Rational basis for optimal design of sequencing batch reactors with multiple anoxic filling for nitrogen removal

Artan, N.; Tasli, R.; Orhon, Derin

doi:10.1016/j.procbio.2005.11.009

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“…Artan et al (2005) apresenta volumes mais compactos para a idade do lodo utilizada nos cálculos e com capacidade para reter o lodo no volume de recirculação durante a fase de descarga do efluente. Nas equações para calcular o volume do reator propostas por estes modelos, constata-se que a presença de parâme-tros de controle operacional, constantes cinéticas e constantes estequiométricas fornece indícios da tentativa de interpretação do processo de lodos ativados em batelada para obter um modelo de dimensionamento.…”

Section: Discussionunclassified

Dimensionamento do volume do reator seqüencial em batelada (RSB) com enchimento estático

Santos

Cybis

Gehling

2007

Eng. Sanit. Ambient.

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ARTIGO TÉCNICO RESUMOEste trabalho teve como objetivo propor uma metodologia de dimensionamento para o volume do RSB. O desenvolvimento do modelo matemático para calcular o volume do reator foi realizado a partir da modelagem fenomenológica do comportamento do lodo. A metodologia ora proposta foi aplicada em estudo de caso para comparação com metodologias já consolidadas no dimensionamento do sistema de lodos ativados em batelada. A partir da metodologia apresentada neste trabalho, a determinação do volume do reator e do ciclo operacional mostrou que é possível contribuir para o dimensionamento do RSB sem transgredir o conhecimento da ação do lodo sobre a matéria orgânica e sem admitir fluxo contínuo no comportamento hidráulico do reator. PALAVRAS-CHAVE:Reator seqüencial em batelada, RSB, lodos ativados, idade do lodo, dimensionamento, enchimento estático. No RSB, o fluxo de água residuária é intermitente e o processo biológico não alcança estado estacionário. Assim, as hipóteses empregadas em modelos desenvolvidos para o sistema de fluxo contínuo são inadequadas para o sistema em batelada. Com isso, dimensiona-se com um modelo que não corresponde ao sistema. No tratamento matemático do modelo, é interessante que a técnica de modelagem e as hipóteses matemáti-cas sejam interpretações dos processos biológicos, características hidráulicas e operacionais de lodos ativados em batelada para permitir o avanço do desenvolvimento matemático da questão do dimensionamento. Algumas metodologias específicas para dimensionamento do RSB são fundamentadas em fórmulas empíricas obtidas a partir de resultados de pesquisa em escala de bancada e/ou piloto. Esta forma de dimensionamento é uma descrição matemática de uma relação de causa e efeito, onde os parâmetros normalmente não possuem significado físico e o modelo resultante é identificado como modelo caixa preta (Aguirre, 2004). Este cená-rio é o resultado de várias tentativas de simplificar o dimensionamento para auxiliar no projeto e no entendimento da operação do reator seqüencial em batelada. ABSTRACTPara fins de dimensionamento, o presente trabalho não pretende encontrar um modelo matemático exato e nem esgotar o assunto, mas apresentar

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Section: Discussionunclassified

Dimensionamento do volume do reator seqüencial em batelada (RSB) com enchimento estático

Santos

Cybis

Gehling

2007

Eng. Sanit. Ambient.

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“…Models which are dedicated to describe the system performances in a SBR are available in the literature (ARTAN et al, 2006;BOAVENTURA et al, 2001;CARVALHO et al, 2004;COELHO et al, 2000;HVALA et al, 2001;MOUSSA et al, 2005;WU et al, 2001). Therefore, modelling and simulation offer interesting alternatives (ARTAN et al, 2006;HVALA et al, 2001). The models used are mostly the ASM1 or ASM2d or an adaptation of the ASM.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…The models used are mostly the ASM1 or ASM2d or an adaptation of the ASM. Models are used to validate experimental data and more rarely to design SBR systems except in the data provided by ARTAN et al (2006) who describe the use of the ASM model to optimize the filling in batch reactors for nitrogen removal, but without lab or pilot scale validation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Influent fractionation for the use of ASM1 to optimize urban wastewater treatment: Application to the removal of C and N in a SBR

Casellas¹,

Dagot²,

Pons

et al. 2008

rseau

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A simulation of a SBR using Benchmark procedure was done prior to field operation in order to optimize the cycle and phases lengths. The accurate identification of ASM1 variables is a prerequisite to achieve a good prediction. A fractionation procedure was applied to samples, corresponding to dry and rainy weather conditions, for taking into account the ASM1 state variable characteristics of specific wastewater (mixture of domestic and industrial wastewater), which differ largely from the default ones used in ASM1. The choice of the ASM1 state variables identification methodology is very important as it influences the results. Two methods were carried out: a batch test in closed reactors, and a coagulation/flocculation procedure. An optimal 12‑hour cycle length was determined, in terms of discharged water quality and reactor productivity. The described methodology led to valuable results in terms of carbon and nitrogen removal: respectively more than 90% of COD removal and more than 80% on total nitrogen removal.

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“…The method can be implemented accurately using a lab-scale sequencing batch reactor (SBR) system. The most commonly cited advantages of SBR systems include a simple physical structure (simplicity of the design), operating flexibility, and cost-effectiveness (Texier and Gomez, 2004;Artan et al, 2006). Moreover, such systems are also an attractive research tool as the operating mode enables the observation and interpretation of transient responses of any selected process component (Artan et al, 2002).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Estimation of the Maximum Specific Growth Rate Constant for Autotrophs – Experience From the Longterm Operation of a Lab-Scale SBR System

Su¹,

Mąkinia²,

Pagilla³

2007

proc water environ fed

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The maximum specific growth rate constant for autotrophs, μ A,max , has been considered the most critical parameter for design and performance of nitrifying activated sludge systems. In literature reviews, a wide range of the μ A,max values have been reported (0.25-3.0 d -1 ). In this study, experiences gained from the long-term (almost two-year) operation of a lab-scale SBR system are evaluated in terms of its applicability for estimating this coefficient according to the methods (low F/M bioassay vs. simulation) described in the Water Environment Research Foundation (WERF) report on "Methods for Wastewater Characterization in Activated Sludge Modeling" (Melcer et al., 2003). The comparison of these two approaches revealed that the value of this parameter could be influenced by the applied approach. The estimated values of μ A,max based on steady-state model calculations for four operating periods ranged from 0.83 to 0.99 d -1 , which fit to the relatively narrow range (0.75-1.17 d -1 ) anticipated in the WERF report. On the other hand, the Activated Sludge Model No. 1 (ASM1) simulations revealed that a single value of μ A,max (=1.2 d -1 ) could be used despite variations in the measured specific nitrification rates during these periods. Moreover, the observed discrepancies between the X A /Y A ratio predicted by ASM1 and the simple steady-state model reached approximately 200% in some cases. This implies that estimating this ratio from a complex activated sludge model and using it in simple steady-state model calculations, as recommended in the WERF report, should be accepted with great caution and the issue requires further investigations.

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Rational basis for optimal design of sequencing batch reactors with multiple anoxic filling for nitrogen removal

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Dimensionamento do volume do reator seqüencial em batelada (RSB) com enchimento estático

Dimensionamento do volume do reator seqüencial em batelada (RSB) com enchimento estático

Influent fractionation for the use of ASM1 to optimize urban wastewater treatment: Application to the removal of C and N in a SBR

Estimation of the Maximum Specific Growth Rate Constant for Autotrophs – Experience From the Longterm Operation of a Lab-Scale SBR System

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