Wykorzystanie procesu częściowej nitryfikacji Anammox w oczyszczaniu ścieków - doświadczenia w Politechnice Śląskiej

• Autorzy: Cema G. , Surmacz-Górska J. , Gutwiński P. , Ziembińska-Buczyńska A. , Płonka L. , Tomaszewski M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2016.12.7

Warianty tytułu

EN

The use of partial nitrification/Anammox process for wastewater treatment - Experience at the Silesian University of Technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Alternatywą dla klasycznego procesu nitryfikacji/denitryfikacji może być połączenie procesu częściowej skróconej nitryfikacji oraz odkrytego kilkanaście lat temu procesu Anammox. Usuwanie azotu w procesie Anammox pozwala zmniejszyć koszty napowietrzania, a co za tym idzie zużycie energii o ponad 60%, nie ma też potrzeby zapewnienia węgla organicznego, a dodatkowo zmniejsza się emisję CO₂ o ok. 90%, co ma duże znaczenie biorąc pod uwagę fakt, że ditlenek węgla jest jednym z głównych gazów cieplarnianych. Katedra Biotechnologii Środowiskowej zajmuje się tym procesem już od 2003 roku. Początkowo proces był badany w bioreaktorach membranowych. Następnie przy współpracy z Królewską Politechniką w Sztokholmie badano proces w układach wykorzystujących pierścienie kaldnes jako nośnik biofilmu. Badania prowadzone były zarówno w układach dwustopniowych jak i jednostopniowych. Jednym z wniosków uzyskanych w tych badaniach było określenie procesu nitryfikacji jako tego procesu, który limituje szybkość całkowitej reakcji. Badano także zarówno usuwanie azotu z wód osadowych z odwadniania osadów ściekowych, jak i odcieków składowiskowych. Następnie badania były ukierunkowane na badanie procesu jednostopniowego w układach SBR oraz na określenie czynników limitujących proces. Określono m.in. że czynnikiem hamującym proces jest w głównej mierze wolny amoniak.

EN

An alternative to classic nitrification/denitrification process can be a combination of partial short-cut nitrification and discovered several years ago Anammox process. The main advantages of this process compared to the conventional nitrification/denitrification are: decrease of the aeration costs by almost 60%, low sludge production, and no need for external organic carbon source addition (Anammox process) and the CO₂ emission is reduced by 90%. Environmental Biotechnology Department is engaged in research on this process since 2003. Initially, the process was studied in membrane bioreactors. Then, in collaboration with the Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm we studied the process in moving bed biofilm reactors (MBBR) using Kaldnes K1 as a carrier material for biofilm growth. The process was tested as a two-stage process as well as a one-stage process. The nitrification process was determined as a bottleneck of the overall process rate. The nitrogen removal was studied both from reject water after dewatering of digested sludge and form landfill leachate. Then the studies were focused on the study of single-stage process in SBR. It was also showed that the process is strongly affected by free ammonia.

Słowa kluczowe

PL

anammox; częściowa nitryfikacja; MBBR; odcieki składowiskowe; reaktor membranowy; SBR; wody osadowe

EN

Anammox; landfill leachate; MBBR; membrane bioreactor; partially nitrification; reject water; SBR

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 12
• Strony: 472--475
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Cema G.

• Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

autor

Surmacz-Górska J.

• Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

autor

Gutwiński P.

• Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

autor

Ziembińska-Buczyńska A.

• Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

autor

Płonka L.

• Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

autor

Tomaszewski M.

• Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• 1. Broda E. 1977. Two kinds of lithotrophs missing in nature. Zeitschrift für allgemeine Mikrobiologie, 17(6): 491-493.
• 2. Cema G. 2009. Comparative study on different Anammox systems. TRITA_ LWR PhD Thesis 1053, (ISBN 978-91-7415-501-3).
• 3. Cema G., Gutwiński P., Łubkowski M., Surmacz-Górska J. 2011. Wpracowanie procesu Anammox w bioreaktorze membranowym. Forum Eksploatatora, 2(53): 64-67.
• 4. Cema G., Płaza E., Surmacz-Górska J., Trela J. 2005a. Activated sludge and biofilm in the Anammox reactor - cooperation or competition? In: Integration and optimization of urban sanitation systems, Joint Polish-Swedish seminars, Cracow, 2005. TRITA-LWR.REPORT 3018: 129-138.
• 5. Cema G., Schneider Y., Beier M., Rosenwinkel K.-H. 2013. Influence of Free Ammonia and Free Nitrous Acid on Anammox Activity. In Proceeding of: WEF/IWA Nutrient Removal and Recovery 2013: Trends in Resources Recovery and Use, 28-31.07.2013; Vancouver, Kanada.
• 6. Cema G., Sochacki A., Kubiatowicz J., Gutwiński P., Surmacz-Górska J. 2012. Start-up, Modeling and Simulation of the Anammox Process in a Membrane Reactor. Chemical and Process Engineering, 33(4): 639-650.
• 7. Cema G., Szatkowska B., Gutwiński P., Ziembińska-Buczyńska A., Płonka L., Karło A., Surmacz-Górska J. 2016. Impact of NOB activity on single stage partial nitritation/Anammox. In Proceedings of: 3rd IWA specialized conference “EcoTechnologies for Wastewater Treatment 2016 - ecoSTP2016”, Cambridge, Wielka Brytania.
• 8. Cema G., Wiszniowski J., Żabczyński S., Zabłocka-Godlewska E., Raszka A., Surmacz-Górska J. 2007. Biological nitrogen removal from landfill leachate by deammonification assisted by heterotrophic denitrification in rotating biological contactor (RBC). Water Science and Technology, 55(8-9): 35-42.
• 9. De Clippeleir H., Yan X., Verstraete W., Vlaeminck S.E. 2011. OLAND is feasible to treat sewage-like nitrogen concentrations at low hydraulic residence time. In: Proceedings of the IWA/WEF Nutrient Recovery and Management 2011,9-12 January 2011, Miami, Florida: 1264-1274.
• 10. Fernandez I., Vazquez-Padin J.R., Mosquera-Corral A., Campos J.L., Mendez R. 2008. Biofilm and granular systems to improve Anammox biomass retention. Biochemical Engineering Journal, (42): 308-313.
• 11. Lackner S., Gilbert E.M., Vlaeminck S.E., Joss A., Horn H., van Loosdrecht M.C.M. 2014. Full-scale partial nitritation/anammox experiences - An application survey. Water Research (55): 292-303.
• 12. Mulder A., van de Graaf A.A., Robertson L.A., Kuenen J.G. 1995. Anaerobic ammonium oxidation discovered in denitrifying fluidized bed reactor. FEMS Microbiology Ecology, (16): 177-184.
• 13. Rosenwinkel K.-H., Cornelius A., 2005. Deammonification in the moving-bed process for the treatment of wastewater with high ammonia content. Chemical Engineering & Technology, (28): 49-52.
• 14. Strous M., Fuerst J.A., Kramer E.H.M., Logeman S., Muyzer G., van de Pas-Schonnen K.T, Webb R., Kuenen J.G., Jetten M.S.M. 1999. Missing lithotroph identified as new planctomycete, Nature. 400(6743): 446-449.
• 15. Trela J., Płaza E.,Szatkowska B., Hultman B., Bosander J. and Dahlberg A.G. 2004. Pilot-plant experiments with combined nitritation and anaerobic ammonium oxidation (Anammox) in biofilm system. In: Proc. of the “4th IWA World Water Congress and Exhibition”, 19-24 September, Marrakech, Morocco.
• 16. van der Star W., Abma W.R., Blommers D., Mulder J.W., Tokutomi T., Strous M., Picioreau C., Van Loosdrecht M.C.M. 2007. Startup of reactor for anoxic ammonium oxidation: Experiences from the first full-scale anammox reactor in Rotterdam. Water Research, 41(18): 4149-4163.
• 17. Van Hulle S., Vandeweyer B.D., Meesschaert P.A., Vanrolleghem R., Dumoulin A. 2010. Engineering aspects and practical application of autotrophic nitrogen removal from nitrogen rich streams. Chemical Engineering Journal, 162: 1-20.
• 18. van Loosdrecht M.C.M. and Salem S. 2006. Biological treatment of sludge digester liquids. Water Science and Technology, 53(12): 11-20.
• 19. Wett B. 2006. Solved upscaling problems for implementing deammonification of rejection water. Water Science and Technology, 53(12): 121-128.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.