Evaluation of the effect of different SCOD/TN ratios in a mainstream nitritation process

Abstract: Avloppsvatten är rikt på organiskt material, det organiska materialet har med fördel använts för biogasproduktion. Den traditionella kvävereningsprocessen kräver organiskt material, därför har ett extern organiskt material använts. Flera studier har fokuserat på att finna en alternativ process för kväverening av avloppsvatten, där inget organiskt material behövs. En alternativ process som har studerats brett är nitritation-anammox processen. Den här alternativa processen för kväverening möjliggör sparandet av organiskt material samt energi. Examensarbetet har studerat nitritation steget i en MBBR, som är tänkt att föregås av ett filtreringssteg. Huvudfokus är att utvärdera effekten av utflödet från filtreringssteget på nitritation steget. Den största utmaningen med nitritation-anammox för behandling av huvudströmmen är att undvika etablering av nitritoxiderande bakterier. Nitritoxiderande bakterier var tänkt att inhiberas genom utförandet av en rejektfas. Två parallella MBBR laborationsreaktorer användes för att studera tre olika SCOD/N. Under den första fasen studeras ett SCOD/N kvot som är ungefär lika med 1 (med ett hög aktiverat slam utflöde) i både reaktorerna. Två av de studerade SCOD/N-förhållanden bestämdes efter att ha utvärderat filtreringssteget i laboratorieskala. Resultaten från filtrerings laboratorieexperiment indikerade en låg SCOD reduktion. De två SCOD/N som skall studeras bestämdes att vara 5 och 7. I den andra fasen studeras SCOD/N lika med 5 i den ena reaktorn respektive 7 i den andra. Efter 31 dagar av kontinuerlig drift med utflöde från hög aktiverat slam, kunde en framgångsrik nitritation (NH4-N belastnings hastighet på 0,8±0,1 gN/L,d och NH4-N reduktions hastighet på 0,4±0,1 gN/L,d) kunde uppnås. Därefter växlades operationen för att testa effekten av högre COD i inflödet (5 och 7) under ytterligare 45 dagar. I den här fasen kunde inte en nitritation uppehållas för varken 5 eller 7 kvoten, trots att NH4-N belastning hastigheten sänktes så småningom till 0,2-0,3 gN/L,d. Den högre COD anses resultera i att erhålla fler heterotrofa bakterier i biofilmen som resulterar i svårigheter att styra processen. Tillväxten av heterotrofa bakterier skapar en förändring i biofilm strukturen. Diffusions begränsningar antas vara ett faktum som förklarar begränsningen i aktiviteten på ammoniakoxiderande bakterie. Aktivitetsförsök utfördes varannan vecka för att erhålla den maximala kapaciteten av bakterier under de olika faserna. Resultaten från aktivitetsförsöken tydde på en lägre nitrit- produktions hastighet under MPB, som reflekterade en begränsad AOB aktivitet under fasen. Detta kunde förklaras med diffusions begränsningar som uppstod på grund av heterotrofas utveckling.