Lenka Procházková

Vedoucí/Supervisor

Prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc.

Jazyk/Language

Czech

Abstrakt

Technologie využívající imobilizovanou biomasu pro čištění odpadních vod jsou známy již dlouho. S nástupem nových a moderních postupů imobilizace, vývojem nových materiálů a vzrůstajícími nároky na parametry vyčištěné odpadní vody roste také potřeba podrobnějšího výzkumu těchto procesů. Tato práce se zabývá, jak již název napovídá, charakterizací biomasy enkapsulované v polyvinylalkoholovém nosiči a jejím využitím pro biologické odstraňování dusíku.

V první části práce se autorka věnuje všeobecným vlastnostem pelet. Vzhledem k poměrně malým zkušenostem s enkapsulovanou biomasou bylo nejprve nutno nalézt vhodné metody pro charakterizaci pelet, především pro stanovení hmotnosti pelet a stanovení množství biomasy uvnitř čoček. Kvůli kvantifikaci míry rozpouštění pelet musela být také vybrána vhodná metodika pro stanovení polyvinylalkoholu v roztocích. Druhá část práce se zabývá nitrifikací a denitrifikací pomocí pelet obsahujících buď čisté bakteriální kultury, nebo směs několika málo bakteriálních druhů. Studován byl především vliv teploty a koncentrace substrátu na rychlost nitrifikace a denitrifikace, spočteny byly také konstanty kinetických rovnic. Další sada experimentů porovnává vliv druhu imobilizované biomasy na rychlost odstraňování sloučenin dusíku za extrémních podmínek, v tomto případě se jednalo o denitrifikaci při nízkých teplotách. Práce se zabývá také vlivem přítomnosti kyslíku na denitrifikaci a porovnává výsledky s modely pro suspenzní biomasu.

Poslední kapitola zkoumá možnosti použití enkapsulované biomasy pro částečnou nitrifikaci, tedy nitrifikaci pouze do stupně dusitanů, což je základní proces mnohých progresivních a energeticky úsporných metod odstraňování dusíku. Kapitola se zabývá jak možností termické inhibice nitratačních bakterií, tak možností inhibice pomocí vysokých koncentrací amoniakálního dusíku za zvýšených hodnot pH, a to jak v uspořádání semikontinuálního reaktoru, tak v uspořádání kontinuálního průtočného reaktoru.

Abstract

Technologies based on the immobilized biomass used for wastewater treatment are well-known. On the other hand, new immobilization methods, current materials and more and more tightening effluent limits induce the necessity of deeper research in this field. This thesis deals with characterization of biomass encapsulated in polyvinylalcohol pellets and its use for biological nitrogen removal. The first part of the work finds methods of general pellet description. Due to the lack of experience with encapsulated biomass, it was necessary to establish methods mainly for determination of pellet weight and biomass content inside pellets. Appropriate method had to be established also for quantification of polyvinylalcohol concentration in solutions.

The second part of the thesis concerns on nitrification and denitrification by using pellets containing pure bacterial cultures or mixture of only few bacteria species. Influence of temperature and substrate concentration on the nitrification and denitrification rate were studied; some calculations were made to obtain constants of kinetic equations. Another group of experiments compares influence on type of organism immobilized in pellets on the nitrogen removal rate under the extreme conditions of low temperature. Thesis also observes the effect of oxygen presence on denitrification and compares the results with model describing activated sludge performance.

The last chapter of the thesis checks the possibility of use of encapsulated biomass for partial nitrification, i.e. nitrification with nitrite as final product. Partial nitrification is the basic process of many progressive and low energy consuming technologies for nitrogen removal. This part studies the option of thermal inhibition of nitrite oxidizing bacteria as well as the option of inhibition by exposure to high ammonia concentration at high pH. Reactors were operated semi continuously as well as continuously.