Removal of nitrogen compounds in the process of autotrophic denitrification in a sequencing batch biofilm reactor (SBBR)

• Autorzy: Klodowska I. , Rodziewicz J. , Janczukowicz W.

Warianty tytułu

PL

Usuwanie związków azotu w procesie denitryfikacji autotroficznej w sekwencyjnym reaktorze z błoną biologiczną (SBBR)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses the impact of the C/N ratio of inorganic carbon (KHCO₃) and its interaction with carbon dioxide liberated by the oxygenation of a carbon electrode and with gaseous hydrogen produced by water electrolysis, on the concentration of oxygenated forms of nitrogen, during the process of autotrophic denitrification in a multi-catode reactor with immobilized biofilm. The experiment was set under anaerobic conditions, at the electric current density of 79 mA/m² and the C/N ratios of 0.5, 0.75 and 1.0. The results showed that a higher dose of inorganic carbon (KHCO₃) significantly decreased the concentration of nitrate. The concentration of this form of nitrogen was even lower in a reactor additionally loaded with CO₂ and H₂, in which the physicochemical parameters of sewage sludge (the redox potential and electrolytic conductivity) were therefore better for the denitrification process. Nitrate was not completely consumed by dissimilation reduction in either of the reactors. Some small amount of this compound was converted to the ammonium form on the assimilation pathway. In addition, the carbon electrode served as an acceptor of electrones, in the process of external oxygenation of organic compounds.

PL

W pracy przedstawiono wpływ stosunku C/N węgla nieorganicznego (KHCO₃) oraz jego współdziałania z dwutlenkiem węgla wydzielanym w wyniku utleniania elektrody węglowej i gazowym wodorem powstającym w procesie elektrolizy wody, na koncentrację utlenionych form azotu, w procesie autotroficznej denitryfikacji z wykorzystaniem reaktora wielo-katodowego z unieruchomioną błoną biologiczną (SBBR). Badania prowadzono w warunkach anaerobowych, przy gęstości prądu elektrycznego – 79 mA/m² i stosunku C/N = 0.5, 0.75, 1.0. Przeprowadzone badania pokazały, iż wzrost dawki węgla nieorganicznego (KHCO₃), istotnie wpłynął na zmniejszenie stężenia azotu azotanowego (V). W reaktorze wspomaganym dodatkowo CO₂ i H₂ ze względu na korzystniejsze, dla procesu denitryfikacji, parametry fizyko-chemiczne oczyszczanych ścieków (potencjał redox i przewodność elektrolityczna) odnotowano najniższą jego koncentrację. Azot azotanowy (III) w obu reaktorach, nie został całkowicie wykorzystany w redukcji dysymilacyjnej. Niewielka jego cześć przeszła w szlaku asymilacyjnym do formy amonowej. Elektroda węglowa pełniła dodatkowo rolę akceptora elektronów, w procesie zewnętrznego utleniania związków organicznych.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: 29
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.359-369,fig.,ref.

Twórcy

autor

Klodowska I.

• Department of Environment Engineering, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Warszawska 117a, 10-719 Olsztyn, Poland

autor

Rodziewicz J.

• Department of Environment Engineering, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

autor

Janczukowicz W.

• Department of Environment Engineering, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

Bibliografia

• GLASS C., SILVERSTEIN J. 1998. Denitrification kinetics of high nitrate concentration water: pH effect on inhibition and nitrite accumulation. Water. Res., 32(3): 831–839.
• KARANASIOS K.A., VASILIADOU I.A., PAVLOU S., VAYENAS D.V. 2010. Hydrogenotrophic denitrification of potable water: A review. J. Hazard. Mater., 180: 20–37.
• KLIMIUK E., ŁEBKOWSKA M. 2008. Biotechnologia w ochronie środowiska. PWN. Warszawa.
• KŁODOWSKA I., RODZIEWICZ J., JANCZUKOWICZ W., FILIPKOWSKA U. 2013. Effect of electrochemical process on the concentration of total nitrogen and orthophosphates in the outflow from the reactor with immobilized biofilm. Ann. Environ. Prot., 15: 1952–1964.
• KRZEMIENIEWSKI M., RODZIEWICZ J. 2005. Nitrogen compounds removal in a rotating electrobiological contactor. Environ. Eng. Sci., 22(6): 816–822.
• KULIKOWSKA D., BERNAT K., CYDZIK-KWIATKOWSKA A. 2008. Przemiany i usuwanie związków azotowych w systemach biologicznego oczyszczania ścieków, W: Trendy w biotechnologii środowiskowej. UWM. Olsztyn. pp. 134.
• KURODA M., WATANABE T., UMEDU Y. 1996. Simultaneous oxidation and reduction treatments of polluted water by a bio-electro reactor. Water. Sci. Technol., 34 (9): 101–108.
• KURODA M., WATANABE T., UMEDU Y. 1997. Simultaneous COD removal and denitrification of wastewater by bio-electro reactors. Water. Sci. Technol., 35(8): 161–168.
• MATEJU V., CIZINSKA S., KREJCI J., JANOCH T. 1992. Biological water denitrification – A review. Enzyme Microb. Tech., 14(3): 170–183.
• RODZIEWICZ J., FILIPKOWSKA U., DZIADKIEWICZ E. 2011. Electrolytically-aided denitrification on a rotating biological contactor. Environ. Technol., 32(1): 93–102.
• RODZIEWICZ J., FILIPKOWSKA U., JANCZUKOWICZ W. 2011a. Application of rotating biological contactor for treatment of wastewaters from fish breeding. Ann. Environ. Prot., 13(1): 1173–1183.
• RODZIEWICZ J., FILIPKOWSKA U., SOMINKA K. 2011b. Research on the electrolytically-aided denitrification on the four-stage rotating biological contactor. Ann. Environ. Prot., 12(1): 835–846.
• SUKKASEM CH., XU S., PARK S., BOONSAWANG P., LIU H. 2008. Effect of nitrate on the performance of single chamber air cathode microbial fuel cells. Water Res., 42: 4742–4750.
• SZEWCZYK W.K. 2005. Biologiczne metody usuwania związków azotu ze ścieków. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa.
• WILDERER P., JONES W., DAU U. 1987. Competition in denitrification systems affecting reduction rate and accumulation. Water. Res., 21: 239–245.
• ZHAO Y., FENG C., WANG Q., YANG Y., ZHANG Z., SUGIURA N. 2011. Nitrate removal from groundwater by cooperating heterotrophic with autotrophic denitrification in a biofilm-electrode reactor. J. Hazard. Mater., 192: 1033–1039.
• ZHOU M., FU W., GU H., LEI L. 2007. Nitrate removal from groundwater by a novel three-dimensional electrode biofilm reactor. Electrochim. Acta, 52: 6052–6059.
• ZHOU M., WANG W., CHI M. 2009. Enhancement on the simultaneous removal of nitrate and organic pollutants from groundwater by a three-dimensional bio-electrochemical reactor. Bioresour. Technol., 100: 4662–4668.