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 O2 mg/L
• 150 O2 mg/L
fenolindex: 500 - 1000 mg/L
• 0,49 mg/L
SCN-: 400 - 800 mg/L
összes N: 300-500 mg/L
• 40 mg/L
pH: 8 - 9
• 6-9
össz CN-: 40 - 80 mg/L
• 2 mg/L
szabad CN-: 2 - 5 mg/L
• 0,1 mg/L
reaktív P: nem mérhető
• összes foszfor: 2 mg/L
Nitrogénvegyületek koncentrációjának csökkentésére alkalmazott eljárások Fizikai-kémiai eljárások 2. Biológiai eljárások 1.
◦ nitrifikáció, denitrifikáció ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
NOx-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
M1
M2
KK víz
M3
Ü1
Ü2
M4
Ü3
T: 22,6 ±1,1oC
Műveleti egység M1 M2 M3 M4
V (L) O2 mg/L Víz/iszap térfogatarány 6,6 6,0 – 7,0 1:2 3,6 7,0 1:2 6,6 3,0 – 5,0 3:1 6,6 < 0,1 1:2
Iszapkonc. (g/L) 14,8±6,9 14,1±2,8 8,6 ±1,4 2,7 ±1,0
τmax(h) 22 22 49 26
τmin (h) 11 11 26 26
Staib, C., 2007, Thiocyanate degradation during activated sludge treatment of coke-ovens wastewater, Biochemical Engineering Journal 34, 122-130
Vízminőségi paraméterek meghatározása
Ninorg= NH4+ + NO3- + NO2- +SCN-+(CN-) szelektív spektrometriás módszerekkel (MSZ-260/9-88, ASTM 4500 NO3-NITROGEN B, MSZ-260/10-85, ASTM 4500-CN M szerint) TNb = Norg + N inorg (inorg=szervetlen, org=szerves) 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
Multi N/C 2100S
A kémiailag kezelt víz összetétele 4000 3500
500
3000 400
2500
300
2000 1500
200
1000 100
500
0
0 1
43
67
74
81
100
121
128
151
170
178
217 napok
rodanidion
ammóniumion
KOI
KOI (O2 mg/L)
rodanidion, ammóniumion (mg/L)
600
Néhány paraméter változása a rendszer első két lépcsőjében a kísérlet időtartama alatt pH
SCN(mg/L)
NH4+ (mg/L)
KOIkr (O2 mg/L)
TOC (mg/L)
IC (mg/L)
KK
8,51 ±0,10
403 ±50,3
258 ±95,3
2477 ±756
853 ±253
120 ±39,1
M1
6,54 ±0,89
10,5 ±27,4
289 ±57,8
389 ±164
81,8 ±25,1
9,5 ±14,0
M2
5,09 ±0,45
0,5 ±0,9
310 ±25,0
167 ±63,0
61,5 ±15,4
0,3 ±0,4
99,9
-31,4
93,3
92,8
99,7
változás mértéke %*
*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
Nitrogénvegyület-formák koncentrációinak alakulása az M3-as reaktorban pH: 6,03±0,72 450 IC: 3,3±4,9 mg/L 400
2500
350 300
2000
250 1500
200 150
1000
100
nitrátion, TN (mg/L)
ammóniumion, nitrition (mg/L)
3000
pH: 7,64±0,28 IC: 23,8±7,4 mg/L
500
50 0
0 27
69
87
99
113
122
134
153
164
176
191
209
223 napok
ammóniumion
nitrition
nitrátion
TN
Carrera, J., 2003, Biological nitrogen removal of high-strength ammonium industrial wastewater with two-sludge system, Water Research 37, 4211-4221
Nitrogénvegyület-formák koncentrációinak alakulása az M4-es pH: 7,98±0,91 reaktorban TOC: 176±98 mg/L 2000 1800
700
1600
600
1400
500
1200
400
1000
300
800 600
200
nitrátion, TN (mg/L)
ammóniumion, nitrition (mg/L)
pH: 7,45±1,17 TOC: 800 259±261 mg/L
400
100
200
0
0 107 111 115 120 122 127 132 136 143 153 160 164 169 174 177 185 191 197 206 211 217 220 225 napok ammóniumion
nitition
nitrátion
TN
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
Nitrogénvegyület-formák megoszlása a modellrendszer különböző pontjain 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% KK rodanid-N
M1
M2
ammónium-N
nitrit-N
M3 nitrát-N
M4 szerves N
c (mg/L)
Nitrogénvegyület-formák koncentrációinak alakulása a modellrendszer különböző pontjain 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 KK rodanid-N
M1
M2
ammónium-N
nitrit-N
M3 nitrát-N
M4 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
KK
200
napok 100
M4
0
135 112
126
161
178
217
Összefoglalás
az egyedi paraméterek segítségével követtem a modellrendszer működését, meghatározásukkal lehetővé vált az üzemzavarok észlelése és gyors elhárítása TNb, 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 120180 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 10 mg/L vegyület
mért TN (mg/L)
SD (μg/L)
AU
RSD %
KSCN
9,73
202,9
3666
2,08
KCN
9,60
86,2
3616
0,90
NaNO3
9,75
141,5
3672
1,45
NH4Cl
9,74
10,0
3669
0,10
NH4NO3
10,14
40,4
3815
0,40
(NH4)2SO4+KNO3
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 fenolbontók (Comamonas, Pseudomonas, Delftia)
M1, M2
M3
rodanidbontók (Thiobacillus) ammónia- és nitritoxidálók (Nitrobacter, Nitrosomonas)
