Wspomaganie substratowe biologicznego usuwania związków biogennych ze ścieków

• Autorzy: Styka W. , Beńko P. , Baczyński T.

Warianty tytułu

EN

Substrate amendment of wastewater biological nutrient removal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Problem usuwania związków biogennych w oczyszczalniach ścieków w Polsce nabiera coraz większego znaczenia w kontekście konieczności spełnienia do końca 2015 r. ostrzejszych zapisów dyrektywy 91/271/EWG dotyczącej oczyszczania ścieków komunalnych, a w konsekwencji nieuniknionego zaostrzenia wymagań stawianych ściekom oczyszczonym w przepisach krajowych. Główną barierą technologiczną dla procesów biologicznego usuwania azotu i fosforu jest niedobór związków organicznych, który musi być uzupełniany poprzez wykorzystanie wewnętrznych źródeł substratu lub zastosowanie substratu zewnętrznego. W praktyce eksploatacyjnej niedobór substratu organicznego uzupełniany jest w pierwszej kolejności poprzez hydrolizę i kwaśną fermentację osadów wstępnych, a w dalszej poprzez hydrolizę i/lub dezintegrację osadu nadmiernego. Artykuł obejmuje przegląd metod oraz rozwiązań technologicznych pozwalających na zwiększenie ilości substancji organicznych w procesach biologicznego oczyszczania. W szczególności skupiono się na sposobach pozyskiwania węgla ze źródeł wewnętrznych, w tym na nowych rozwiązaniach, prostszych do zastosowania w mniejszych systemach technologicznych.

EN

Removal of nutrients from wastewater is becoming increasingly important at wastewater treatment plants in Poland due to the need to meet more stringent provisions of the Directive 91/271/ EEC, by the end of 2015. The Directive concerns municipal waste water treatment, and therefore the inevitable tightening of requirements for effluent standards is expected in national legislations. The main technological barrier for biological removal of nitrogen and phosphorus is a shortage of organic compounds that must be supplemented by internal sources or by an external substrate. In a real-life practice, the deficiency of the organic substrate is made up mostly by hydrolysis and acid fermentation of primary sludge, followed by hydrolysis and/or disintegration of excess sludge. The article reviews methods and technological solutions used to increase the amount of organic substances in biological treatment processes. In particular, it focuses on ways of acquisition of organic carbon from internal sources, including new methods, simpler to use in smaller systems.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie ścieków; biologiczne usuwanie związków biogennych; substrat organiczny; hydroliza

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 7
• Strony: 284--290
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz, rys.

Twórcy

autor

Styka W.

• Politechnika Krakowska, Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Ochrony Środowiska, Wydział Inżynierii Środowiska

autor

Beńko P.

• Politechnika Krakowska, Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Ochrony Środowiska, Wydział Inżynierii Środowiska

autor

Baczyński T.

• Politechnika Krakowska, Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Ochrony Środowiska, Wydział Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] Alvarez J.A., Armstrong E., Gomez M., Soto M. (2008)Anaerobic treatment of low-strength municipal wastewater by a two-stage pilot plant under psychrophilic conditions. Bioresource Technology. 99, 7051-7062.
• [2] Andreasen K., Petersen G., Thomsen H., Strube R. (1997) Reduction of nutrient emission by sludge hydrolysis. Water Science and Technology. 35(10), 79-85.
• [3] Baczyński T. (2010) Przegląd metod służących wyznaczaniu frakcji ChZT w ściekach. Gaz Woda Technika Sanitarna 84 (10), 29-35.
• [4] Barnard J.L. (2000) Projektowanie oczyszczalni z osadem czynnym usuwających związki biogenne. Materiały seminarium „Filozofia projektowania a eksploatacja oczyszczalni ścieków”. Kraków, 13-59.
• [5] Beńko P. (2011) Zwiększenie efektywności procesu denitryfikacji w wielofazowych reaktorach biologicznych z osadem czynnym, Rozprawa doktorska, Politechnika Krakowska, Kraków.
• [6] Bouzas A., Ribes J., Ferrer J., Seco A.: Fermentation and elutriation of primary sludge. Effect of SRT on process performance, Water Research, nr 41, 2007, s. 747-756.
• [7] Budzisz G. (2012). Test techniczny z zastosowaniem preparatu KEM-DN jako zewnętrznego źródła węgla do poprawy procesu denitryfikacji w bioreaktorach Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Częstochowie. Forum Eksploatatora, 48 (3), str. 50-51.
• [8] Cherchi C., Onnis-Hayden A., El-ShawabkehL, Gu A. Z. (2009). Implication of using different carbon sources for denitrification in wastewater treatments. Wat Environ Res 81 (8), str. 788-799.
• [9] Cho E., Molof A.H. (2004) Effect of sequentially combining methanol and acetic acid on the performance of biological nitrogen and phosphorus removal. Journal of Environmental Management. 73, 183-187.
• [10] GonCalves R.F., Charlier A.C., Sammut F. (1994) Primary fermentation of soluble and particulate organic matter for wastewater treatment. Water Science and Technology. 30(6), 53-62.
• [11] Hallin S., Pell M. (1998)Metabolic properties of demetabolic properties of denitrifying bacteria adapting to methanol and ethanol in activated sludge. Water Research 32 (1), 13-18 Hatziconstantinou G.J., Yannakopoulos P., Andreadakis A. (1996) Primary sludge hydrolysis for biological nutrient removal. Water Science&Technology 34(1-2), 417-423.
• [12] Henze M., Kristensen G.H., Strube R. (1994) Rate-capacity characterization of wastewater for nutrient removal processes. Water Science&Technology29(7), 101-107.
• [13] Henze M., Harremoes P., la Cour Jansen J., Arvin. (2002) Oczyszczanie ścieków. Procesy biologiczne i chemiczne. WydawnictwoPolitechnikiŚwię-tokrzyskiej w Kielcach, Kielce.
• [14] Hey T., Jonsson K., la Cour Jansen J. (2012) Full-scale in-line hydrolysis for potential energy and resource savings in activated sludge - a case study. Environmental Technology 33(13-15), 1819-1825.
• [15] Jönsson K., Jansen J. la C. Hydrolysis of return sludge for production of easily biodegradable carbon - effect of pre-treatment, sludge age and temperature, IWA Specialized Conference „Nutrient Management in Wastewater Treatment Processes and Recycle Streams”, s. 455-465, Kraków, wrzesień 2005.
• [16] Kim D.J., Miyahara T., Noike T.(1997) Effect of C/N ratio on the bioregeneration of biological activated karbon. Water Science&Technology. 36(12), 239-249.
• [17] Ledwell S., Fabiyi M., Farmer G. (2011). Optimizing denitrification with non-methanol carbon sources in deep-bed denitrification filter technologies. Proceedings of the Water Environment Federation, Nutrient Recovery and Management 2011, str. 406-419.
• [18] Ligero P., Vega A., Soto M. (2001) Pretreatment of urban wastewaters in a hydrolytic upflow digester. Water SA. 27(3), 399-404.
• [19] Mąkinia J., Czerwionka K., Oleszkiewicz J., Kulbat E., Fudala-Ksiazek S. (2011). A distillery by-product as an external carbon source for enhancing denitrification in mainstream and sidestream treatment processes. Proceedings of the Water Environment Federation, Nutrient Recovery and Management 2011, str. 466-476.
• [20] Miksch K. (red. praca zbiorowa 2000) Biotechnologia ścieków, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• [21] Miron Y., Zeeman G., van Lier J.B., Lettinga G. (2000) The role of sludge retention time in the hydrolysis and acidification of lipids, carbohydrates and proteins during digestion of primary sludge in CSTR systems. Water Research. 34(5), 1705-1713.
• [22] Modin O., Fukushi K., Yamamoto K. 2007. Denitrification with methane as external carbon source. Water Research 41 (12), 2726-2738.
• [23] Moser-Engeler R., Udert K.M., Wild D., Siegrist H. (1998) Products from primary sludge fermentation and their suitability for nutrient removal. Water Science and Technology. 38(1), 265-273.
• [24] Naidoo V. (1999) Submitting in fulfillment of the academic requirements for the degree of Doctor of Philosophy “Municipal wastewater charakterization. Application of denitrification batch tests” in the Department of Chemical Engineering University of Natal, Durban.
• [25] NybergU., Andersson B., Aspergen H. (1996). Long term experiences with external carbon sources for nitrogen removal. WatSciTechnol 33 (12), str. 109-116.
• [26] Oleszkiewicz J.A. (2006) Oczyszczanie ścieków do granic możliwości technologii. Unieszkodliwianie biomasy z procesów biologicznego usuwania azotu i fosforu BUNP, Materiały warsztatów szkoleniowych, Lemtech Konsulting, Kraków.
• [27] Onnis-Hayden A., Gu A.Z. (2008). Comparisons of organic sources for denitrification: biodegradability, denitrification rates, kinetic constants and practical implication for their application in WWTPs. Proceedings of the Water Environment Federation WEFTEC 2008, str. 253-273.
• [28] Peng Y-Z., Ma Y., Wang S-Y. (2007). Denitrification potential enhancement by addition of external carbon sources in a pre-denitrification process. J Environ Sci 19 (3), str. 284—289.
• [29] Puig S., Coma M., Monclus H. i in. (2008). Selection between alcohols and volatile fatty acids as external carbon sources for EBPR. Wat Res 42, str. 557-566.
• [30] Pitman A.R, Lotter L.H., Alexander W.V, Deacon S.L (1992) Fermentation of Raw Sludge and Elutriation of Resultant Fatty Acids to Promote Excess Biological Phosphorus Removal. Water Science&Technology 25(4-5), 185-194.
• [31] Kujawa-Roeleveld K. (2000) Estimation of denitrification potential with respiration based techniques. Wageningen University, Wageningen.
• [32] Rossle W.H, Pretorius W.A (2001) A review of characterisation requirements for in-line prefermenters Paper 2: Process characterization. Water SA 27(3), 413-422.
• [33] Simson G. (2008). Pierwsze doświadczenia - test technologiczny z zastosowaniem preparatu BRENNTAPLUS VP1 jako zewnętrzne źródło węgla organicznego do intensyfikacji procesu denitryfikacji w Białostockiej Oczyszczalni Ścieków. Forum Eksploatatora 44 (6), str. 21-23.
• [34] Simson G. (2009). Intensyfikacja procesu denitryfikacji w oczyszczalni ścieków w Białymstoku poprzez dozowanie preparatu Brenntaplus VP1 jako zewnętrznego źródła węgla organicznego - doświadczenia eksploatacyjne (część 2). Forum Eksploatatora 45 (6), str. 49-52.
• [35] Soares A., Kampas P., Maillard S., Wood E., Brigg J., Tillotson M., Parsons SA, Cartmell E. (2010). Comparison between disintegrated and fermented sewage sludge for production of a carbon source suitable for biological nutrient removal. Journal of Hazardous Materials 175, 733-739.
• [36] Swinarski M. (2012) Wpływ zewnętrznych źródeł węgla na efektywność usuwania azotu w komorach osadu czynnego. www.incas.pl/doc/DolinaCharlottySwinarski.pdf
• [37] Szewczyk K.W. (2005) Biologiczne metody usuwania związków azotu ze ścieków, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• [38] Ucisik A.S., Henze M.(2008) Biological hydrolysis and acidification of sludge under anaerobic conditions: the effect of sludge type and origin on the production and composition of volatile fatty acids. Water Research 42(14), 3729-38.
• [39] Van Haandel A.C., Van der Lubbe J.G.M.(2012) Handbook of biological wastewater treatment, IWA Publishing, London.
• [40] Wang Y., Jiang F., Zhang Z. i in. (2010) The long-term effect of carbon source on the competition between polyphosphorus accumulating organisms and glycogen accumulating organisms in a continuous plug-flow anaerobic/ aerobic (A/O) process. BioresTechnol 101, str. 98-104.
• [41] Wentzel M.C., Ekama G.A., Marais G.R. (1992) Processes and modelling of nitrification denitrification biological excess phosphorus removal systems - a review. Water Science&Technology25(6), 59-82 http://kzgw.gov.pl/pl/Krajowy-program-oczyszczania-sciekow-komunalnych.html http://www.wfosigw.gda.pl/biura/wfos/page_download/544/Ocena_realizacji_KPOSK.pdf http://kzgw.gov.pl/files/file/Materialy_i_Informacje/Programy/KPOSK/Dyrektywa_91271_EWG.pdf