CS230422B1

CS230422B1 - Method of biologically removing ammonia nitrogen from waste water

Info

Publication number: CS230422B1
Application number: CS824376A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Hvizdal
Original assignee: Zdenek Hvizdal
Priority date: 1982-06-14
Filing date: 1982-06-14
Publication date: 1984-08-13

Description

Vynález se týká způsobu biologického odstraňování amoniakálního dusíku z organicky znečištěných odpadních vod, s poměrem BSK^ ku celkovému dusíku menším než 4,0 , nitrifikací a denitrifikací aktivovaným kalém·The present invention relates to a process for the biological removal of ammoniacal nitrogen from organically contaminated effluents with a BOD to total nitrogen ratio of less than 4.0, nitrification and denitrification by activated sludge.

Odstraňování amoniakálního dusíku z odpadních vod s poměrem BSK^ ku celkovému dusíku menším než 4,0 se provádí biologickou oxidací amoniakálního dusíku na dusičnanový· Je-li koncentrace amoniakálního dusíku v odpadní vodě vysoká, to je např· přes 1 kg.m”^, je jeho biologická oxidace na dusičnany provázena silným poklesem pH. Pokles pH se projevuje zpětně brzděním biologické oxidace, takže v odtoku z nitrifikačního stupně zůstává značné množství nezoxidováného amoniakálního dusíku. Tento nedostatek se odstraňuje v současné době tak, že se odpadní voda mnohonásobně řečí, např. říční vodou, čímž se koncentrace amoniakálního dusíku podstatně snižuje, a teprve potom se vede na biologické čištění. Koncentrace dusičnanů, vzniklých při biologickém čištění je nízká, takže nezpůsobuje silnější pokles pH. Nitrifikace není tedy brzděna a může proběhnout v plném rozsahu.Removal of ammonia nitrogen from wastewater with a BOD ratio of less than 4.0 is carried out by biological oxidation of ammonia nitrogen to nitrate · If the concentration of ammonia nitrogen in the waste water is high, ie · over 1 kg.m ”^, its biological oxidation to nitrates is accompanied by a strong drop in pH. The pH drop is manifested by the back-braking of biological oxidation, so that a significant amount of unoxidized ammonia nitrogen remains in the effluent from the nitrification stage. This drawback is currently remedied by treating the waste water many times, e.g. with river water, whereby the ammonia nitrogen concentration is substantially reduced and only then is it subjected to biological treatment. The concentration of nitrates produced during biological treatment is low, so that it does not cause a stronger drop in pH. Nitrification is therefore not inhibited and can be carried out in full.

Nevýhodou současného způsobu je, že vyčištěná odpadní voda obsahuje značné množství dusičnanů, které jsou z hlediska ochrany povrchových vod závadné a jejichž obsah je limitován.A disadvantage of the present process is that the treated wastewater contains a significant amount of nitrates which are defective in terms of surface water protection and whose content is limited.

230 422230 422

Další nevýhodou je, že na biologický čistící proces se vede silně naředěná odpadní voda, čímž se její množství mnohonásobně zvětšuje. To vyžaduje podstatné zvětšení funkčních prostorů čistícího procesu a tedy i podstatné zvýšení investičních nákladů.A further disadvantage is that heavily diluted wastewater is fed to the biological purification process, thereby increasing its amount many times. This requires a substantial increase in the functional space of the cleaning process and hence a substantial increase in investment costs.

Nevýhodou je i to, že celkové zbytkové znečištění BSK^, vypouštěné při čištění ředěných odpadních vod, je obvykle vyšší než při čištění koncentrovaných vod·Another disadvantage is that the total residual pollution of BOD ^ discharged in the treatment of diluted waste water is usually higher than in the treatment of concentrated water.

Nevýhodou je konečně též to, že kyslík, vázaný v dusičnanech vypouštěných do toku, není využit v čisticím procesu k oxidaci organického znečištění. Zvyšuje se tím spotřeba energie na dodávku kyslíku pro biologickou oxidaci organického znečištění.Finally, the disadvantage is that the oxygen bound in the nitrates discharged into the stream is not used in the purification process to oxidize organic contamination. This increases the energy consumption for oxygen supply for the biological oxidation of organic pollution.

Uvedené nevýhody se projevují tím výrazněji, čím mají odpadní vody vyšší obsah amoniakálního dusíku·These disadvantages are more pronounced as the wastewater has a higher ammonia nitrogen content.

Je proto úkolem vynálezu řešit nový způsob biologického odstraňování amoniakálního dusíku, který by odstraňoval uvedené nevýhody·It is therefore an object of the present invention to provide a new method of biological removal of ammoniacal nitrogen which overcomes the above disadvantages.

Tento úkol řeší vynález, kterým je způsob biologického odstraňování amoniakálního dusíku z odpadních vod s poměrem BSK^ ku celkovému dusíku menším než 4,0 nitrifikací a denitrifikací aktivovaným kalem, a jeho podstata spočívá v tom, že aktivační směs se vystavuje cyklicky oxickým a anoxickým podmínkám, přičemž pro vytvoření anoxických podmínek se k aktivační směsi za omezeného přívodu kyslíku přidává biologicky odbouratelný substrát s poměrem BSK^ ku celkovému dusíku větším než 4,0, který je aktivovaným kalem v anoxických podmínkách biologicky oxidován kyslíkem, získaným redukcí dusičnanů, vzniklých v předcházejícím cyklu v oxických podmínkách biologickou oxidací amoniaku, na plynný dusík·This object is solved by the invention, which is a process for the biological removal of ammoniacal nitrogen from waste water with a ratio of BOD to total nitrogen of less than 4.0 by nitrification and denitrification by activated sludge, which consists in exposing the activation mixture to cyclic oxic and anoxic conditions. wherein, to create anoxic conditions, a biodegradable substrate having a BOD3 to total nitrogen ratio of greater than 4.0 is added to the activation mixture under limited oxygen supply, which is activated by an activated sludge under anoxic conditions biologically oxidized by oxygen obtained by reducing the nitrates formed in the previous cycle in oxic conditions by biological oxidation of ammonia to nitrogen gas ·

Vyšší účinek způsobu podle vynálezu se projevuje ve vyšší kvalitě vyčištěné odpadní vody, poněvadž značná,částThe higher effect of the process according to the invention is manifested in the higher quality of the treated waste water, since a considerable part

230 422 dusičnanů, vzniklých biologickou oxidací amoniakálního dusíku, se v čisticím procesu biologicky redukuje na plynný dusík, takže jen nepatrné množství dusičnanů zůstává ve vyčištěném odtoku.The 230 422 nitrates produced by the biological oxidation of ammoniacal nitrogen are biologically reduced to nitrogen gas in the purification process, so that only a small amount of nitrates remains in the purified effluent.

Přidá-li se k čištěné odpadní vodě koncentrovaný biologicky odbouratelný substrát, ředí se odpadní voda jen nepatrně, takže není nutno podstatněji zvětšovat funkční prosí©/y čisticího procesu· Zvýšení investičních nákladů je proto minimální«If a concentrated biodegradable substrate is added to the treated waste water, the waste water is diluted only slightly so that the functional benefits of the purification process are not significantly increased.

Při způsobu dle vynálezu mohou být odpadní vody přidávaným substrátem jen málo ředěné, takže celkové zbytkové znečištění BSK^ odtoku z čistírny je nižší než u dosavadního způsobu.In the process according to the invention, the waste water can be only slightly diluted with the added substrate, so that the total residual contamination of the BOD effluent from the treatment plant is lower than in the prior art process.

A konečně při způsobu dle vynálezu se převážná část kyslíku vázaného v dusičnanech využívá k biologické oxidaci organického znečištění přidaného substrátu, čímž se podstatně snižuje spotřeba energie na dodávku kyslíku pro biologickou oxidaci.Finally, in the process of the invention, the bulk of the nitrate-bound oxygen is used to bio-oxidize the organic contamination of the added substrate, thereby substantially reducing the energy consumption for supplying oxygen for bio-oxidation.

Dále je popsán jako příklad způsob biologického odstraňování amoniakálního dusíku z kalové vody z metanové fermentace tekutého hnoje od prasat. Kalová voda obsahuje 3,0 kg BSK^.m^ a 3,0 kg.m“^ celkového dusíku převážně v amoniakální formě. Jako biologicky odbouratelný substrát se používá —3 průmyslová odpadní voda o koncentraci 2,0 kg BSK^.m _{se za}_ nedbatelným obsahem celkového dusíku. Kalová voda se ředí biologicky odbouratelným substrátem v poměru 1:5, takže obsahuje průměrně 2,17 kg BSK^.m“^ a 0,5 kg.m“^ celkového dusíku. Aktivační směs.je v aktivační-nádrži oběhového typu vystavována cyklicky, např. 100krát, oxickým a anoxickým podmínkám. Směs kalové vody a biologicky odbouráteIného substrátu je přidána k cirkulující aktivační směsi těsně předtím, než je aktivační směs vystavena anoxickým podmínkám. V anoxických podmínkách dochází k biologické oxidaci odbouratelných organických látek obsažených ve směsi kalové vodyThe method of biological removal of ammoniacal nitrogen from sludge water from methane fermentation of liquid manure from pigs is described below as an example. The sludge water contains 3.0 kg BOD and 3.0 kg M < 3 > of total nitrogen, mainly in ammonia form. Industrial biodegradable water at a concentration of 2.0 kg BOD is used as a biodegradable substrate, _{with a} negligible total nitrogen content. The sludge water is diluted 1: 5 with a biodegradable substrate so as to contain an average of 2.17 kg BOD and 0.5 kg m < 3 > total nitrogen. The activation mixture is subjected to cyclic, e.g., 100-fold, cyclic, anoxic and anoxic conditions in the circulation-type activation tank. A mixture of sludge water and a biodegradable substrate is added to the circulating activation mixture just before the activation mixture is exposed to anoxic conditions. Under anoxic conditions, biodegradable organic substances contained in the sludge water mixture are biologically oxidized

230 422 a přidaného substrátu za současné redukce dusičnanů, které vznikly biologickou oxidací amoniakálního dusíku v předcházejícím cyklu v oxiekých podmínkách, na plynný dusík. To znamená, že v každém cyklu se v oxických podmínkách malá část amoniakálního dusíku zoxiduje na dusičnanový* a v okamžitě následujících anoxických podmínkách redukuje na plynný dusík. Koncentrace dusičnanů v aktivační směsi zůstává trvale nízká, takže nedochází k výraznějšímu poklesu pH a tedy ani k narušení nitrifikace.230 422 and the added substrate while reducing the nitrates produced by the biological oxidation of the ammonia nitrogen in the previous cycle under high oxygen conditions to nitrogen gas. That is, in each cycle, under oxic conditions, a small portion of the ammoniacal nitrogen is oxidized to nitrate * and is reduced to nitrogen gas under immediately subsequent anoxic conditions. The concentration of nitrates in the activation mixture remains permanently low, so that there is no significant decrease in pH and thus no impairment of nitrification.

Přidávaný biologicky odbouratelný substrát je pro daný účel tím vhodnější, čím má vyšší koncentraci BSK^ a nižší obsah celkového dusíku.The added biodegradable substrate is more suitable for the purpose, the higher the BOD concentration and the lower total nitrogen content.

Vynález je využitelný při čištění organicky znečištěných vod s poměrem BSK^ ku celkovému dusíku menším než 4,0 nitrifikací a denitrifikací aktivovaným-kalem, např. při čištění odpadních vod z velkochovů dobytka, z kafilerií a pod. obvykle po anaerobním předčištění těchto vod.The invention is applicable to the purification of organically polluted waters with a BOD ratio to total nitrogen of less than 4.0 nitrification and activated sludge denitrification, for example in the treatment of waste water from livestock breeding, rendering plants and the like. usually after anaerobic pre-treatment of these waters.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

230 ‘

A process for the biological removal of ammoniacal nitrogen from waste water with a ratio of BOD to total nitrogen of less than 4.0 by nitrification and denitrification by activated sludge, characterized in that the activation mixture is subjected to cyclically oxic and anoxic conditions. The biodegradable substrate with a BOD3-to-total nitrogen ratio of greater than 4.0 is added.