Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
SYSTÉMY BIOLOGICKÉHO ODSTRAŇOVÁNÍ
NUTRIENTŮ
Systémy biologického odstraňování nutrientů
NUTRIENTY VE VODÁCH:
- anorganické sloučeniny dusíku a fosforu
Formy výskytu:
Dusík: - amoniakální dusík (NH4
+ a NH3) - organický dusík NORG (-NH2) - dusičnanový (NO3
--N) a dusitanový (NO2--N)
Fosfor:
- orthofosforečnany (PO43-, HPO4 2-, H2PO4
-) - organicky vázaný fosfor PORG
- polyfosforečnany PP (lineární, cyklické)
Systémy biologického odstraňování nutrientů
N – NH4+ + NORG = Kjldahlův dusík (TKN)
N – NH4+ + N – NO3
- + N – NO2- = NANORG
NANORG + NORG = NCELK
orthoP + PP + PORG = PCELK
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Degradace organických dusíkatých sloučenin
Bílkoviny (-NH2)
proteázy deaminační
enzymy aminokyseliny
amoniakální dusík + organické látky
nitrifikace
ox/anox CO2 + H2O
anaerobie
fermentace
hydrolýza
Systémy biologického odstraňování nutrientů
- polyfosforečnany PP (lineární, cyklické)
- organicky vázaný fosfor PORG
degradace
hydrolýza
PO43-, HPO4 2-, H2PO4
-
Degradace organických a poly- sloučenin fosforu
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Rozdílné podmínky limitující růst řas v závislosti na poměru N/P (vyjádřeno jako hmotnostní poměr)
N-limitující Střední hodnoty
P-limitující
Sladké vody ≤ 4,5 4,5 – 6 ≥ 6
Mořské pobřeží
≤ 5 5 – 10 ≥ 10
Důvody pro odstraňování nutrientů
zvýšené náklady na úpravu vody při vodárenském využívání, případně jeho znemožnění
eutrofizace povrchových vod se všemi průvodními negativními jevy
toxicita amoniaku (zejména nedisociované formy) na vodní organismy
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování dusíku - principy
Inkorporace do nově syntetizované biomasy část dusíku z odpadní vody může být využita pro syntézní účely organotrofními mikroorganismy nově vzniklá biomasa může obsahovat 6 - 8 % N, část takto odstraněného dusíku se vrací do technologické linky z kalového hospodářství
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování dusíku - principy
Nitrifikace
oxidace amoniakálního dusíku na dusík dusitanový (nitritace) NH4
+ + 1,5 O2 = NO2- + H2O + 2H+ + 250 kJ
oxidace dusitanového dusíku na dusík dusičnanový (nitratace) NO2
- + 0,5 O2 = NO3- + 75 kJ
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování dusíku - principy
Nitritace vysoká spotřeba kyslíku, mikroorganismy zisk energie oxidací
amoniaku – malý výtěžek, nízká růstová rychlost velice citlivý proces H+ - pokles pH – autoinhibice H+ + NO2
- = HNO2 – vysoce toxická, autoinhibice, nestabilní, jedním z produktů NO – extrémně toxický
inhibice zvenčí (allylthiomočovina – org. sloučeniny S) Nitratace nižší spotřeba kyslíku mnohem stabilnější proces
Systémy biologického odstraňování nutrientů
chemolitotrofní nitrifikační baktérie 2 oddělené skupiny nitrifikačních baktérií: nitritační (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira) nitratační (Nitrobacter, Nitrocystis) - využívají energie z oxidace amoniakálního a dusitanového dusíku, přičemž
novou biomasu syntetizují z uhlíku anorganického (CO2) - pomalu rostoucí, zastoupení v AK cca 1 – 3 % - podléhají celé řadě inhibičních vlivů
- vyšší stáří AK (12 – 15 dní) - teplota (12 °C) - koncentrace rozp. kyslíku (teor. 4,57 g O2/g NH4
+–N, reál. 4,2) - hodnota pH
(zpomalení při 7,0 – 7,2, zastavení při 6,5 – 6,0) - složení OV
- rychlost nitrifikace 2 – 5 mg/(g.h)
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování dusíku - principy
Obecně mohou být oxidované formy dusíku mikroorganismy využity asimilačně disimilačně Nitrátová asimilace je proces redukce dusičnanového dusíku na dusík
amoniakální, který může být použit v anabolických procesech a být tak inkorporován do nově syntetizované biomasy.
Nitrátová disimilace (respirace) je proces, při kterém je dusičnanový a
dusitanový dusík využíván jako konečný akceptor elektronů místo molekulárního O2 (zisk energie).
Konečný produkt je určen druhem mikroorganismu a podmínkami. Proces, při kterém je dusík je z oxidačního stupně N+V a N+III redukován na dusík, který uniká z vodního prostředí jako plynný N2, je označován jako denitrifikace.
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování dusíku - principy
Denitrifikace
NO3-, NO2
- N2
anoxie
6 NO3- + 5 CH3OH 3 N2 + 5 CO2 + 7 H2O + 6 OH-
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování dusíku - principy
Denitrifikace
organotrofní anoxické/denitrifikační baktérie - zdroj energie i C – organické látky
- rychle rostoucí, cca 80 – 90 % baktérií v AK - méně citlivé
- 1 g NO3--N ~ 2,86 g O2
- denitrifikace 1 g NO3--N ~ 8 g CHSK
substrát lze i dotovat do systému - rychlosti denitrifikace 5 – 15 mg/(g.h) - částečné zvyšování alkality
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Výhody zařazení denitrifikace do technologické linky
• ekologické důvody - odstranění dusíku – stupeň odstranění N v systému s denitrifikací je v rozmezí 90 - 95 %
• ekonomické důvody - úspora energie – lze využít až 60 % kyslíku vynaloženého na nitrifikaci i na oxidaci organického znečištění za anoxických podmínek
• technologické důvody - odstranění nežádoucí denitrifikace – omezení vzplývání aktivovaného kalu v dosazovací nádrži na minimum
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování fosforu - principy
Inkorporace do nově syntetizované biomasy jako nutrient inkorporován do nově
syntetizované biomasy, odstraňován s přebytečným kalem
obsah fosforu v sušině aktivovaného kalu z konvenčních čistíren cca 2 %
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování fosforu - principy
Zvýšené biologické odstraňování fosforu poly-P (polyfosfát akumulující) baktérie schopné zvýšené akumulace fosforu do buněk při střídání anaer/ox podmínek obsah fosforu cca 9 – 10 %
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování fosforu - principy
Schéma přenosu energie mezi anaerobními a oxickými kultivačními podmínkami
KULTIVAČNÍ PODMÍNKY
ANAEROBNÍ OXICKÉ
FERMENTACE
(PP)n
(PP)n-1+Pi
CO + H O2 2
(PP)n + Pi
(PP)n+1
SRS
ENERGIE ENERGIE
(OZL)n-1
(OZL)n
O 2
SRS – snadno rozložitelné substráty
OZL – organické zásobní látky
PP – buněčné polyfosforečnany
Pi – orthofosforečnan
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování fosforu - principy
V anaerobních podmínkách se fermentativními procesy vytvářejí z
organických látek v odpadní vodě nízkomolekulární sloučeniny jako nižší mastné kyseliny či nižší alkoholy
Není přítomen ani kyslík, ani dusičnanový dusík, nemůže docházet k oxidativnímu využití těchto organických látek
Poly-P baktérie jsou však schopny je akumulovat a ukládat ve formě zásobních látek jako poly-β-hydroxymáselná kyselina (PHB)
Energie potřebná k tomuto procesu je uvolňována depolymerizací buněčných polyfosforečnanů, uložených v buňkách ve volutinových granulích
Po přenosu do oxických podmínek jsou organické zásobní látky v buňkách
poly-P baktérií oxidovány za přítomnosti molekulárního kyslíku.
Uvolněná energie je v přebytku k potřebám buňky, a proto je tato energie
zpětně ukládána do buněčných polyfosforečnanů
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Biologické odstraňování fosforu - principy
Buňky poly-P baktérií v oxických podmínkách akumulují jak
fosforečnany uvolněné za anaerobních podmínek, tak přinesené odpadní vodou
Fosfor se ze systému odstraňuje vázán ve volutinových granulích v přebytečném aktivovaném kalu, který se odebírá v oxickém stavu
Problém – při anaerobním vyhnívání PK se fosfor uvolní do kalové vody, která se obvykle vrací do aktivace – fosfor stále cirkuluje v systému!!!
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
N - D dvoukalový systém
OX ANOX
substrát
DN DN
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
D - N aktivační systémy s predenitrifikací
P AS ANOX OX DN
O
IR
VK
PK
Schéma aktivačního systému s předřazenou denitrifikací (D–N systém) AS – aktivační směs, P – přítok, O – odtok, VK – vratný aktivovaný kal, PK – přebytečný aktivovaný kal, IR – interní recirkulace aktivační směsi,
ANOX – anoxická zóna (denitrifikace), OX – oxická zóna (nitrifikace), DN – dosazovací nádrž
Systémy biologického odstraňování nutrientů
k dosažení běžně požadovaných účinností denitrifikace je nutno používat vysoké hodnoty recirkulačního poměru interní recirkulace (Rint = 2-3), s čímž je spojena zvýšená spotřeba energie na čerpání s vysokými hodnotami Rint se v systému smazává, a to i při kompartmentalizaci jednotlivých zón, koncentrační gradient potřebný pro dosažení přijatelných rychlostí procesů i k zamezení nadměrného růstu vláknitých mikroorganismů koncentrace dusičnanového dusíku v odtoku ze systému je stejná jako ve vnitřním recyklu, a tedy mnohdy nepřijatelně vysoká
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Čtyřstupňový proces BARDENPHO
P AS O DN
VK
PK
ANOX
1
IR
OX
1
ANOX
2
OX
2
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
ALPHA system
P P1
P2 P3
DN O
PK
VK
ANOX ANOX ANOX OX OX OX
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Simultánní nitrifikace a denitrifikace
P
AS
VK
PK
O DN
KZ OAN
AR
AR
OX
OX
ANOX
ANOX
Schéma oběhové aktivace s kontaktní zónou
KZ – kompartmentalizovaná, míchaná (neprovzdušňovaná) kontaktní zóna, OAN – oběhová aktivační nádrž,
AR – aerační rotory
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Simultánní nitrifikace a denitrifikace
A) B)
AEROBNÍ ANOXICKÉ ANAEROBNÍ
KULTIVAČNÍ PODMÍNKY
A) do prostředí s vysokou koncentrací substrátu
B) do prostředí s nízkou koncentrací substrátu
Stratifikace idealizované vločky
aktivovaného kalu exponované
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Aktivační systémy s regenerací kalu
IR
P
AKZ
ANOX
R
OX DN O
VK
PK
Schéma aktivačního procesu R-D-N AKZ – anoxická kontaktní zóna (kompartmentalizovaná),
R – regenerační zóna
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Aktivační systémy s regenerací kalu
zajištění potřebného "aerobního" stáří aktivovaného kalu pro úplnou nitrifikaci při
snížených nárocích na celkový objem systému (oproti D-N lince lze uvažovat s úsporou objemu až 20%) přítomnost regenerační zóny zvyšuje celkovou metabolickou aktivitu mikroorganismů aktivovaného kalu vedoucí k zvýšení specifických rychlostí při řízení aerace v regenerační zóně lze díky vysoké koncentraci aktivovaného kalu (shodná s koncentrací vratného aktivovaného kalu) zvýraznit efekt výše zmíněné simultánní denitrifikace na mikroúrovni vločky, takže se zvyšuje celková účinnost odstranění dusíku
zlepšení bilance alkality v systému – pokud vstupní část R zóny anoxická (využití dusičnanů ve vratném aktivovaném kalu), možnost odvětvit část OV = D-R-D-N proces
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Bioaugmentace dotace aktivačního systému nitrifikačními baktériemi kultivovanými in situ
kultivace se provádí v kultivátoru, který je součástí aktivačního procesu nebo je umístěn v proudu vratného kalu (možnost využití regenerační nádrže)
je to provzdušňovaný reaktor se zavedeným zdrojem obsahujícím dusíkaté látky (obvykle kalová voda), proces bioaugmentace vyžaduje splnění dvou předpokladů:
1. vytvoření podmínek pro optimální růst nitrifikačních baktérií
2. zajištění potřebného substrátu, tj. amoniakálního dusíku
Aktivační nádrž
Kultivátor
Přítok Odtok
Zdroj N
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Další možnosti intenzifikace
Zvýšení stáří pomocí nosičů biomasy
zvýšení oxického i anoxického stáří kalu instalací nosiče o velkém povrchu do aktivační nádrže, na kterém se mohou MO aktivovaného kalu přichytit a nejsou vyplavovány ze systému
pevné nosiče i nosiče ve vznosu
zlepšení procesu nitrifikace nebo kultivace MO pro odstranění specifických polutantů
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Reaktory s imobilizovanou biomasou
intenzifikace procesu biologického odbourávání dusíku
uzavření vhodného MO do kapslí z polymerního materiálu
náhrada běžné suspenze AK
nižší produkce kalu, vyšší koncentrace MO v systému
snadné udržení pomalu rostoucích MO v systému
snadná separace od vyčištěné vody
Systémy biologického odstraňování nutrientů
PVA (hydrogel) má vynikající fyzikálně - mechanické vlastnosti, které
poskytují dlouhodobou mechanickou stabilitu a navíc je biologicky obtížně odbouratelný a netoxický.
Reaktory s imobilizovanou biomasou
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Další možnosti intenzifikace
Dávkování externího substrátu pro denitrifikaci
zlepšení nepříznivého poměru C/N v přitékající OV
substráty: alkoholy (methanol), odpadní organické látky (G-fáze)
Optimalizace řízení procesů na ČOV
na základě měření koncentrace kyslíku
měření koncentrace amoniakálního a dusičnanového dusíku pomocí sond
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy biologického odstraňování dusíku
Automatická regulace D-N (proměnné doby trvání fází, při minimální době trvání)
-1,0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Čas (h)
Koncentr
ace (
mg/l)
Průběh N-NH4
Průběh N-NO3
NITRIF NITRIFDENIT DENIT NITRIF
Systém s přerušovanou aerací
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Alternativní způsoby odstraňování dusíku
Heterotrofní nitrifikace
schopnost některých bakterií, řas a hub oxidovat redukované sloučeniny dusíku (amoniak, dusitany, hydroxylamin)
nejsou ale schopny z procesu získat energii – je nutný organický substrát
pomalejší proces než autotrofní nitrifikace, ale vyšší zastoupení MO
především v systémech s vysokým poměre C:N a nízkou koncentrací kyslíku
vyšší podíl asimilovaného dusíku = vyšší produkce kalu
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Alternativní způsoby odstraňování dusíku
ANAMMOX
určité druhy MO (Brocardia anammoxidans a Kuenenia stuttgartiensis) jsou schopny oxidovat amoniak na plynný dusík
akceptorem elektronů je dusičnanový nebo dusitanový dusík (anoxická oxidace)
dlouhá doba zapracování reaktoru (více než 100 dní), MO jsou velmi pomalu rostoucí
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Alternativní způsoby odstraňování dusíku
SHARON
proces založen na vyplavování nitratační MO ze systému při vyšších teplotách (30 – 35 °C) a krátké době zdržení (1 – 1,2 dne)
za těchto podmínek je růstová rychlost nitritačních MO vyšší
amoniakální dusík je oxidován jen na dusitany
výhodou je nižší spotřeba kyslíku na oxidaci i substrátu na denitrifikaci
nevýhodou je závislot na vysoké teplotě – vhodné pro průmyslové OV
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Alternativní způsoby odstraňování dusíku
CANON
kombinace nitritace a systému ANAMMOX
aerobní nitritační bakterie oxidují amoniakální dusík na dusitany a spotřebovávají kyslík, čímž vytváří vhodné podmínky pro ANAMMOX bakterie
vhodné pro menší zdroje dusíkatého znečištění
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Alternativní způsoby odstraňování dusíku
NOX proces
přídavek oxidů dusíku stimuluje denitrifikační aktivitu Nitrosomonas like bakterií
jsou pak schopny souběžné nitrifikace a denitrifikace za plně aerobních podmínek
60 % amoniakálního dusíku je přeměněno na plynný dusík, 40 % na dusitany
nutný poměr NOx:NH4+ se pohybuje od 1:1 000 do 1:5 000
toxicita oxidů dusíku vůči některým mikroorganismům
úspory organického substrátu i kyslíku
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy zvýšeného biologického odstraňování fosforu
Systémy s odstraňováním fosforu mimo hlavní linku
PhoStrip
P AS
AKN DN
VK
O
PK
S
CHK
SN
VÁPNO
UNP
AKN – aktivační nádrž, DN – dosazovací nádrž, UNP – nádrž na uvolňování P z vratného aktivovaného kalu VK, SN – separační nádrž chemického kalu CHK, P – přítok, O – odtok, PK – přebytečný aktivovaný kal, S – supernatant
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivační systémy zvýšeného biologického odstraňování fosforu
Systémy s odstraňováním fosforu v hlavní lince
A/O Process
P AS
VK
PK
O DN AN OX
AN – anaerobní zóna, OX – oxická (nitrifikační) zóna, DN – dosazovací nádrž, P – přítok, O – odtok, AS – aktivační směs, VK – vratný aktivovaný kal, PK – přebytečný aktivovaný kal
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Společné biologické odstraňování N a P
Problémy - antagonismy v požadavcích na podmínky pro odstraňování dusíku a fosforu:
nitrifikační organismy jsou pomalu rostoucí, vyžadují vyšší stáří aktivovaného kalu x vyšší stáří snižuje aktivitu jak denitrifikačních, tak polyfosfát akumulujících mikroorganismů
jak denitrifikační tak poly-P baktérie vyžadují pro svou činnost přítomnost lehce rozložitelných substrátů » kompetice o organický substrát
nitrifikační baktérie jsou považovány za striktně aerobní mikroorganismy x zpomalení/zastavení metabolismu v jiných kultivačních podmínkách (koncept aerobního stáří)
dusičnany vznikající nitrifikací v oxické části systému jsou přiváděny vratným aktivovaným kalem z dosazovací nádrže do anaerobní zóny » anoxie » ztráty SRS, které jsou místo konverze do zásobních látek poly-P baktérií oxidovány mikrobiálně dusičnanovým dusíkem
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Společné biologické odstraňování N a P
(5-ti stupňový) BARDENPHO Process
P AS O DN
VK
PK
AN ANOX
1 OX 1
IR
ANOX 2
OX 2
P – přítok, AS – aktivační směs, O – odtok, VK – vratný aktivovaný kal, PK – přebytečný aktivovaný kal, IR – interní recirkulace aktivační směsi, AN – anaerobní zóna, ANOX –anoxická zóna, OX – oxická zóna, DN – dosazovací nádrž
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Společné biologické odstraňování N a P
PHOREDOX Process, A2/O Process
P AS
IR
VK
PK
O DN AN ANOX OX
Systémy biologického odstraňování nutrientů
UCT proces
P
IR1
VK
PK
O DN AN ANOX OX
IR2
Společné biologické odstraňování N a P
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Společné biologické odstraňování N a P
DEPHANOX
P O
VK
AN UN1 N DN PA UN2
PK
1 2
3 4 5 6
P - přítok, O - odtok, VK - vratný aktivovaný kal, PK - přebytečný aktivovaný kal, 1 - anaerobní reaktor, 2 - první usazovací nádrž, 3 - biofilmový nitrifikační reaktor, 4 - anoxický reaktor, 5 - postaerace, 6 - 2. usazovací (dosazovací) nádrž
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Aktivace SBR (Sequencing Batch Reactor)
A B C D E
ODP. VODA
VZDUCH
ODTAH
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Extenzivní způsoby čištění
Kořenové čistírny Biologické rybníky
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Extenzivní způsoby čištění
přírodní, pomalé, prakticky neřiditelné procesy
kořenové ČOV – zasakování do umělého mokřadu, MO na kořenech rostlin, nebezpečí zanášení
biologické rybníky – působení vodních organismů, efekt naředění, možnost provzdušňování, problém - eutrofizace
nenáročné na energii a pravidelnou obsluhu
pouze pro malé zdroje znečištění
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Dimenzování aktivačních systémů biologického odstraňování nutrientů
Znalost požadované kvality odtoku » volba technologické varianty
Podrobné složení odpadní vody, zejména PCELK/BSK5 (CHSK) a NCELK/BSK5 (CHSK), odhad podílu snadno rozložitelného substrátu (SRS)
Dimenzování založeno na požadavcích nitrifikace jako nejpomalejšího procesu
Základním návrhovým parametrem stáří aktivovaného kalu (doba zdržení biomasy), volba závislá na teplotě, obvykle 10 – 13 dní
Na základě stáří aktivovaného kalu a zvolené X lze zjistit
potřebné objemy, přičemž vzájemný poměr objemů závisí
na složení odpadní vody
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Dimenzování aktivačních systémů biologického odstraňování nutrientů
Doporučeny jsou následující hodnoty doby kontaktu aktivační směsi:
regenerace obvykle 2 hodiny
anaerobní zóna 1 – 3 h podle PCELK/BSK5
anoxická zóna, NCELK/BSK5 0,2 alespoň 0,5 h
anoxická zóna, NCELK/BSK5 0,3 delší než 1 h
oxická zóna 1,5 h
(zatížení kalu redukovanými
formami dusíku 0,06 g/(kg.d)
Do výpočtu nitrifikovatelného množství dusíku nutno zahrnout i proud kalové vody ze zpracování přebytečného kalu
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Chemické srážení fosforu – srážecí činidla
menší a střední ČOV – samostatně
větší ČOV – kombinace s biologickým odstraňováním
Srážedla:
Vápno
Ca(OH)2 > hydroxylapatity Ca(OH)PO4
lehký kal, těžko zahustitelný a odvodnitelný
srážení PO43- v kalových vodách
Soli Fe2+, Fe3+, Al3+
síran hlinitý, PAX
nedochází k disociaci, účinnější
síran železitý (40 % roztok) > hydratovaný Fe2O3 > FePO4
snadná manipulace, levnější
redukce, možnost disociace
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Chemické srážení fosforu – místo dávkování
1. Předřazené srážení (pre-precipitace, předsrážení)
před usazovací nádrž - do lapáku písku nebo přítoku do usazovací nádrže
částečná koagulace
potřeba fosforu pro aktivaci na syntézu biomasy!!!
2. Simultánní srážení
do aktivace nebo do odtoku z aktivace před dosazovací nádrž
simultánně s biol. procesy, separace společně s kalem
3. Post-precipitace
za dosazovací nádrž (terciární čištění)
org. flokulanty, rychlé a pomalé míchání, separační nádrž nebo filtr
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Fyzikálně chemické metody odstraňování dusíku
- pouze tam, kde se nevyplatí biologické čištění (především průmyslové OV)
stripování amoniaku
srážení (struvit – hexahydrát fosforečnanu hořečnato amonného)
sorpce amonných iontů na zeolit
Systémy biologického odstraňování nutrientů
POTŘEBA RECYKLACE FOSFORU
cena hnojiv se během poslední dekády zdvojnásobila a cena fosforu se zněkolikanásobila
odhad zásob ekonomicky získatelného fosforu z minerálů je na 70 – 100 let
důraz na recyklaci materiálů, pokud je to jen ekonomicky možné
recyklace především do formy struvitu, jenž může být použit jako hnojivo
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Alternativní způsoby odstraňování fosforu
Krystalizace
proces je založen na krystalizaci fosforečnanu vápenatého na krystalizačních jádrech, kterými jsou většinou částice písku (Ø 0,2 – 0,6 mm), ve fluidním reaktoru
vznikající pelety jsou periodicky odebírány a nahrazovány menšími částicemi – novými krystalizačními jádry – kontinuální, řiditelný proces
vysoká rychlost krystalizace dovoluje nízké doby zdržení a tudíž i malý reaktor
Systémy biologického odstraňování nutrientů
Alternativní způsoby odstraňování fosforu
Magnetické odstraňování
Sorpce na povrch magnetitu
SiroFloc
Magnetit jako krystalizační jádro
Smit Nymegen Magnetic Water Treatment Systém
CoMag
Magnetické flokulanty
Systémy biologického odstraňování nutrientů