Optimization of the step feeding ratio for nitrogen removal by SBR using technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS)

Abstract

The performance of nitrogen (N) removal was investigated by altering the influent step feeding in a sequencing batch reactor (SBR). The optimum condition for influent step feeding was analyzed using Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) with entropy weight method, considering the C/N ratio range 1.5 to 4.5. The results showed that the SBR with the multi-step-feeding system achieved a high nitrogen removal rate of 92.7% at the three-step influent feeding mode. Nitrogen removal was significantly improved due to the multi-step influent feeding, which provided the required carbon source in the anoxic phase for the removal of nitrate that enhanced the denitrification process. The highest nitrogen removal rate at real-time operation was observed at the three-step feeding mode with 60% primary feeding, 30% secondary feeding, and 10% tertiary feeding, respectively. TOPSIS analysis results also showed that the optimum step feeding ratio was identical to the real-time operation of the SBR.

Performance evaluation and optimization of simultaneous phosphorus and nitrogen removal from anaerobically digested liquid-dairy-manure using an intermittently-aerated-extended-idle sequencing batch reactor

“…On the contrary, longer feed phases were observed to escalate the nitrification process by manipulating the availability of NH 3 -N to microbes, therefore, controlled production of nitrates and nitrites in the system and ensured the simultaneous removals of P and N at higher rates (Figures 3, 5A). These observations agree with the findings by Mang et al (2022) on that an optimal step-feed distribution over time improves N and P removal rates through adjusting the C/N ratios in the system. However, the effect of idle phase on nitrification process was negligible, indicated by the flat trajectory in %NH 3 -N removal response plot (Figure 5C).…”

Estudio de la eliminación/recuperación de nitrógeno en el permeado de la ultrafiltración de la línea de aguas de una EDAR mediante eliminación por nitrificación parcial y recuperación con zeolitas

“…Diferentes autores han reportado en sus resultados una mejora en la calidad del efluente respecto al sistema de una etapa, tal y como se ha concluido en nuestros ensayos. Mang et al (2022) trabajaron en un reactor de 120m 3 con un influente con una ratio de 1.5 a 4.5 mg DQO/mg N. Comparando la forma de alimentar el reactor observaron que mientras que con una sola etapa el rendimiento promedio fue del 69%, al aplicar la estrategia multietapa, en su caso también 3 etapas, se alcanzó un 93% de eliminación del nitrógeno total. J.…”

“…Sin embargo, en la bibliografía encontrada se suele concluir que una distribución decreciente del alimento ayuda a mejorar la calidad del efluente. En este sentido podemos encontrar diversos ejemplos desde distribuciones más extremas, como Mang et al (2022) quienes proponen 60%-30%-10% hasta valores menos distantes, como Ge et al ( 2012) quienes trabajaron con unos ratios de 40%-35%-25% o Ge et al ( 2010) que lograron una eficacia de eliminación de nitrógeno superior al 90%, con un ratio DQO/N de 7.4 mg DQO/mg N y una distribución del alimento de 40%-30%-30%. Siguiendo estas 3 recomendaciones (valores crecientes, valores decrecientes extremos y decrecientes cercanos) se llevaron a cabo tres simulaciones en las mismas condiciones.…”