The efficiency analysis of removal nutrents by using disintegrated sludge as organic carbon source

Paulina Grabowska

Abstract

This thesis describes an analysis of the efficiency of the carbon, nitrogen and phosphorus removal processes from the wastewater by using mechanically disintegrated excess sludge as a source of organic carbon. An experiment was conducted in the laboratorial sequence batch reactor (SBR) and included a qualitative analysis of the raw and purified sewage, as well as the monitoring studies. The experiment was carried out in three periods of research. During the first period, the disintegrated excess sludge was not dosed to the SBR reactor. In the second and third study period, the disintegrated excess sludge was dosed to the reactor using the mechanical disintegration with an energy density of 70 kJ/l and 210 kJ/l, respectively The main idea of the analysis was to measure the quality of the wastewater influent to the reactor and the quality of wastewater flowing out of the reactor, especially the effectiveness of the removal of the organic carbon, nitrogen unions (processes of ammonification, nitrification and denitrification) and biological removal of phosphorus (release of accumulation P-PO43-) during the successive phases of the wastewater treatment cycle. In this experiment, we proved that the introduction of the disintegrated excess sludge to the reactor in the mechanical disintegration process at density of 70 kJ/l did not affect the effectiveness of the removal of the organic carbon from the wastewater (the average efficiency of process remained at 97.8% and the average efficiency was 97.0% for the period of any dosed sludge). In contrast, the introduction of excess sludge disintegrated with an energy density of 210 kJ/l led to a slight decrease in the removal efficiency of the organic carbon from the wastewater (the average efficiency of the process at level of 92.1%). There was an impact disintegrated excess sludge dosed to the SBR for the removal of total nitrogen: with the disintegration density of 70 kJ/l the removal of the total nitrogen was 28.3% more efficient when compared to the period without any dosage of excess sludge to the reactor. While using the disintegration density of 210 kJ/l the removal of total nitrogen was 23% more effective in comparison to the period with no excess sludge. Application of the disintegrated sludge at both energy densities disintegration to the SBR reactor had no negative impact on the nitrification process (average process efficiency remained at 99.6%, while without any dosage of the excess sludge nitrification achieved a 100-percent average efficiency). Use of disintegrated sludge with a density energy of 70 kJ/l had also an impact on the biological phosphorus removal process that was more efficient in comparison with any dosage of excess sludge (average orthophosphate removal efficiency was 58.2% instead of the average efficiency 32.9%, when any excessive sludge was dosed to the SBR). The dosage of disintegrated excess sludge with an energy density of 210 kJ/l to the SBR contributed to the process of biological phosphorus removal by microorganisms with an average removal orthophosphate efficiency of 48.6%. The thesis was carried out as part of the research project "The disintegration of sewage sludge as a method of obtaining alternative sources of organic carbon for biological processes to remove nutrients from wastewater" (Reg. No. N N523 736840) subsidized by the National Science Centre in Krakow.
Rodzaj dyplomuPraca inżynierska / licencjacka
Typ dyplomuPraca inżynierska
Autor Paulina Grabowska (WIBHiIŚ)
Paulina Grabowska
- Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska
Tytuł w języku polskimAnaliza efektywności usuwania związków biogennych przy zastosowaniu zdezintegrowanego osadu jako źródła węgla organicznego
Promotor Monika Żubrowska-Sudoł (WIŚ / ZZWOŚ)
Monika Żubrowska-Sudoł
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
Jednostka dyplomującaWydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska (WIBHiIŚ)
Jednostka prowadzącaZakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków (WIŚ / ZZWOŚ)
Kierunek / specjalność studiówInżynieria Środowiska
Językpl polski
Status pracy Obroniona
Data obrony19-01-2017
Data (rok) wydania2017
Recenzenci Zbigniew Heidrich (WIŚ / ZZWOŚ)
Zbigniew Heidrich
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
, Monika Żubrowska-Sudoł (WIŚ / ZZWOŚ)
Monika Żubrowska-Sudoł
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
Słowa kluczowe w języku polskimdezintegracja mechaniczna, usuwanie związków biogennych
Słowa kluczowe w języku angielskimmechanical disintegration, reduction of biogenic compounds
Streszczenie w języku polskimCelem pracy była analiza efektywności usuwania ze ścieków związków węgla, azotu i fosforu przy zastosowaniu zdezintegrowanych mechanicznie osadów nadmiernych jako źródła węgla organicznego. Badania przeprowadzone w laboratoryjnym sekwencyjnym reaktorze porcjowym (SBR) obejmowały analizę jakościową ścieków surowych i oczyszczonych oraz badania monitoringowe przebiegu usuwania poszczególnych zanieczyszczeń w wybranych cyklach pracy SBR. Eksperyment prowadzono w trzech okresach badawczych. Podczas trwania I okresu badawczego do reaktora SBR nie dawkowano zdezintegrowanych osadów nadmiernych. W II i III okresie badawczym do reaktora dawkowano osady nadmierne zdezintegrowane przy użyciu gęstości energii równej odpowiednio 70 kJ/l i 210 kJ/l. Na podstawie analizy jakości ścieków dopływających do reaktora oraz ścieków oczyszczonych oceniono efektywność usuwania związków C, N i P. Na podstawie badań monitoringowych przeprowadzono szczegółową analizę jednostkowych procesów usuwania związków węgla organicznego, azotu (procesów amonifikacji, nitryfikacji oraz denitryfikacji) i fosforu (procesy uwalniania i akumulacji P-PO43-) w czasie trwania kolejnych faz cyklu oczyszczania ścieków. Po przeprowadzeniu eksperymentu okazało się, że wprowadzenie do reaktora zdezintegrowanego osadu nadmiernego przy gęstości energii 70 kJ/l nie wpłynęło na efektywność usuwania związków organicznych ze ścieków (średnia efektywność pozostała na poziomie 97,8%, a w przypadku okresu bez dawkowania osadu średnia efektywność wyniosła 97,0%). Natomiast przy wprowadzeniu zdezintegrowanego osadu nadmiernego przy gęstości energii 210 kJ/l nastąpił niewielki spadek efektywności usuwania związków organicznych ze ścieków (do poziomu 92,1%). W badaniach odnotowano również wpływ zdezintegrowanego osadu nadmiernego na usuwanie związków azotu: przy zastosowaniu gęstości energii 70 kJ/l odnotowano o 28,3% efektywniejsze usuwanie azotu ogólnego w stosunku do okresu bez dawkowania osadu do reaktora; natomiast przy zastosowaniu energii dezintegracji 210 kJ/l odnotowano o 29,2% efektywniejsze usuwanie azotu ogólnego w stosunku do okresu bez dawkowania osadu do SBR. Wprowadzenie do reaktora SBR zdezintegrowanych osadów przy obu gęstościach energii nie miało negatywnego wpływu na proces nitryfikacji (efektywność procesu pozostała na poziomie 99,6%). Zastosowanie zdezintegrowanego osadu miało również wpływ na proces biologicznej defosfatacji, który był bardziej efektywny w stosunku do okresu bez dawkowania osadu nadmiernego przy użyciu gęstości energii 70 kJ/l (średnia efektywność usuwania ortofosforanów wyniosła 58,2%, a w okresie bez dawkowania osadu nadmiernego średnia efektywność przyjęła wartość 32,9%). Dawkowanie osadu nadmiernego do SBR zdezintegrowanego przy gęstości energii 210 kJ/l przyczyniło się do prowadzenia procesu biologicznej defosfatacji przez mikroorganizmy ze średnią efektywnością usuwania ortofosforanów wynoszącą 48,6%. Pracę zrealizowano jako część projektu badawczego „Dezintegracja osadów ściekowych jako metoda pozwalająca na uzyskanie alternatywnego źródła węgla organicznego dla procesów biologicznego usuwania ze ścieków związków biogennych” (nr rej. N N523 736840) dotowanego przez Narodowe Centrum Nauki w Krakowie.
Plik pracy
Praca_inżynierska_-_Grabowska_final.pdf 3.55 MB
Pola lokalneIdentyfikator pracy APD: 15483

Pobierz odnośnik do tego rekordu

Powrót