Usuwanie azotu ze ścieków
Usuwanie substancji odżywczych ze ścieków jest ważnym celem UE w dziedzinie ochrony środowiska. Obecnie stosowane metody wiążą się z emisją gazów cieplarnianych, mimo alternatywy w postaci autotroficznego usuwania azotu. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu GREENN2 (Greener biological nitrogen removal: Minimization of N2O emissions and optimization of the integration issues of the nitration / Anammox process for main stream wastewater treatment) badali metody ograniczania emisji tlenku diazotu (N2O) podczas usuwania azotu. Badanie dotyczyło też wdrożenia autotroficznego etapu usuwania azotu (z użyciem bakterii) do standardowej praktyki oczyszczania ścieków. Celem było opracowanie przyjaznego środowisku, zrównoważonego procesu oczyszczania ścieków, który miałby jednocześnie niewielki ślad węglowy. Badacze ustalili, że do zwalczania bakterii utleniających azot (NOB) warto wykorzystać ich konkurencję z bakteriami utleniającymi amoniak (AOB). Zespół modelował ten etap procesu, aby uzyskać dane na temat skutecznych metod ograniczania wpływu NOB. Można hamować ich wzrost w niskiej temperaturze, jeśli stężenie amoniaku przekracza pewien poziom. Powyżej tego poziomu dostępność tlenu jest niewystarczająca do utleniania azotu, co przeciwdziała rozwojowi NOB. Poniżej tego progu beztlenowe utlenianie amoniaku (Anammox (AMX)) sprzyja NOB. Podczas licznych testów NOB przegrywały konkurencję z AOB, lecz nie bezpośrednio z AMX poprzez brak dostępności azotanów. Zespół wykorzystał podobne modelowanie do oceny korzyści z hybrydowego układu nitryfikacja–AMX. W takim przypadku częściowa nitryfikacja była przeprowadzana w zawiesinie, podczas gdy AMX była prowadzona w nośnikach, podobnie jak w niektórych technologiach. Model ukazał, że biofilm AMX wymagał cienkiej warstwy AOB, która odpowiadała za około jedną trzecią potencjału nitryfikacji. Badacze zaproponowali dwuetapowy proces wydajnego hamowania NOB w niskich temperaturach, w reaktorach wykorzystujących osad granulowany. Etapami tego procesu była nitryfikacja częściowa i AMX. Zespół modelował emisje N2O z reaktorów biofilmowych. Wyniki wskazują na duże znaczenie produktu pośredniego, hydroksylaminy, który ulega dyfuzji w biofilmie i zwiększa emisję N2O. Testy w reaktorach wykorzystujących osad granulowany potwierdziły tę teorię. Abiotyczna emisja N2O jest istotna dla oczyszczania ścieków. W projekcie GREENN2 opracowano nowy system oczyszczania ścieków obniżający emisję węgla. Przyniesie to podwójną korzyść, polegającą na usuwaniu składników odżywczych ze ścieków oraz obniżaniu emisji dwutlenku węgla.
