Postupy vedoucí k obnovení funkce reaktoru pro anaerobní oxidaci amoniakálního dusíku

Bc. Šimon Klimuškin

Master's thesis

The Methods Enabling the Restoration of the Function of the Reactor Applying Anaerobic Ammonium Oxidation

Abstract:

Postupy vedoucí k obnovení funkce reaktoru pro anaerobní oxidaci amoniakálního dusíku SouhrnV této diplomové práci byly zkoumány postupy vedoucí k obnově funkceschopnosti reaktoru zpracovávajícího odpadní vodu vzniklou smíšením skládkového výluhu a kalové vody anaerobní oxidací amoniakálního dusíku (tzv. anammox procesem). V rámci pokusu byly sledovány dva reaktory. První reaktor byl zodpovědný za částečnou nitrifikaci odpadní vody a druhý za průběh anaerobní oxidace amoniakálního dusíku. Jednalo se tak o dvoureaktorový systém zpracovávající odpadní vodu s vysokými koncentracemi amoniakálního dusíku.Zatímco reaktor pro částečnou nitrifikaci fungoval po celou dobu prakticky bez jakýchkoli závažnějších problémů, funkce anammox reaktoru hned v počátcích pokusu vykazovala problémy a neideální průběh procesu. Bylo nutno provést úkony pro obnovu aktivity mikroorganismů procesu anammox v reaktoru. Jednalo se například o úpravu pH, hydraulické doby zdržení odpadní vody, teploty a koncentrací vstupních forem dusíkatého znečištění. Procesy probíhající v reaktorech byly sledovány a hodnoceny pomocí výsledků chemických analýz zaměřených na sledování koncentrace různých chemických forem dusíku a hodnoty chemické spotřeby kyslíku spektrofotometrickými metodami a stanovení veškerých rozpuštěných i nerozpuštěných látek gravimetrickou metodou. Výsledky potom byly zaznamenány a dle jejich vývoje bylo rozhodováno o postupech aplikovaných za účelem obnovy funkce reaktoru. Postupy provedené za dobu experimentu však nevedly k plné obnově funkceschopnosti a stabilní anaerobní oxidace amoniakálního dusíku. Průměrné odstranění celkového anorganického dusíku do 93. dne pokusu bylo 88 %. Poté následoval velký propad v hodnotách účinnosti, který byl zaznamenán až do 334. dne pokusu, kdy účinnost odstranění celkového anorganického dusíku opět začala stoupat až k hodnotě 40 % naměřené poslední den pokusu. Tato práce tedy slouží jako shrnutí současné literatury zaměřené na podmínky pro maximalizaci a udržitelnost částečné nitrifikace a anammox procesu a zároveň s využitím vyhodnocení provedených experimentů popisuje procesy probíhající po inhibici v anammox reaktoru za účelem navrhnout úpravu aplikovaných postupů, které by vedly k obnovení anammox procesu pro dvou reaktorové systémy pracující v podobných podmínkách jako v této práci. Klíčová slova: částečná nitrifikace, anammox proces, anammox mikroorganismy, dvou reaktorový systém, inhibice anammox.

Abstract:

Processes leading to the renewal of reactor function for anaerobic ammonium oxidationSummaryIn this master thesis the processes leading to the renewal of performanceof reactors which treat waste water which is a result of the combination of landfill leachate and supernatant liquor by means of anaerobic ammonium oxidation (anammox process) were explored. Two reactors were monitored for the purpose of this experiment. The first reactor was responsible for partial nitritation of waste water and the second reactor was responsible for the anaerobic ammonium oxidation. Thus, it was a two-reactor system processing sewage with high concentrations of ammoniacal nitrogen.While the reactor responsible for partial nitritation functioned virtually without fail for the duration of the experiment. The anammox reactor showed issues and problematic progress of the process from the beginning of the experiment. It was necessary to perform adjustments to renew the activity of microorganisms responsible for the anammox process in the reactor. For example, the adjustment of ph, hydraulic retention time of the waste water, temperature, and concentration of incoming types of nitrogen contamination.The processes within the reactors were monitored and evaluated using results of chemical analysis used to determine the concentrations of various chemical forms of nitogen and the value of chemical oxygen demand assessed by spectrophotometric methods as well as determining overall solute and undissolved substances through gravimetric analysis. The results were recorded and according to the development of these results decisions were made about the process of reactor function renewal.The adjustments, however, did not lead to the full renewal of reactor functioning and stable anaerobic ammonium oxidation. The average value of overall ammoniacal nitrogen was 88% up to day 93 of the experiment. From this point a substantial drop in the effieciency value was present up until day 334 when the efficiency of transformation of inorganic nitrogen rose to 40% measured on the last day of the experiment.This thesis serves as a summary of current literature focused on the conditions of maximisation and the sustainability of partial nitrification and the anammox process. Furthermore, through the evaluation of the performed experiments it describes processes present after inhibition of the anammox processes allowing for the proposal of modifications to established procedures which would lead to the renewal of the anammox process in two reactor systems functioning in similar conditions to those in this thesis.Keywords: partial nitrification, anammox process, anammox microorganisms, two rector system, anammox inhibition

Keywords

částečná nitrifikace, anammox proces, anammox mikroorganismy, dvou reaktorový systém, inhibice anammox

Keywords

partial nitrification, anammox process, anammox microorganisms, two rector system, anammox inhibition

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Švehla, Ph.D.
• Reader: Oldřich Vodička, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Waste Technology / Technology, Processing and Utilization of Waste