1. Principio de trabajo y operaciones básicas
El proceso SBR trata las aguas residuales. Su equipo de tratamiento central es un reactor de lotes de secuenciación (SBR). El proceso SBR elimina muchas estructuras de tratamiento. Todos los reactores operan dentro de un solo reactor SBR. El control de tiempo se utiliza para lograr los objetivos operativos de cada etapa dentro del reactor SBR. El patrón de flujo es completamente mixto, logrando el flujo de empuje con el tiempo, y los contaminantes orgánicos se degradan con el tiempo.
Todo el ciclo del proceso SBR consta de cinco pasos básicos: entrada de agua, reacción, sedimentación, salida de agua y tiempo de inactividad. Estos pasos se llevan a cabo secuencialmente dentro de un reactor equipado con aireación o agitación. Este ciclo se repite repetidamente durante el proceso de tratamiento para lograr los resultados deseados del tratamiento de aguas residuales.
1.1 Proceso de ingesta de agua
Antes de inyectar las aguas residuales, el reactor está en modo de espera. El líquido sobrenadante después de la sedimentación se ha drenado, y el reactor todavía contiene una mezcla de lodo activado de alta concentración. El nivel de agua en el reactor está en su punto más bajo. Se inyectan aguas residuales y la reacción continúa después de la finalización. En este sentido, el reactor también actúa como un tanque regulador. Por lo tanto, el proceso SBR se ve menos afectado por las fluctuaciones de carga y es más adaptable a los cambios en la calidad y cantidad del agua.
1.2 Proceso de reacción
Cuando las aguas residuales alcanzan una altura predeterminada, comienza el proceso de reacción. La operación apropiada se puede seleccionar en función de diferentes objetivos de tratamiento. Por ejemplo, controlar el tiempo de aireación puede lograr diferentes requisitos, como la eliminación de BOD, la digestión y la absorción de fósforo. Controlar la aireación o intensidad del agitador puede mantener condiciones anaeróbicas o anóxicas en el reactor, permitiendo la digestión y la desnitrificación.
1.3 Proceso de sedimentación
En este proceso, el reactor SBR actúa como un tanque de sedimentación secundario. La aireación y la agitación se detienen, lo que permite que el licor mixto permanezca estático, y el lodo activado se asienta por gravedad y se separa del sobrenadante. La sedimentación del lodo en el reactor SBR ocurre en un estado completamente estático, minimizando la interferencia externa. Además, la sedimentación estática evita el problema del efluente continuo que lleva la luz, el lodo altamente activo. En consecuencia, el proceso SBR ofrece tiempos de asentamiento cortos y alta eficiencia de sedimentación, manteniendo una alta actividad de lodo. El tiempo de asentamiento está determinado por el tipo de aguas residuales y los requisitos de tratamiento, que generalmente varían de 1 a 2 horas.
1.4 Proceso de descarga
El sobrenadante después de la sedimentación se descarga, restaurando el nivel del agua al mínimo al comienzo del ciclo. El agua tratada restante sirve como agua circulante y agua de dilución. La mayor parte del lodo activado establecido sirve como lodo de retorno para el siguiente ciclo, mientras que el lodo restante se descarga.
1.5 Proceso inactivo
Cuando el tanque SBR está inactivo, los microorganismos se regeneran a través de la respiración endógena, reduciendo la concentración de oxígeno disuelto y permitiendo un cierto grado de desnitrificación y eliminación de nitrógeno, creando condiciones iniciales favorables para el siguiente ciclo. Debido a que los microorganismos están en un estado de inanición después del período inactivo, el lodo activado tiene una superficie más grande. Por lo tanto, durante la fase influyente del nuevo ciclo, el lodo activado puede ejercer su fuerte capacidad de adsorción para la eliminación inicial de la materia orgánica. Además, el proceso de espera reduce aún más el nivel de oxígeno disuelto en el tanque, proporcionando condiciones favorables para el proceso de desnitrificación.
2. Características de rendimiento del proceso SBR
(1) El flujo del proceso es simple, la operación es flexible y el costo de construcción de capital es bajo. El equipo principal en el proceso SBR es un reactor SBR. Del análisis anterior, se puede ver que un tanque SBR juega múltiples roles: un tanque de mezcla, un tanque de reacción (anaerobio, anóxico y aeróbico), un tanque de sedimentación y un tanque de concentración parcial. Básicamente, todas las operaciones se completan en tal reactor, y la mezcla de lodo y agua, oxidación de materia orgánica, digestión, desnitrificación, absorción y liberación de fósforo, y la separación de lodo y agua se lleva a cabo en diferentes momentos. No requiere un tanque de sedimentación secundario y un equipo de retorno de lodo, y generalmente no requiere un tanque regulador y un tanque de sedimentación primario. Por lo tanto, el sistema de tratamiento de aguas residuales que utiliza el proceso SBR reduce en gran medida el número de estructuras, ahorra costos de construcción de capital y, a menudo, tiene las ventajas del diseño compacto y el ahorro de espacio.
(2) El efecto del tratamiento es bueno y el efluente es confiable. Desde la perspectiva de la cinética de reacción, el reactor SBR tiene sus ventajas únicas. Según el modelo cinético de reacción de lodo activado, el reactor de tratamiento biológico de flujo continuo de corriente tiene principalmente dos estados de flujo: mezcla completa y flujo de enchufe. En el reactor de flujo de enchufe de flujo continuo, solo hay una mezcla horizontal en cada sección del tanque de aireación, y no hay "mezcla de espalda" vertical. La concentración del sustrato se degrada gradualmente de la concentración más alta en la entrada a la concentración más baja en la salida, proporcionando la mayor fuerza impulsora para la reacción bioquímica. Durante la etapa de operación de reacción de aireación, aunque el líquido mixto en el reactor está en un estado completamente mixto, la concentración de su sustrato y microorganismos disminuye gradualmente con el tiempo, lo que es equivalente a un estado de flujo de enchufe en el sentido del tiempo. Por lo tanto, el reactor SBR realiza las características de dos reactores en el flujo continuo.
(3) Mejor eliminación de fósforo y efecto de eliminación de nitrógeno. La eliminación de fósforo y la eliminación de nitrógeno es un proceso relativamente complejo. Es necesario proporcionar etapas anaeróbicas, anóxicas y aeróbicas en el proceso de tratamiento para lograr el propósito de nitrificación, desnitrificación y absorción y liberación de fósforo. En el método SBR, se pueden lograr diferentes propósitos en un solo reactor. Debido a que el método SBR puede lograr fácilmente la alternancia de estados anaeróbicos, anóxicos y aeróbicos a través de la disposición de tiempo de los cinco procesos, puede maximizar la satisfacción de las condiciones ambientales teóricas para la desnitrificación biológica y la eliminación de fósforo.
(4) Buen rendimiento de asentamiento de lodo. El volumen de lodo activado es un problema común en el proceso de tratamiento de lodo activado. Más del 90% de los problemas de aumento de lodo son causados por el volumen de lodos filamentosos. Debido al crecimiento excesivo de las bacterias filamentosas, se inhiben el crecimiento y la reproducción de los flotos bacterianos, y muchas bacterias filamentosas se extienden más allá de la superficie del lodo, lo que empeora los flocos y las propiedades de sedimentación. El método SBR puede controlar efectivamente el crecimiento excesivo de bacterias filamentosas, y el SVI del lodo es bajo. Es un proceso con un rendimiento de asentamiento de lodo relativamente bueno.
Fuerte adaptabilidad a los cambios en la calidad del agua y la relación de cantidad del agua. El efecto del tratamiento se verá afectado por la calidad del agua y la cantidad de agua, principalmente porque cambiará el entorno de tratamiento, y los microorganismos a menudo son más estrictos en sus condiciones de entorno de vida. Por lo tanto, a partir de un análisis teórico, el reactor completamente mixto tiene una capacidad más fuerte para resistir las cargas de choque que el reactor de flujo del enchufe. Si bien el proceso SBR es un proceso de tratamiento de flujo de enchufe ideal, su estructura del reactor mantiene las características típicas de un reactor de mezcla completo. Por lo tanto, puede resistir grandes fluctuaciones en la calidad y cantidad del agua y tiene una fuerte capacidad para resistir las cargas de choque.