Realizace procesu ANAMMOX při nízkých teplotách

Bc. Josef Schovánek

Diplomová práce

Realization of ANAMMOX Process at Low Temperature

Anotace:

Aplikace anaerobní oxidace N-amon jsou obvykle zaměřeny na odstraňování dusíkatého znečištění ze silně znečištěných odpadních vod při teplotách 30 - 40 °C, které jsou pro tento proces optimální. Oproti tomu se tato práce zaměřuje na využití anaerobní oxidace N-amon (tzv. Anammox proces) při teplotách nižších než 20 °C a zkoumá vliv poklesu teplot na činnost anammox bakterií. Pokus probíhal po dobu 361 dnů v kontinuálně průtokovém reaktoru (CSTR) se směšovací aktivací při nízkých koncentracích kyslíku, průměrně dosahujících 0,048 mg.l-1. Průměrné koncentrace ve vstupní vodě činily u N-amon 129 mg.l-1, N-NO2- 151 mg.l-1 a N celk. 286 mg.l-1. Aplikace byla zaměřená pouze na anaerobní oxidaci N-amon, předchozí fáze nitritace byla simulována uměle přidávanými dusitany do vstupní vody, kterou byla zředěná kalová vody z ÚČOV v Praze. Reaktor byl provozován při teplotě od 17,25 do 28,5 °C. Po dvanáctitýdenní stabilizaci při teplotě 28 +/- 0,5 °C následoval patnáctitýdenní pokles teplot na 17 +/- 0,5 °C, během kterého nedošlo k inhibici procesu Při této teplotě 17 +/- 0,5 °C po dobu pěti týdnů nebyla pozorována akumulace N-NO2-, N NO3- ani inhibice činnosti anammox bakterií a bylo dosaženo rychlosti odstranění N-celk. 0,132 kg.m-3.d-1 při účinnosti odstranění 88,4 %. Tomu pravděpodobně napomohl i rozvoj bakterií schopných heterotrofní denitrifikace. Účinnost odstranění N NO2- byla po celou dobu pokusu velmi vysoká, dosáhla průměrně 99 %, účinnost odstranění N amon dosáhla 94 %. Výsledky naznačují, že kromě anammox procesu probíhaly v reaktoru i další biochemické procesy přeměny sloučenin dusíku, jako je nitritace, nitratace či výše zmíněná denitrifikace, respektive denitritace. Byla tedy potvrzena hypotéza, že je možné uspokojivě provozovat anaerobní oxidaci N-amon při teplotách nižších než 20 °C.

Abstract:

Applications of anaerobic ammonium oxidation usually focus on the removal of nitrogen pollution from heavily polluted waste water at temperatures of 30 - 40° C which is optimal for this process. In contrast, this thesis focuses on the use of anaerobic ammonium oxidation (so-called Anammox process) at temperatures below 20 °C and examines the effect of temperature decrease on activity of Anammox bacteria. The experiment ran for 361 days in a continuous flow reactor (CSTR) with a mixing activation at low oxygen concentrations, reaching an average of 0.048 mg.l-1. For ammonium the average concentration in the influent water was 129 mg.l-1, N-NO2- 151 mg.l-1 and total nitrogen 286 mg.l-1. The application was focused on the anaerobic ammonium oxidation only; the previous phase of nitritation was simulated by artificially added nitrites into the influent water - diluted sludge water from the wastewater treatment plant in Prague. The reactor was operated at temperatures between 17.25 and 28.5° C. After twelve weeks of stabilization at temperature of 28 +/- 0.5° C, a fifteen-week temperature drop to 17 +/- 0.5 °C followed, during which there was no inhibition of the process. At the temperature of 17 +/- 0.5 °C, for a period of five weeks there was neither accumulation of N-NO2-, N NO3- observed nor inhibition of activity of Anammox bacteria and removal rate of total nitrogen 0,132 kg.m-3.d-1 at 88.4% removal efficiency was achieved. The result was probably supported also by the development of bacteria capable of heterotrophic denitrification. N-NO2- removal efficiency was very high throughout the whole experiment and reached an average of 99%, while ammonium removal efficiency reached 94%. The results suggest that except for the Anammox process also further biochemical conversion processes of nitrogen compounds such as nitritation, or nitratation or aforementioned denitrification respectively denitritation were conducted in the reactor. The hypothesis that it is possible to satisfactorily operate the anaerobic ammonium oxidation at temperatures below 20° C was thus confirmed.

Klíčová slova

anammox, deamonifikace, teplota, odstraňování dusíku, čištění odpadních vod, anaerobní oxidace amoniakálního dusíku

Keywords

anammox, wastewater treatment, anaerobic oxidation of ammonium, deamonification, temperature, nitrogen removal

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 4. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Pavel Švehla, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Péče o biosféru / Odpady a jejich využití