Operation mode and external carbon dose as determining factors in elemental composition and morphology of aerobic granules

The elemental composition and morphology of aerobic granules in sequencing batch reactors (GSBRs) treating high-nitrogen digester supernatant was investigated. The investigation particularly focused on the effect of the number of anoxic phases (one vs. two) in the cycle and the dose of external organics loading (450 mg COD/(L·cycle) vs. 540 mg COD/(L·cycle)) on granule characteristics. Granules in all reactors were formed of many single cells of rod and spherical bacteria. Addition of the second anoxic phase in the GSBR cycle resulted in enhanced settling properties of the granules of about 10.6% and at the same time decreased granule diameter of about 19.4%. The study showed that external organics loading was the deciding factor in the elemental composition of biomass. At 540 mg COD/(L·cycle) the granules contained more weight% of C, S and N, suggesting more volatile material in the granule structure. At lower organics loadings granules had the higher diameter of granules which limited the diffusion of oxygen and favored precipitation of mineral compounds in the granule interior. In this biomass higher content of Mg, P and Ca, was observed.

W pracy określono skład pierwiastkowy oraz morfologię granul tlenowych w reaktorach porcjowych (GSBRs) oczyszczających wody nadosadowe o wysokim stężeniu azotu amonowego i niskim stosunku ChZT/N. Zbadano wpływ liczby faz anoksycznych (jedna lub dwie) w cyklu pracy GSBR i dawki zewnętrznego źródła węgla (450 mg ChZT/(l•cykl) oraz 540 mg ChZT/(l•cykl)) na właściwości granul tlenowych. Granule we wszystkich reaktorach składały się z wielu pojedynczych komórek pałeczek i ziarniaków. Włączenie drugiej fazy anoksycznej w cyklu GSBR, przy danej dawce zewnętrznego źródła węgla, poprawiło właściwości sedymentacyjne osadu granulowanego o około 10,6% przy jednoczesnym obniżeniu średnic granul o około 19,4%. Badania wykazały, że dawka zewnętrznego źródła węgla była decydującym czynnikiem wpływającym na skład pierwiastkowy biomasy. Przy dawce 540 mg ChZT/(lcykl) granule zawierały więcej% wagowych C, S i N, co wskazywało na obecność wyższej ilości związków organicznych w strukturze osadu granulowanego. Przy niższej dawce zewnętrznego źródła węgla granule miały większe średnice, co skutkowało ograniczeniem dyfuzji tlenu i sprzyjało wytrącaniu związków mineralnych w ich wnętrzu. W tej biomasie obserwowano wyższą zawartość Mg, Ca i P.