Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nowe kierunki usuwania azotu w oczyszczalniach ścieków

Sobotka Dominika, Hrynkiewicz Katarzyna, Marcinkowski Marcin, Majtacz Joanna, Grubba Dominika, Mąkinia Jacek

Forum Eksploatatora

|

2021

|

Nr 2 (113)

32-38

PL

W 2015 roku Komisja Europejska przyjęła nową strategię gospodarki o obiegu zamkniętym (ang.: Circular Economy), której celem jest efektywne wykorzystanie zasobów, a także zwiększenie roli gospodarki odpadami. Działania prowadzone w ostatnich latach w sektorze oczyszczania ścieków były ukierunkowane na rozwój efektywnej, niskoemisyjnej gospodarki zasobami, sprzyjającej wzrostowi bezpieczeństwa energetycznego i poprawie stanu jakości wód. Działania te spowodowały zmianę paradygmatu, zgodnie z którym ścieki, zarówno komunalne jak i powstające w trakcie procesów produkcyjnych, traktowane są jako źródło energii i surowców, takich jak woda, biogeny czy związki organiczne.

2

Manganese dioxide (MnO2) nanoparticles influence on the nitrification and anammox activity

Tomaszewski Mariusz, Gamoń Filip, Cema Grzegorz, Ziembińska-Buczyńska Aleksandra

Archives of Environmental Protection

|

2020

|

Vol. 46, no. 4

54--58

EN

The anammox (anaerobic ammonia oxidation) process is one of the most efficient processes of nitrogen removal from wastewater. Although there are some applications of anammox-based technologies, it is still difficult to apply this process widely because of the high optimal temperature around 30–40°C. Thus, the main objective of this study was to evaluate the short-term effects of MnO2 on the anammox and nitrification process activity at a wide range of temperatures between 10 and 30°C, using statistical methods based on the central composite design (CCD). The influence of MnO2 on anammox and nitrification activity, suspended biomass from the laboratory-scale sequencing batch reactor (SBR), and activated sludge from WWTP, respectively, was used. MnO2 concentration range was set between 15 and 85 mg/L, and the temperature range was set between 10 and 30°C. Anammox and nitrification process activity was measured based on the batch test and oxygen uptake rate (OUR), respectively. The results were statistically analyzed. Results revealed that nanoparticles can slightly improve anammox activity by several percent, by up to 10%, but in most cases MnO2 influence was insignificant. The optimal concentration for the anammox stimulation at temperatures below 20°C was evaluated between 40 and 60 mg/L, corresponding to 36 and 56 mg/g VSS. Manganese oxides contribution in the nitrogen removal processes was proved and they should be considered in the field of the anammox process. Thus, further studies are suggested to investigate the long-term effects of MnO2 on the low-temperature anammox process, overcoming possibility of inhibition.

PL

Proces anammox (beztlenowe utlenianie amoniaku) jest procesem efektywnego usuwania azotu ze ścieków. Pomimo, że istnieje wiele technologi wykorzystujących proces anammox, jego zastosowanie nadal jest ograniczone ze względu na wysoką optymalną temperaturę (około 30–40°C). W związku z tym, celem tej pracy była ocena krótkoterminowego wpływu MnO2 na aktywność procesów anammox i nitryfikacji w zakresie temperatur od 10 do 30°C, przy użyciu metod statystycznych. Do badań wykorzystano biomasę anammox pobraną z laboratoryjnego sekwencyjnego reaktora porcjowego oraz biomasę bakterii nitryfikacyjnych pochodzącą z komunalnej oczyszczalni ścieków. Badania prowadzono przy zastosowaniu stężeń MnO2 z zakresu od 15 do 85 mg/l oraz temperatur pomiędzy 10–30°C. Aktywność procesu anammox zbadano przy pomocy testów porcjowych, natomiast do zbadania aktywność procesu nitryfikacji wykorzystano pomiar szybkości zużycia tlenu. Wyniki wykazały, że nanocząstki MnO2 mogą poprawić aktywność procesu anammox o kilka procent (nawet o 10%). Optymalne stężenie MnO2 dla stymulacji procesu anammox w temperaturach poniżej 20°C wynosiło między 40 a 60 mg/l, co odpowiada 36 i 56 mg/g s.m.o. Niniejsze badania udowadniają, że dodatek MnO2 może powodować wzrost aktywności procesu anammox przy jednoczesnym obniżeniu temperatury. Dlatego sugeruje są dalsze badania w celu zbadania długoterminowego wpływu nanocząstek MnO2 na niskotemperaturowy proces anammox.

3

Osad granulowany

Głowacka Anna, Kiper Justyna

Wodociągi - Kanalizacja

|

2019

|

nr 9

12--14

4

Start-up of a One-stage Biofilm Reactor for the Removal of Nitrogen from Digester Supernatant in the Partial Nitrification-Anammox Process

Zielińska M., Cydzik-Kwiatkowska A., Bernat K., Zieliński M., Kulikowska D., Wojnowska-Baryła I.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

241--257

EN

For nitrogen-rich wastewater with a low COD/N ratio, the partial nitrification-Anammox process is considered a promising alternative to conventional nitrification-denitrification, saving energy and additional carbon source. In the Anammox reaction, performed under anoxic conditions by autotrophic bacteria, ammonium and nitrite contribute in equimolar amounts to the formation of dinitrogen gas. Anammox bacteria are characterized by low biomass yield because of their autotrophic growth mode and their high maintenance requirement due to their slow growth rate (doubling time of 10-12 days). In addition, nitrite is a substrate for Anammox on one hand and an inhibitor of Anammox microorganisms at some concentrations on the other hand. Next, inorganic carbon limitation is the limiting factor in the growth of nitrifiers and Anammox bacteria. These are the reasons that one-stage reactors are extremely difficult to start-up. The goal of this study was to determine the effect of bicarbonate addition on the changes in nitrogen forms in the one-stage reactor, biofilm composition and overall reactor performance during the adaptation of non-Anammox biomass to nitrogen-rich wastewater. In this study, a one-stage biofilm batch reactor treated the digester supernatant from the full-scale municipal wastewater treatment plant. In the supernatant, the average concentrations of pollutants were as follows: 320±52 mg COD/L, 413±78 mg TN/L, 328±46 mg NH4-N/L and 97±19 mg TP/L. Aerobic granular sludge from the full-scale municipal wastewater treatment plant operated with simultaneous nitrification and denitrification was used as inoculum. The operational parameters of the reactor were: working volume 3 L, 8-hour cycle, volumetric exchange ratio 50%/cycle. In one-stage reactors, nitrite-oxidizing bacteria (NOB) must be selectively pressured to decrease their activity. Therefore, in this reactor, low dissolved oxygen, about 0.5 mg/L, a pH of about 8.0, and a high temperature, about 35ºC, were maintained. Apart from determining changes in nitrogen profile, fluorescence in situ hybridization technique indicating the changes in the biofilm composition was used as an indicator of adaptation of the microorganisms to high influent nitrogen concentrations. With the bicarbonate/TN ratio in the influent of about 3.5, stable reactor performance was obtained with the final ammonium concentration in the effluent below 10 mg N-NH4/L. Nitrate was the predominant form of nitrogen in the effluent. In this period, the abundance proportion between Anammox bacteria, ammonium-oxidizing bacteria (AOB) and NOB dynamically changed in the biomass. This part of biomass that was suspended in the reactor was characterized by good settling abilities, with the sludge volume index below 50 mL/g MLSS.

PL

Proces częściowej nitryfikacji-Anammox jest obiecującą alternatywą wobec konwencjonalnej nitryfikacji-denitryfikacji do usuwania azotu ze ścieków o wysokim stężeniu związków azotowych i niskim stosunku ChZT/N, skutkującą oszczędnością energii i dodatkowych źródeł węgla organicznego. W procesie Anammox, prowadzonym w warunkach anoksycznych przez bakterie autotroficzne, azot amonowy i azot azotanowy(III) uczestniczą w równoważnych ilościach w powstawaniu azotu cząsteczkowego. Wpracowanie jednostopniowych reaktorów, w których planowane jest prowadzenie częściowej nitryfikacji i Anammox, jest trudne. Z uwagi na niską szybkość autotroficznego wzrostu (czas generacji 10-12 dni), biomasa bakterii Anammox charakteryzuje się niskim przyrostem. Ponadto, azot azotanowy(III) jest substratem do procesu Anammox, jednak w pewnych stężeniach inhibuje proces. Dodatkowo, niedostatek nieorganicznych związków węglowych jest czynnikiem limitującym wzrost tlenowych bakterii utleniających azot amonowy oraz bakterii Anammox. Celem badań było określenie wpływu dozowania do reaktora jednostopniowego wodorowęglanów na występowanie poszczególnych form związków azotowych w ściekach oczyszczonych oraz skład biomasy podczas wpracowania reaktora do oczyszczania ścieków bogatych w azot z wykorzystaniem procesu Anammox. W prezentowanych badaniach, jednostopniowy reaktor porcjowy z błoną biologiczną był wykorzystywany do oczyszczania wód nadosadowych pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych pracującej w skali technicznej. Stężenia zanieczyszczeń w wodach nadosadowych były następujące: 320±52 mg ChZT/dm3, 413±78 mg Nog/dm3, 328±46 mg NH4-N/dm3 i 97±19 mg Pog/dm3. Reaktor został zaszczepiony tlenowym osadem granulowanym z oczyszczalni ścieków komunalnych pracującej w skali technicznej eksploatowanej z jednoczesną nitryfikacją i denitryfikacją. Parametry eksploatacyjne reaktora badawczego były następujące: objętość robocza 3 dm3, długość cyklu 8 h, stopień wymiany objętościowej 50%. W reaktorach jednostopniowych bakterie utleniające azot azotanowy(III) muszą być poddawane selektywnej presji w celu ograniczenia ich aktywności. Z tego względu w reaktorze eksperymentalnym utrzymywano niskie stężenie tlenu (około 0,5 mg/dm3), pH około 8,0 i wysoką temperaturę (około 35ºC). Wskaźnikiem adaptacji mikroorganizmów do wysokich stężeń azotu w ściekach dopływających były zmiany w profilu związków azotowych w odpływie oraz wyniki uzyskane techniką fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ, pozwalającą na określanie liczebności poszczególnych grup mikroorganizmów w biomasie. Stabilną pracę reaktora uzyskano przy stosunku wodorowęglanów do azotu ogólnego w dopływie równym około 3,5; stężenie azotu amonowego w ściekach oczyszczonych nie przekraczało 10 mg/dm3. Główną formą azotu w odpływie był azot azotanowy(V). W okresie wpracowania proporcje między liczebnością w biomasie tlenowych bakterii utleniających azot amonowy i azot azotanowy(III) oraz bakterii Anammox podlegały dynamicznym zmianom. Część biomasy pozostająca w zawieszeniu charakteryzowała się dobrymi właściwościami sedymentacyjnymi; indeks objętościowy osadu wynosił poniżej 50 cm3/g s.m.

5

The use of Archaea in the bioaugmentation of activated sludge as a method for the biological removal of nitrogen compounds

Polus M., Anielak A. M.

Technical Transactions

|

2017

|

Vol. 5(114)

83--95

EN

This paper examines the effect of Archaea on wastewater treatment in sequencing biological reactors (SBR). The research was carried out in two SBR reactors: a reactor with activated sludge bioaugmented with Archaea (microorganisms which constitute a third domain besides Bacteria and Eukaryotes); a reactor with conventional activated sludge was used as a control. Archaea were incubated in laboratory conditions as recommended by Archaea Solutions Inc. The research revealed that the time period required for the acclimation of the activated sludge in the presence of Archaea was twice as long as in the case of regular nitrifying activated sludge. The observed nitrogen and phosphorous removal from wastewater was achieved to a higher extent in sludge with Archaea and the sludge itself settled faster. The required concentration of oxygen in the reactor with Archaea was lower than in the classic set-up – this resulted in lowering the operating costs of the treatment plant. Furthermore, the denitrification process was significantly shorter and did not require nitrate nitrogen (V).

PL

W pracy przebadano wpływ archeanów na proces oczyszczania ścieków w cyklicznych reaktorach biologicznych. Badania przeprowadzono w dwóch reaktorach typu SBR, z których jeden był poziomem odniesienia (oczyszczanie w warunkach klasycznych), a w drugim oczyszczano ścieki osadem czynnym poddanym bioaugmentacji archeanami, mikroorganizmami stanowiącymi trzecią domenę obok bakterii i eukariontów. Archeany były inkubowane w warunkach laboratoryjnych wg metody zalecanej przez ArchaeaSolutions, Inc. Badania wykazały, że adaptacja osadu czynnego do pracy w obecności archeanów wymaga dwa razy dłuższego czasu, niż zwykły osad czynny, zdolny do efektywnej nitryfikacji. Efektywność usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków w obecności archeanów jest większa, a osad czynny szybciej sedymentuje. Wymagane stężenie tlenu w reaktorze z archeanami jest mniejsze niż w układzie klasycznym, co zmniejsza koszty eksploatacji oczyszczalni. Proces denitryfikacji jest znacznie skrócony i nie wymaga obecności azotanów(V).

6

Praktyczne zalety technologii anammox w układzie z dwoma reaktorami

Jaroszyński Ł.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 1

26--32

PL

Usuwanie azotu z odcieków po procesie fermentacji metanowej na oczyszczalniach ścieków jest realizowane w głównym ciągu technologicznym, choć na rynku polskim zaczynają się pojawiać rozwiązania oferujące proces deamonifikacji w bocznym ciągu technologicznym. Proces deamonifikacji może być skonfigurowany w różnych układach technologicznych, które mają zapewnić stabilność dwóm etapom reakcji, jakimi są częściowa nitryfikacja i anammox. W artykule omówiono zalety procesu deamonifikacji, który może być realizowany w dwóch oddzielnych reaktorach, z wykorzystaniem osadu czynnego kłaczkowatego oraz osadu granulowanego. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych w skali pilotowej zaobserwowano wysoką aktywność biologiczną w układzie z dwoma reaktorami, przekładającą się na szybkość usuwania azotu na poziomie 2,8 kg N/m3d przy jednocześnie dużej stabilność procesu i 80% sprawności usuwania azotu. Oddzielenie procesu częściowej nitryfikacji od procesu anammox umożliwiło oddzielne sterowanie kluczowymi parametrami procesowymi. W reaktorze częściowej nitryfikacji sterowanie stężeniem tlenu oraz wiekiem osadu (stężeniem osadu) pozwoliło skuteczne dopasować kinetykę procesu do zmian ładunku azotu i temperatury. Dodatkowo w badaniach została wykazana łatwość rozruchu procesu z wykorzystaniem osadu czynnego z głównego ciągu technologicznego, w zakresie temperatur od 20°C do 35°C przy braku specjalnych zabiegów mających na celu wyeliminowanie nitryfikantów utleniających azotyny do azotanów. W procesie anammox, dzięki granulacji osadu, można było zapewnić skuteczną retencję osadu, co skutkowało możliwością przyjęcia chwilowo zwiększonego obciążenia ładunkiem azotu, jak również utrzymanie sprawności usuwania azotu pomimo zmian temperatury w zakresie temperatur od 20°C do 35°C.

EN

In Poland, nitrogen removal from reject water after anaerobic digestion process occurs mainly in the main-stream wastewater treatment plant, although deammonification process in side-stream treatment is also available. The deammonification process can be done in different process configurations which provide stability to partial nitritation and anammox processes. In this publication, advantages of two-reactor configuration for deammonification process with flocculated and granular biomass are discussed. Based on the research results in the pilot scale two-reactor system, stable and high biomass activity was observed which was related with high nitrogen removal rate of 2,8 kg N/m3d and 80% nitrogen removal efficiency. The separation of partial nitritation process from anammox process allowed for individual key-process parameters control. In partial nitritation process, dissolved oxygen concentration and sludge retention time (or solids concentration) control allows adjusting the biomass activity to variable nitrogen loading rate and reject water temperature. Additionally, in the conducted research, simple partial nitritation reactor start-up from the main-stream biomass was demonstrated in the temperature range of 20-35°C without sophisticated nitrite oxidizing bacteria washout techniques. In anammox process, biomass granulation allowed for efficient biomass retention inside of the reactor which allowed for efficient nitrogen removal despite of shocking nitrogen loading rates to the reactor and temperature variations in the range of 20-35°C.

7

The influence of temperature fluctuation on the stability of partial nitritation applied for reject water treatment

Radechovska H., Svehla P., Radechovsky J., Pacek L., Balik J.

Environment Protection Engineering

|

2017

|

Vol. 43, nr 1

87--99

EN

The influence of sudden and gradual temperature fluctuations on the stability of partial nitritation applied for the treatment of reject water containing ammonium nitrogen (NH4+-N) in the range of 1000 –1400 mg/dm3 was investigated. It was found that a sudden decrease in temperature from 24.3 °C to 14.3 °C and 15.8 °C significantly affected the stability of the process. No negative effect was recorded after a sudden temperature decrease from 24.3 to 17.4 °C. It was also found that during a gradual temperature decrease from 24.3 °C, process stability was negatively affected at 12.7 °C.

8

Key factors contributing to simultaneous nitrification-denitrification in a biological aerated filter system using oyster shell medium

Hwang C.-C., Weng C.-H.

Environment Protection Engineering

|

2017

|

Vol. 43, nr 1

75--86

EN

Factors contributing to nitrogen removal in a biological aerated filter (BAF) using oyster shell medium have been investigated. The system was operated in parallel with a bio-ball filter. Both filters were fed with a synthetic domestic wastewater containing approximately 25 mg N/dm3 of total nitrogen (TN). The COD of wastewater was 200 mg O2/dm3. The sizes and dissolved oxygen (DO) of the voids within both filters were measured. Results indicated that the oyster shell system performed better with a nitrogen removal of 64.3%. The two systems exhibited a similar COD removal efficiency of approximated 80%. The oyster shell filter showed higher degree of variability in both sizes and DO levels of its void spaces. The condition provided a favorable environment for nitrogen removal through simultaneous nitrification and denitrification (SND). The release of carbonates from oyster shells were minimal, as judged from mass balance analysis of the system using calcium. It is concluded that the function of a SND reactor can be enhanced by using non-uniform filter media such as oyster shells. On the other hand, alkalinity is not a major concern when treating wastewaters with moderate ammonia concentration, such as that of domestic wastewaters.

9

Rola technologii deamonifikacji w nowej koncepcji oczyszczania ścieków komunalnych

Trojanowicz K.

Technologia Wody

|

2016

|

Nr 3 (47)

50--56

PL

W artykule krótko przedstawiono obecne trendy rozwojowe dotyczące systemów oczyszczania ścieków komunalnych. Na tym tle została opisana szybko rozprzestrzeniająca się, innowacyjna technologia deamonifikacji autotroficznej. Przedyskutowano osiągnięcia związane z wdrożeniem tej technologii do oczyszczania „cieczy osadowych”, a także sukcesy i wyzwania związane z zastosowaniem deamonifikacji do oczyszczania głównego strumienia ścieków komunalnych. Przedstawiono również ogólne schematy prawdopodobnych układów technologicznych oczyszczalni ścieków komunalnych przyszłości.

EN

In the paper a short review of current trends in development of municipal sewage treatment systems are introduced. In that context a quickly-spreading, innovative technology of autotrophic deammonification is described. Current achievements of partial nitritation/ anammox process for reject water treatment as well as challenges and successes of its mainstream application are discussed as well. Layouts of probable sewage treatment systems of the future arc presented.

10

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

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

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2016

|

Nr 12

472--475

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.

11

Qualitative analysis of bacterial biocenoses in two sequencing batch reactors treating reject water under different technological conditions

Karło A., Ziembińska-Buczyńska A., Cema G., Surmacz-Górska J.

Environmental Biotechnology

|

2016

|

Vol. 12, No. 1

26--33

EN

Complete nitrogen removal over nitrite (CANON) was used to treat reject water with ammonia concentrations ranging from 70 to 154mg·L-1. Two experimental sequential batch reactors, SBR_A and SBR_B, differed in the time of the reject water inflow (6h40min vs 40min), process temperature (25 vs 29°C), and the number of aeration periods per day (3 vs 6, respectively). Nitrogen removal efficiency was higher in SBR_B (50-90%) than in SBR_A (40-80%). Analysis of total (PCR-DGGE) and active (RT-PCR-DGGE) bacteria revealed that the biodiversity of the bacterial biocenoses, expressed as the Shannon-Wiener Biodiversity Index, was higher in SBR_B (2.75-3.10) than in SBR_A (1.80-2.75).

12

Influence of the duration of feeding phase on the genotypic structure of bacterial communities in two sequencing batch reactors treating reject water by partial nitritation and anammox

Ziembińska-Buczyńska A., Cema G., Meresta A., Płonka L.

Environment Protection Engineering

|

2016

|

Vol. 42, nr 4

49--63

EN

Microbial community and physiochemical processes were monitored by means of denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) in two sequencing batch reactors (SBRs) running for partial nitritation-anammox and differing in the feeding phase durations (6 h 40 min for SBR1 and 40 min for SBR2). Both SBRs were treated with reject water with a high ammonia concentration (>600 mg for over 370 days. The aim of the experiment was to present the influence of this parameter on total bacterial and anammox bacterial community structure. Molecular analysis revealed that a drastic decrease in influent ammonia concentration to the studied communities caused a change of genotypic structure in their composition. The difference in the reactors working scheme can be the reason for divergence in the community structure though having no drastic influence on its performance and biodiversity level. Feeding time has stronger influence on the genotypic composition of the total bacterial community than on anammox biocenosis.

13

Novel Anammox membrane electro-bioreactor

Elektorowicz M., Hosseini S., Ibeid S.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2016

|

Vol. 9, no. 3

123--128

EN

This paper presents an alternative method for nitrogen removal using modified membrane reactor. A novel Anammox submerged membrane electro-bioreactor (Anammox-SMEBR) was developed to enhance nitrogen removal from municipal wastewater. At lab scale a comparison between continuous flow MBE and Anammox-SMEBR reactors was conducted. The novel reactor removed nitrate and ammonia by over 95% and 97%, respectively. The removal was due to subsequent application of aerobic and anoxic conditions in the same reactor. On other hand, MBR was able to remove ammonia by 60 to 76%, while nitrates were produced. Simultaneously, COD and phosphorous removals in MBR were also lower than in Anammox-SMEBR.

PL

W artykule przedstawiono alternatywną metodę usuwania azotu z wykorzystaniem zmodyfikowanego reaktora membranowego. Technologia elektro-bioreaktora z membranami zanurzonymi i bacteriami anamoks (Anammox-SMEBR) została opracowany w celu zwiększenia efektywności usuwania azotu ze ścieków komunalnych. Wykonano porównanie wyników badań laboratoryjnych dla reaktora o ciągłym przepływie MBE oraz reaktora Anammox-SMEBR. Nowatorska metoda pozwala na usunięcie ponad 95% azotanów i 97% amoniaku dzięki zastosowaniu alternatywnych warunków tlenowych i beztlenowych w tym samym reaktorze. Równocześnie w reaktorze MBE uzyskano usunięcie amoniaku od 60 do 76%.Jednocześnie, stopień usunięcia węgla organicznego i fosforu w reaktorze MBR był również niższy niż w Anammox-SMEBR.

14

Diversity and changeability of activated sludge bacteria in two stage nitritation-anammox membrane bioreactor treating coke wastewater

Ziembińska-Buczyńska A., Żabczyński S., Folkert J., Meresta A., Cema G.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2013

|

Vol. 6, no. 4

67--72

EN

Coke is a highly combustible fuel derived from coal distillation, during which a large amount of wastewater, toxic to the environment, is produced. Except harmful compounds, the wastewater contains also high load of nitrogen so it seems to be interesting type of wastewater for Anammox (Anaerobic Ammonia Oxidation) – an ammonia nitrogen removal process cheaper and more effective than traditional combination of nitrification and denitrification. Anammox bacteria are present in technological systems and they are linked ecologically with the other prokaryotes, so the analysis on the bacterial communities performed in technological systems dedicated for Anammox bacteria is relevant. In this experiment we used two stage nitritation-Anammox MBRs treating synthetic coke wastewater. Thus, it is known that the wastewater treatment effectiveness depends on biodiversity level and activated sludge composition the aim of the work was to monitor the changeability and diversity of activated sludge biocenoses in both MBRs. The research revealed that the lab-scale activated sludge community composition differ from technological scale, which is linked with the bioreactors volume and type of feeding medium. GC-rich genotypes dominate in the system during adaptation phase in oxic MBR, while anoxic MBR biocenosis seemed to be less variable. Biodiversity index is slightly lower in oxic MBRA, probably due to its buffering role in the oxic-anoxic system, but it increased in the end of the experiment, most likely because of the nitrogen removal effectiveness increase. DNA fragment of 16S rRNA gene for precise identifications need to be at least 300 bp long.

PL

Koks jest wysokoenergetycznym paliwem, powstającym w procesach destylacji węgla kamiennego, podczas których produkowane są znaczne ilości wysoce niebezpiecznych dla środowiska ścieków. Poza substancjami niebezpiecznymi zawierają one również wysoki ładunek azotu, co powoduje, że są typem ścieków, w którym można wykorzystać proces Anammox (Anaerobic Ammonia Oxidation) – beztlenowe utlenianie amoniaku, tańsze i efektywniejsze od tradycyjnej kombinacji nitryfikacji i denitryfikacji. Proces ten prowadz ony jest przez bakterie obecne w systemach oczyszczania ścieków w ścisłym powiązaniu z innymi bakteriami osad czynnego, stąd analizy prowadzone na biocenozach bakteryjnych w układach technologicznych, w których wypracowuje się Anammox wydają się być słuszne. W tym eksperymencie wykorzystano dwustopniowy układ membranowy, pracujący w systemie skróconej nitryfikacji- Anammox, oczyszczający syntetyczne ścieki koksownicze. Ponieważ wiadomo, że efektywność oczyszczania ścieków w dużej mierze zależy od różnorodności biocenozy osadu czynnego, celem niniejszej pracy był monitoring zmienności i różnorodności zbiorowisk bakteryjnych dwóch reaktorów membranowych w tym układzie. Stwierdzono, że skład jakościowy biocenozy reaktorów laboratoryjnych różni się znacznie od składu biocenozy technologicznej, co zależy od objętości reaktorów i składu pożywki zasilającej. Bogate w pary GC genotypy dominują w reaktorze tlenowym w fazie adaptacji, a sama biocenoza jest bardziej zmienna, niż ta w reaktorze anoksycznym. Poziom bioróżnorodności jest nieco niższy w warunkach tlenowych, prawdopodobnie ze względu na zastosowanie reaktora tlenowego jako swoistego buforu chroniącego reaktor anoksyczny, w którym docelowo miała być wpracowana biocenoza Anammox. Wzrost bioróżnorodności w reaktorze tlenowym na końcu eksperymentu jest związany w głównej mierze ze wzrostem efektywności jego pracy. Wykazano, że do identyfikacji genotypów dominujących niezbędne są fragmenty genu kodującego 16S rRNA o długości przynajmniej 300 pz.

15

Start-up, modelling and simulation of the anammox process in a membrane bioreactor

Cema G., Sochacki A., Kubiatowicz J., Gutwiński P., Surmacz-Górska J.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

639--650

EN

There are certain well-known methods of diminishing concentrations of nitrogen compounds, but they are ineffective in case of nitrogen-rich wastewater with a low content of biodegradable carbon. Partial nitritation followed by anaerobic ammonium oxidation (Anammox) process appear to be an excellent alternative for traditional nitrification and denitrification. This paper presents the feasibility of successful start-up of Anammox process in a laboratory-scale membrane bioreactor (MBR). It was shown that the combination of membrane technology and Anammox process allowed to create a new highly efficient and compact system for nitrogen removal. It was possible to achieve average nitrogen removal efficiency equal to 76.7 +/-8.3%. It was shown that the start-up period of 6 months was needed to obtain high nitrogen removal efficiency. The applied biochemical model of the Anammox process was based on the state-of-the-art Activated Sludge Model No.1 (ASM 1) which was modified for accounting activity of autotrophs (nitrite-oxidising bacteria and nitrateoxidising bacteria) and anammox bacteria. In order to increase the predictive power of the simulation selected parameters of the model were adjusted during model calibration. Readjustment of the model parameters based on the critically evaluated data of the reactor resulted in a satisfactory match between the model predictions and the actual observations.

16

Usuwanie związków azotu z odcieków po odwadnianiu przefermentowanych osadów

Barbusiński K.

Forum Eksploatatora

|

2011

|

Nr 1 (52)

36-41

EN

The reject water coming from dewatering of digested sludge is known to be rich of considerable amounts of nitrogen. It is a reason of many problems in the process of total nitrogen removal during nitrification and denitrification to take place in the main stream. Thus, the highly efficient methods have been searched for to remove those nitrogen compounds from the reject water before its turn back to the biologic reactors. The basic goal of this paper is to describe some temporary activities to minimize the impact of reject water on the effectiveness of the main stream. Moreover, several modern technologies of nitrogen removal from reject water in the side stream, are also described. These technologies are supposed to be widely applied in the biological wastewater treatment plants in the nearest future.

17

Dwa punkty widzenia, czyli... Anammox okiem biologa i technologa

Ziembińska A., Cema G.

Forum Eksploatatora

|

2010

|

Nr 6 (51)

86-93

PL

Aktualny stan środowiska, które nas otacza pozostawia wiele do życzenia. Duża liczba przeróżnych związków chemicznych dostaje się do powietrza, gleby oraz przede wszystkim do wody. Natomiast usuwanie nadmiaru związków azotowych z wód i ścieków jest głównym procesem niezbędnym dla ich ratowania. Procesy biologiczne, odpowiadające za usuwanie nieorganicznych związków azotowych podczas oczyszczania ścieków zarówno komunalnych, jak i przemysłowych, do niedawna sprowadzały się do nitryfikacji i denitryfikacji. Procesy te posiadają jednak pewne ograniczenia, a mianowicie nitryfikacja wymaga znacznych nakładów energii aby stworzyć warunki tlenowe dla jej przebiegu, natomiast denitryfikacja wymaga znacznych zasobów węgla organicznego. Aby proces oczyszczania był najefektywniejszy, a jednocześnie niedrogi, poszukuje się alternatywnych metod oczyszczania ścieków. Takim procesem jest odkryty w latach 90. ubiegłego wieku, a przewidywany już od lat 70. proces beztlenowego utleniania amoniaku, czyli Anammox(ang. Anaerobic Ammonium Oxidation). Artykuł ten ma na celu przybliżyć Czytelnikowi ten proces, przedstawiając zarówno jego aspekt technologiczny, jak i podstawy biochemiczne i biologiczne, wskazując jak ściśle powiązane są te dwa punkty widzenia.

18

Analiza przemian azotu w sekwencyjnym reaktorze porcjowym ze złożem zawieszonym

Żubrowska-Sudoł M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2002

|

Nr 11

420-426

EN

Introductory analysis of particular processes of nitrogen removal from sewage using hybrid reactor. Average percentage rate of respective biochemical unit processes in nitrogen removal. Experiments results while using anoxic process of nitrogen oxidation ANAMMOX.