Odstranění dusíku z OV je nedílnou součástí dnes už každé větší čistírny odpadních vod na našem území. Proces nitrifikace-denitrifikace je již technicky zvládnutý. Denitrifikace se ale vyznačuje potřebou lehce rozložitelného substrátu jako donoru elektronů pro denitrifikační heterotrofní biomasu. V případě, že čistírna odpadních vod disponuje zdrojem redukovaných forem síry (především sulfidy popř. elementární síra) je jimi možné nahradit část organického substrátu a tedy provozovat denitrifikaci autotrofní. Většinou se jedná o sulfidy získané z vypírání bioplynu, případně sulfidy vzniklé při anaerobním čištění průmyslových odpadních vod s vysokou koncentrací síranů. Autotrofní denitrifikace potom spojuje likvidaci problematických sulfidů s odstraňováním dusíku. Dalšími výhodami je nižší spotřeba exter…ního substrátu a menší tvorba biomasy.
Tato práce se zabývá studiem procesu autotrofní denitrifikace v kontinuálním reaktoru o objemu 4 litry, kde byl po dobu 390 dní simulován proces odstranění dusičnanů z nitrifikované odpadní vody za současné oxidace sulfidů. Sledovány byly různé poměry S/N, aktivita denitrifikační biomasy a její charakterizace pomocí mikrobiologických metod (mikroskopický rozbor, barvicí techniky) a metod molekulární biologie (analýza FISH). Má osobní účast na projektu probíhala od 165. dne provozu reaktoru, ačkoli v této práci budou diskutovány výsledky za celé období.
Poměr S/N se ukázal jako určující pro koncentraci konečných produktů v odtoku. Při 40% přebytku sulfidů oproti stechiometrii probíhala denitrifikace z 80% a sulfidy byly kompletně oxidovány na sírany. Při 50% přebytku sulfidů oproti stechiometrii již denitrifikace probíhala ze 100%, ale v odtoku byly detekovány sulfidy. Při velkém přebytku sulfidů (200%) se v reaktoru akumulovala elementární síra a značná část dusičnanů byla zredukována na amoniakální dusík. Z kinetických testů vyplývá specifická denitrifikační rychlost rx,N-NO3- 8,78, 8,26 a 5,03 mg g-1 h-1 pro stechiometrické poměry S/N 60, 150, resp. 130%. Při výrazném přebytku sulfidů (100%, resp. 200% stechiometrie S/N) k dusičnanům byla pozorována nejvyšší rx,N-NO3- 26 mg g-1 h-1. V kalu byly indetifikovány chemolitotrofní denitrifikační mikroorganismy Thiobacillus denitrificans a Thiomicrospira denitrificans, jejich celkové zastoupení nebylo vyšší než 5 % veškeré mikrobiální populace.
ANNOTATION
Removal of nitrogen from the wastewater is now an integral part of every major wastewater treatment plants in our country. The process of nitrification-denitrification is already technically mastered. Denitrification is characterized by need of the easily degradable substrate as an electron donor for the denitrifying heterotrophic biomass. If the wastewater treatment plant has a source of reduced forms of sulfur (mainly sulfides or elemental sulfur) it is possible to replace them part of the organic substrate, and thus engage autotrophic denitrification. They are mostly sulphides obtained from biogas scrubbing or sulfides resulting from the anaerobic treatment of industrial wastewater with a high sulphate concentrations. Autotrophic denitrification then connects disposal problem sulfides with removal o…f nitrogen. Additional advantages are lower power consumption and lower external substrate biomass production.
This work investigates the process of autotrophic denitrification in a continuous reactor with a capacity of 4 liters, which was a period of 390 days simulating the process of removing nitrate from nitrified wastewater for the present oxidation of sulphides. We have focused on different ratios of S/N, the activity of denitrifying biomass and its characterization by microbiological methods (microscopic analysis, staining techniques) and molecular methods (FISH analysis). My personal participation in the project was carried out from 165. days of reactor operation, although this work will discuss the results for the whole period.
S/N ratio proved to be decisive for the final product concentration in the effluent. At 40% excess over stoichiometry sulfides proceeded denitrification of 80% and sulphides are completely oxidised to sulphate. At 50% excess over stoichiometry sulfides have denitrification ran from 100%, but in the effluent were detected sulfides. Alarge excess of sulphides (200%) leeds toaccumulateelemental sulfurin the reactor and a substantial part of the nitrate was reduced to ammonia. The kinetic tests suggest specific denitrification rate rx, N-NO3-8.78, 8.26 and 5.03 mg g-1 h-1 for the stoichiometric ratios S/N 60, 150, respectively 130%. When significant surplus sulphides (100% over stoichiometry S/N) of the nitrates were observed highest rx, N-NO3- 26 mg g-1 h-1. The main microorganisms identified in the sludge were chemolithotrophic denitrifying bacteria Thiobacillus denitrificans and Thiomicrospira denitrificans, their overall representation was not higher than 5% of the total microbial population.
The printed version of the thesis is available at the department where the thesis was produced. Defence protocol and reviews are available at UCT Prague archive.
