Naslov
Istraživanje procesa denitrifikacije otpadne vode s aktivnim muljem
(Investigation of the wastewater denitrification process by activated sludge)

Autori
Foglar, Lucija

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
18.11

Godina
2002

Stranica
118

Mentor
Briški, Felicita

Neposredni voditelj
Briški, Felicita

Ključne riječi
Akumulacija nitrita; Aktivni mulj; Denitrifikacija; Kotlasti šaržni reaktor; Mješovita kultura bakterija; Protočni reaktor
(Activated sludge; Batch denitrifying reactor; Continuous-flow stirred reactor; Denitrification; Mixed bacterial culture; Nitrite accumulation)

Sažetak
Prisutnost povećanih koncentracija nitrata u okolišu i otpadnim vodama je posljedica nepropisnog odlaganja otpadnih voda, industrijske proizvodnje, poljoprivrednih aktivnosti i drugih ljudskih aktivnosti. Otpadne vode brojnih industrijskih procesa kao što su proizvodnja lijekova, nitroaromatskih spojeva, nuklearnih goriva, mineralnih gnojiva i dr. sadrže nitratne ione u vrlo širokom rasponu koncentracija od 100 do 3000 mg NO3&macr ; -N dm-3. U cilju zaštite okoliša nitrati se moraju ukloniti iz otpadne vode. U ovom radu je istraživano uklanjanje nitrata iz otpadne vode (OV), pripravljene prema literaturnim spoznajama sličnih istraživanja i prema sastavu otpadne vode mliječne industrije, s mješovitom kulturom bakterija aktivnog mulja pri različitim okolišnim uvjetima u šaržnom i protočnom reaktoru u anoksičnim uvjetima. Potpuno i brzo uklanjanje nitrata iz OV je postignuto uz neznatnu akumulaciju nitritnih iona. Biološka denitrifikacija s mješovitom kulturom bakterija iz aktivnog mulja u kojoj su prevladavale bakterije Pseudomonas stutzeri i Paracoccus sp. je postignuta u prisutnosti 5, 5 mg O2 dm-3, pri tome je 100 - 500 mg NO3&macr ; -N dm-3 uklonjeno iz otpadne vode tijekom 6 h. Koncentracija nitritnih iona je iznosila od 0, 30 do 1, 70 mg NO2&macr ; -N dm-3, ali je po završetku procesa u otpadnoj vodi prisutno svega 0, 11 mg NO2&macr ; -N dm-3. Proces denitrifikacije OV (200 mg NO3&macr ; -N dm-3) je praćen u temperaturnom rasponu od 15 oC do 35 oC i pri različitim pH-vrijednostima (5.9-8.4). Početna koncentracija biomase, izražena kao ukupne hlapljive suspendirane tvari - HST, je pri tome iznosila 1, 8 g HST dm-3. Temperatura 25 oC je odabrana kao optimalna, obzirom da je pri toj temperaturi opažena manja akumulacija nitritnih iona. Konstante brzine denitrifikacije rastu s porastom temperature u istraživanom rasponu, pa je prema Arrheniusovoj jednadžbi izračunata energija aktivacije 50, 12 kJ mol-1 i značajka frekvencije od 1, 08´1010 mg NO3&macr ; -N g-1 HST h-1. Pri pH-vrijednosti 6, 8 postignuto je potpuno uklanjanje nitrata tijekom 6 sati i akumulacija nitrita je znatno niža, te je ova vrijednost odabrana kao optimalna vrijednost. Početne koncentracije biomase tijekom istraživanja utjecaja koncentracije biomase su iznosile 1, 2 do 3, 1 g HST dm-3. Istovremeno su rezultati istraživanja korišteni i za određivanje kinetičkih konstanti prema Monodovom modelu. Analiza eksperimentalnih podataka je pokazala da je denitrifikacija reakcija nultog reda s obzirom na koncentraciju nitrata i prvog reda s obzirom na koncentraciju biomase. Cilj ovog rada je brzo uklanjanje nitrata iz otpadne vode, bez akumulacije nitritnih iona, te su sljedeći pokusi provedeni kako bi se odredila optimalna količina metanola nužna za potpunu redukciju nitrata. U anoksičnim uvjetima, 200 mg NO3&macr ; -N dm-3 je reducirano tijekom 4-6 sati pri MeOH/NO3&macr ; -N omjerima iznad 2, 5, uz neznatnu akumulaciju nitritnih iona. Nepotpuno uklanjanje nitrata je uočeno primjenom MeOH/NO3&macr ; -N omjera manjih od 2, 5. Prema vrijednostima volumena plina stvorenog tijekom procesa pri 25 oC i pH = 6, 8 je izračunata vrijednost stehiometrijskog koeficijenta 0, 463. Uz pretpostavku da je stehiometrijski odnos H+/NO3&macr ; = 1, kao što je definirano u temeljnim jednadžbama denitrifikacije, i prema opaženim rezultatima istraživanja (MeOH/NO3&macr ; -N omjer = 2, 5 i Y = 0, 60g VSS g-1 NO3&macr ; -N) je određena stehiometrijska jednadžba istraživanog procesa denitrifikacije pri 25 oC i pH = 6, 8: + 1, 09 CH3OH + H+ &reg ; 0, 074 C5H7O2N + 0, 463 N2 + 0, 72 CO2 + 2, 421 H2O U protočnom sustavu je istraživan utjecaj različitih prostornih brzina, D, u području od 0, 0162 do 0, 0355 h-1. Potpuno uklanjanje nitrita je postignuto samo uz D = 0, 0162 h-1, ali je opaženo stvaranje pahuljica aktivnog mulja. Praćenjem procesa u protočnom sustavu tijekom 45 dana uz postepeno povećavanje prostorne brzine, D, potpuno uklanjanje nitrata je postignuto uz ulazno nitratno i organsko opterećenje od 4, 35 mg NO3&macr ; -N dm-3 h-1 i 23 mg O2 dm-3 h-1, pri čemu su vrijednosti konstante brzine denitrifikacije iznosile od 60 do 100 mg NO3-N g-1 HST h-1.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA