Denitrification is a microbially-catalyzed reaction which reduces nitrate to N2 through a series of intermediate nitrogen compounds. Nitrate is a nutrient and its release into the environment may lead to eutrophication, depending on the amount that is released and the state of the recipient. The release of nitrate from the mining industry in Kiruna (Sweden) has been identified as an eutrophication risk, and a denitrifying bioreactor is to be constructed at the site to reduce the nitrate release.Since the denitrification rate decreases with temperature and the temperature in Kiruna during large parts of the year drops below 0˚C, the denitrifying bioreactor therefore has to be designed for the site-specific environment in terms of flow rate and hydraulic residence time. Laboratory column studies are used to study and determine the nitrate removal rate in a low temperature environment (5˚C) with pine wood chips as reactive matrix/ electron donor; the input solution had an average concentration of 35 mg NO3-N/L and a high sulfate concentration. Nitrate removal was studied as a function of hydraulic residence time and temperature. Parameters that were monitored include pH, alkalinity and concentrations of ammonium, nitrite and sulfate in the effluent from the columns. On three occasions, samples were gathered along the flow path in the columns (concentration profiles) such that changes in nitrate, nitrite, and occasionally ammonium concentration could be studied in relation to each other. The study concluded that a denitrifying bioreactor utilizing pine wood chips as the reactive matrix is a suitable option for nitrate treatment in a low temperature (5˚C) environment. Under the conditions of the study, effluent nitrate, nitrite, and ammonium concentrations are below limits established in legislation. Nitrate removal rates are given for zero-order nitrate reduction and overall first-order nitrate reduction, as the concentration profiles revealed a decrease in nitrate removal rate as nitrate concentration dropped below 3 mg NO3-N/L. / Nitrat är ett näringsämne som kan orsaka övergödning vid utsläpp, beroende på halterna och recipienten. Växterna som tar upp kväve kommer så småningom att dö och sjunka mot botten där de förmultnar. Förmultningen kräver syre, och vid ökad växtlighet så ökar även konsumtionen av syre då det finns mer organiskt material att bryta ned. Detta leder i slutändan till syrefria områden, där djurliv och växtlighet är mer begränsade. Nitratutsläpp från gruvindustrin i Kiruna har blivit identifierad som en potentiell övergödningsrisk och en denitrifierande bioreaktor ska därmed installeras för att minska utsläppen. Denitrifikation är en mikrobiell reaktion som reducerar nitrat till kvävgas genom en serie av intermediära kväveföreningar. En denitrifierande bioreaktor använder sig utav denitrifikation för att minska nitratkoncentrationer i vatten som passerar genom bioreaktorn som består av huvudsakligen; (1) bakterierna som sköter denitrifikationen, och (2) en kolkälla som fungerar som ”mat” till de denitrifierande bakterierna, Hastigheten varvid nitrat omvandlas till kvävgas genom denitrifikation, minskar med temperatur och den denitrifierande bioreaktorn måste därmed anpassas till omgivningen där den ska placeras med avseende på uppehållstid i reaktorn. Uppehållstiden måste vara tillräcklig för att minska nitratkoncentrationen till önskad nivå, men samtidigt så får uppehållstiden inte vara för lång då andra ämnen kan reagera och bilda ofördelaktiga produkter vid låga nitratkoncentrationer. Kolonnstudier i en låg-tempererad miljö (5˚C) är ett första steg för att studera hastigheten av nitratförbrukning i en sådan omgivning, och används i detta arbete med träflis av tall som kolkälla. Parametrar som påverkar, och varierar som ett resultat av, denitrifikation (exempelvis pH och sekundära föroreningar) övervakas. Hastigheten av nitratförbrukning som fås från kolonnstudierna kan sedan används som riktlinjer för konstruktionen av en denitrifierande bioreaktor i fältskala i Kiruna. Studiens slutsats är att en denitrifierande bioreaktor med träflis av tall som reaktivt medium är ett fungerande alternativ för nitrat reducering i en lågtempererad miljö (5˚C) då nitrat effektivt reduceras till under gränsvärden fastslagna i lag. Även andra potentiella biprodukter (exempelvis nitrit och ammonium) som kan resultera från den miljö som den denitrifierande bioreaktorn ger upphov till är under de gränsvärden som finns fastslagna i lag.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-226585 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Nordström, Albin |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 290 |
Page generated in 0.0032 seconds