Odstraňování dusičnanů a dusitanů ze zasolených vod pomocí denitrifikačních Biokatalyzátorů lentikats



Podobné dokumenty
Denitrifikace vod s vysokým obsahem solí pomocí biotechnologie Lentikats

Odstraňování dusíkatého a organického znečištění pomocí Biotechnologie Lentikats

DENITRIFICATION OF ION-EXCHANGE BRINES USING LENTIKATS BIOTECHNOLOGY

EVALUATION OF OPERATIONAL APPLICABILITY OF LENTIKATS BIOTECHNOLOGY FOR REMOVAL OF NITRATES FROM BRINES FROM ION-EXCHANGE REGENERATION

DENITRIFICATION OF COAL-POWER-STATION WASTEWATERS USING LENTIKATS BIOTECHNOLOGY

Ing. Radim Staněk, prof. Ing. Jana Zábranská CSc. Čištění odpadních vod z výroby nitrocelulózy

Denitrifikace odpadních vod s vysokou koncentrací dusičnanů

FUNKČNÍ VZOREK. AUTOŘI: Radek Stloukal 1, Jan Mrákota 1, Petr Kelbich 2, Michal Rosenberg 3, Jarmila Watzková 1

Biologické odstraňování nutrientů

Biologické odstraňování nutrientů

Získávání dat Metodiky laboratorních testů pro popis vlastností aktivovaného kalu a odpadní vody

AUTOTROFNÍ DENITRIFIKACE BAKTERIÍ THIOBACILLUS DENITRIFICANS ZA PŘÍTOMNOSTI FOSFORU A MOLYBDENU

Zkušenosti z provozování postdenitrifikace založené na Biotechnologii lentikats na ČOV 4000 EO

Aplikace anaerobního membránového bioreaktoru pro čištění farmaceutických odpadních vod

VLIV TECHNOLOGICKÝCH PARAMETRŮ POST-AERACE NA KVALITU ANAEROBNĚ STABILIZOVANÉHO KALU

Klasifikace vod podle čistoty. Jakost (kvalita) vod. Čištění vod z rybářských provozů

Fakulta životního prostředí UJEP: Nabídka výzkumných činností pro firemní partnery

ANAEROBNÍ FERMENTACE

SYSTÉMY BIOLOGICKÉHO ODSTRAŇOVÁNÍ NUTRIENTŮ

Anaerobní membránové bioreaktory Mgr. Ing. Bc. Lukáš Dvořák, Ph.D.

Voda Problematika čištění nestandardních odpadních vod v podmínkách dálničních odpočívek srovnání dvou realizovaných čistíren SBR

Laboratoř CHVaK. č posouzená u ASLAB dle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005

Biologické odsiřování bioplynu. Ing. Dana Pokorná, CSc.

Projekt VODAMIN Hydrochemický monitoring jakosti vod ovlivněných důlní činností v oblasti Cínovce

Látka toxická pro mikroorganismy a vyšší živočichy i v nízké koncentraci. Do prostředí se dostává: Používá se například:

Membránová separace aktivovaného kalu

Zkušenosti z provozu vybraných membránových bioreaktorů

Výzkumné centrum Pokročilé sanační technologie a procesy

PODPOROVANÁ ATENUACE V PRAXI. Vít Matějů, ENVISAN-GEM, a.s. Tomáš Charvát, VZH, a.s. Robin Kyclt, ENVISAN-GEM, a.s.

OPTIMALIZACE CHEMICKY PODPOROVANÝCH METOD IN SITU REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ.

ODSTRAŇOVÁNÍ KYANIDŮ Z MODELOVÝCH VOD

POZNATKY K PROJEKTOVÁNÍ. Ing. Stanislav Ház

ČEVAK a.s. Laboratoř Mánesova 41/6, České Budějovice

Orientačně lze uvažovat s potřebou cca Kcal na vypaření 1 l kapalné odpadní vody.

Příloha č. 1 k MP č. 04/14. Datum účinnosti. Identifikace metody (SOP) Zk.č. 1 M-CH 01 Stanovení teploty ČSN

RECYKLACE VOD OVĚŘOVÁNÍ A KONKRÉTNÍ REALIZACE. Ondřej Beneš (Veolia ČR) Petra Vachová, Tomáš Kutal (VWS Memsep)

Bioremediace půd a podzemních vod

DIPLOMOVÁ PRÁCE VÝVOJ CHEMISMU VODY V POVODÍ NISY. Bc. Gabriela Ziková, 2013 Vedoucí práce: doc. Ing. Martin Šanda, Ph.D.

BIOTECHNOLOGIE LENTIKATS A JEJÍ UPLATNĚNÍ PŘI VÝROBĚ BIOETANOLU

Biologické čištění odpadních vod - anaerobní procesy

AKREDITOVANÁ ZKUŠEBNÍ LABORATOŘ č.1489 AKREDITOVÁNA ČESKÝM INSTITUTEM PRO AKREDITACI, o.p.s. DLE ČSN EN ISO/IEC 17025:2005

Vliv nestability procesu biologického odstraňování fosforu z odpadní vody. Úskalí biologického odstraňování fosforu z odpadních vod

Laboratoř CHVaK. č posouzená u ASLAB dle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005

FUNKČNÍ VZOREK. OPTIMALIZOVANÝ BIOKATALYZÁTOR LENTIKATS S IMOBILIZOVANÝMI KVASINKAMI SACCHAROMYCES sp. PRO BIOTECHNOLOGICKÉ APLIKACE

Čištění odpadních vod z malých zdrojů znečištění:

Řízení procesu čištění odpadních vod na základě měření koncentrace dusíku.

MEMBRÁNOVÉ ČOV MOŽNOSTI, PRAKTICKÉ APLIKACE A PROVOZNÍ ZKUŠENOSTI

SNÍŽENÍ EUTROFIZACE VODNÍCH TOKŮ DÍKY SEPARACI VOD U ZDROJE A VYUŽITÍ NUTRIENTŮ

ČIŠTĚNÍ SPECIFICKÝCH ODPADNÍCH VOD POMOCÍ IMOBILIZOVANÝCH MIKROORGANISMŮ SPECIFIC WASTEWATER TREATMENT BY IMMOBILIZED MICROORGANISMS

REMOVAL OF NITRATES FROM INDUSTRIAL WASTEWATER BY ACTIVATED SLUDGES FROM BIOLOGICAL WASTEWATER TREATMENT PLANT

ENERGIE Z ODPADNÍCH VOD

nitritace anammox s využitím imobilizovaných mikrobiálních kultur v kontejnerovém uspořádání

Poměr CNP v bioremediacích

VODÁRENSKÁ BIOLOGIE Masarykova kolej Praha

HODNOCENÍ ÚČINNOSTI VEGETAČNÍ KOŘENOVÉ ČISTÍRNY

Zkoušky: Laboratoř je způsobilá aktualizovat normy identifikující zkušební postupy. Laboratoř je způsobilá provádět samostatné vzorkování.

OVĚŘENÍ FUNKČNOSTI BIONOSIČŮ LEVAPOR

ABITEC, s.r.o. zkušební laboratoř Radiová 7, Praha 10

Povodí Vltavy, státní podnik vodohospodářská laboratoř České Budějovice Pražská tř. 490/90, České Budějovice

SEPARÁTORU NA ODDĚLENÍ BIOKATALYZÁTORU LENTIKATS OD KAPALNÉ FÁZE V RÁMCI KONTEJNEROVÉ TECHNOLOGIE ČIŠTĚNÍ PRŮMYSLOVÝCH ODPADNÍCH VOD

N N N* Cyklus a transformace N. Dvě formy: N 2 a N* Mikrobiální ekologie vody. Cyklus uhlíku a dusíku - rozdíly

Tomáš Bouda. ALS Czech Republic, s.r.o., Na Harfě 336/9, Praha 9 Laboratoř Česká Lípa, Bendlova 1687/7, Česká Lípa

KOMBINOVANÁ METODA NZVI S ELEKTROCHEMICKOU PODPOROU PRO IN-SITU SANACI CHLOROVANÝCH ETYLENŮ

VYUŽITÍ A VALIDACE AUTOMATICKÉHO FOTOMETRU V ANALÝZE VOD

Povodí Vltavy, státní podnik vodohospodářská laboratoř České Budějovice E. Pittera 1, České Budějovice

Trendy ve vývoji technologie čištění odpadních vod ve velkých čistírnách

Biologické čištění odpadních vod - anaerobní procesy

Povodí Labe, státní podnik Odbor vodohospodářských laboratoří, laboratoř Ústí nad Labem Pražská 49/35, Ústí nad Labem

ZKUŠENOSTI S VÝPOČTEM ČOV POMOCÍ SOFTWARE WEST

MIKROORGANISMY EDÍ. Ústav inženýrstv. enýrství ochrany ŽP FT UTB ve Zlíně

Identifikace zkušebního postupu/metody PP-LAB (ČSN ISO 10523) PP-LAB (ČSN EN 27888) PP-LAB (ČSN )

INTENZIFIKACE ČOV TLUČNÁ S VYUŽITÍM NOSIČŮ BIOMASY VE FLUIDNÍM LOŽI

Monitoring vod. Monitoring podzemní voda:

Ohlašovací prahy pro úniky a přenosy pro ohlašování do IRZ/E-PRTR

Membránové bioreaktory

Recyklace energie. Jan Bartáček. Ústav technologie vody a prostředí

1. Laboratoř pitných vod Za Olšávkou 290, Sady, Uherské Hradiště 2. Laboratoř odpadních vod U Kunovského lesa 1496, Kunovice

Zkoušení malých čistíren odpadních vod ve VÚV TGM, v.v.i.

HODNOCENÍ JAKOSTI PODZEMNÍCH VOD. Tab. č. 18/ 1. Chloridy. Jakost podzemní vody v ukazateli: (mg/l) Hydrogeologický rajón

Seminář projektu Rozvoj řešitelských týmů projektů VaV na Technické univerzitě v Liberci. Registrační číslo projektu: CZ.1.07/2.3.00/30.

Laboratoř je způsobilá aktualizovat normy identifikující zkušební postupy. Laboratoř je způsobilá provádět samostatné vzorkování.

PŘEDMLUVA...ii. OBSAH...ii 1. ÚVOD...1

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

Optimální poměry nutrientů pro čištění odpadních vod

Sloučeniny dusíku. N elementární N anorganicky vázaný. N organicky vázaný. resp. N-NH 3 dusitanový dusík N-NO. amoniakální dusík N-NH 4+

ZPRACOVÁNÍ ODPADNÍCH VOD. Cenné látky v odpadní vodě / Separované čištění proudů vod

ODPADNÍ VODY ODPADNÍ VODY. další typy znečištění. Ukazatele znečištění odpadních vod. přehled znečišťujících látek v odpadních vodách

Biogeochemické cykly biogenních prvků

TECHNOLOGIE ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD S VYUŢITÍM NANOVLÁKENNÉHO NOSIČE BIOMASY.

2. Měření zónové sedimentační rychlosti

Vliv kalového hospodářství na odstraňování dusíku. Kalová voda. Odstraňování dusíku na biologických ČOV

KOLONOVÉ EXPERIMENTY POROVNÁNÍ REAKTIVNOSTI NÁPLNĚ PRB PŘI REDUKCI CLU

EFFECT OF ORGANIC SUBSTRATE ON REMOVAL OF NITRATES FROM INDUSTRIAL WASTEWATER

čistírnách odpadních vod (PČOV) hl. m. Praha

Metabolismus, taxonomie a identifikace bakterií. Karel Holada khola@lf1.cuni.cz

Dekompozice, cykly látek, toky energií

kde k c(no 2) = 2, m 6 mol 2 s 1. Jaká je hodnota rychlostní konstanty v rychlostní rovnici ? V [k = 1, m 6 mol 2 s 1 ]

Severočeské vodovody a kanalizace, a.s. Středisko laboratoří Liberec Sladovnická 1082, Liberec 30

Příloha č.: 1 ze dne: je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č.: 96/2012 ze dne:

Transkript:

Univerzita J. E. Purkyně, Ústí nad Labem Fakulta životního prostředí LentiKat s a.s., Praha Odstraňování dusičnanů a dusitanů ze zasolených vod pomocí denitrifikačních Biokatalyzátorů lentikats J. Trögl, A. Boušková, V. Pilařová, P. Dáňová, J. Mrákota, J. Měchurová, J. Krudencová, R. Holíček, R. Fryčák, S. Bošková, P. Janoš, R. Stloukal Výzkumné centrum ARTEC

Biotechnologie lentikats Biokatalyzátor Lentikats = biologický materiál enkapsulovaný do polyvinylalkoholové matrice (PVA) do tvaru čoček

Biotechnologie lentikats Hydrogel (~80% vody) Pružná, ale pevná matrice Netoxická Biologicky neodbouratelná Dlouhodobě stabilní Rychlá difůze

Biotechnologie lentikats Biotechnologie lentikats = jakákoliv biotechnologie využívající Biokatalyzátor lentikats Výhody Dávkování MO dle potřeby Opakované použití Ochrana mikroorganismů Vysoká aktivita pomalurostoucích MO Snížení produkce kalů Intenzifikace provozu

Řešené projekty Odstranění dusičnanů z eluátů iontoměničových kolon 20 g/l NaCl + 2 g/l Na 2 SO 4, až 10 g/l NO 3 bez živin Odstranění dusičnanů a dusitanů z OV po odsíření spalin salinita až 8% (35 g/l Cl + 17 g/l SO 4 2 ) až 250 mg/l NNO x limitující živiny (P ) vysoká CHSK (4001400 mg/l), nízká BSK 5

Experimentální podmínky Org. substrát ethanol, Brentaplus 3:1 až 8:1 (CHSK:N) Biokatalyzátory lentikats Paracoccus denitrificans Paracoccus pantotrophus Pseudomonas fluorescens Na úvod anoxická kultivace na aktivitu ~1000 mg N / hod / kg BL

Eluáty iontoměničových kolon NO 3

Eluáty iontoměničových kolon NO 3

Eluáty iontoměničových kolon NO 3

Zadání slané vody NO 3

Zadání slané vody NO 3 eluáty s dusičnany

Eluáty iontoměničových kolon slané vody regenerace pomocí Biotechnologie Lentikats NO 3 eluáty s dusičnany

Eluáty iontoměničových kolon Cíl: Optimalizovat Biotechnologii Lentikats pro odstraňování dusičnanů z eluátů iontoměničových kolon maximální aktivita BL (mg NNO 3 / hod / kg BL) otázka výsledného objemu reaktoru a množství BL Potenciální problémy: salinita, absence živin, vysoké koncentrace NO 3

Vsádkové pokusy Hlavní faktory ovlivňující denitrifikační aktivity teplota (2230 C) doba od poslední kultivace enkapsulovaných MO bakterie se nemnoží (absence živin), ale postupně umírají a unikají z PVA matrice nutná regenerace (kultivace) Trögl et al. Desalination 275 (2011) 830838

Vsádkové pokusy Po adaptaci nemá vliv ředění matrice lze dosáhnout až 1000 mg N / hod / kg BL srovnatelné s neinhibujícím denitrifikačním médiem adaptace po min. jednom cyklu eluáty (pokles aktivity) kultivace (kultivace přeživších MO) pravděpodobně selekce odolnějších jedinců Trögl et al. Afr. J. Biotechnol. 79 (2011) 1830418310

Průtočné pokusy Dlouhodobé ověření předchozích poznatků Ověření poklesu aktivit a kultivace v průtočném uspořádání Denitrifikační aktivity přes 400 mg N / hod / kg BL, s adaptovaným BL přes 1000

Nátok / odtok [mg N / hod] Den. aktivita [mg / hod / kg BL]. PLFA [mg/g sušiny BL] Adaptovaný BL 1200 5 1000 100% eluát bez živin Denitrifikační aktivita kultivace eluát + živiny 100% eluát bez živin 4 800 Nátok NNO3 Odtok NNO3 PLFA 3 600 400 2 200 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Čas [dny] 0

Aplikační souhrn BL aplikovatelný pro denitrifikaci eluátů iontoměničových kolon Po adaptaci vysoké denitrifikační aktivity (1000 mg N / hod / kg BL) Lze odbourávat až 10 g/l NO 3 (průtočně) resp. 8 gl (vsádkově) Účinnost odbourání N >98% Pokles aktivity v důsledku absence živin regenerace možná vsádkově i průtočně

OV z odsíření spalin Cíle: Změřit a zredukovat inhibici denitrifikace v reálných vodách z běžících elektráren Dlouhodobě ověřit provoz v průtočném uspořádání Optimalizovat provoz (ph, CHSK:N, doba zdržení )

Vsádkové porovnání biokatalyzátorů Salinita ~4% Aktivita odbourávání [mg NNOx/(kg BL hod)] NNO x NNO 3 Biokatalyzátor Počáteční aktivita v KM médiu Aktivita v upravené odpadní vodě Aktivita v KM po experimentu s OV P. pantotrophus 467 16 (100 %) 805 209 (100 %) 79 8 (17 %) 192 15 (24 %) 293 8 (63 %) 363 92 (45 %) P. fluorescens 322 50 (100 %) 420 149 (100 %) 55 6 (17 %) 202 74 (48 %) 236 82 (73 %) 229 63 (54 %) P. fluorescens, + fosfor 310 104 (100 %) 365 28 (100 %) 201 62 (65 %) 384 119 (105 %) 386 60 (125 %) 409 60 (112 %)

Vsádkové porovnání biokatalyzátorů Salinita ~4% Aktivita odbourávání [mg NNOx/(kg BL hod)] NNO x NNO 3 Biokatalyzátor Počáteční aktivita v KM médiu Aktivita v upravené odpadní vodě Aktivita v KM po experimentu s OV P. pantotrophus 467 16 (100 %) 805 209 (100 %) 79 8 (17 %) 192 15 (24 %) 293 8 (63 %) 363 92 (45 %) P. fluorescens 322 50 (100 %) 420 149 (100 %) 55 6 (17 %) 202 74 (48 %) 236 82 (73 %) 229 63 (54 %) P. fluorescens, + fosfor 310 104 (100 %) 365 28 (100 %) 201 62 (65 %) 384 119 (105 %) 386 60 (125 %) 409 60 (112 %)

Průtočné pokusy Nátok Dosažené parametry Time [days] Cl [g/l] SO 4 2 [g/l] NNO x [mg/l] Odtok NNO x [mg/l] Denit. aktivita [mg NNO x. h 1.kg 1 BL] Pozn. 16.83 20 10.5 200 <5 >456 43.99 35 17 248 157 201 47.32 35 17 132 42 192 47.91 35 17 80 <5 >167 51.80 35 17 114 21 212 76.12 20 3.5 203 23 407 88.08 20 3.5 97 19 187 90.06 5 3.5 76 5 171 Doba zdržení 8 h 98.82 5 3.5 157 <5 >479 + živiny 101.82 5 3.5 206 <5 >477

Ratio of denitrification activities NNO x / NNO 3 Vliv ph 1,4 1,2 NNO 3 NNO 2.. N 2 1 0,8 y = 0,6991x 4,4332 R 2 = 0,7468 0,6 0,4 0,2 0 6,8 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 ph Trögl et al. Int. J. Environ. Sci. Technol. v řízení

Souhrn Biotechnologie lentikats je použitelná pro eliminaci NNO x z vod po odsíření spalin aktivity snížené dle salinity (150450 mg N. h 1. kg 1 LB), ale stále dostatečné pro průmyslovou aplikaci účinnost odstranění NNO x (>98%) nízké odtokové koncentrace NNO x (<5 mg/l) Přídavky fosforu snižují inhibici denitrifikace Je třeba přidávat průběžně živiny pro dlouhodobé udržení aktivity ph přes 7,8 eliminuje kumulaci dusitanů

Význam enkapsulace Klíčový význam enkapsulace při podobných aplikacích Udržení biomasy v systému i při nedostatku / absenci živin Použitelné denitrifikační aktivity i při extrémních salinitách Eliminace i vysokých (inhibujících) koncentrací NNO x (2300 mg/l) Ochranný vliv matrice?

Děkuji za pozornost

Aplikační souhrn eluáty Životnost BL nejméně 1 rok Vsádkové i průtočné uspořádání srovnatelné (aktivity, pokles) vsádkově lze lépe kontrolovat stupeň odstranění průtočně lze odbourávat vyšší koncentrace NO 3

Experimentální část Reaktor kádinky 5l (pracovní objem 34 litry) válcovitý 15 litrů (pracovní objem 10 l) míchání ( vznos BL) sondy ph, O 2, teplota průtočné uspořádání: peristaltické pumpy, síťový separátor

Experimentální část Analytická stanovení dusičnany, chloridy, sírany (HPLC) dusitany, fosforečnany, amonné ionty, CHSK (spektrofotometricky sety Merck) zákal (OD) spektrofotometricky RL, NL po filtraci přes 0,45 m filtr

Validace analytických stanovení Stanovení dusitanů a CHSK validována interference chloridů, síranů, dusičnanů, dusitanů Ostatní stanovení orientační kontrola Závěr: Vzorky je třeba ředit 20x50x Vyšší meze stanovitelnosti dusičnany 25 mg/l dusitany 2,5 mg/l CHSK 100 mg/l PPO 3 1 mg/l

Aktivita BL = rychlost odbourávání jednotkovým množstvím BL odbouraný NNO x / hod / kg BL Vsádkově: z počátečního NNO x a doby pro jeho odbourání pod mez stanovitelnosti Kontinuálně: rozdíl mezi nátokem a odtokem N (mg N/hod) Analogicky i další aktivity (NNO 3, CHSK, P )

N [mg/l] Denitrification activity 200 150 NNO X 100 50 0 NNO 2 NNO 3 0 6 12 18 24 30 Time [hrs]

Obsah N [mg/hod] Pokus 79 500 450 400 350 Odtok N [mg/hod] Rychlost odbourávání [mg/hod/kg] Nátok NNO3 [mg/hod] Odtok NNO3 [mg/hod] Odtok NNO2 [mg/hod] 300 250 200 150 100 50 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Čas [hod]

Obsah N [mg/hod] OD (600 nm) Pokus 79 500 450 400 350 Odtok N [mg/hod] Rychlost odbourávání [mg/hod/kg] Nátok NNO3 [mg/hod] OD (600 nm) (na vedlejší ose) 1,6 1,4 1,2 300 1,0 250 200 150 100 50 0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Čas [hod]

OD 600 nm Obsah dusičnanů [mg/l] Růstová křivka volného P. denitrificans 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 Voda Voda + P 100% 100%+P 200% 200%+P KM 1200 1000 800 600 400 0,1 0,05 0 200 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Čas [hod] Generační doba = 12,2 hod

OD 600 nm Růstová křivka P. denitrificans v živném médiu s přídavkem solí 1,2 1,0 0,8 0,6 0% 40% 60% 80% 100% 150% 200% 300% 0,4 0,2 0,0 0 10 20 30 40 50 60 70 Čas [hod]

Denitrifikace Mikrobiální redukce dusičnanů na dusitany až plynný dusík anaerobní respirace Paracoccus, Pseudomonas 12 NO3 5C2H5OH 6 N2 10CO2 9 H2O 12OH Několik meziproduktů NO 3 NO 2 NO N 2 O N 2 Různá buněčná lokalizace (cytoplazma, periplazmatický prostor)

Denitrifikace buněčná lokalizace NO 3 Nar NO 2 Nir NO N 2 O N 2 N 2 NO 3 NO 2

Inhibice denitrifikace Hlavní faktory salinita vysoké koncentrace dusičnanů vyšší koncentrace dusitanů (HNO 2 ) kyslík těžké kovy Významný vliv ph kyselé prostředí = vyšší toxicita dusitanů vliv ph na poměr mezi odbouráváním dusičnanů a dusitanů (vyšší ph = priorita

Adaptace V předchozích pokusech pozorována adaptace fyziologická: nestandardní kinetika u prvních pokusů v eluátech (šok?) dlouhodobá (evoluční?): zvyšování aktivit s opakovanými cykly eluátykultivace Obojí znovu pozorováno