Evaluation of simultaneous nitrification and denitrification (SND) in structured-bed reactors operated with different wastewater

This study aimed to show the application of a structured-bed reactor subjected to recirculation and intermittent aeration (SBBRIA) for nitrogen and carbon removal from three different wastewater streams. Three different types of sludge were used for inoculation of the reactors: sludge from an UASB reactor (reactor R1), sludge from an activated sludge reactor with nitrifying activity (reactor R2) and a mixture of sludge used in R1 and R2 (reactor R3). Different operational procedures were applied in order to analyze the influence of HRT in R1, the influence of aerobic/anoxic phases in R2 and the influence of COD/N ratio in R3. The efficiencies of COD removal remained higher than 85%, regardless of the decrease in HRT, the adoption of different cycles of intermittent aeration or different COD/N ratios. The total-N removal efficiencies obtained for both reactors suggested that HRT is the operational parameter that has more influence in the nitrogen removal performance. Moreover, considering the results obtained with the treatment of three different types of wastewater, the SBRRIA reactor is adequate in conditions of high or low availability of electron donors for heterotrophic denitrification, due to the establishment of the anaerobic ammonium oxidation (anammox) process as an additional pathway of nitrogen removal under conditions of reduced COD/N ratio.

Celem badań było ukazanie możliwości zastosowania reaktora ze złożem stałym do usuwania azotu i węgla z trzech różnych rodzajów ścieków. Badania przeprowadzono w trzech reaktorach nazwanych R1, R2 i R3, które zaszczepiono odpowiednio osadem pochodzącym z reaktora UASB, biomasą z reaktora pracującego w procesie nitryfikacji oraz mieszaniną obu wspomnianych typów biomasy. W badaniach określano także wpływ parametrów technologicznych, takich jak hydrauliczny czas zatrzymania (HRT) (R1), sposób napowietrzania (R2) oraz stosunek ChZT/N (R3) na szybkość usuwania azotu i węgla. Efektywność usuwania ChZT we wszystkich reaktorach była wyższa niż 85%, niezależnie od spadku HRT, zmiany długości faz napowietrzania i mieszania czy wartości stosunku ChZT/N. Otrzymane w reaktorach efektywności usuwania azotu wskazują, że HRT jest parametrem operacyjnym, mającym większy wpływ na skuteczność usuwania azotu niż pozostałe czynniki. Ponadto, wyniki badań prowadzonych dla trzech różnych typów ścieków wskazują, że reaktor SBBRIA jest właściwym rozwiązaniem zarówno w warunkach wysokiej jak i niskiej dostępności donorów elektronów dla procesu heterotroficznej denitryfikacji. Dodatkowo zauważono, iż w warunkach niekorzystnego stosunku ChZT/N w reaktorze tworzą się strefy beztlenowe, w których zachodzi proces beztlenowego usuwania azotu (anammox).