.
(2) Das Volumen der Schlamm-{1}}Wassermischung im Reaktionstank nimmt während der Zulaufphase zu und nimmt während der Ablaufphase allmählich ab, wodurch eine Wasservolumenregulierungsfunktion bereitgestellt wird;
(3) Die Betriebszeit jeder Reaktionsstufe kann beliebig angepasst werden, was eine hohe Flexibilität bietet;
(4) Der Betriebsablauf und die Zeit jeder Stufe können mithilfe automatischer Steuerinstrumente effektiv und flexibel angepasst und gesteuert werden.
(5) Wenn die Zulauflast stark schwankt, kann eine gute Behandlungsleistung durch Anpassung der Systembetriebszeit aufrechterhalten werden;
(6) Aufbereitetes Wasser kann im Reaktor gespeichert und nach der Prüfung der Wasserqualität abgelassen werden;
(7) Der Energieeintrag in das System kann flexibel an die Qualität des Zulaufwassers angepasst werden, wodurch das effektive Volumen jedes Reaktionstanks und die Anzahl der Betriebstanks optimiert werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das SBR-Verfahren mit seinem einzigartigen intermittierenden Betriebsmodus erhebliche umfassende Vorteile im Bereich der Abwasserbehandlung im kleinen und mittleren Maßstab bietet. Seine Einschränkungen können jedoch in groß angelegten kontinuierlichen Betriebsszenarien nicht ignoriert werden. Daher haben Forscher verschiedene verbesserte SBR-Prozesse entwickelt, um die Mängel des herkömmlichen SBR auszugleichen.