Sisteme SBR

Principiul curățării

Sisteme SBR de dimensiuni mici ape uzate rezidențiale (de la câțiva oameni la o capacitate de 1-2 mii echivalenți de populație) sau efluenți industriali potrivit pentru tratament. În principiu, acestea funcționează la fel ca sistemele biologice de tratare a apelor uzate descrise în secțiunea generală, adică există același pretratare mecanică (rețea, capcană pentru nisip, pre-sedimentare etc.) și una sau mai multe etape ale procesului biologic tratament (stadii anoxice și aerate) și post-sedimentare.de asemenea, purificarea apei și captarea nămolului. Cu toate acestea, în timp ce în sistemele convenționale cu flux drept aceste secțiuni au loc în bazine separate - adică sunt separate spațial - în sistemul SBR stadiile biologice și asta post-sedimentarea are loc în același spațiu de reacție, și depinde de setarea de sincronizare atunci când există o fază anoxică, aerobă sau post-sedimentare. Așadar, etapele de curățare nu sunt în spațiu, ci sunt separate în timp. Denumirea de SBR derivă din natura intermitentă a plantei (mai exact: alimentare intermitentă), care în engleză este un „reactor discontinuu secvențiat” - SBR = reactor de alimentare intermitent.

Sistemele cu debit direct includ deseori sisteme complexe de recirculare - recirculare a nămolului și recirculare internă - pentru care trebuie să fie disponibile pompe de conducte și pompare, ceea ce înseamnă, desigur, consum de energie și posibilitatea de avarie. Avantajul clar al sistemelor SBR este că aici nu sunt necesare, deci sistemul simplifică.

Etape de curățare

Procesul de curățare poate fi practic împărțit în șase etape:

alimentarea apelor uzate din bazinul de echilibrare până la presedimentare, presedimentare;
alimentarea apelor uzate pre-stabilizate în reactorul biologic;
tratament biologic: încorporarea opțională (sau după cum este necesar) a secțiunilor anaerobe, anoxice și aerobe;
post-sedimentare în reactorul biologic;
îndepărtarea apei purificate (de ex. după instalarea cu o pompă submersibilă);
îndepărtarea excesului de nămol.

Procesele care au loc în fiecare etapă sunt aceleași cu cele descrise în secțiunea generală: în timpul pre-sedimentării, solidele suspendate setabile sunt îndepărtate, urmate de o etapă biologică și, în final, o post-sedimentare se închide. În etapa biologică, alternează perioadele aerate și neaerate (numai mixte). Oxidarea contaminanților organici, precum și a amoniului are loc în timpul perioadei de aerare. În perioada anoxică fără aerare, azotatul este îndepărtat. În același timp, se poate aștepta un anumit grad de îndepărtare biologică a fosforului, deși în unele cazuri - de ex. în cazul unor limite mai stricte, poate fi necesară clorură ferică suplimentară pentru a îndeplini valorile limită. După finalizarea post-sedimentării, apa purificată este pompată sau drenată de gravitație și excesul de nămol este, de asemenea, îndepărtat. Nămolul activ rămas în sistem poate primi imediat următorul ciclu de apă uzată și ciclurile sunt repornite.

În sisteme, un ciclu de 6-8 ore este de obicei suficient (chiar și în cazul eliminării azotului). În multe locuri, timp de ciclu de 24 de ore este folosit pentru practic, care poate fi adaptat cu ușurință la sarcina zilnică de apă uzată. În acest caz, secțiunea de nămol activat are loc în primele 18 ore, în care alternează perioadele aerate și neaerate, conform unui program de timp. Secțiunea de nămol activat este urmată de sedimentare, care este utilă de ex. începe la ora 1 dimineața, când deversările de apă uzată sunt minime. Timpul de decantare este de aprox. 4 ore, după care se scurge apa curată. Etapa de curățare anoxică este de obicei 40% din timpul total al ciclului.

Oxidarea carbonului organic și a amoniacului

În tratarea apelor reziduale biologice, cea mai mare parte a contaminanților este eliminată într-o secțiune aerată, aerobă. Așa cum este descris în secțiunea generală privind tratarea apelor uzate, microorganismele heterotrofe aerobe descompun materia organică dizolvată în apele uzate, care este utilizată în procesele lor de viață (producerea de energie, reproducere) în timp ce descompun produse (carbon, dioxid, apă etc.) și material celular nou. se formează (asimilare).

Amoniacul este, de asemenea, îndepărtat conform descrierii (nitrificare). Produsul final al procesului este nitratul, o componentă care este semnificativ mai puțin toxică (și mult mai blândă în ceea ce privește mirosul) decât amoniacul, dar a cărui îndepărtare a devenit necesară și datorită dezvoltării cerințelor de tratare a apelor uzate (nutrient de eutrofizare). Cu toate acestea, această îndepărtare - denitrificarea - este posibilă numai în secțiuni neaerate (anoxice) în prezența nutrienților, care este prezentată în subsecțiunea următoare.

Sistemele cu membrană sunt acum utilizate în principal pentru aerare. Un aerator dimensionat corespunzător asigură, de asemenea, amestecarea apelor uzate. Există chiar rotoare de aerare pe axă verticală care, pe lângă aerare, asigură și o omogenizare adecvată.

Eliminarea azotului

Figura arată că după post-sedimentare, doar o mică parte din faza apoasă este îndepărtată din sistem ca apă purificată. Apa rămasă conține cu siguranță nitrați, deoarece finalizarea tratamentului biologic este întotdeauna în modul aerob (acesta este un fel de „regulă de bază” în tratarea apelor uzate). Cu toate acestea, substanțele nutritive organice ușor degradabile (de exemplu, alcooli, acetat, etc.) nu sunt cu siguranță prezenți în cantități suficiente, deoarece au fost îndepărtați în timpul finisării aerobe. Cu toate acestea, apele uzate care îi sunt alimentate conțin cu siguranță una, astfel încât prin introducerea unei secțiuni anoxice pentru o anumită perioadă de timp după alimentare (doar mixerul merge), sunt date toate condițiile pentru denitrificare. După conversia azotatului, materia organică rămasă poate fi îndepărtată prin începerea aerării și, în același timp, are loc nitrificarea, iar ciclurile încep de la început.

O altă opțiune pentru îndepărtarea azotului este co-nutrienții post-denitrificare. În acest caz, faza biologică începe cu aerare intensivă și prelungită, timp în care, pe lângă îndepărtarea BOD5, are loc și nitrificarea completă. Aceasta este urmată de o fază anoxică, cu adăugarea unui nutrient auxiliar, în timpul căruia are loc denitrificarea. Orice material rămas poate fi curățat permanent cu o secțiune aerobă mai scurtă. Sistemul este eficient și ușor de utilizat, dezavantajul este că este necesară o substanță chimică (nutrient auxiliar).

În cele din urmă, hrănirea poate avea loc, în timpul prelungirii, în timpul aerării. Dacă sunt incluse și secțiuni anoxice pentru denitrificare în timpul aerării, adăugarea unor cantități mai mici de nutrienți proaspeți poate accelera și denitrificarea. Cu toate acestea, ultimul pas înainte de decantare ar trebui să fie întotdeauna aerarea pentru a elimina în siguranță amoniacul și nutrienții organici. Această metodă este poate cea mai simplă dintre toate.

Eliminarea fosforului

După îndepărtarea apei purificate (și a excesului de nămol), faza de nămol stabilită nu conține practic oxigen sau nitrați, deoarece aceste substanțe sunt consumate în timpul respirației endogene (fazele superioare și apoase sunt practic separate, astfel încât conținutul său de nitrați în faza inferioară a nămolului este lent). încă nu apare din cauza difuziei), adică acest nămol activat poate fi considerat anaerob. Astfel, dacă în timpul hrănirii ulterioare, se poate asigura că nămolul nu se amestecă și nutrientul proaspăt intră doar în faza de nămol fără oxigen și nitrați de mai jos, pot avea loc și procese anaerobe (eliberare de fosfor și depozitare de nutrienți) . În nămolul anaerob, microorganismele polifosforice care acumulează exces de fosfor au un nutrient abundent ușor disponibil (hrănirea cu apă dulce), polifosfatul stocat în ciclul aerob este depolimerizat pentru recuperarea energiei, iar ortofosfatul rezultat este eliberat din celulă. Datorită ciclicității sistemului, aceleași microorganisme stochează ortofosfatul sub formă de polimer în secțiunea aerată, așa cum sa discutat în sistemele cu flux direct. Aceasta leagă mai mult fosfor decât s-a descărcat anterior și îndepărtează fosfatul stocat din nămolul în exces, reducând astfel conținutul de fosfat al apelor uzate.

În locul alimentării greoaie sub nămol, este posibilă o soluție în care, după aportul de nămol, fazele apoase și nămolurile să fie amestecate în mod intenționat pentru o perioadă și alimentarea apelor uzate să fie întârziată. Între timp, ca urmare a respirației endogene, tot oxigenul și nitrații dizolvați sunt epuizați, rezultând condiții anaerobe. Nutrienții sunt depozitați și fosfatul de nămol este eliberat după alimentarea cu apă uzată proaspătă.

După cum sa menționat mai devreme, pe lângă îndepărtarea biologică a fosforului, îndepărtarea chimică a fosforului (de exemplu, după clorură de fier) poate fi necesară în multe cazuri, deși cerințele chimice sunt scăzute datorită îndepărtării biologice.

Egalizarea fluctuațiilor

Datorită alimentării și descărcării intermitente a acestor sisteme atât la punctele de intrare, cât și de ieșire volume compensatoare este necesară construcția. Egalizarea sau stocarea apei de intrare este utilizată pentru a asigura furnizarea optimă, în același timp pentru a reduce sarcina de șoc a apei receptoare. În sistemele de alimentare discontinuă, introducerea de apă purificată în șoc în receptor poate fi o problemă, în special pentru receptoarele mici. Cu toate acestea, dimensiunea bazinului de nivelare a apei de intrare poate fi redusă la minimum prin coordonarea programului de tratare și a fluctuațiilor de evacuare a apelor uzate.

Scurt istoric al tehnologiei

Sistemele SBR sunt cele mai vechi sisteme de tratare a apelor uzate cu nămol activat. Deși exemple de utilizare a epurării biologice a apelor uzate pot fi găsite încă de la sfârșitul anilor 1800 (corpuri de picurare), primele sisteme de nămol activat non-biofilm au fost astfel de sisteme. Primele experimente cunoscute au fost efectuate de Ardern și Lockett în 1914 la Manchester.

Ardern și Lockett au turnat canalizarea rezidențială într-o piscină unde a fost supusă aerării intensive. Aerarea a fost întreruptă periodic; apoi apele reziduale s-au instalat. Efluentul decantat a fost decantat și apoi a fost alimentat efluentul proaspăt. Pe baza măsurătorilor, nitrificarea practic completă a fost realizată dacă s-a asigurat vârsta corectă a nămolului. Ardern și Lockett au inventat practic reactorul intermitent al rezervorului de alimentare. Întrucât automatizarea nu exista încă în acel moment, controlul procesului se făcea manual, ceea ce a făcut ca funcționarea sistemului să fie destul de complicată și să apară o serie de probleme în timpul funcționării. Prin urmare, au decis să hrănească continuu aeratorul și au dezvoltat o soluție de tratare a apelor uzate cu nămol activat cu mai multe bazine, cu curgere directă, cu recirculare a nămolului, care poate fi considerată „clasică” astăzi (care la rândul său a introdus problema filetării). Abia în anii 1970, în paralel cu „explozia” tehnologiei informației și a automatizării, principiul a început să câștige teren. Acest lucru s-a datorat și faptului că sistemele SBR pot produce de obicei efluenți de calitate mai bună decât o apă simplă cu curgere dreaptă, astfel încât astfel de purificatoare au fost mai capabile să îndeplinească standardele de mediu mai stricte.

Avantaje și dezavantaje

Am menționat mai devreme că marele avantaj al sistemelor SBR este eficiența bună a curățării, care este în primul rând sistemul flexibilitate și optimizare tulpini. Cu toate acestea, nu există sisteme de recirculare complicate, care simplifică sistemul, reduce posibilitatea erorilor.

Un avantaj suplimentar al SBR este că mai puțin predispuse la umflarea nămolului, Așadar nici nu necesită monitorizare constantă. Astfel, dacă automatizarea menționată mai sus funcționează bine, nu este necesară prezența continuă, monitorizarea de la distanță este suficientă. Cu ajutorul controlului, intensitatea amestecării și aerării poate fi reglată fin, astfel încât secțiunile anaerobe/anoxice/aerobe pot fi, de asemenea, optimizate. Astfel, filetarea nămolului nu este tipică, în plus, cantitatea de produs de nămol, astfel încât excesul de nămol este, de asemenea, minim, care, în plus, poate fi îngroșat bine, deci Sistemele SBR sunt de asemenea preferate pentru tratarea nămolului.

Avantajele sistemelor SBR sunt în primul rând stații de epurare a apelor uzate mai mici prevalează cel mai mult. Cu toate acestea, acest lucru a dus și la utilizarea pe scară largă a sistemelor SBR (din anii '70 și '80), în multe cazuri, pentru a construi epurarea locală a apelor uzate pentru a profita de beneficiile, care au avut efecte benefice suplimentare; de exemplu. nu a trebuit să se construiască sisteme mari de canalizare, iar canalizarea „a circulat” în conductă mai puțin timp, deci nu a putrezit.

Sisteme SBR datorită naturii instalației lor (funcționare intermitentă, bazin de echilibrare) rezistă bine la fluctuațiile de sarcină, ceea ce îl face și mai potrivit pentru utilizarea în așezări mici.

Cu toate acestea, sunt stațiile de epurare a apelor uzate cu capacitate redusă pot fi instalate și în subteran, practic nu există miros și efect de zgomot, distanța de protecție poate fi redusă la minimum. Tehnologia este atât de specială potrivit pentru utilizare în zone extrem de încorporate, unde spațiul disponibil este minim (în Ungaria, de exemplu, curba Dunării este așa).

Pe scurt, avantajele sistemelor SBR sunt:

design mai simplu, nu este nevoie de recirculare;
scurgere de bună calitate;
umflarea noroiului, filetarea nu este tipică;
cantități mici de nămol bine îngroșat;
nu necesită supraveghere constantă în caz de automatizare (fără risc de filetare);
poate fi instalat și într-un sistem închis (cu construcție subterană), deci este suficientă o distanță de protecție mai mică.

Pe lângă avantaje, ar trebui menționate și limitările:

instituirea unui sistem de management este absolut necesară;
sunt necesare piscine de echilibrare;
beneficiile pot fi aplicate numai în cazul mărimilor mici.

Aparate mici personalizate

Consumul de energie al sistemului este, prin urmare, tolerabil, economisind spațiu, ușor (și ieftin) de operat și funcționând automat automat, fiabil și stabil. Acest lucru este important și în cazul echipamentelor mici, deoarece nu există o supraveghere tehnică permanentă disponibilă aici, care de ex. monitorizează și ajustează rata de recirculare sau DO după cum este necesar.

În ceea ce privește construcția lor, cele mai mici sisteme (de 4-10 CP în mărime) pot consta dintr-un singur rezervor, care este separat de un perete în mijloc, formând astfel pre-sedimentare și compartimente biologice. Pentru sistemele mai mari (10-30 CP), designul SBR este adesea rezolvat cu două rezervoare separate (bazin de beton sau plastic). În cazul sarcinilor chiar mai mari, dacă nu este configurat un sistem mare, soluția este furnizată prin gruparea mai multor produse de curățare mici.