Während die herkömmliche SBR-Technologie viele Vorteile bietet, weist sie bei Anwendungen mit kontinuierlichem Zulauf, kontinuierlichem Abfluss und groß angelegten technischen Anwendungen Einschränkungen auf. Daher haben Forscher und Ingenieure eine Reihe verbesserter SBR-Prozesse entwickelt, um sich besser an unterschiedliche Anforderungen der Abwasserbehandlung anzupassen. In diesem Artikel werden fünf wesentliche verbesserte SBR-Prozesse systematisch vorgestellt.
I. ICEAS-Prozess – Intermittierendes zyklisches erweitertes Belüftungssystem
ICEAS (Intermittent Cyclic Extended Aeration System)
Prozessmerkmale: Am Zuflussende des herkömmlichen SBR wird eine Vorreaktionszone (auch Auswahlzone genannt) hinzugefügt, wodurch sich der Betriebsmodus von intermittierendem Zufluss zu kontinuierlichem Zufluss und intermittierendem Abfluss ändert.
Verbesserungen: Die Vorreaktionszone verbessert effektiv die Schlammabsetzleistung und der kontinuierliche Zuflussmodus eignet sich besser für Behandlungsszenarien mit großen Wassermengen.
Hauptnachteile:
(1) Die hydraulische Verweilzeit ist relativ lang und die Behandlungseffizienz muss verbessert werden.
(2) Der Sedimentationsprozess wird durch kontinuierlichen Zufluss beeinträchtigt, der leicht zu hydraulischen Störungen führen kann; Daher sollte das Zuflussvolumen nicht zu groß sein.
II. CAST-Prozess – Zyklische Belebtschlammtechnologie
CAST (Cyclic Activated Sludge Technology)
Das CAST-Verfahren, auch CASS oder CASP genannt, ist eines der am weitesten verbreiteten modifizierten SBR-Verfahren.
Strukturelle Merkmale: Der Reaktor ist in drei Funktionszonen unterteilt:
(1) Biologische selektive Zone (anaerobe oder fakultativ anaerobe Bedingungen);
(2) fakultative anaerobe Zone;
(3) Aerobe Zone.
Funktionsmechanismus: Während der Zulauf- und Belüftungsphase wird Schlamm aus der aeroben Zone in die biologische Selektivzone zurückgeführt, wobei der Schlamm vollständig ausgenutzt wird, um die Schlammabsetzleistung zu verbessern. Die fakultativ anaerobe Zone fungiert als Puffer für die Qualität und Quantität des Zuflusswassers.
Hauptvorteile: Die biologische Selektivzone hemmt wirksam die Schlammaufblähung, verbessert die Systemstabilität und verbessert die Schlammabsetzleistung erheblich.
III. DAT-IAT-Prozess – Kontinuierliche Belüftung-Intermittierender Belüftungsserienprozess
DAT-IAT (Demand Aeration Tank - Intermittent Aeration Tank)
Prozessaufbau: Besteht aus zwei in Reihe geschalteten Teilen: einem DAT (Continuous Aeration Tank) und einem IAT (Intermittent Aeration Tank).
Betriebsmechanismus: Wasser fließt kontinuierlich. Das Abwasser gelangt zunächst zur biologischen Vorbehandlung in den DAT-Becken und fließt dann in den IAT-Becken, wo nacheinander Belüftung, Sedimentation, Entwässerung und Entfernung von überschüssigem Schlamm durchgeführt werden. Ein Teil des überschüssigen Schlamms aus dem IAT-Tank wird in den DAT-Tank zurückgeführt.
Hauptvorteile:
(1) Hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen;
(2) Hohe Auslastung des Reaktionstanks;
(3) Starke Anpassungsfähigkeit, einfache Bedienung und geringe Infrastrukturinvestitionen.
IV. UNITANK-Prozess – Integriertes Belebtschlammsystem
UNITANK (Einheitlicher Panzer)
Prozessmerkmale: Das System besteht aus drei miteinander verbundenen Korridoren, die jeweils mit einem Gebläse- oder Oberflächenbelüftungssystem und einem Mischsystem ausgestattet sind.
Funktionsmechanismus: Die drei Korridore fungieren an beiden Enden abwechselnd als Belebungsbecken und Sedimentationsbecken. Das System sorgt für einen kontinuierlichen Zu- und Abfluss. Obwohl der Gesamtbetrieb kontinuierlich ist, arbeiten einzelne Tanks relativ intermittierend mit Zu- und Abfluss.
Kernvorteil: Durch den abwechselnden Betrieb mehrerer Tanks wird das Problem des kontinuierlichen Zu- und Abflusses in herkömmlichen SBRs gelöst, wodurch es sich besonders für große Abwasseraufbereitungsprojekte eignet, die einen kontinuierlichen Abwasserablauf erfordern.
V. MSBR-Prozess – Modifizierter Sequenzierungs-Batch-Reaktor
MSBR (Modified Sequencing Batch Reactor)
Prozessmerkmale: Verwendet ein Design mit einem einzigen -Tank und mehreren-Kammern, um einen kontinuierlichen Betrieb bei einem konstanten Wasserstand zu gewährleisten.
Strukturelle Zusammensetzung: Enthält einen anaeroben Tank, einen anoxischen Tank, einen aeroben Tank und zwei SBR-Tanks (einen Reaktionstank und einen Abwassertank).
Betriebsmechanismus: Die Rezirkulation der gemischten Flüssigkeit findet im Aerobic-Tank statt und der Zulauf läuft auch während der Ablaufphase weiter, wodurch ein wirklich kontinuierlicher Zulauf- und kontinuierlicher Ablaufbetriebsmodus erreicht wird.
Hauptvorteil: Hervorragende Stickstoff- und Phosphorentfernungseffizienz und der Betrieb mit konstantem Wasserstand vermeidet das Druckverlustproblem, das durch Wasserstandsschwankungen bei herkömmlichen SBRs verursacht wird.
VI. Zusammenfassung verbesserter Prozesse
Die fünf oben genannten verbesserten SBR-Prozesse haben jeweils ihren eigenen Schwerpunkt:
ICEAS – Erzielt kontinuierlichen Zufluss durch eine Vorreaktionszone, geeignet für kleine bis mittlere-Betriebe;
CAST – Verbessert die Schlammabsetzleistung durch eine biologische Selektionszone, die am häufigsten eingesetzt wird;
DAT-IAT – Verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen und die Tankauslastung durch zwei-Tank-Reihenschaltung;
UNITANK – Erzielt kontinuierlichen Zu- und Abfluss durch abwechselnden Betrieb mehrerer Tanks;
MSBR – Einzeltank mit mehreren Kammern, Betrieb mit konstantem Wasserstand, ideal für die Entfernung von Stickstoff und Phosphor.
Das Aufkommen dieser verbesserten Prozesse hat das SBR-Technologiesystem vollständiger gemacht und ist in der Lage, sich an verschiedene Abwasserbehandlungsanforderungen anzupassen, von klein bis groß, von einfach bis komplex.