Ograniczanie zużycia energii i zawartości azotu w ściekach
W takich regionach, jak Europa Środkowa, średnia temperatura wód ściekowych nie przekracza 15 stopni Celsjusza, a w Skandynawii bywa jeszcze niższa. Jednak ogrzewanie całego strumienia ścieków do temperatury sprzyjającej fermentacji beztlenowej nie jest opłacalne. Tym problemem zajęli się naukowcy z finansowanego przez UE projektu "Biofilms in bioreactors for advanced nitrogen removal from wastewater" (BIONIT). Konsorcjum przyjrzało się temperaturze ścieków komunalnych i bioreaktorom z błoną biologiczną do usuwania azotu, łącząc technologie oczyszczania beztlenowego i tlenowego. Można przyjąć, że błony biologiczne to grupy drobnoustrojów przywierające do siebie wzajemnie na powierzchni. Azotowanie w reaktorach z błoną biologiczną oraz odazotowanie w reaktorach z zawartością ziarnistej biomasy zademonstrowano dotychczas jedynie przy temperaturach powyżej 25 stopni Celsjusza. Dlatego też procesy azotowania i odazotowania wymagają dostosowania do niższej temperatury oraz błon biologicznych sprawdzonych w obu typach reaktorów. Udało się to osiągnąć poprzez zastosowanie reaktorów wyposażonych w błonę biologiczną ze złożem ruchomym w różnych temperaturach oraz różnych parametrach technologicznych. Pracę reaktorów monitorowano przez ponad rok, aby zmierzyć długofalową wydajność. Zbadano także alternatywny proces pracy reaktorów polegający na odazotowaniu i beztlenowym utlenianiu amoniaku. Badania skupiły się na beztlenowej ziarnistej błonie biologicznej oraz procesach transportowych, jakie w niej następują. Populacja drobnoustrojów w błonie biologicznej odazotowującej została zbadana przy użyciu fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ. Technologia ta ujawniła obecność i ilość bakterii utleniających azotan oraz bakterii utleniających amoniak w błonie biologicznej hodowanej w reaktorach. Aby zbadać wzorce transportu oraz śledzić przemieszczanie się biodostępnych składników odżywczych w obrębie beztlenowej ziarnistej błony biologicznej, zastosowano obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego. Miało to duże znaczenie, ponieważ transport azotu i tlenu są decydujące dla kontrolowania procesów azotowania i odazotowania. Oczekuje się, że wyniki projektu BIONIT poprawią aspekty ekologiczne i ekonomiczne oczyszczania ścieków komunalnych w Europie. Rezultatem będzie ograniczenie zapotrzebowania na energię w oczyszczalniach ścieków, zmniejszenie produkcji osadów kanalizacyjnych oraz obniżenie kosztów operacyjnych. Pozwoli to polepszyć zarówno środowisko, jak i gospodarkę w Europie.
Słowa kluczowe
Ścieki, błona biologiczna, usuwanie azotu, fermentacja beztlenowa, bioreaktor, azotowanie, odazotowanie
