Počkejte prosím chvíli...
Nepřihlášený uživatel
Nacházíte se: VŠCHT PrahaFTOPÚstav technologie vody a prostředí  → O ústavu → Absolventi ústavu → Seznam disertačních prací → Lenka Charvátová
iduzel: 18433
idvazba: 22798
šablona: stranka
čas: 22.9.2017 06:15:16
verze: 3813
uzivatel:
remoteAPIs:
branch: trunk
Obnovit | RAW

Lenka Charvátová

Study of biocoenosis qualities and structure in nitrogen removal systems with external carbon dosing

Studium vlastností a složení biocenózy v systémech se zvýšeným odstraňováním dusíku pomocí dávkování externího substrátu

Vedoucí/Supervisor

Prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc.

Jazyk/Language

Czech

Abstrakt

V současnosti se klade stále větší důraz na odstranění dusíku a fosforu z odpadních vod, neboť oba tyto prvky patří mezi makronutrienty a jsou rozhodující z hlediska eutrofizace povrchových a následně i mořských vod. Disertační práce se zaměřuje na proces zvýšeného odstraňování dusíku pomocí dávkování externího substrátu jako prvku intenzifikace procesu denitrifikace na biologických čistírnách odpadních vod. Pomocí kontinuálních středně až vysokozatěžovaných D-N modelů byly biologicky testovány tři látky: acetát, methanol a ethanol. Sledován byl nejen vliv dávky na účinnost procesu denitrifikace, ale především byl pozorován vliv na vývoj, složení a vlastnosti biocenózy aktivovaných kalů. Práce se soustřeďuje na popis dlouhodobého vlivu těchto látek, při jejich zvyšující se koncentraci, především na vývoj a zastoupení vláknitých mikroorganismů, na separační vlastnosti kalu (kalový index, hydrofobicita, obsah exptracelulárních polymerů) a odezvu aktivačního systému v podobě kinetických vlastností (denitrifikační rychlost). Práce je doplněna o sledování modelových systémů, ve kterých dochází ke zvyšování dávky substrátu a současně i zatížení denitrifikace zvyšujícím se množstvím dusičnanů. Vedle laboratorních experimentů práce zahrnuje také popis reálné aplikace dávkování methanolu jako externího substrátu a uvádí i praktické projekční zkušenosti. Z obsáhlého souboru výsledků, které jsou porovnávány mezi sebou a současně jsou diskutovány s daty uváděnými v odborných publikacích vyplynulo, že uvedené testované látky jsou s uvážením jejich specifik prakticky použitelné jako prostředek podpory procesu denitrifikace.

Při aplikaci acetátu byl zjištěn potřebný poměr CHSK/N 5,9; doba adaptace aktivovaného kalu na tuto látku byla 5 dnů a pozorován byl výrazný rozvoj G-bakterií a vláken Thiothrix spp. Při dávkování ethanolu byla zjištěna hodnota poměru CHSK/N 7,3; doba adaptace byla 10 dnů a se zvyšující se dávkou docházelo ke zvyšování denitrifikační rychlosti. Při aplikaci methanolu byl zaznamenán z uvedených nejvyšší potřebný poměr CHSK/N 8,6; nejdelší doba adaptace aktivovaného kalu (15 - 20 dnů) a současně docházelo ke snižování denitrifikační rychlosti při nadbytku methanolu v systému. Provoz D-N systémů při vysokém látkové zatížení poukázal na skutečnost, že je nutno počítat s výrazně zhoršenými separačními vlastnostmi kalu v důsledku nadměrného výskytu zoogloeálních kolonií a to zejména v přítomnosti ethanolu. V podmínkách vysokého látkového zatížení byl pozorován velmi nízký výskyt vyššího osídlení a nižší rozmanitost vláknitých mikroorganismů avšak s vyšší četností oproti systémům bez dávkování testovaných látek.V provozovaných systémech byly dle očekávání pozorovány vláknité mikroorganismy preferující snadno rozložitelné substráty. Přímý vliv dávky a typu použitého substrátu byl sledován pouze v případě acetátu. Mezi nejčastěji pozorovaná vlákna patřila Thiothrix spp., N. limicola, Typ 0041/0675, Typ 1851 a H. hydrossis. Tato vlákna zcela nahradila původně přítomná vlákna GALO a M. parvicella. Nejvyšší četnost vláken Thiothrix spp. byla sledována při látkovém zatížení ≥ 0,3 kg/(kg∙d) a stáří kalu 9 - 12 dnů. V těchto podmínkách byla u vláken pozorována tvorba konidií a typických rozet. Výskyt vláken se projevil zhoršenými separačními vlastnostmi kalu. Typ 1851 byl pozorován při poměru CHSK/X v rozmezí 0,15 - 0,2; stáří kalu 8 - 16 dnů a zatížení kalu 0,3 - 0,5 kg/(kg∙d). Při zvýšeném výskytu vláken Typu 1851 nebyly pozorovány dopady na separační vlastnosti kalu. Významný výskyt vláken H. hydrossis byl pozorován při látkovém zatížení 0,25 - 1,5 kg/(kg∙d) a stáří kalu 3 až 20 dnů. Vlákna H. hydrossis ve vyšší četnosti měla vliv na zhoršené separační vlastnosti kalu.

Abstract

Nutrients regulations for treated wastewater effluents are becoming increasingly restrictive because of eutrophication of surface water and sea water finally. Increased nutrient removal is currently being implemented at the wastewater treatment plants. Extended nitrogen removal in activated sludge systems requires efficient populations of nitrifying and denitrifying bacteria. Most denitrifiers are heterotrophs as well as organotrophs and thus need organic compounds. A lack of suitable carbon source can be overcome by adding a supplemental carbon source to achieve acceptable nitrogen removal rates. The addition of an external carbon source has gained renewed interest as a means to improve control strategies for nitrogen removal. Some considerations have been done concerning the choice of carbon source with respect to economy, performance, sludge production and operational practice.

This study describes the experiences with easily biodegradable organic substances dosing as external carbon sources in moderate and high loading laboratory-scale studies and in full scale application to industrial wastewater treatment. Acetate, methanol and ethanol were examined to enhance potential. The goal of this study was to observe and describe evolution of structure and composition. The main goal was to study the filamentous microorganisms because of the sludge settling characterization that is important for an efficient operation of the activated sludge process. The obtained results are discussed and compared with each other and with knowledge mentioned in scientific publications. This study has shown that all three chemicals have natural specificity and with deliberation are suitable as external carbon sources.

A start-up with the addition of acetate and ethanol led to a direct response of the system, contrary to start-up with methanol. Adaptation period before full effect of the carbon source added was reached for acetate, ethanol and methanol was 5, 10 and 15 days, respectively. It was shown that needful COD/N ratio for required efficiency of for acetate, ethanol and methanol was 5.9, 7.3 and 8.6, respectively. Increases load of ethanol led to increases in specific rates while excess of methanol caused decrease of specific rates. It was shown that the moderate and high loading conditions caused lower abundance and lower variety of filamentous microorganisms and protozoa. Nevertheless, abundance of filamentous microorganisms in these conditions was higher in systems with external carbon source compared to systems without carbon dosing. It was shown that the moderate and high loading conditions can caused worse separation characteristic of the sludge because of the high content of amorphous bacteria, especially when ethanol is used. Addition of acetate led to extensive occurrence of microorganisms Thiotrix spp. and G-bacteria.Thiothrix spp., N. limicola, Type 0041/0675, Type 1851 and H. hydrossis were the most often observed filamentous microorganisms. These filaments completely replaced original present filaments like GALO a M. parvicella. The highest abundance of Thiothrix spp. with typical gonidia and rosettes was observed at COD/X ratio e 0.15 and sludge age 9 - 12 days. The highest abundance of H. hydrossis was observed at COD/X ratio 0.10 - 0.50 and sludge age 3 - 20 days. Both mentioned microorganisms caused higher sludge volume indexes. The highest abundance of Type 1851 was observed at COD/X ratio 0.15 - 0.20 and sludge age 8 - 16 days. It was not shown that Type 1851 caused worse separation characteristics.

Aktualizováno: 11.6.2015 11:00, Autor: Lucie Pokorná

VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi