Jurecska Judit Laura V. éves, környezettudomány szakos hallgató Nitrogén- és szénvegyületek átalakulásának követése egy többlépcsős biológiai szennyvízkezelő rendszerben Témavezető: Dr. Barkács Katalin, adjunktus Analitikai Kémiai Tanszék
A kémiailag kezelt technológiai víz (KK) összetétele és a betartandó határértékek KOIkr: 3500-4000 O 2 mg/l fenolindex: 500-1000 mg/l SCN - : 400-800 mg/l összes N: 300-500 mg/l ph: 8-9 össz CN - : 40-80 mg/l szabad CN - : 2-5 mg/l reaktív P: nem mérhető 150 O 2 mg/l 0,49 mg/l 40 mg/l 6-9 2 mg/l 0,1 mg/l összes foszfor: 2 mg/l
Nitrogénvegyületek koncentrációjának csökkentésére alkalmazott eljárások 1. Fizikai-kémiai eljárások 2. Biológiai eljárások nitrifikáció, denitrifikáció NO x -eljárás OLAND Canon Annamox SHARON aerob deammonifikáció egylépcsős / többlépcsős fixágyas / szuszpendált Lee, S., 2006, Development of physicochemical nitrogen removal process for high strength industrial wastewater, Water Research 40, 975-980. Schmidt, I., 2003, New concepts of microbial treatment processes for the nitrogen removal in wastewater, FEMS Microbiology Reviews 27, 481-492.
A modellrendszer felépítése
A modellrendszer elvi vázlata L KK víz M1 M2 Ü1 M3 Ü2 M4 Ü3 T: 22,6 ±1,1 o C Műveleti egység V (L) O 2 mg/l Víz/iszap térfogatarány Iszapkonc. (g/l) τ max (h) τ min (h) M1 6,6 6,0 7,0 1:2 14,8±6,9 22 11 M2 3,6 7,0 1:2 14,1±2,8 22 11 M3 6,6 3,0 5,0 3:1 8,6 ±1,4 49 26 M4 6,6 < 0,1 1:2 2,7 ±1,0 26 26 Staib, C., 2007, Thiocyanate degradation during activated sludge treatment of coke-ovens wastewater, Biochemical Engineering Journal 34, 122-130
Vízminőségi paraméterek meghatározása N inorg = NH 4+ + NO 3- + NO 2- +SCN - +(CN - ) szelektív spektrometriás módszerekkel (MSZ-260/9-88, ASTM 4500 NO 3 -NITROGEN B, MSZ-260/10-85, ASTM 4500-CN M szerint) TN b = N org + N inorg Multi N/C 2100S készülékkel, MSZ EN 12260:2004 szerint IC, TOC Multi N/C 2100S készülékkel, MSZ EN 1484:1998 szerint KOIkr MSZ 260/16-82 szerint (inorg=szervetlen, org=szerves)
Multi N/C 2100S
rodanidion, ammóniumion (mg/l) KOI (O2 mg/l) A kémiailag kezelt víz összetétele 600 500 400 4000 3500 3000 2500 300 200 100 0 1 43 67 74 81 100 121 128 151 170 178 217 rodanidion ammóniumion KOI 2000 1500 1000 500 0 napok
Néhány paraméter változása a rendszer első két lépcsőjében a kísérlet időtartama alatt KK M1 M2 változás mértéke %* ph 8,51 ±0,10 6,54 ±0,89 5,09 ±0,45 SCN - (mg/l) 403 ±50,3 10,5 ±27,4 0,5 ±0,9 NH 4 + (mg/l) 258 ±95,3 289 ±57,8 310 ±25,0 KOI kr (O 2 mg/l) 2477 ±756 389 ±164 167 ±63,0 TOC (mg/l) 853 ±253 81,8 ±25,1 61,5 ±15,4 IC (mg/l) 120 ±39,1 9,5 ±14,0 0,3 ±0,4 99,9-31,4 93,3 92,8 99,7 *az első két műveleti lépcső hatása a KK víz adott komponenstartalmára, a pozitív szám az eltávolítás mértékét jelöli Staib, C., 2007, Thiocyanate degradation during activated sludge treatment of coke-ovens wastewater, Biochemical Engineering Journal 34, 122-130
ammóniumion, nitrition (mg/l) nitrátion, TN (mg/l) 400 350 Nitrogénvegyület-formák koncentrációinak alakulása az M3-as reaktorban ph: 6,03±0,72 450 IC: 3,3±4,9 mg/l ph: 7,64±0,28 IC: 23,8±7,4 mg/l 3000 2500 300 250 200 150 100 50 0 27 69 87 99 113 122 134 153 164 176 191 209 223 ammóniumion nitrition nitrátion TN napok 2000 1500 1000 500 0 Carrera, J., 2003, Biological nitrogen removal of high-strength ammonium industrial wastewater with two-sludge system, Water Research 37, 4211-4221
ammóniumion, nitrition (mg/l) nitrátion, TN (mg/l) 700 600 500 400 300 200 100 0 Nitrogénvegyület-formák koncentrációinak alakulása az M4-es reaktorban ph: 7,45±1,17 TOC: 800 259±261 mg/l 107 111 115 120 122 127 132 136 143 153 160 164 169 174 177 185 191 197 206 211 217 220 225 ammóniumion nitition nitrátion TN ph: 7,98±0,91 TOC: 176±98 mg/l napok Gabaldón, C., 2007, Biological nitrate removal from wastewater of a metal-finishing industry, Journal of Hazardous Materials 148, 485 490 Obaja, D., 2005, Biological nutrient removal by a sequencing batch reactor (SBR) using an internal organic carbon source in digested piggery wastewater, Bioresource Technology, 96, 7 14 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Nitrogénvegyület-formák megoszlása a modellrendszer különböző pontjain 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% KK M1 M2 M3 M4 rodanid-n ammónium-n nitrit-n nitrát-n szerves N
c (mg/l) Nitrogénvegyület-formák koncentrációinak alakulása a modellrendszer különböző pontjain 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 KK M1 M2 M3 M4 rodanid-n ammónium-n nitrit-n nitrát-n szerves N Ramos, A.F., 2007, Biological nitrogen and phenol removal from saline industrial wastewater by submerged fixed-film reactor, Journal of Hazardous Materials 142, 175-183.
TN mg/l A tisztítandó és a rendszerről elfolyó víz nitrogénvegyület tartalmának összehasonlítása 400 300 200 KK napok 100 0 112 M4 126 135 161 178 217
Összefoglalás az egyedi paraméterek segítségével követtem a modellrendszer működését, meghatározásukkal lehetővé vált az üzemzavarok észlelése és gyors elhárítása TN b, TOC, IC mérésekkel megvalósult a tisztítási folyamatok gyors követése, a rendszer műveleti körülményeinek optimálása a tapasztalatok felhasználásával jelenleg félüzemi tisztítástechnológiai vizsgálatok folynak ha ezt a kedvező hatásfokú nitrogéneltávolítást üzemi körülmények között is elérik, azzal évi 120-180 tonna nitrogént tartalmazó vegyület élővízbe kerülését lehet majd megakadályozni
Köszönetnyilvánítás Dr. Barkács Katalin Dr. Záray Gyula Segesdi Józsefné Gorál Róbert
A Multi N/C 2100S felépítése
Nitrogénvegyület-formák visszanyerhetősége vegyület mért TN (mg/l) 10 mg/l SD (μg/l) AU RSD % KSCN 9,73 202,9 3666 2,08 KCN 9,60 86,2 3616 0,90 NaNO 3 9,75 141,5 3672 1,45 NH 4 Cl 9,74 10,0 3669 0,10 NH 4 NO 3 10,14 40,4 3815 0,40 (NH 4 ) 2 SO 4 +KNO 3 9,96 41,7 3755 0,42 szerves N (o-fenantrolin-hidroklorid) 9,75 144,0 3673 1,47 átlag 9,81 95,2 3695 0,97 Barkács K., 2008, Környezeti minták szén- és nitrogéntartalmának vizsgálatai MULTI N/C 2100 S típusú TOC/TN mérő készülékkel, Műszeroldal Hírlevél, 2008. március 18. Barkács K., 2007, Az Analytik Jena Multi N/C 2100S típusú TC/TN mérő készülékével végzett vizsgálatok tapasztalatai, XIII. Vízi Közmű Laboratóriumi Értekezlet, Kecskemét
A mikrobiológiai vizsgálatok eredményei M1, M2 M3 fenolbontók (Comamonas, Pseudomonas, Delftia) rodanidbontók (Thiobacillus) ammónia- és nitritoxidálók (Nitrobacter, Nitrosomonas)