Vliv zatížení reaktoru na stabilitu nitritace při teplotních výkyvech

Bc. Jana Žůrková

Master's thesis

The Influence of Loading Rate on the Stability of Nitritation at Fluctuating Temperature

Abstract:

Kalová voda z anaerobní stabilizace kalu je charakteristická vysokým obsahem amoniakálního dusíku. Její čištění může probíhat ve vedlejším proudu technologické linky čištění odpadních vod, například pomocí zkrácené nitrifikace (nitritace). Udržení zkrácené nitrifikace je teplotně závislé a v našich podnebných podmínkách komplikuje praktické využití této technologie kolísání teplot během roku. Odolnost zkrácené nitrifikace proti náhlým teplotním výkyvům při různém objemovém zatížení amoniakálním dusíkem byla zjišťována experimentálně v laboratorním reaktoru simulujícím biologické čištění. Reaktor o objemu 0,75 l pracující v režimu semikontinuálního průtoku (SBR) obsahoval suspendovanou biomasu. Režim SBR zajišťoval udržení zkrácené nitrifikace díky střídání pH během provozních cyklů. Doba trvání pokusu byla rozdělena do osmi etap po čtyřech dvojicích, kdy jednotlivé dvojice pracovaly při stejném nastaveném zatížení a došlo během nich k teplotnímu výkyvu. Sledované období experimentu trvalo 307 dní a objemové zatížení bylo během něj postupně zvyšováno průměrně z 0,49 kg N/(m3.d) v prvních dvou etapách na 1,32 kg N/(m3.d) v posledních dvou etapách. Teplota byla během výkyvu snížena průměrně z 24,3 st. Celsia na 17,8 st. Celsia. Bylo zjištěno, že systém odolal těmto výkyvům a i v etapě s nejvyšším zkoumaným zatížením fungoval po teplotním šoku s účinností odstranění N-amon 51 %. Během celého pokusu byl NO2- mezi oxidovanými formami dusíku na odtoku zastoupen průměrně z 96 % a ani po teplotním šoku jeho zastoupení neklesalo. Průměrné koncentrace N-amon a N-NO2- na odtoku byly v poměru 1,12:1, což nabízí možnost využití systému Anammox pro dočištění takto zpracované kalové vody.

Abstract:

Reject water from anaerobically digested sludge typically contain high concentrations of nitrogen in form of N-ammon. Reject water can be processed in the side stream of a wastewater treatment plant by using the shortcut nitrification process. The performance of the shortcut nitrification is temperature dependent and the practical usage of this technology in our climate is constrained by seasonal temperature fluctuations. The system performance during temperature shocks under different nitrogen loading rates was investigated experimentally on a laboratory model simulating biological wastewater treatment. Sequencing batch reactor (SBR) containing suspended biomass with volume of 0,75 l was used. Changing pH values during the SBR cycles were responsible for maintaining of the shortcut nitrification. The experiment period was divided into eight phases, which formed four pairs with identical default nitrogen loading rate. During the phases with identical nitrogen loading rate, the temperature shock was performed. The experiment duration was 307 days and the nitrogen loading rate was increased from average value 0,49 kg N/(m3.d) in the first two phases to 1,32 kg N/(m3.d) in the two last phases. The temperature fluctuated between 24,3 C and 17,8 C on average. The performance of the system under given temperature shocks was not impaired and even under the highest nitrogen loading rate the nitrogen removal performance was 51 % on average. During the whole experimental period the nitrite accumulation rate in the effluent was 96 % on average and no decline occurred even after the temperature shocks. The concentrations of N-ammon and nitrite in the effluent were in 1,12:1 ratio which makes it suitable for further usage as influent for Anammox process.

Keywords

zkrácená nitrifikace, zatížení dusíkem, teplotní výkyvy, kalová voda, reaktor se semikontinuálním průtokem (SBR)

Keywords

nitrogen loading rate, shortcut nitrification, temperature shock, reject water, SBR

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 4. 2015

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