Kinetyka usuwania związków organicznych oraz azotu i fosforu w reaktorze typu SBR w skali technicznej w warunkach zimowych

• Autorzy: Bernat Katarzyna , Kulikowska Dorota , Waszczyłko-Miłkowska Beata , Głębocka Justyna

Warianty tytułu

EN

Kinetics of organic, nitrogen and phosphorus compounds removal on technical scale in a sequencing batch reactor (SBR) in winter season

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem badań była szybkość usuwania zanieczyszczeń organicznych (oznaczanych jako ChZT) oraz azotu i fosforu ze ścieków przez osad czynny w reaktorach typu SBR pracujących w skali technicznej w warunkach zimowych. Dodatkowo sporządzono bilans związków azotu w cyklu pracy reaktora. Wykazano, że szybkość usuwania związków organicznych (ChZT) w cyklu pracy reaktora wynosiła 13,1÷18,9 gO2/(m3h), ubytek azotu amonowego następował z szybkością 5,9÷6,9 gN/(m3h), a szybkość przyrostu ilości azotanów(V) wynosiła 3,3÷4,9gN/(m3h). Uwalnianie ortofosforanów następowało w fazie napełniania i mieszania z początkową szybkością 43,2÷46,6 gP/(m3h) (stała szybkości uwalniania ortofosforanów wynosiła 0,93÷1,10 1/h), natomiast szybkość pobierania ortofosforanów – 16,8÷23,2 gP/(m3h). Badania wykazały, że całkowite utlenienie azotu amonowego następowało w ostatniej godzinie fazy reakcji, co oznaczało, że wzrost ilości azotu amonowego w ściekach dopływających do oczyszczalni może skutkować wzrostem ilości azotu w ściekach oczyszczonych. Na podstawie bilansu związków azotu w cyklu pracy reaktora SBR wykazano, że łączna ilość azotu usuniętego podczas denitryfikacji oraz wykorzystanego do syntezy biomasy wynosiła 27,02÷29,62 gN/m3, natomiast sprawność denitryfikacji była na poziomie 67,4÷75,4%.

EN

The aim of this study was to assess kinetics of organic (COD), nitrogen and phosphorus compound removal from sewage by activated sludge in SBRs operating on technical scale in a winter season. Additionally, a balance of nitrogen compounds in the operating cycle of the SBR was presented. The rate of organic compounds removal in the reactor’s working cycle was 13.1–18.9 gO2/(m3h), of ammonia removal – 5.9–6.9 gN/(m3h), while the increase in nitrates was 3.3–4.9 gN/(m3h). Orthophosphates were released in the filling and mixing phase at an initial rate of 43.2–46.6 gP/(m3h) (the rate constant was 0.93–1.10 h–1). The orthophosphate storage rate was 16.8–23.2 gP/(m3h). The study demonstrated that complete ammonia oxidation occurred in the last hour of the reaction phase, which meant that the increase in the concentration of ammonia in the influent might result in an increase in the concentration of nitrogen in the effluent. On the basis of the nitrogen compounds balance in the SBR cycle, it was determined that the total amount of nitrogen removed from the sewage by denitrification and utilized for biomass synthesis was 27.02–29.62 gN/m3, while the denitrification efficiency was at the level of 67.4–75.4%.

Słowa kluczowe

PL

ścieki komunalne; osad czynny; reaktor SBR; ChZT; bilans azotu; synteza biomasy; nitryfikacja; denitryfikacja

EN

sewage; activated sludge; SBR; COD; nitrogen balance; biomass synthesis; nitrification; denitrification

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 41, nr 1
• Strony: 11--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bernat Katarzyna

autor

Kulikowska Dorota

autor

Waszczyłko-Miłkowska Beata

autor

Głębocka Justyna

Bibliografia

• 1. U. NYBERG, H. ASPEGREN, B. ANDERSSON, J. C. JANSEN: Full-scale application of nitrogen removal with methanol as carbon source. Water Science and Technology 1992, Vol. 26, No 5, pp. 1077–1086.
• 2. Y.-Z. PENG, Y. MA, S.-Y. WANG: Denitrification potential enhancement by addition of external carbon sources in a predenitrification process. Journal of Environmental Sciences (China) 2007, Vol. 19, No 3, pp. 284–289.
• 3. K. BERNAT, D. KULIKOWSKA, A. KORDEL: Usuwanie związków azotu ze ścieków w procesach denitryfikacji i skróconej denitryfikacji z wykorzystaniem melasy jako źródła węgla organicznego (Nitrogen removal effectiveness by denitrification and shortcut denitrification using molasses as an organic carbon source). Ochrona Środowiska 2016, vol. 38, nr 2, ss. 9–15.
• 4. Y. FERNÁNDEZ-NAVA, E. MARANÓN, J. SOONS, L. CASTRILLÓN: Denitrification of high nitrate concentratio wastewater using alternative carbon sources. Journal of Hazardous Materials 2010, Vol. 173, No. 1–3, pp. 682–688.
• 5. M. KASZUBOWSKA, J. MAJTACZ, J. MĄKINIA, K. CZERWIONKA, E. KULBAT:, Badania kinetyczne procesu denitryfikacji z dawkowaniem zewnętrznego źródła węgla w postaci produktów odpadowych z produkcji alkoholu. Zeszyty Naukowe 141 Uniwersytetu Zielonogórskiego, Inżynieria Środowiska 2011, vol. 21, ss. 78–86.
• 6. J. MĄKINIA, K. CZERWIONKA, M. SWINARSKI, E. DOBIEGAŁA, A. REMISZEWSKA-SKWAREK: Odpady z produkcji alkoholu jako alternatywne źródła węgla dla wspomagania denitryfi kacji w komunalnych oczyszczalniach ścieków. Forum Eksploatatora 2012, vol. 2, nr 59, ss. 38–41.
• 7. D. KULIKOWSKA, K. BERNAT: Nitritation-denitritation in landfill leachate with glycerine as a carbon source. Bioresource Technology 2013, Vol. 142, pp. 297–303.
• 8. D. KULIKOWSKA, K. BERNAT, K. SUS: Zastosowanie gliceryny surowej jako zewnętrznego źródła węgla podczas usuwania azotu z odcieków ze składowisk odpadów komunalnych (Crude glycerine as the carbon source during nitrogen removal from municipal landfill leachate using activated sludge process). Ochrona Środowiska 2013, vol. 35, nr 2, ss. 41–45.
• 9. K. BERNAT, D. KULIKOWSKA, M. GODLEWSKI: Crude glycerol as a carbon source at a low COD/N ratio provides efficient and stable denitritation. Desalination and Water Treatment 2016, Vol. 57, No. 42, pp. 19632–19641.
• 10. K. BERNAT, D. KULIKOWSKA, K. ŻUCHNIEWSKI: Glycerine as a carbon source in nitrite removal and sludge production. Chemical Engineering Journal 2015, Vol. 267, pp. 324–331.
• 11. D. KULIKOWSKA, K. BERNAT, B. KOWALSKI: Wpływ strategii napowietrzania w cyklu pracy SBR na efektywność nitritacji-denitritacji podczas oczyszczania odcieków składowiskowych. Inżynieria Ekologiczna 2012, vol. 28, ss. 32–42.
• 12. K. BERNAT, D. KULIKOWSKA, M. ZIELIŃSKA, A. CYDZIK-KWIATKOWSKA, I. WOJNOWSKA-BARYŁA: Simultaneous nitrification and denitrification in an SBR with a modified cycle during reject water treatment. Archives of Environmental Protection 2013, Vol. 39, No. 1, pp. 83–91.
• 13. W. HERMANOWICZ, W. DOŻAŃSKA, J. DOJLIDO, B. KOZIOROWSKI: Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Arkady, Warszawa 1999.
• 14. I. WOJNOWSKA-BARYŁA, D. STACHOWIAK: Systemy oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego. Wydawnictwo ART, Olsztyn 1997.
• 15. R. J. ZENG, R. LEMAIRE, Z. YUAN, J. KELLER: Simultaneous nitrification, denitrification and phosphorus removal in a lab-scale sequencing batch reactor. Biotechnology and Bioengineering 2003, Vol. 84 No. 2, pp. 170–178.
• 16. C. HELMER, S. KUNST: Simultaneous nitrification/denitrification in aerobic biofilm system. Water Science and Technology 1998, Vol. 37, No. 4–5, pp. 183–187.
• 17. E. V. MÜNCH, P. LANT, J. KELLER: Simultaneous nitrification and denitrification in bench-scale sequencing batch reactors. Water Research 1996, Vol. 30, No. 2, pp. 277–284.
• 18. K. POCHANA, J. KELLER: Study of factors affecting simultaneous nitrification and denitrification (SND). Water Science and Technology 1999, Vol. 39, No. 6, pp. 61–68.
• 19. B. S. AKIN, A. UGURLU: Monitoring and control of biological nutrient removal in a Sequencing Batch Reactor. Process Biochemistry 2005, Vol. 40, No. 8, pp. 2873–2878.
• 20. J. SMYK, K. IGNATOWICZ: Szybkość usuwania związków azotu i fosforu podczas faz procesowych reaktora SBR. Inżynieria Ekologiczna 2017, vol. 18, nr 6, ss. 36–40.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).