The Influence of an External Waste Carbon Source on the Rate of Changes in Pollutant Concentrations During Wastewater Treatment

• Autorzy: Ignatowicz Katarzyna , Smyk Joanna , Piekarski Jacek

Warianty tytułu

PL

Wpływ odpadowego zewnętrznego źródła węgla na szybkość zmian stężenia zanieczyszczeń podczas oczyszczania ścieków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Providing external sources of carbon to the treated wastewater often becomes necessary to achieve high efficiencies of wastewater treatment plants. The use of conventional sources of carbon brings high operating costs for wastewater treatment plants. This has become a prerequisite for the exploration of other, alternative, sources of organic carbon. The aim of the research was to confirm the effectiveness of the use of waste products, for example molasses, in the denitrification process, as well as to determine their influence on the rate of changes in pollutant concentrations during wastewater treatment. The studies were carried out during the process of municipal sewage treatment in two independent SBR-type activated sludge chambers on a laboratory scale. A single reactor operating cycle lasted 6 hours and included the following phases: wastewater supply (2 min), mixing (anaerobic) (60 min), aeration (210 min), sedimentation (60 min) and decantation (30 min). Molasses was added to one of the chambers in each cycle twenty minutes after filling the wastewater as a source of easily assimilable organic compounds. The use of a waste external carbon source during treatment of municipal wastewater resulted in a higher efficiency of removing nitrogen forms than in the control reactor while maintaining a high efficiency of removing organic compounds. The use of molasses during wastewater treatment resulted in an increased removal rate during waste water treatment. The rate of NUR denitrification in the molasses reactor increased by 2.48 mg N/dm³∙h compared to the control SBR. Molasses as a waste product can be successfully used as an external carbon source in the denitrification process.

PL

Dostarczanie do oczyszczanych ścieków zewnętrznych źródeł węgla często staje się niezbędne do osiągnięcia wysokiej wydajności oczyszczalni ścieków. Wykorzystywanie konwencjonalnych źródeł węgla niesie za sobą wysokie koszty eksploatacyjne oczyszczali ścieków. Stało się to przesłaną do poszukiwań do innych, alternatywnych źródeł węgla organicznego. Celem prowadzonych badań było potwierdzenie skuteczności stosowania produktów odpadowych na przykładzie melasy w procesie denitryfikacji, a także określenie ich wpływu na szybkość zmian stężenia zanieczyszczeń podczas oczyszczania ścieków. Badania prowadzono podczas procesu oczyszczania ścieków komunalnych w dwóch niezależnych komorach osadu czynnego typu SBR w skali laboratoryjnej. Pojedynczy cykl pracy reaktora trwał 6 godzin i obejmował fazy: doprowadzenia ścieków (2 min), mieszania (beztlenowa) (60 min), napowietrzania (210 min), sedymentacji (60 min) i dekantacji (30 min). Do jednej z komór w każdym cyklu po dwudziestu minutach od napełnienia ścieków dodawano melasę jako źródło łatwo przyswajalnych związków organicznych. Zastosowanie odpadowego zewnętrznego źródła węgla podczas oczyszczania ścieków komunalnych przyczyniło się do wyższej skuteczności usuwania form azotu niż w reaktorze kontrolnym przy zachowaniu wysokiej efektywności usuwania związków organicznych. Zastosowanie melasy podczas oczyszczania ścieków spowodowało zwiększenie szybkości usuwania zanieczyszczeń podczas oczyszczania ścieków. Szybkość denitryfikacji NUR w reaktorze z melasa wzrosła o 2,48 mg N/dm³∙h w porównaniu do SBR kontrolnego. Melasa jako produkt odpadowy z powodzeniem może być stosowany jako zewnętrzne źródło węgla w procesie denitryfikacji.

Słowa kluczowe

EN

external carbon source; molasses; SBR reactor

PL

zewnętrzne źródło węgla; melasa; reaktor SBR

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 1
• Strony: 526--536
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Ignatowicz Katarzyna

• Bialystok University of Technology, Poland

autor

Smyk Joanna

• Transition Technologies Managed Services, Poland

autor

Piekarski Jacek

• Koszalin University of Technology, Poland

Bibliografia

• Arshad, M., Chan, Z.M., Khalil-ur-Rehman, M., Szach, F.A., Rajoka, M.I. (2008). Optimization of process variables for minimization of byproduct formation during fermentation of blackstrap molasses to ethanol at industrial scale. Lett. Appl. Microbiol., 47(5), 410-414.
• Bernat, K., Kulikowska, D., Kordel, A. (2016). Usuwanie związków azotu ze ścieków w procesach denitryfikacji i skróconej denitryfikacji z wykorzystaniem melasy jako źródła węgla organicznego. Ochrona Środowiska, 38(2), 9-15.
• Cherchi, C., Onnis-Hayden, A., El-Shawabkeh, I., Gu, A.Z. (2009). Implication of using different carbon sources for denitrification in wastewater treatments. Water Environment Research, 81(8), 788-799.
• Dąbrowski, W., Puchlik, M. (2010). Udział frakcji ChZT w ściekach mleczarskich w oczyszczalni stosującej intensywne usuwanie związków węgla, azotu i fosforu. Rocznik Ochrona Środowiska, 12, 735-746.
• Elefsiniotis, P., Li, D. (2006). The effect of temperature and carbon source on denitrification using volatile fatty acids. Biochemical Engineering Journal, 28(2), 148-155.
• Fernández-Nava, Y., Maranón, E., Soons, J., Castrillón, L. (2010). Denitrification of high nitrate concentration wastewater using alternative carbon sources. Journal of Hazardous Materials, 173, 682-688.
• Ignatowicz, K. (2008). Sorption process for migration reduction of pesticides from graveyards. Archives of Environmental Protection, 34(3), 143-149.
• Ignatowicz, K., Piekarski, J., Kozłowski, D. (2011). Intensification of the Denitrification Process by Using Brenntaplus VP1 Preparation, Rocznik Ochrona Srodowiska, 17(2), 1178-1195. Ignatowicz, K., Puchlik, M. (2011). Rotary Biological Contactor as Alternative for Small Amount of Wastewater Treatment. Rocznik Ochrona Środowiska, 13, 1385-1404.
• Janczukowicz, W., Rodziewicz, J., Filipkowska, U. (2011). Ocena procesów biologicznego usuwania azotanów (V) i fosforanów w komorze SBR z zewnętrznym źródłem węgla. Rocznik Ochrona Środowiska, 13, 453-470.
• Janczukowicz, W., Rodziewicz, J. (2013). Źródła węgla w procesach biologicznego usuwania związków azotu i fosforu, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, 114, Lublin.
• Kalinowska, E. (2006). Zewnętrzne źródło węgla do denitryfikacji. Forum Eksploatatora, 3, 41-42.
• Mąkinia, J., Czerwionka, K., Drewnowski, J., Swinarski, M., Chrzanowska, M., Fordoński, W. (2008). Porównanie tradycyjnych i alternatywnych źródeł węgla zewnętrznego dla poprawy efektywności procesu denitryfikacji. Forum Eksploatatora, 2, 15-20.
• Min, K., Park, K.-S., Jung, Y.-J., Khan, A.R. (2002) Acidogenic Fermentation: Utilization of Wasted Sludge as a Carbon Source in the Denitrification Process. Environmental Technology, 23(3), 293-302.
• Puchlik, M., Ignatowicz, K., Dąbrowski, W. (2015). Influence of bio- preparation on wastewater purification process in constructed wetlands. Journal of Ecological Engineering, 16(1). 159-163.
• Quan, Z.X., Jin, Y.S., Yin, C.R., Lee, J., Lee, S.T. (2005). Hydrolyzed molasses as an external carbon source in biological nitrogen removal. Bioresource Technology, 96(15), 1690-1695.
• Silva, F., Nadais, H., Prates, A., Arroja, L., Capela, I. (2009). Molasses as an external carbon source for anaerobic treatment of sulphite evaporator condensate. Bioresource Technology, 100, 1943-1950.
• Smyk, J., Ignatowicz, K. (2017). The influence of molasses on nitrogen removal in wastewater treatment with activated sludge, Journal of Ecological Engineering, 18, 199-203.
• Torà, J.A., Baeza, J.A., Carrera, J., Oleszkiewicz, J.A. (2011). Denitritation of a highstrength nitrite wastewater in a sequencing batch reactor using different organic carbon sources. Chemical Engineering Journal, 172(2-3), 994-998.
• Yang, X., Wang, S., Zhou, L. (2012). Effect of carbon source, C/N ratio, nitrate and dissolved oxygen concentration on nitrite and ammonium production from denitrification process by Pseudomonas stutzeri D6. Bioresource Technology, 104, 65-72.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).