Deammonifisering av Rejekt Forbehandlet med Termisk Hydrolyse

Abstract

Cambi sin termiske hydrolyse prosess(THP) er en kjent og effektiv forbehandlingsprosess for slam før den stabiliseres i en råtnetank. Vannstrømmen som resulterer etter at det fordøyde slammet er avvannet, er rik på ammonium og kalles rejekt. Deammonifisering er en energieffektiv og kjent mikrobiell nitrogenfjerningsprosess for rejekt hvor ammonium omdannes til nitrogengass via nitritt, uten behov for en tilgjengelig karbonkilde. Denne prosessen utføres av ammonium oksiderende bakterier(AOB) og anaerobe ammonium oksiderende bakterier(anammox). Rejekt fra en råtnetank med THP forbehandling har en høyere konsentrasjon av ammonium og kjemisk oksygenforbruk(KOF) sammenlignet med konvensjonelt rejekt. Deammonifisering av THP rejekt har vist seg å være mindre effektivt enn for konvensjonelt rejekt, og det spekuleres i om det er de høye KOF-konsentrasjonene som virker inhiberende på prosessen.

Målet med dette arbeidet var å undersøke mulige hemmende virkninger på deammonifiseringsprosessen fra ulike KOF-fraksjoner som finnes i THP rejekt. Dette inkluderte også undersøkelser av mulig tilstedeværelse av heterotrofe organismer grunnet tilgjengeligheten av bionedbrytbart KOF. Deammonifisering av THP rejekt i IFAS ANITA Mox prosessen ble undersøkt i både simuleringer og laboratorieforsøk. Kun anammox biomassen, som vokste på K5 bærere, ble undersøkt i laboratorieforsøkene.

Simuleringene viste konkurranse mellom heterotrofe organismer og AOB, konsentrasjonen av AOB i prosessen ble redusert når fraksjonene med bionedbrytbart KOF økte. Ingen tydelige observasjoner av inhibering av anammox ble observert. Laboratorieforsøkene viste tilstedeværelse av heterotrofe denitrifiserende bakterier som konkurrerte med anammox. En høyere konkurranse for nitritt ble observert for økende eksponering av THP rejekt, også for THP rejekt med reduserte KOF-konsentrasjoner. Reduksjon i de større KOF-fraksjonene i THP rejektet minket anammox aktiviteten, mens reduksjon i de mindre KOF-fraksjonene økte anammox aktiviteten. Både simuleringene og laboratorieforsøkene indikerte at de minste og bionedbrytbare KOF-forbindelsene ga en høyere vekst og konkurranse fra heterotrofe organismer, som resulterte i at ytelsen til den deammonifiserende biomassen ble svekket. Resultatene kunne verken utelukke eller konkludere med at andre forbindelser tilstede i THP rejektet virket inhiberende på prosessen.

The Cambi thermal hydrolysis process(THP) is a well-known and effective pretreatment process for sludge before it is stabilized in an anaerobic digester(AD). The water stream resulting after the digested sludge is dewatered, called reject, has a high concentration of ammonium. Deammonification is an energy efficient and well-known microbial removal process for reject which converts the ammonium to nitrogen gas, via nitrite, without the need of a carbon source. The process is performed by ammonium oxidizing bacteria(AOB) and anaerobic ammonium oxidation bacteria(anammox). The reject water resulting from an AD with applied Cambi THP has a higher concentration of ammonium and chemical oxygen demand(COD) compared to a conventional AD. Deammonification of THP reject has shown to be less efficient and it is speculated that the high COD concentration is the factor inhibiting the process.

The aim of this work was to investigate the possible inhibiting effects on deammonification from different COD fractions present in THP reject, including the investigation of competitive heterotrophic organisms possibly present in the process due to the availability of biodegradable COD. The deammonification process IFAS ANITA Mox was investigated both in simulations and experimental work. Only the anammox biomass, growing on K5 carriers, was examined in the experimental work.

The simulations showed competition between heterotrophic organisms and AOB, and the AOB concentration decreased with increasing fractions of biodegradable COD. No clear inhibition of the anammox was observed. The experimental work showed presence of heterotrophic denitrifying bacteria on the carriers which competed with the anammox. Higher competition for nitrite by denitrifiers was observed for increasing exposure to THP reject, also for THP reject with reduced COD concentrations. Reduction of pCOD and cCOD in the THP reject decreased the activity of anammox, while the reduction of pCOD and sCOD in the THP reject clearly increased the activity of anammox. Both the simulations and the experimental work implied that the small and biodegradable COD fractions led to a higher growth and competition from heterotrophs, which resulted in a lower efficiency for the deammonification biomass. The results could neither exclude or conclude that other compounds present in THP reject are inhibiting the process.