Usuwanie związków azotu ze ścieków w procesach denitryfikacji i skróconej denitryfikacji z wykorzystaniem melasy jako źródła węgla organicznego

• Autorzy: Bernat K. , Kulikowska D. , Kordel A.

Warianty tytułu

EN

Nitrogen removal effectiveness in denitrification and shortcut denitrification using molasses as an organic carbon source

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeanalizowano skuteczność i szybkość usuwania związków azotu ze ścieków w procesie denitryfikacji, przy stosunku [ChZT]/[N] równym 5,5 (SBR5,5) oraz skróconej denitryfikacji, przy stosunku [ChZT]/[N] równym 4,0 (SBR4,0), 3,0 (SBR3,0) i 2,0 (SBR2,0). Badania prowadzono w reaktorach typu SBR o 24 h cyklu pracy, z wykorzystaniem melasy jako zewnętrznego źródła węgla organicznego. Stwierdzono, że skuteczność usuwania azotanów(V) w reaktorze SBR5,5 oraz azotanów(III) w reaktorach SBR4,0 i SBR3.0 wynosiła około 99%. Stosunek [ChZT]/[N]=2,0, zastosowany w reaktorze SBR2,0, okazał się niewystarczający do zapewnienia całkowitej redukcji azotanów(III) (średnia zawartość NO2– w ściekach oczyszczonych 30 gN/m3). Szybkość denitryfikacji w reaktorze SBR5,5 wynosiła 6,66 gN/(m3∙h), a szybkość skróconej denitryfikacji w reaktorze SBR4,0 – 41,35 gN/(m3∙h). Wykazano, że w reaktorach SBR3,0 i SBR2,0 skrócona denitryfikacja przebiegała w dwóch fazach – w pierwszej szybkość usuwania azotanów(III) mieściła się w zakresie 39,8÷29,4 gN/(m3∙h) i była kilkukrotnie większa niż w fazie drugiej. Wyznaczone wartości współczynnika przyrostu biomasy osadu czynnego (odniesione do masy usuniętych zanieczyszczeń mierzonych wartością ChZT) mieściły się w zakresie 0,23÷0,27 g/gO2 i były 1,2÷1,6-krotnie mniejsze od wartości stechiometrycznych.

EN

The efficiency and kinetics of nitrogen removal from wastewater by denitrification at [COD]/[N] ratio of 5.5 (SBR5.5) and shortcut denitrification at [COD]/[N] ratios of 4.0 (SBR4.0), 3.0 (SBR3.0), and 2.0 (SBR2.0) was investigated. The studies were conducted in SBR reactors with 24-hour cycle, using molasses as an external organic carbon source. The effectiveness of nitrate removal in SBR5.5 and nitrite in SBR4.0 and SBR3.0 reactors was approx. 99%. The [COD]/[N] ratio of 2.0 in SBR2.0 was insufficient for complete nitrite reduction (an average NO2– content in the treated wastewater of 30 gN/m3). The rates of denitrification were 6.66 gN/(m3∙h) for SBR5.5 and 41.35 gN/(m3∙h) for SBR4.0 reactor. It was demonstrated that in SBR3.0 and SBR2.0 reactors the shortcut denitrification had two phases; in the first one the nitrite removal rate was in the range of 39.8–29.4 gN/(m3∙h), which was several times higher than in the second phase. The determined biomass yield coefficients remained in the range of 0.23–0.27 g/g (VSS/COD) and were 1.2–1.6 times lower than the stoichiometric amounts.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie ścieków; denitryfikacja; skrócona denitryfikacja; melasa; współczynnik przyrostu biomasy

EN

wastewater treatment; denitrification; shortcut denitrification; molasses; biomass yield coefficient

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 38, nr 2
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bernat K.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Słoneczna 45G, 10-907 Olsztyn-Kortowo

autor

Kulikowska D.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Słoneczna 45G, 10-907 Olsztyn-Kortowo

autor

Kordel A.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Słoneczna 45G, 10-907 Olsztyn-Kortowo

Bibliografia

• 1. Y. PENG, G. ZHU: Biological nitrogen removal with nitrification and denitrification via nitrite pathway. Applied Microbiology and Biotechnology 2006, Vol. 73, No. 1, pp. 15−26.
• 2. Y. FERNÁNDEZ-NAVA, E. MARANÓN, J. SOONS, L. CASTRILLÓN: Denitrification of high nitrate concentration wastewater using alternative carbon sources. Journal of Hazardous Materials 2010, Vol. 173, No. 1–3, pp. 682–688.
• 3. 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 nr 141 Uniwersytetu Zielonogórskiego, Inżynieria Środowiska 2011, vol. 21, ss. 78–86.
• 4. J. MĄKINIA, K. CZERWIONKA, M. SWINARSKI, E. DOBIEGAŁA, A. REMISZEWSKA-SKWAREK: Odpady z produkcji alkoholu jako alternatywne źródła węgla dla wspomagania denitryfikacji w komunalnych oczyszczalniach ścieków. Forum Eksploatatora 2012, vol. 2, nr 59, ss. 38–41.
• 5. U. ABELING, C.F. SEYFRIED: Anaerobic treatment of high-strength ammonium wastewater – nitrogen removal via nitrite. Water Science Technology 1992, Vol. 26, No. 5–6, pp. 1007−1015.
• 6. I. SCHMIDT, O. SLIEKERS, M. SCHMIDT, I. CIRPUS, M. STROUS, E. BOCK, J.G. KUENEN, M.S.M. JETTEN: Aerobic and anaerobic ammonia oxidizing bacteria – competitors or natural partners? FEMS Microbiology Ecology 2002, Vol. 39, No. 3, pp. 175–181.
• 7. L. RODRIGUEZ, J. VILLASENOR, F.J. FERNÁNDEZ: Use of agro-food wastewater for the optimisation of the denitrification process. Water Science of Technology 2007, Vol. 55, No. 10, pp. 63–70.
• 8. D. KULIKOWSKA, K. BERNAT, K. SUS: Zastosowanie gliceryny surowej jako źródła węgla podczas usuwania związków azotu z odcieków składowiskowych metodą osadu czynnego (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, K. ŻUCHNIEWSKI: Glycerine as a carbon source in nitrite removal and sludge production. Chemical Engineering Journal 2015, Vol. 267, pp. 324–331.
• 10. G. CAPPAI, A. CARUCCI, A. ONNIS: Use of industrial wastewater for the optimization and control of nitrogen removal processes. Water Science of Technology 2004, Vol. 50, No. 6, pp. 17–24.
• 11. P. ELEFSINIOTIS, D. LI: The effect of temperature and carbon source on denitrification using volatile fatty acids. Biochemical Engineering Journal 2006, Vol. 28, No. 2, pp. 148–155.
• 12. P. ELEFSINIOTIS, D.G. WAREHAM, M.O. SMITH: Use of volatile acids from an acidphase digester for denitrification. Journal of Biotechnology 2004, Vol. 114, No. 3, pp. 289–297.
• 13. D. KULIKOWSKA, K. DUDEK: Molasses as a carbon source for denitrification. Archives of Environmental Protection 2010, Vol. 36, No. 2, pp. 35–45.
• 14. J.A. TORÁ, J.A. BAEZA, J. CARRERA, J.A. OLESZKIEWICZ: Denitritation of a high-strength nitrite wastewater in a sequencing batch reactor using different organic carbon sources. Chemical Engineering Journal 2011, Vol. 172, No. 2–3, pp. 994–998.
• 15. N. FRISON, S.D. FABIO, C. CAVINATO, P. PAVAN, F. FATONE: Best available carbon sources to enhance the via-nitrite biological nutrients removal from supernatants of anaerobic co-digestion. Chemical Engineering Journal 2013, Vol. 215–216, No. 15, pp. 15–22.
• 16. K. BERNAT, D. KULIKOWSKA, M. ZIELIŃSKA, A. CYDZIK-KWIATKOWSKA, I. WOJNOWSKA-BARYŁA: Nitrogen removal from wastewater with a low COD/N ratio at a low oxygen concentration. Bioresource Technology 2011, Vol. 102, No. 7, pp. 4913–4916.
• 17. M. MAJONE, M. BECCARI, D. DIONISI, C. LEVANTESI, V. RENZI: Role of storage phenomena on removal of different substrates during pre-denitrification. Water Science and Technology 2001, Vol. 43, No. 3, pp. 151–158.
• 18. M.H. GERARDI: Nitrification and Denitrification in the Activated Sludge Process. John Wiley and Sons Inc., New York 2002.