Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Analysis of wastewater treatment effectiveness in a moving bed sequencing batch biofilm reactor

Weronika Borowska, Magdalena Głośniak

Abstract

The objective of the thesis was to analyse the effectiveness of wastewater treatment in a moving bed sequencing batch biofilm reactor while working in pure and hybrid moving bed technology and to compare their work with particular emphasis on the nitrification process. The scope of research included the analysis of incoming and outgoing wastewater, analysis of effectiveness of removing pollutants from sewage (organic compounds removal, ammonification, nitrification, denitrification, biological phosphorus removal), analysis of the wastewater treatment process in the selected treatment cycle and analysis of the activity of microorganisms conducting the first and the second phase of the nitrification process, while taking into account the forms in which they develop in reactors (biofilm, activated sludge and a combination of these two forms). The experimental part of the thesis was preceded by the theoretical part, which discusses: the unit processes of removing pollutants from sewage, the characteristics of the moving bed technology and the characteristics of sequencing batch reactors. To achieve the research goal, tests were carried out in a laboratory SBR reactor models. Combining methods of moving bed with activated sludge (hybrid technology) were used in the first reactor (SBR1). Moving bed method (pure moving bed technology) was used in the second reactor (SBR2). The moving bed technology combined the advantages of two methods (activated sludge and biofilm) and precluded the faults of both of them. The reactors operated in a system of three eight-hour cycles per day. One complete treatment cycle consisted of non-aerated phases with and without dosing of wastewater, oxygen phases, sedimentation phase (only for hybrid technology) and the decantation phase. The oxygen concentration in the aeration phases was maintained at 1,5 mgO2/l for hybrid technology and 3,5 mgO2/l for pure moving bed technology. The experiment was carried out maintaining a constant temperature in the reactors of 20°C. The obtained results have shown that the operating conditions of both reactors ensured high efficiency of the nitrification process (average 99,7%), which allowed obtaining an average concentration of ammonia in treated sewage at the level of 0,58 mgN-NH4/l for SBR1 and 0,61 mgN-NH4/l for SBR2. Higher efficiency of the denitrification process (average 87,4%) was characterized by a hybrid system. The average concentration of total nitrogen in treated wastewater was 7,55 mgNog./l, while for pure technology, it was 11,7 mgNog./l. Both analysed systems ensure high removal efficiency of organic compounds (average 97% for SBR1 and 97,8% for SBR2, the average ChZT value of treated wastewater for SBR1 was 15,2 mgO2 /l, and for SBR2 11,4 mgO2/l). The results of kinetic tests allowed to show that the highest rate of removal ammonia for microorganisms carrying the first phase of nitrification (AOB) and the highest rate of removal nitrite for microorganisms carrying out the second phase of nitrification (NOB) were obtained in a hybrid technology test.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Weronika Borowska (FEE) Weronika Borowska,, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Magdalena Głośniak (FEE) Magdalena Głośniak,, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Title in Polish
Analiza efektywności oczyszczania ścieków w sekwencyjnym reaktorze porcjowym ze złożem ruchomym
Supervisor
Monika Żubrowska-Sudoł (FEE/DWSWT) Monika Żubrowska-Sudoł,, Department of Water Supply and Wastewater Treatment (FEE/DWSWT)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Katarzyna Sytek-Szmeichel (FEE/DWSWT) Katarzyna Sytek-Szmeichel,, Department of Water Supply and Wastewater Treatment (FEE/DWSWT)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Certifying unit
Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Affiliation unit
Department of Water Supply and Wastewater Treatment (FEE/DWSWT)
Study subject / specialization
, Inżynieria Środowiska
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
06-09-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Katarzyna Sytek-Szmeichel (FEE/DWSWT) Katarzyna Sytek-Szmeichel,, Department of Water Supply and Wastewater Treatment (FEE/DWSWT)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Katarzyna Sytek-Szmeichel (FEE/DWSWT) Katarzyna Sytek-Szmeichel,, Department of Water Supply and Wastewater Treatment (FEE/DWSWT)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Monika Żubrowska-Sudoł (FEE/DWSWT) Monika Żubrowska-Sudoł,, Department of Water Supply and Wastewater Treatment (FEE/DWSWT)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Mirosław Szyłak-Szydłowski (FEE/CEP) Mirosław Szyłak-Szydłowski,, Chair of Environmental Protection (FEE/CEP)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Mirosław Szyłak-Szydłowski (FEE/CEP) Mirosław Szyłak-Szydłowski,, Chair of Environmental Protection (FEE/CEP)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Monika Żubrowska-Sudoł (FEE/DWSWT) Monika Żubrowska-Sudoł,, Department of Water Supply and Wastewater Treatment (FEE/DWSWT)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Keywords in Polish
nitryfikacja, sekwencyjny reaktor porcjowy, złoże ruchome, osad czynny, błona biologiczna, oczyszczanie ścieków
Keywords in English
nitrification, sequencing batch reactor, moving bed, activated sludge, biofilm, wastewater treatment
Abstract in Polish
Przedmiotem pracy była analiza efektywności oczyszczania ścieków w sekwencyjnych reaktorach porcjowych pracujących w czystej i hybrydowej technologii złoża ruchomego oraz porównanie ich pracy; ze szczególnym uwzględnieniem procesu nitryfikacji. Zakres pracy obejmował analizę charakterystyki ścieków dopływających i odpływających z reaktora, analizę efektywności jednostkowych procesów usuwania zanieczyszczeń ze ścieków (usuwanie związków organicznych, amonifikacja, nitryfikacja, denitryfikacja, biologiczna defosfatacja), analizę przebiegu oczyszczania ścieków w wybranym cyklu oczyszczania oraz analizę aktywności bakterii prowadzących I i II fazę procesu nitryfikacji, z uwzględnieniem form w jakiej rozwijają się one w reaktorach (błona biologiczna rozwinięta na ruchomych nośnikach, osad czynny oraz połączenie tych dwóch form). Część doświadczalną pracy poprzedzono częścią teoretyczną, w której omówiono: przebieg jednostkowych procesów usuwania zanieczyszczeń ze ścieków, charakterystykę technologii złoża ruchomego oraz charakterystykę sekwencyjnych reaktorów porcjowych. Aby zrealizować cel badawczy przeprowadzono badania w laboratoryjnych modelach reaktora SBR. W jednym reaktorze (SBR1) zastosowano połączenie metody złoża ruchomego z osadem czynnym (technologia hybrydowa). Natomiast w drugim reaktorze (SBR2) zastosowano metodę złoża ruchomego (czysta technologia złoża ruchomego). Technologia złoża ruchomego pozwala na połączenie zalet dwóch metod (osad czynny i błona biologiczna), jednocześnie eliminując ich wady. Reaktory pracowały w systemie trzech ośmiogodzinnych cykli na dobę, a na pełny cykl oczyszczania składały się fazy bez napowietrzania z dawkowaniem i bez dawkowania ścieków, fazy tlenowe, faza sedymentacji (tylko w przypadku technologii hybrydowej) oraz faza dekantacji. Stężenie tlenu w fazach z napowietrzaniem utrzymywano na poziomie 1,5 i 3,5 mg O2/l odpowiednio dla hybrydowej i czystej technologii złoża ruchomego. Eksperyment prowadzono utrzymując stałą temperaturę w reaktorach wynoszącą 20°C. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż warunki pracy obu reaktorów zapewniały uzyskanie wysokiej efektywności procesu nitryfikacji (średnio 99,7%), co umożliwiało uzyskanie średniego stężenia azotu amonowego w ściekach oczyszczonych na poziomie 0,58 mgN-NH4/l dla SBR1 i 0,61 mgN-NH4/l dla SBR2. Wyższą efektywnością procesu denitryfikacji (średnio 87,4%) charakteryzował się układ hybrydowy. Średnie stężenie azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych dla tego układu wynosiło 7,55 mgNog./l, podczas gdy dla czystej technologii złoża ruchomego było równe 11,7 mgNog./l. Oba analizowane układy zapewniały również wysoką efektywności usuwania związków organicznych (średnio 97% dla SBR1 i 97,8% dla SBR2; średnia wartość ChZT ścieków oczyszczonych dla SBR1 wynosiła 15,2 mgO2/l, a dla SBR2 11,4 mgO2/l). Dodatkowo wyniki testów kinetycznych pozwoliły sformułować wniosek, że największą szybkość usuwania zarówno azotu amonowego dla bakterii przeprowadzających I fazę nitryfikacji (AOB), jak i azotu azotynowego dla bakterii przeprowadzających II fazę nitryfikacji (NOB) uzyskano w teście przeprowadzonym dla technologii hybrydowej.
File
  • File: 1
    WBorowska_MGłośniak-praca_dyplomowa.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 32695

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT0c59f51da29f4e499e36ab38a67fe5b0/
URN
urn:pw-repo:WUT0c59f51da29f4e499e36ab38a67fe5b0

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page