Biologické čištění skládkového výluhu za účelem odstranění dusíkatého znečištění

Bc. Eva Došková

Diplomová práce

Biological Treatment of Landfill Leachate with the Aim to Remove Nitrogenous Pollution

Anotace:

Aplikace zkrácené nitrifikace (nitritace) a anaerobní oxidace amoniaku (anammox) je jednou z variant čištění odpadní vody s vysokým zatížením dusíkem. Tento systém je jednou z možností, jak nejefektivněji odstranit N-amon z odpadních vod. Typickými odpadními vodami s vysokým obsahem N-amon jsou skládkový výluh a kalová voda. Ty zatěžují čistírny odpadních vod (ČOV) dusíkem a vytvářejí problémy svým zpracováním. Mohou způsobovat nedodržení legislativních limitů na odtoku z ČOV. Tento laboratorní pokus je zaměřený na předčištění směsi kalové vody a skládkového výluhu. Snahou je snížit co nejvíce provozní náklady a omezit zatížení aktivačního procesu ČOV dusíkem.Pokus probíhal ve dvou reaktorech na sebe navazujících po dobu 365 dnů. První model byl reaktor se semikontinuálním průtokem (SBR) ve kterém byla udržována nitritace. Model byl provozován ve 4 cyklech za 24 hodin. Udržení nitritace bylo dosaženo inhibičním vlivem volného amoniaku společně s volnou kyselinou dusitou. Vstupní odpadní vodou byl skládkový výluh ředěný 3:1 kalovou vodou, obě odpadní vody byly dováženy z Biologické čistírny odpadních vod Pardubice (BČOV). Průměrné koncentrace ve vstupní vodě činily u N-amon 800 mg/l, CHSK 2000mg/l. Reaktor byl provozován při průměrné teplotě 23±1,5 °C, průměrné koncentrace kyslíku v nitritačním reaktoru byly rozdílné na začátku 6,7±1,5 mg/l a na konci procesu 5,4±1,5 mg/l. Cílem byla částečná oxidace amoniakálního dusíku N-amon společně s akumulací dusitanu (N-NO2-), bez další oxidace na dusičnany (N-NO3-). Výstupní voda z reaktoru slouží jako vstupní do navazujícího reaktoru s procesem anammox. Anammox proces probíhal po stejnou dobu jako nitritace v kontinuálně protékáném reaktoru (CSTR) se směšovací aktivací při nízkých koncentracích kyslíku, které průměrně dosahovaly 0,24±0,26 mg/l. Teplota se pohybovala průměrně okolo 23±2,5 °C. Průměrné koncentrace ve vstupní vodě činily u N-amon 380 mg/1, N-NO2- 500 mg/l a CHSK 1700 mg/l.Po dobu jednoho roku byla pozorována čistící účinnost postupu nitritace/ anammox na vysoce znečištěnou odpadní vodu. Snahou bylo dosáhnout účinného odstranění N-amon z předčištěné odpadní vody. Výsledky naznačují, že je možné provozovat nitritaci/ anammox na tento typ skládkového výluhu a kalové vody. Snahou je přizpůsobit celý proces podmínkám ve kterých je tento režim možné provozovat na ČOV. Vstupní voda do nitritačního reaktoru měla průměrné koncentrace N-amon= 750mg/l a ve výstupní vodě se snížily na N-amon =280mg/l, N-NO2- = 570 mg/l a N-NO3- = 41 mg/l. Účinnost odstraněného dusíku v anammox reaktoru dosahovala až 100 %.

Abstract:

Application of short-cut nitrification (nitritation) and anaerobic oxidation of ammonia (anammox) is one of the variants of wastewater treatment with high nitrogen load. This system is one of the most effective ways to remove total ammonia nitrogen (TAN) from wastewater. Typical wastewater with high TAN concentration is landfill leachate and reject water. They burden the wastewater treatment plants (WWTPs) with nitrogen and create problems by their treatment. They may cause non-compliance with legislative limits at the outflow from the WWTP. This laboratory experiment is focused on pretreatment of reject water and landfill leachate. The aim is to reduce operating costs as much as possible and reduce nitrogen load on the WWTP activation process.The experiment took place in two consecutive reactors for 365 days. The first model was a semi-continuous flow reactor (SBR) in which nitritation was maintained. The model was operated in 4 cycles per 24 hours. Maintenance of nitritation was achieved by the free ammonia and free nitrous acid inhibitory effect. The input waste water was a landfill leachate diluted 3: 1 with reject water, both waste waters were imported from the Biological Wastewater Treatment Plant Pardubice (BČOV). Average concentrations in the inlet water were TAN 800 mg/l, COD 2000 mg/l. The reactor was operated at an average temperature of 23±1,5 °C, the average oxygen concentrations in the nitrite reactor were different at the start of the 6,7±1,5 mg/l and at the end of the proces 5,4±1,5 mg/l. The aim was to partially oxidize the TAN to nitrite (N-NO2- ), without further oxidation to nitrates (N-NO3-). The outlet water from the reactor serves as an inlet to the completely stirred tank reactor applying anammox process at low oxygen concentrations, reaching 0,24±0,26 mg/l on average. The temperature reached 23±2,5 °C on average. Mean concentrations in the feed water reached 380 mg/l, 500 mg / l and 1700mg/l for TAN and N-NO2-COD, respectively.The efficiency of the nitrite / anammox process for highly contaminated waste water wasmonitored for one year. Efforts have been made to effectively remove the TAN from the pretreated wastewater. The results indicate that nitritation / anammox can be operated on this type of landfill leachate and reject water. The aim is to adapt the whole process to the conditions in which this regime can be operated at the WWTP. The inlet water to the nitration reactor shows a concentration of TAN reaching 750mg/l on average which was decreased to 280 mg/l in the effluent, N-NO2 and N-NO3- concentration reached 570 mg/l and 41 mg/l in the effluent from nitritation reactor. 41 mg / L. The efficiency of the removed nitrogen in the anammox reactor was up to 100%.

Klíčová slova

skládkový výluh, nitrifikace, nitritace, inhibice, odstraňování dusíku

Keywords

Landfill leachate, nitrogen removal, nitrification, nitritation, inhibition

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Pavel Švehla, Ph.D.
• Oponent: Oldřich Vodička, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Technologie odpadů / Technologie zpracování a využití odpadů