Faktory ovlivňující zastoupení konečných produktů nitrifikace při biologické předúpravě fugátu

Aneta Kyselová

Master's thesis

Factors Affecting the Distribution of Nitrification's Final Products during Biological Pre-Treatment of Fugate

Abstract:

V rámci této diplomové práce byl vyhodnocen vliv chemického složenífugátu, hodnoty pH, teploty a dalších faktorů na zastoupení konečných produktů nitrifikace při biologické předúpravě fugátu produkovaného v rámci zemědělskýchbioplynových stanic.Při pokusu byl zpracováván fugát z BPS Nový Dvůr s koncentrací N-amon na vstupu v rozmezí 1300 - 3200 mg/l. Hodnoceny byly výsledky z období 21. 9. 2015 - 22. 12. 2015 (den 0 - 93). Nitrifikační reaktor o pracovním objemu 5 l byl umístěn v laboratoři při teplotě v rozmezí 20 - 25 °C. Objemové zatížení reaktoru N-amon se v průběhu pokusu pohybovalo od 0,18 do 0,44 kg/(m3.d). Účinnost odstranění N-amon se pohybovala mezi 68,6 - 96,9 %. Hydraulická doba zdržení vody byla v průběhu pokusu snižována z 12,3 dní na cca 4,2 dny. Hodnota pH byla regulována pomocí NaOH na hodnoty kolem 7. Experiment prokázal, že v agresivním prostředí fugátu je možné dosáhnout procesu nitrifikace. Bylo zjištěno, že hodnota pH, která určuje aktuální koncentraci volné kyseliny dusité (Free Nitrous Acid - FNA) významně ovlivňuje zastoupeníkonečných produktů nitrifikace. Koncentrace N - NO2 v odtoku z reaktoru se v průběhu procesu navyšovaly ze 130 až na 1840 mg/l z důvodů výkyvů hodnot pH a narůstající koncentrace FNA, která inhibovala činnost nitratačních organismů (Nitrite Oxidising Bacteria - NOB). Zastoupení N-NO2 od dne 0. do 93. dne pokusu postupně narůstalo od 19 % až na 95 %. Koncentrace N-NO3 od 0. do 3. dnenarůstaly z 570 na 1056 mg/l a od 3. dne do 93. dne naopak postupně klesaly z 570 mg/l až na koncentrace kolem 100 mg/l. Zastoupení N-NO3 se ode dne 0. do 93. dne snižovalo z 80 % na 5 % a nepodařilo se je udržet jako dominantní produkty nitrifikace z důvodu citlivosti NOB.

Abstract:

In this diploma thesis, the influence of chemical composition of fugate, pH value, temperature and other factors on representation of final products of nitrification during biological pretreatment of fugate produced in agricultural biogas stations was evaluated. During the experiment, fugate from biogas station Nový Dvůr with N-amon concentration in the range of 1300 - 3200 mg/l at input was processed. Results from the time period beginning on 21. September 2015 and ending on 22. December 2015 (day 0 - 93) were assessed. Nitrification reactor of five liter operational volume was placed in a laboratory at temperatures ranging from 20.4 to 25.2 degrees Celsius. During the experiment, volumetric loading of N-amon reactor ranged from 0,18 to 0,44 kg/(m3.d) and efficiency of N-amon removal from 68,6 to 96,9 percent. Hydraulic period of water delay was being decreased from 12,3 days to approximately 4,2 days during the experiment. pH value was regulated by NaOH to be approximately 7. The experiment proved that it was possible to attain the process of nitrification in the aggressive medium of fugate. It was ascertained that pH value, which determined current concentration of Free Nitrous Acid (FNA), had significant influence on representation of final products of nitrification. Concentrations of N-NO2 in the reflux from the reactor were being increased from 130 up to 1840 mg/l during the process on the grounds of pH value fluctuations and increasing FNA concentration which inhibited activity of nitrite oxidizing bacteria (NOB). The representation of N-NO2 from day 0 to day 93 of the experiment gradually increased from 19 percent up to 95 percent. Concentrations of N-NO3 from day 0 to day 3 increased from 570 to 1056 mg/l and conversely from day 3 to day 93 they gradually decreased from 570 mg/l to approximately 100 mg/l. Representation of N-NO3 decreased from 80 percent to 5 percent from day 0 to day 93 and it was not possible to retain them as dominant products of nitrification on the ground of sensitivity of NOB.

Keywords

dusičnany, bioplynové stanice, fermentační zbytek, fugát, nitrifikace, dusitany

Keywords

fermentation residue, fugate, biogas stations, nitrification, nitrites, nitrates

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Švehla, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Care of Biosphere / Waste Use and Management