Sequencing Batch Reactor (SBR) is well adopted for community wastewater treatment for its simplicity, performance and various advantageous treatment options. SBR is now drawing attention for its process modification such as coupled with membrane bioreactor, reverse osmosis or applying different media to achieve high removal efficiency. This study focused on the improved efficiency of carbon, nitrogen and phosphorous removal by applying zeolite materials called bioceramics to the SBR. Two laboratory-scale SBR units were operated in the same operating conditions - one with bioceramics called Bioceramic SBR (BCSBR) and the other without bioceramics used as control. Routine monitoring of COD, TP, $NH_3-N$, $NO_3-N$ was performed throughout this study. COD removal was about 80% to 100% and phosphorous removal was about 60% in the process whereas $NH_3-N$ removal efficiency was found to be 99.9% in the BCSBR unit. Addition of bioceramics also improved sludge characteristics such as sludge dewaterability, specific gravity and particle size. BCSBR can withstand high ammonia shock loading leading to the better treatment capacity of high ammonia containing wastewater. The cause of improved removal efficiencies within the biological reactor could be attributed to the biochemosorption mechanisms of bioceramics. Absorption/adsorption or desorption capacity of bioceramics was tested through laboratory experiments.
This study was performed to investigate the characteristics of nutrient removal by Sequencing Batch Reactor (SBR) system, which could achieve high removal efficiencies of nitrogen and phosphorus and make it possible convenient management and operation. In this study, dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD), nitrogen, and phosphorus in SBR system were examined by variation of anoxic-oxic phase repetition in order to optimize an operational method. The 1~4 times of anoxic-oxic phases (Run 1~4) were repeated during 1 cycle operation period. As the repetition frequency increased, it was more difficult to maintain DO condition enough for denitrification. The SBR system showed high COD removal efficiency more than 91% regardless of operational condition. About 68% of nitrogen removal rate was obtained in conditions of 2 or 3 times repetition of anoxic phases, in which NOx-N among discharged total nitrogen account for more than 99%. Approximately 40% of phosphorus was eliminated in the conditions of 1~3 times of anoxic phase repetition.
This article aims to optimize the nitrogen removal of a sequencing batch reactor (SBR) through the use of the activated sludge model and iterative dynamic programming (IDP). Using a minimum batch time and a maximum nitrogen removal for minimum energy consumption, a performance index is developed on the basis of minimum area criteria for SBR optimization. Choosing area as the performance index makes the optimization problem simpler and a proper weighting in the performance index makes it possible to solve minimum time and energy problem of SBR simultaneously. The optimized results show that the optimal set-point of dissolved oxygen affects both the total batch time and total energy cost. For two different influent loadings, IDP-based SBR optimizations suggest each supervisory control of batch scheduling and set-point trajectory of dissolved oxygen (DO) concentration, and can save 20% of the total energy cost, while meeting the treatment requirements of COD and nitrogen. Moreover, it shows that the re-optimization of IDP within a batch can solve the modelling error problem due to the influent loading changes, or the process faults.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.3
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pp.280-285
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2004
This paper is concerned with the modeling and identification of sequencing batch reactor (SBR) via genetic algorithm based polynomial neural network (GA-based PNN). The model describes a biological SBR used in the wastewater treatment process fur nitrogen removal. A conventional polynomial neural network (PNN) is applied to construct a predictive model of SBR process fur nitrogen removal before. But the performances of PNN depend strongly on the number of input variables available to the model, the number of input variables and type (order) of the polynomials to each node. They must be fixed by the designer in advance before the architecture is constructed. So the trial and error method must go with heavy computation burden and low efficiency. To alleviate these problems, we propose GA-based PNN. The order of the polynomial, the number of input variables, and the optimum input variables are encoded as a chromosome and fitness of each chromosome is computed. Simulation results have shown that the complex SBR process can be modeled reasonably well by the present scheme with a much simpler structure compared with the conventional PNN model.
In this study, we investigated the buffering effect with different COD, $NH_4{^+}-N$ and TP shock loads on the performance of lab-scale Sequencing Batch Reactor(SBR) using synthetic wastewater. This study was operated under the following conditions : HRT, 12 hrs : MLSS, 2,000 mg/L : F/M ratio, $0.2kgCOD/kgMLSS{\cdot}d$ : SRT, 20days, and was increased by a factor, COD : ranging from 200-2000 mg/L, $NH_4{^+}-N$ : ranging from 30-300 mg/L, T-P : ranging from 5-50 mg/L in the reactor. As results, COD removal rate at different shock loads was decreased until 42.1%(stable state : 95%) and concentration with effluent was higher than 695 mg/L(at Run 6). In case of $NH_4{^+}-N$ removal rate was decreased until 35.8% from 97.0% and also T-P removal rate was decreased until 5.0%. Effluent concentrations of COD, $NH_4{^+}-N$ and T-P were rapidly increased according to shock loads and needed 3, 4 and 6 additional cycle times for recovering the stable condition.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.315-320
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2006
There have been several problems in treating shipboard sewage due to special environmental conditions of ship, such as limited space, rolling and pitching, change of temperature and so on. It was suggested that Sequence Batch Reactor (SBR) might be suitable process for overcome these problems in terms of small size, high capacity of treating wastewater and full automation. In this study a SBR process was employed for biological treatment of organic wastes in the shipboard sewage. This process was able to remove nitrogen and phosphorus as well as organic matter efficiently. More than 95% of chemical oxygen demand(COD) were removed. In addition, about 97% of total nitrogen (T-N) was reduced. The total phosphorus(T-P) reduction averaged 93%. A disturbance operation caused by the treatment of Methylene Blue Active Substances(MBAS) was not observed.
The main purpose of this study is to evaluate the characteristics of three sets of traditional control methods (proportional, integral, and proportional - integral controls) through lab-scale biological reactor experiments. An increase in proportional gain ($K_c$) resulted in reduced dissolved oxygen (DO) offset under proportional control. An increase in integral time ($T_i$) resulted in a slower response in DO concentration with less oscillation, but took longer to get to the set point. P-I control showed more stable and efficient control of DO and airflow rates compared to either proportional control or integral control. Developed P-I control system was successfully applied to lab-scale Sequencing Batch Reactor (SBR) for treating industrial wastewater with high organic strength.
This study investigated the effects of various arsenite concentrations on bio-hydrogen production from molasses using a sequence batch reactor (SBR) operated in a series of three batch cycles. In the first batch cycle, hydrogen production was stimulated at arsenite concentrations lower than 2.0 mg/L, while inhibition occurred at arsenite concentration higher than 2.0 mg/L compared to the control. Hydrogen production decreased substantially during the second batch cycle, while no hydrogen was produced during the third batch cycle at all tested concentrations. The toxic density increased with respect to the increase in arsenite concentrations (6.0 > 1.6 > 1.0 > 0.5 mg/L) and operation cycles (third cycle > second cycle > first cycle). The presence of microorganisms such as Clostridium sp. MSTE9, Uncultured Dysgonomonas sp. clone MEC-4, Pseudomonas parafulva FS04, and Uncultured bacterium clone 584CL3e9 resulted in active stimulation of hydrogen production, however, it was unlikely that Enterobacter sp. sed221 was not related to hydrogen production. The tolerance of arsenite in hydrogen producing microorganisms decreased with the increase in induction time, which resulted in severing the inhibition of continuous hydrogen production.
The respirometric technique has been used to analyze the nitrification process in a sequencing batch reactor(SBR) treating municipal wastewater. Especially the profile of the respiration rate very well expressed the reaction characteristics of nitrification. As the nitrification process required a significant amount of oxygen for nitrogen oxidation, the respiration rate due to nitrification was high. The maximum nitrification respiration rate, which was about $50mg\;O_2/L{\cdot}h$ under the period of sufficient nitrification, was related directly to the nitrification reaction rate and showed the nitrifiers activity. The growth rate of nitrifiers is the most critical parameter in the design of the biological nutrient removal systems. On the basis of nitrification kinetics, the maximum specific growth rate of nitrifiers in the SBR was estimated as $0.91d^{-1}$ at $20^{\circ}C$, and the active biomass of nitrifiers was calculated as 23 mg VSS/L and it was about 2% of total biomass.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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