OBRONA

Temat mojej pracy to "Wykorzystanie mikroorganizmów do usuwania azotu ze ścieków". Jest to praca przeglądowa, której celem było przedstawienie roli jaką odgrywają mikroorganizmy w procesie usuwania azotu ze ścieków oraz porównanie metod usuwania azotu ze ścieków i ich efektywności. Praca składa się z trzech głównych rozdziałów: najpierw scharakteryzowałam azot i jego wybrane związki, ich występowanie w wodach i ściekach, a także krążenie azotu w przyrodzie.

Azot (N) to pierwiastek chemiczny z grupy azotowców. Jest bezwonnym, niepalnym, obojętnym gazem biernym chemicznie. To główny składnik atmosfery (78% objętości) i podstawowy makroelement wchodzący w skład białek i kwasów nukleinowych. Związki azotu są niezbędne do życia.

Azot to niezbędny składnik do wzrostu każdej formy życiowej. Jego wysoka zawartość w ściekach stanowi główny problem ich oczyszczania. Azot cząsteczkowy (N₂) to jedyna forma tego pierwiastka, która niczemu nie zagraża.

Azot krążąc w przyrodzie ulega wielu przemianom i przyjmuje różne formy. Do najważniejszych procesów przemian azotu należy zaliczyć nitryfikację, denitryfikację, amonifikację, deamonifikację, asymilację azotu i asymilacyjną redukcję azotu. Procesy te razem odgrywają ważną rolę w obiegu azotu w przyrodzie. Podczas tego obiegu większość reakcji przebiega z udziałem mikroorganizmów, których działalność prowadzi albo do wiązania wolnego azotu N₂ do amoniaku (NH₃), azotanu (III) (
), azotanu (V) (
), aminokwasów, białek albo do rozkładu związków azotowych do wolnego azotu. Z reakcji biologicznych prowadzących do przemiany wolnego azotu do białek organizmy czerpią substraty do budowy tkanek, hormonów, enzymów itd. oraz pozyskują energię.

Znajdujące się w ściekach bytowo-gospodarczych, przemysłowych i rolniczych związki azotu, mogą stanowić źródło zanieczyszczeń wód powierzchniowych i gruntowych, a także mogą być przyczyną wielu problemów ekologicznych i sanitarnych. Dlatego muszą być one usuwane ze ścieków.

Azot może się znajdować w ściekach w takich samych formach, w jakich występuje w przyrodzie. Usuwa się go z nich głównie w wyniku zintensyfikowanych procesów mikrobiologicznych, które zachodzą również w trakcie jego obiegu w przyrodzie. Zawarty w związkach organicznych azot podczas oczyszczania ścieków zostaje przekształcony w amoniak w wyniku amonifikacji. Amoniak ten może zostać albo zaasymilowany, czyli zużyty do budowy nowej masy bakteryjnej albo utleniony do azotynów i azotanów w procesie nitryfikacji. Stężenie azotu całkowitego w ściekach nie ulega zmianie podczas tych procesów (asymilacji, amonifikacji i nitryfikacji), zmieniają się tylko formy jego występowania. Stężenie to zostaje trwale zmniejszone dopiero w wyniku procesu denitryfikacji, czyli redukcji azotu azotanowego lub azotynowego do wolnego azotu gazowego.

Ścieki są źródłem substancji odżywczych dla mikroorganizmów i dlatego możliwe jest ich biologiczne oczyszczanie. Substancje zanieczyszczające stanowią dla drobnoustrojów albo materiał budulcowy albo źródło energii. Dlatego we wszystkich tych procesach bardzo ważną rolę odgrywają mikroorganizmy, które przeprowadzają amonifikację, asymilują nieorganiczne związki azotu, prowadzą proces nitryfikacji i denitryfikacji. Stanowią one podstawę w biologicznych metodach oczyszczania ścieków.

Azot występuje w ściekach w różnych postaciach. W surowych ściekach znajduje się przede wszystkim w postaci azotu organicznego, mocznika albo amoniaku będącego wynikiem rozpoczynających się procesów rozkładu.

Dla ludzi amoniak jest toksyczny w większych ilościach, dlatego konieczne jest rozpuszczanie go w ogromnej ilości wody. Również tlenki azotu mają wysoce toksyczne działanie:

• tlenek azotu wpływa przede wszystkim na krew, zmieniając hemoglobinę w methemoglobinę; w stężeniu 0,45% powoduje narkozę; zatrucie objawia się poprzez: zawroty głowy, wymioty, duszność, osłabienie, słabe tętno, spadek ciśnienia, sinicę,

• dwutlenek azotu działa drażniąco na błony śluzowe, powoduje ból krtani i piersi oraz kaszel.

Toksyczność azotynów i amoniaku jest znacznie większa niż toksyczność azotanów.

Azot jest związkiem biogennym, czyli substancją pokarmową wchodzącą w skład ścieków.

Usuwanie związków biogennych jest bardzo ważne w technologii oczyszczania ścieków. Jednym z głównych ich źródeł w wodach powierzchniowych są ścieki miejskie i przemysłowe. Podczas konwencjonalnego biologicznego oczyszczania ścieków związki azotu nie są eliminowane w dostatecznym stopniu. Aby poprawić jakość wód trzeba stosować wysoko efektywne technologie oczyszczania ścieków, które zmniejszają w dużym stopniu zanieczyszczenia zarówno organiczne jak i biogenne.

W kolejnym rozdziale opisałam osad czynny, organizmy wchodzące w jego skład oraz czynniki fizyczno-chemiczne wpływające na te organizmy.

Osad czynny to wyspecjalizowana biocenoza, w której skład wchodzą mikroorganizmy: bakterie, pierwotniaki, grzyby oraz zwierzęta tkankowe: nicienie i wrotki. Najczęściej stosowaną dziś technologią biologicznego oczyszczania ścieków jest proces osadu czynnego, który wykorzystuje przemiany metaboliczne żywych organizmów w celu usuwania ze ścieków związków organicznych poprzez tworzenie z drobnoustrojów (zwłaszcza z bakterii, które tworzą skupiska zooglealne) zawiesiny wolnopływającej.

W ściekach nie ma wystarczającej ilości drobnoustrojów, które rozkładałyby szybko i efektywnie związki organiczne. Jest to możliwe dopiero przy zastosowaniu procesu osadu czynnego, który polega na samoistnym tworzeniu się kłaczkowatej zawiesiny bakterii w wyniku napowietrzania ścieków. Jeśli to napowietrzanie zostanie przerwane, to kłaczki bakterii opadną na dno. Następnie usuwa się ciecz nadosadową, która ma wyraźnie niższy stopień zanieczyszczenia, a kłaczki bakterii ponownie mogą być użyte do filtrowania kolejnej partii ścieków.

Osad czynny to hodowla bakterii i pierwotniaków w środowisku tlenowym, dla których substratami są substancje zawarte w ściekach. Usuwanie zanieczyszczeń odbywa się dzięki bezpośredniemu kontaktowi organizmów osadu czynnego ze ściekami. Najważniejszą rolę w procesie osadu czynnego odgrywają kłaczki, czyli skupiska zooglealne. Ich fizyczne właściwości, głównie struktura i rozkład wielkości, wpływają m.in. na transport substratu do wnętrza skupisk mikroorganizmów oraz ich flokulację (powstawanie w roztworze dużych skupisk cząstek przez co tworzą się duże kłaczki osadu).

Na skład kłaczków osadu czynnego wpływa także obciążenie oczyszczalni (ilość rozkładalnych biologicznie substancji organicznych, które są doprowadzane w ciągu doby w celu ich rozłożenia przez osad) i związany z nim wiek osadu (średni czas krążenia kłaczków osadu czynnego w układzie oczyszczalni zanim zostaną one usunięte w postaci osadu nadmiernego; wiek ten jest to przedział czasu niezbędny do wymienienia na osad czynny całkowitej ilości osadu znajdującego się w systemie), który decyduje o wieku bakterii jakie znajdą się w populacji kłaczków. Warunkiem optymalnej wydajności rozkładu zanieczyszczeń jest różnorodność organizmów w osadzie czynnym. Różne sposoby odżywiania się tych organizmów pozwalają osadowi na dopasowanie się do substancji zawartych w ściekach oraz do produktów ich rozkładu.

W osadzie czynnym z technologicznego punktu widzenia wyróżnia się następujące zespoły mikroorganizmów:

• bakterie wytwarzające pozakomórkowo bioflokulanty,

• bakterie autotroficzne przyswajające azot atmosferyczny,

• organizmy heterotroficzne, utleniające określone substancje organiczne,

• pierwotniaki współdziałające w biokoagulacji,

• mikroorganizmy trzech pierwszych poziomów troficznych łańcucha pokarmowego,

organizmy przypadkowo znajdujące się w osadzie czynnym, dla których to środowisko to mikroświat.

Organizmy takie jak: pierwotniaki, wrotki i wiciowce, wykorzystywane są jako organizmy wskaźnikowe. Ich nadmiar lub brak w osadzie czynnym decyduje o zakłóceniach procesu oczyszczania oraz o jakości ścieków oczyszczonych. Charakterystycznymi składnikami mikrofauny stabilnej oraz wysoko efektywnej pracy osadu czynnego są orzęski osiadłe oraz wrotki. Dominacja tych organizmów i występowanie wyższych bezkręgowców świadczy o niskim obciążeniu osadu (0.05-0.20 g BZT₅/g_s.m.o.⋅d) oraz długim wieku osadu (10-30 dób).

Bakterie to najmniejsze i najważniejsze organizmy w osadzie czynnym. W jednym litrze może się ich znajdować wiele miliardów, a ich wielkość to tylko tysięczna lub setna część milimetra.

W ostatnim rozdziale opisałam możliwości usuwania azotu ze ścieków na drodze biologicznej. z opisem procesu osadu czynnego, złóż biologicznych, a także procesy i systemy usuwania azotu ze ścieków.

Azot usuwany jest zwykle ze ścieków metodami biologicznymi. Odbywa się to w procesach nitryfikacji i denitryfikacji. Oba te procesy mogą przebiegać w reaktorach o różnym charakterze biomasy, z osadem czynnym oraz w złożach biologicznych.

Nitryfikacja to proces utleniania mineralnego azotu amonowego przez autotroficzne bakterie chemosyntetyzujące do azotanów i azotynów. W procesie tym istnieje nadwyżka azotu w postaci NH₃, a zapotrzebowanie na tlen jest duże. Przebiega on dwustopniowo według równań:

(13)

(14)

Bakterie nitryfikacyjne (nitryfikanty) to głównie mikroorganizmy chemolitotroficzne oraz w niewielkim stopniu bakterie heterotroficzne. W pierwszej fazie utleniania biorą udział następujące bakterie (chemolitotroficzne nitritatory): Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosolobus, Nitrosospira, a w fazie drugiej (chemolitotroficzne nitratatory): Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospina.

Nitryfikatory to bezwzględne tlenowce, ale nie tracą one swojej aktywności nawet po wielogodzinnym przebywaniu w warunkach braku tlenu.

Bakterie, które utleniają N-
do N-
należą do bezwzględnych chemolitotrofów, a te utleniające N-
do N-
to względne chemolitotrofy. Te ostatnie posiadają zdolność do wzrostu heterotroficznego.

Przyrost biomasy drobnoustrojów jest znacznie większy w pierwszej fazie nitryfikacji niż w fazie drugiej.

Nitritacja to proces dwustopniowy. W pierwszym etapie amoniak jest utleniany do hydroksyloaminy, która łatwo wnika do komórki przez błonę cytoplazmatyczną w przeciwieństwie do jonu
.

Druga przemiana to utlenianie hydroksyloaminy do azotynu.

Najważniejsze czynniki wpływające na przebieg nitryfikacji to:

• temperatura (optimum 25−28°C),

• pH (optymalne od 8 do 9),

• stężenie tlenu rozpuszczonego (najmniejsze stężenie tlenu w środowisku powinno wynosić 1−2 g O₂/m³),

• stężenie związków azotu w oczyszczanych ściekach (przy stężeniu azotu amonowego w ściekach 7 g
  /m³ obserwuje się maksymalny wzrost bakterii nitryfikacyjnych),

• substancje toksyczne (metale, związki siarki, fenole, cyjanki, pochodne aniliny hamują proces nitryfikacji),

• obciążenie (optymalne wynosi 0,3 i uzyskuje się przy nim efektywność nitryfikacji powyżej 95%) i wiek osadu (nitryfikacja rozpoczyna się, gdy wiek osadu wynosi W_G ≥ 2−4 doby).

Bakterie autotroficzne przeprowadzają nitryfikację w celu wytwarzania energii niezbędnej do podtrzymania funkcji życiowych, syntezy materiału komórkowego oraz redukcyjnej asymilacji dwutlenku węgla.

Denitryfikację przeprowadzają głównie drobnoustroje heterotroficzne (np. Pseudomonas denitrificans, Achromobacter, Aerobacter, Bacillus). Jest to proces dysymilacyjny prowadzący do otrzymania azotu gazowego i tlenków azotu. Jest to także sposób beztlenowego oddychania komórkowego.

Denitryfikacja może również prowadzić do otrzymania hydroksyloaminy (NH₂OH) zamiast tlenku dwuazotu (N₂O). Przebieg tego procesu można przedstawić następującą reakcją:

NH₂OH NH₃

NO₃ NO₂ NO (7)

N₂O N₂ ↑

Niektóre bakterie wymagają grupy amonowej (źródło azotu do syntezy komórek) do przeprowadzania denitryfikacji. Powstaje wtedy hydroksyloamina (NH₂OH) zamiast N₂O.

W denitryfikacji występują trzy powiązane ze sobą procesy:

1. oddychanie azotanowe - wytwarza energię,

2. asymilacja substratu węglowego - część tego substratu wykorzystywana jest do budowy materiału komórkowego,

3. asymilacja związków azotu - związki te wykorzystywane są do syntezy materiału komórkowego.

Do przebiegu procesu denitryfikacji niezbędne są:

• obecność azotanów w mieszaninie ścieków,

• obecność osadu,

• odpowiednia masa bakteryjna,

• warunki beztlenowe,

• substancje organiczne stanowiące źródło energii.

Denitryfikacja to proces wielostopniowy, na który składają się:

- redukcja azotanów,

- redukcja azotynów,

- redukcja tlenku azotu,

- redukcja podtlenku azotu.

Na przebieg denitryfikacji wpływają:

• dostępność źródła węgla (efektywność denitryfikacji zwiększa się dzięki obecności prostych związków węgla),

• temperatura (optymalna 20−30°C),

• pH (optymalne od 7,0 do 8,0),

• stężenie tlenu rozpuszczonego w środowisku (stężenie tlenu nie powinno być większe niż 0,5 g O₂/m³, tlen działa hamująco na proces denitryfikacji),

• stężenie amoniaku (
  ) (bakterie jako źródło azotu wolą azot amonowy niż azot azotanowy, ale w niskim stężeniu, bo w wysokim działa toksycznie),

• stężenie azotynów (
  ) (działają toksycznie w określonych stężeniach).

Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych to sztuczna metoda biologicznego oczyszczania ścieków, która stosowana jest głównie do oczyszczania małych i średnich ilości ścieków.

Złoża biologiczne wypełnione są warstwą kruszywa, na którego powierzchni znajduje się tzw. błona biologiczna zbudowana z bakterii, grzybów, pierwotniaków, glonów i niektórych organizmów wyższych. Błona ta wykazuje koagulacyjne i sorpcyjne własności, dzięki którym na złożu zatrzymywana jest część zanieczyszczeń doprowadzanych ze ściekami. Część tych zanieczyszczeń jest asymilowana przez organizmy i uczestniczy w biosyntezie komórek, a część ulega bezpośredniemu enzymatycznemu utlenieniu do dwutlenku węgla i wody.

Istnieje wiele odmian złóż biologicznych, np. zanurzone, zraszane, tlenowe, beztlenowe, nisko obciążone, wysoko obciążone, obrotowe, fluidalne, nitryfikujące, denitryfikujące, klasyczne, plastykowe. Najczęściej dokonuje się podziału złóż na:

1. złoża zraszane (tlenowe),

2. złoża zanurzone (tlenowe i beztlenowe),

3. złoża fakultatywne (zalewane),

4. złoża fluidalne,

5. złoża obrotowe.

Beztlenowe oczyszczanie ścieków w stosunku do tlenowego może być mniej energochłonne i dodatnie energetycznie.

Klasyczne złoża biologiczne dają możliwość występowania organizmów o długim czasie życia pokolenia. Są one idealne do doczyszczania ścieków, czyli do eliminacji bakterii i nieosadzalnych mikrozawiesin oraz do nitryfikacji.

Na efektywność nitryfikacji w złożach wpływa obciążenie organiczne złoża, obciążenie hydrauliczne (najlepsze efekty przy 30 m³/m²⋅d; ze wzrostem maleją), a także wysokość złoża (do 2 m utlenianie azotu amonowego rośnie wraz z głębokością), temperatury. Gdy zastosujemy recyrkulację ścieków z osadnika wtórnego, to wówczas poprawiają się warunki nitryfikacji. Dwustopniowe złoże biologiczne daje najlepsze efekty nitryfikacji.

W przypadku błony biologicznej porastającej na podłożu stałym mogą równocześnie zachodzić procesy nitryfikacji, denitryfikacji i mineralizacji substancji organicznych.

Do denitryfikacji nadają się złoża zanurzone i złoża zamknięte, natomiast klasyczne złoża biologiczne nie są stosowane do przeprowadzania tego procesu, gdyż do utrzymania warunków anoksycznych trzeba by je było całkowicie zamknąć. Denitryfikacja w klasycznych złożach biologicznych zachodzi zazwyczaj równolegle z tlenowymi procesami biologicznymi w głębszych warstwach błony biologicznej, gdzie nie dociera tlen.

Denitryfikacja może przebiegać we wszystkich beztlenowych złożach biologicznych, jeśli azot znajduje się wcześniej w formie azotanów i obecne są związki organiczne (np. metanol).

Na sprawność złoża wpływa:

• doprowadzenie wystarczającej ilości powietrza,

• możliwość rozwoju błony biologicznej na danych ściekach,

• temperatura (proces oczyszczania zostaje prawie całkowicie zatrzymany przy 6°C; powyżej 38°C gwałtowny spadek sprawności),

• równomierne rozdzielenie ścieków na złożu.

Jednoczesna nitryfikacja i denitryfikacja to przebiegające w jednakowych warunkach procesowych aerobowe utlenianie związków amonowych i anaerobowa denitryfikacja. W wyniku jednoczesnego przebiegu nitryfikacji i denitryfikacji szybkość usuwania azotu jest ograniczona z uwagi na następczy charakter tych dwóch procesów. Proces jednoczesnej nitryfikacji i denitryfikacji jest atrakcyjny ze względu na brak konieczności stosowania odrębnych reaktorów anoksycznych oraz możliwość uzyskania efektywności usuwania azotu zbliżoną do tradycyjnych systemów nitryfikacji-denitryfikacji. Dzięki temu zużycie tlenu jest mniejsze i zmniejszają się również koszty oczyszczania ścieków. Trudno jest jednak uzyskać stabilne warunki pracy reaktorów.

W pracy opisałam kilka systemów, dzięki którym można usuwać azot. Są to:

• klasyczna metoda osadu czynnego

• wydzielony proces nitryfikacji

• denitryfikacja wydzielona z zewnętrznym lub wewnętrznym źródłem węgla

• denitryfikacja wtórna z wewnętrznym źródłem węgla,

• denitryfikacja symultaniczna w reaktorze cyrkulacyjnym osadu czynnego

• denitryfikacja wstępna jednostopniowa,

• denitryfikacja naprzemienna

• system OA (Oxic-Anoxic)

• system AO (Anoxic-Oxic)

• system AOA (dodatkowa komora anoksyczna w systemie AO),

• system A²O (Anaerobic-Anoxic-Oxic) - układ Bardenpho

• system DEPHANOX

• reaktor CIRCOX

• system Carrousel

• reaktory z obracającymi się tarczami

• reaktory sekwencyjne

• system Bio-Denipho.

Jeśli skrócimy nitryfikację, czyli zatrzymamy ją na etapie utleniania związków amonowych do azotynów, a później przeprowadzimy denitryfikację, to proces usuwania związków azotu ze ścieków zostanie usprawniony. Jest to korzystne rozwiązanie, gdyż zmniejsza się i zużycie tlenu w nitryfikacji i zapotrzebowanie na źródło węgla w denitryfikacji. Denitryfikacja azotynów jest o 1,5−2 razy szybsza od denitryfikacji azotanów.

Proces skróconej nitryfikacji może przebiegać w różnych warunkach:

• przy wykorzystaniu zróżnicowanej zależności szybkości wzrostu bakterii utleniających azot amonowy i azotynowy od temperatury,

• przy powodującej hamowanie wzrostu Nitrobacter zmianie pH,

• przy kontroli stężenia tlenu rozpuszczonego wykorzystującej większą wrażliwość Nitrobacter na zmniejszenie tego stężenia,

• przy stosowaniu czystych szczepów bakterii Nitrosomonas (kosztowny i mało efektywny sposób).

Podstawą procesu SHARON jest zatrzymanie nitryfikacji na etapie azotynów. Proces ten wykorzystuje różne zależności szybkości utleniania związków amonowych i azotynów od temperatury. Jeśli temperatura przekracza 25°C to szybkość utleniania związków amonowych jest większa od szybkości utleniania azotynów. Proces ten można kontrolować tak, aby utlenianie przebiegało tylko do etapu azotynów dzięki zastosowaniu reaktora przepływowego o odpowiednio krótkim średnim czasie przebywania biomasy bez jej zawracania. Drobnoustroje podczas wzrostu wytwarzają ciepło, którego ilość może wystarczyć do zapewnienia autotermiczności procesu. Częściowa nitryfikacja powoduje duże obniżenie pH. Niezbędne dla stabilizacji pH jest prowadzenie denitryfikacji lub dodawanie zasady. Proces denitryfikacji będzie zachodził jeśli będziemy przemiennie włączać i wyłączać napowietrzanie.

Proces Anammox polega na utlenianiu azotu amonowego do azotu gazowego z wykorzystaniem azotynów jako ostatniego akceptora elektronów. Proces ten prowadzi się w warunkach beztlenowych i przy wysokim stężeniu biomasy. Warunki takie uzyskuje się np. w reaktorach o działaniu okresowym. Proces ten jest szczególnie przydatny do oczyszczania ścieków o dużym stężeniu związków amonowych i niewielkim stężeniu związków organicznych (np. odcieki z produkcji biogazu). Najlepiej dotychczas poznanymi bakteriami „anammox” są: Brocadia anammoxidans i Kuenenia stuttgartiensis.

Mechanizm biochemiczny tego procesu nie jest jeszcze jednak do końca poznany. Ważnym produktem pośrednim procesu jest hydrazyna (N₂H₄), której obecność w mikrobiologicznym metabolizmie azotu jest rzadka.

Można zmniejszyć koszty napowietrzania o połowę, wprowadzając ten proces zamiast tradycyjnej denitryfikacji.

ANAMMOX jest bardziej korzystny od nitryfikacji ze względu na termodynamikę. Jego potencjał termodynamiczny przemiany wynosi −357 kJ/mol, a potencjał nitryfikacji −257 kJ/mol. Na proces anammox wpływają:

- rozpuszczony tlen (przy stężeniu 2 μM hamuje odwracalnie ten proces),

- azotyny (przy stężeniach wyższych niż 5 mM hamują bakterie „anammox”; stężenie azotynów powyżej 0,1 kg N−NO₂/m³ w pełni zahamowuje proces ANAMMOX,

- temperatura (aktywność tych bakterii jest wysoka w 20−43°C),

- pH (aktywność tych bakterii jest wysoka przy 6,4−8,3).

Proces OLAND wykorzystuje częściowe utlenianie związków amonowych do azotynów z zastosowaniem wzbogaconej hodowli autotroficznych bakterii nitryfikacyjnych. Nitryfikacja jest zatrzymywana na etapie azotynów dzięki kontrolowanemu napowietrzaniu. W procesie tym nie powstają azotany, a azot cząsteczkowy jest jedynym produktem. Mechanizm tego procesu nie został jednak jeszcze w pełni poznany.

W procesie OLAND zużycie tlenu jest mniejsze niż w klasycznym systemie nitryfikacji-denitryfikacji o 62,5%. Proces ten przeprowadzają autotroficzne bakterie, nie trzeba więc dostarczać źródła węgla. Konieczne jest jednak w tym procesie dokładne kontrolowanie szybkości dostarczania tlenu. Do przebiegu procesu OLAND nie są potrzebne warunki anoksyczne, może on także przebiegać w warunkach mikroaerobowych, co odróżnia go od procesu ANAMMOX. Proces OLAND usuwa azot z niezbyt dużą szybkością. Reaktory tarczowe stwarzają dogodne warunki dla przebiegu procesu OLAND.

Proces CANON do usuwania związków azotu ze ścieków wykorzystuje możliwość współwystępowania tlenowych nitryfikatorów i bakterii „anammox”. Jest to proces jednoetapowy, który zamiast beztlenowej denitryfikacji wykorzystuje proces ANAMMOX, co odróżnia go od tlenowej deamonifikacji i procesu OLAND. Proces CANON przebiega według reakcji:

- częściowej nitryfikacji,

- procesu ANAMMOX.

Proces CANON można stosować do oczyszczania ścieków o niewielkim stężeniu substancji organicznych i dużym stężeniu związków amonowych, gdyż nie wymaga on organicznego źródła węgla.

PODSUMOWANIE

Obowiązujące przepisy (w kraju i zagranicą) nakładają obowiązek usuwania związków biogennych - azotu i fosforu - ze ścieków. Należy projektować oczyszczalnie z układami zintegrowanymi, czyli układami wspólnego usuwania związków węgla, azotu i fosforu metodą biologiczną, albo układami z nitryfikacją i denitryfikacją w połączeniu z chemicznym strącaniem fosforu.

Najbardziej efektywnym procesem w usuwaniu azotu ze ścieków jest nitryfikacja-denitryfikacja (95%), a najmniej tlenowa deamonifikacja (60%). Najszybciej azot może być usuwany ze ścieków w procesie CANON (do 8,9 kg N/m³⋅d), a najwolniej w procesie OLAND (0,1 kg N/m³⋅d).

Praktyczne wykorzystanie tlenowej deamonifikacji nie jest uzasadnione, gdyż szybkość nitryfikacji prowadzonej przez autotroficzne nitryfikatory jest większa niż szybkość tej prowadzonej przez heterotroficzne drobnoustroje. Prócz tego wymagany jest wysoki stosunek węgla do azotu. Z takich ścieków łatwo można w praktyce klasycznymi metodami usuwać związki azotu. Zastosowanie tlenowych denitryfikatorów obniża koszty oczyszczania ścieków, gdyż można usunąć z instalacji reaktor anoksyczny.

1

Nitrobacter

Nitrosomonas

---