Deammonification is a widely used technology for side stream treatment with rich ammonium streams at relatively high temperatures, such as, the reject water coming from dewatering units in treatment of digested sludge and industrial wastewaters. The deammonification process has lower operational costs than conventional systems, consumes less energy, enables the increase of biogas production and it is easy to implement. However, this technology has not yet been applied in full- scale mainstream treatment due to its restrictions in coping with high C/N ratios, low temperatures, and the need for post-treatment processes. These conditions are allegedly negative to the growth and performance of anammox bacteria affecting the bacterial groups’ behavior in the process. This master thesis project aimed to evaluate the feasibility of using deammonification to remove nitrogen from mainstream wastewater, which was studied by monitoring the bacterial activity in a pilot scale reactor. The different bacterial groups involved (AOB, NOB, heterotrophs, and denitrifiers) were monitored by weekly measuring their activity in batch activity tests. The results allowed the evaluation of different operational scenarios and their impact by following up on the changes in the bacterial competition. The study was conducted for six months in a single-stage IFAS (integrated fixed-film activated sludge) pilot-scale reactor located in Stockholm and fed with pretreated (with a UASB) municipal wastewater. The different operational scenarios involved changes in temperature, aeration patterns, DO concentration, SRT, and HRT. The adjustment of these features was done in the interest of promoting AOB and anammox bacterial growth, leading to an improvement of the deammonification efficiency in future studies. However, the chosen operational conditions were to enhance bacterial competition and facilitate its visualization, not to maximize nitrogen removal. Thus, the most suitable scenario found during this study included DO concentration of 1.5 mg/L with 10 aeration-20 non-aeration pattern and ensured nitrogen removal rates within normal values while allowing the monitoring of all the bacterial groups. TN removal reached a value above 50% and NH4-N above 95%, whereas nitrogen Removal Rate (NRR) increased to 30g/N/m3-d and the system had an overall nitrogen removal efficiency of 75%. Nevertheless, it was proven that in the right environment, the necessary bacterial groups can be selectively accumulated and successfully perform deammonification and reduce nitrogen levels in mainstream wastewater. / Deammonifikation är en välanvänd teknik för rening av sidoströmmar med höga ammoniumkoncentrationer vid relativt hög temperatur, som till exempel rejektvatten från avvattning av rötslam eller industriellt avloppsvatten. Deammonifikationsprocessen har lägre driftkostnad än konventionella reningsprocesser, förbrukar mindre energi samt möjliggör högre biogasproduktion samtidigt som processen är enkel att implementera. Reningstekniken har dock ännu inte tillämpats i fullskala för rening av huvudströmmen på grund av den höga C/N-kvoten och de låga vattentemperaturerna i kommunalt avloppsvatten samt behovet av efterbehandling. Detta anses ha en negativ inverkan på anammoxbakteriernas tillväxthastighet och funktion vilket påverkar bakteriegruppens beteende i processen. Syftet med detta examensarbete var att utvärdera om det är praktiskt genomförbart att använda deammonifikation för att rena kväve från kommunalt avloppsvatten, vilket följdes upp genom att studera bakterieaktiviteten i en pilotskalereaktor. De involverade bakteriegrupperna (AOB, NOB, heterotrofer och denitrifierare) övervakades genom att mäta den mikrobiella aktiviteten varje vecka med hjälp av batch-tester. Resultaten användes till att utvärdera olika driftstrategier och deras effekt genom att följa förändringarna i mikrobiell aktivitet hos de konkurrerande bakteriegrupperna. Studien genomfördes i Stockholm under sex månader i en enstegs-IFAS-pilotskalereaktor (integrerad process med biofilm på fast bärarmaterial och aktivslam) som matades med kommunalt avloppsvatten som förbehandlats i en UASB-reaktor. De olika driftstrategierna omfattade olika temperaturer, luftningsstrategier, syrekoncentrationer, slamåldrar och hydrauliska uppehållstider. Syftet med driftstrategierna var att främja AOB- och anammoxbakteriers tillväxt för att i framtida studier kunna erhålla en förbättrad deammonifikationsprocess. Syftet i denna studie var dock i första hand att förbättra den bakteriella konkurrensen och göra den lättare att mäta, inte att uppnå bästa möjliga kväverening. Den driftstrategi som gav bäst resultat i denna studie innebar att hålla en syrehalt på 1,5 mg/l med 10 minuter luftning följt av 20 minuter utan luftning vilket säkerställde en normal kväveavskiljning och samtidigt möjliggjorde övervakning av samtliga fyra bakteriegrupper. Totalkväveavskiljningen var över 50 % och ammoniumavskiljningen över 95 % medan kvävereningsaktiviteten ökade till 30 g N/m3-d och systemet hade en övergripande effektivitet på 75 %. Studien visade att under rätt förutsättningar kan de nödvändiga bakteriegrupperna selekteras fram och deammonifikation av kommunalt avloppsvatten kan utföras på ett framgångsrikt sätt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-281698 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Carranza Muñoz, Andrea |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 2054 |
Page generated in 0.0025 seconds