Czasopismo | GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA | Rocznik 2016 - zeszyt 4

Tlenowy osad granulowany - alternatywa dla klasycznego osadu czynnego

10.15199/17.2016.4.5

nr katalogowy: 97816
10.15199/17.2016.4.5

Badania nad tlenowym osadem granulowanym rozpoczęto w latach 90. XX wieku i od tego czasu były prowadzone w skali laboratoryjnej w reaktorach porcjowych przez wielu badaczy. Artykuł jest próbą (podjętą w oparciu o studia literaturowe) zwięzłego przedstawienia tej przyszłościowej technologii, która po wielu latach badań teraz doczekała się swoich pierwszych zastosowań w skali technicznej. Osad granulowany uważa się za skutek procesu samo-immobilizacji mikroorganizmów, która przebiega bez stosowania materiału nośnikowego. W opracowaniu zaprezentowano nie tylko właściwości tlenowego osadu granulowanego (takie jak: wysoka szybkość sedymentacji, długi czas zatrzymania, duża aktywność i odporność na wysokie obciążenie ładunkiem) oraz zalety tej technologii (układ kompaktowy z wysokim stężeniem biomasy, wysoka efektywność usuwania biogenów, redukcja dużych osadników i dużych powierzchni niezbędnych do oczyszczania ścieków), ale także główne koncepcje mechanizmów granulacji i czynniki warunkujące przebieg tego procesu (obciążenie reaktora, hydrodynamiczne siły ścinające, hydrauliczny czas zatrzymania, głód substratowy w warunkach tlenowych, współczynnik wymiany w SBR etc.). Omówiono także pierwszą opatentowaną technologię tlenowego osadu granulowanego zastosowaną w skali technicznej w wielu krajach, w tym także w Polsce (Nereda®), oraz nowy typ reaktora przepływowego pracującego z tlenowym osadem granulowanym (Reverse Flow Baffl ed Reactor - reaktor przegrodowy ze zmiennym kierunkiem przepływu).Wstęp Granule tlenowe są rodzajem zagregowanej kompaktowej struktury mikrobiologicznej, która powstaje na skutek samoimmobilizacji bakterii, różniąc się od biofi lmu brakiem wykorzystania nośnika biomasy. Podobnie jak klasyczny osad czynny, tlenowy osad granulowany jest biotopem zawieszonym w toni ścieków, jednak w odróżnieniu od kłaczków, granule mają wyraźnie zarysowany quasi-kulisty kształt, większy wymiar, bardziej zwartą strukturę [...]

Bibliografia

[1] Adav, S. S., Lee, D. J., Show, K. Y., & Tay, J. H. 2008. "Aerobic granular sludge: recent advances" Biotechnology advances, 26(5): 411-423.
[2] Arrojo B. 2007. Rozprawa doktorska: Advanced systems for biological treatment of high nitrogen - loaded wastewater, Uniwersytet Santiago de Compostela.
[3] Augustyniak P. i Podedworna J. 2016. "Tlenowy granulowany osad czynny. Koncepcje mechanizmów formowania, właściwości i wymagania technologiczne" Wyd. Seidel-Przywecki Sp. z o.o., Warszawa (obecnie w druku).
[4] Barr, J. J., Cook, A. E., & Bond, P. L. 2010. “Granule formation mechanisms within an aerobic wastewater system for phosphorus removal" Applied and environmental microbiology, 76(22): 7588-7597. Rys. 5. Reaktor przegrodowy ze zmiennym kierunkiem przepływu (RFBR); schemat działania oraz profi le zmian stężenia s.m. osadu, N-NH4 +, BZT5; Li i in. (2015) Fig. 5. Schematic diagram of RFBR (Reverse Flow Baffl ed Reactor) in forth and back fl ow and pattern of MLSS, N-NH4 +, BOD5 changes through the reactor. Li et al. (2015) 148 GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA ■ KWIECIEŃ 2016
[5] Beun, J. J., Hendriks, A., Van Loosdrecht, M. C. M., Morgenroth, E., Wilderer, P. A., & Heijnen, J. J. 1999. "Aerobic granulation in a sequencing batch reactor" Water Research, 33(10): 2283-2290.
[6] Cydzik-Kwiatkowska A., M. Zielińska .2011. "Technologia osadu granulowanego w oczyszczaniu ścieków" Trendy w biotechnologii środowiskowej, wyd. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, Olsztym 2011: 63-85.
[7] Cydzik-Kwiatkowska, A., K. Bernat, M. Zielińska, I. Wojnowska-Baryła, 2014. "Cycle length and COD/N ratio determine properties of aerobic granules treating high-nitrogen wastewater" Bioprocess and biosystems engineering, 37(7): 1305-1313.
[8] de Kreuk, M. K., Picioreanu, C., Hosseini, M., Xavier, J. B., & Van Loosdrecht, M. C. M. 2007. "Kinetic model of a granular sludge SBR: infl uences on nutrient removal" Biotechnology and bioengineering, 97(4): 801-815.
[9] Gao, D., Liu, L., Liang, H., & Wu, W. M. .2011. "Aerobic granular sludge: characterization, mechanism of granulation and application to wastewater treatment "Critical Reviews in Biotechnology, 31(2): 137-152.
[10] Giesen, A., van Loosdrecht, M. C. M., de Bruin, L. M. M., Pronk, M., van der Roest, H. 2014. “Full-scale Experiments With Aerobic Granular Biomass Technology For Treatment Of Urban And Industrial Wastewater".
[11] Gonzalez-Gil, G., & Holliger, C. 2014. “The microbial landscape and architecture of aerobic granules, their life stages and practical implications" Applied and Environmental Microbiology, AEM-00250.
[12] Kończak. 2011. Rozprawa doktorska: Rola polimerów zewną trzkomórkowych w mechanizmach powstawania i aktywnoś ci granulowanego osadu czynnego w warunkach tlenowych. Politechnika Ś lą ska Wydział Inż ynierii Ś rodowiska i Energetyki, Gliwice 2011.
[13] Koń czak B., Miksch K. 2009. "Formowanie granulowanego osadu czynnego w warunkach tlenowych" Podstawy Biotechnologii Ś rodowiskowej - trendy, badania, implementacje cz. II., (red. Ż abczyń ski S.), Wydawnictwo Politechniki Ś lą skiej: 69-74.
[14] Laspidou CH. S., Rittman B.E. 2002, A united theory for extracellular polymeric substances, soluble microbial products, and active and inert biomass, Wat. Res. 36: 2711-2720
[15] Lemaire, R., Webb, R. I., & Yuan, Z. 2008. "Micro-scale observations of the structure of aerobic microbial granules used for the treatment of nutrientrich industrial wastewater" The ISME journal, 2(5): 528-541.
[16] Li Y., Liu Y., Liang S., Feng C., 2008. “DO diffusion profi le in aerobic granule and its microbiological implications. Enzyme Microb. Technol." (43): 349-354.
[17] Li, A. J., Yang, S. F., Li, X. Y., & Gu, J. D. 2008. “Microbial population dynamics during aerobic sludge granulation at different organic loading rates" Water Research, 42(13): 3552-3560.
[18] Li, J., Cai, A., Ding, L., Sellamuthu, B., & Perreault, J. 2015. "Aerobic sludge granulation in a Reverse Flow Baffl ed Reactor (RFBR) operated in continuous-fl ow mode for wastewater treatment" Separation and Purifi cation Technology (149): 437-444.
[19] Li, X. M., Liu, Q. Q., Yang, Q., Guo, L., Zeng, G. M., Hu, J. M., & Zheng, W. 2009. Enhanced aerobic sludge granulation in sequencing batch reactor by Mg2+ augmentation. Bioresource technology, 100(1): 64-67.
[20] Lin L.H., Jian L.W., Xiang H.W., Yi Q. 2005. “The formation and characteristics of aerobic granules in sequencing batch reactor (SBR) by seeding anaerobic granules" Process Biochem. (40): 1-7.
[21] Liu Y.Q, Tay J.H, Ivanov V., Moy B.Y.P, Liu Y., Tay S.T.L. 2005. “Infl uence of phenol on nitrifi cation by microbial granules" Process Biochem. (40): 3285-9.
[22] Liu, Y. Q., & Tay, J. H. 2007. “Characteristics and stability of aerobic granules cultivated with different starvation time" Applied microbiology and biotechnology, 75(1): 205-210.
[23] Liu, Y. Q., & Tay, J. H. 2008. "Infl uence of starvation time on formation and stability of aerobic granules in sequencing batch reactors" Bioresource technology, 99(5): 980-985.
[24] Liu, Y., & Tay, J. H. 2004. "State of the art of biogranulation technology for wastewater treatment" Biotechnology advances, 22(7): 533-563.
[25] Liu, Y., & Tay, J. H. 2002. "The essential role of hydrodynamic shear force in the formation of biofi lm and granular sludge" Water Research, 36(7): 1653-1665.
[26] Liu, Y., Wang, Z. W., Qin, L., Liu, Y. Q., & Tay, J. H. 2005. "Selection pressure-driven aerobic granulation in a sequencing batch reactor" Applied Microbiology and Biotechnology, 67(1): 26-32.
[27] Liu, Z., Liu, Y., Zhang, A., Zhang, C., & Wang, X. 2014. “Study on the process of aerobic granule sludge rapid formation by using the poly aluminum chloride (PAC)" Chemical Engineering Journal, 250: 319-325.
[28] Lochmatter, S., & Holliger, C. 2014. “Optimization of operation conditions for the startup of aerobic granular sludge reactors biologically removing carbon, nitrogen, and phosphorous." Water research, 59: 58-70.
[29] Lv, Y., Wan, C., Lee, D. J., Liu, X., & Tay, J. H. 2014. "Microbial communities of aerobic granules: granulation mechanisms“ Bioresource technology, 169: 344-351.
[30] McSwain, B. S., Irvine, R. L., & Wilderer, P. A. 2004. "The effect of intermittent feeding on aerobic granule structure" Water Science & Technology, 49(11-12): 19-25.
[31] Moy BYP, Tay JH, Toh SK, Liu Y, Tay STL. 2002. "High organic loading infl uences the physical characteristics of aerobic granules" Lett. Appl. Microbiol (34):407-12.
[32] Ni B.J, Xie W.M, Liu S.G, Yu H.Q, Wang Y.Z, Wang G, i in. 2009. “Granulation of activated sludge in a pilot-scale sequencing batch reactor for the treatment of low-strength municipal wastewater" Water Res.(43): 751-61.
[33] Pronk, M., Abbas, B., Al-zuhairy, S. H. K., Kraan, R., Kleerebezem, R., & Van Loosdrecht, M. C. M. 2015. “Effect and behaviour of different substrates in relation to the formation of aerobic granular sludge“ Applied microbiology and biotechnology, 99(12): 5257-5268.
[34] Qin L., Liu Y., Tay J.H. 2004. “Effect of settling time on aerobic granulation in sequencing batch reactors" Biochem. Eng. J., 21: 47-52.
[35] Rocktäschel, T., Klarmann, C., Ochoa, J., Boisson, P., Sørensen, K., & Horn, H. 2015. "Infl uence of the granulation grade on the concentration of suspended solids in the effl uent of a pilot scale sequencing batch reactor operated with aerobic granular sludge" Separation and Purifi cation Technology (142): 234-241.
[36] Seviour, T., Pijuan, M., Nicholson, T., Keller, J., & Yuan, Z. .2009. "Gelforming exopolysaccharides explain basic differences between structures of aerobic sludge granules and fl occular sludges" Water research, 43(18): 4469-4478.
[37] Seviour, T., Pijuan, M., Nicholson, T., Keller, J., & Yuan, Z. 2009. “Understanding the properties of aerobic sludge granules as hydrogels" Biotechnology and bioengineering, 102(5): 1483-1493.
[38] Tay J.H., Liu Q.S., Liu Y. 2002, “Characteristics of aerobic granules grown on glucose and acetate in sequential aerobic sludge blanket reactors" Environ. Technol. (23): 931-6.
[39] Tay S.T.L., Moy B.Y.P., Maszenan A.M., Tay J.H. 2005. “Comparing activated sludge and aerobic granules as microbial inocula for phenol biodegradation. Appl" Microbiol.Biotechnol. (67): 708-13.
[40] Tay, J. H., Liu, Q. S., & Liu, Y. 2001. “Microscopic observation of aerobic granulation in sequential aerobic sludge blanket reactor" Journal of Applied Microbiology, 91(1): 168-175.
[41] Tay, J. H., Liu, Q. S., & Liu, Y. 2001. "The effects of shear force on the formation, structure and metabolism of aerobic granules "Applied Microbiology and Biotechnology, 57(1-2): 227-233.
[42] Tay, J., Liu, Q., & Liu, Y. 2004. "The effect of upfl ow air velocity on the structure of aerobic granules cultivated in a sequencing batch reactor“ Water Science & Technology, 49(11-12): 35-40.
[43] Toh S.K., Tay J.H., Moy B.Y.P., Tay S.T.L. 2003. “Size-effect on the physical character- istics of the aerobic granule in a SBR" Appl. Microbiol. Biotechnol. (60): 687-695.
[44] Verawaty, M., Pijuan, M., Yuan, Z., & Bond, P. L. 2012. “Determining the mechanisms for aerobic granulation from mixed seed of fl occular and crushed granules in activated sludge wastewater treatment“ Water Research, 46(3): 761-771.
[45] Wang Z.W., Liu Y., Tay J-H. 2007. “Biodegradability of extracellular polymeric substances produced by aerobic granules" Microbiol.Biotechnol. 74: 462-466.
[46] Wang Z.W., Liu Y., Tay J.H. 2006. “The role of SBR mixed liquor volume exchange ratio in aerobic granulation" Chemosphere 62(5): 767-71.
[47] Wanner, J. 1994. “Activated sludge: bulking and foaming control" CRC Press.
[48] Weber, S. D., Ludwig, W., Schleifer, K. H., & Fried, J. 2007. "Microbial composition and structure of aerobic granular sewage biofi lms" Applied and environmental microbiology, 73(19): 6233-6240.
[49] Wei, D., Wang, Y., Wang, X., Li, M., Han, F., Ju, L., ... & Wei, Q. 2015. "Toxicity assessment of 4-chlorophenol to aerobic granular sludge and its interaction with extracellular polymeric substances“ Journal of hazardous materials, 289: 101-107.
[50] Winkler, M. K., Kleerebezem, R., Khunjar, W. O., de Bruin, B., & van Loosdrecht, M. C. 2012. "Evaluating the solid retention time of bacteria in fl occulent and granular sludge" Water research, 46(16): 4973-4980.
[51] Zheng, Y. M., & Yu, H. Q. 2007. "Determination of the pore size distribution and porosity of aerobic granules using size-exclusion chromatography" Water Research, 41(1): 39-46.
[52] Zheng, Y. M., Yu, H. Q., Liu, S. J., & Liu, X. Z. 2006. Formation and instability of aerobic granules under high organic loading conditions. Chemosphere, 63(10): 1791-1800.
[53] Zhou, D., Niu, S., Xiong, Y., Yang, Y., & Dong, S. 2014. “Microbial selection pressure is not a prerequisite for granulation: dynamic granulation and microbial community study in a complete mixing bioreactor" Bioresource technology, 161: 102-108.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 97816 "Tlenowy osad granulowany ..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - e-zeszyt (pdf) 2016-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	30.00 zł

Prenumerata

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

360.00 zł

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna	432.00 zł brutto 400.00 zł netto 32.00 zł VAT (stawka VAT 8%)
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

474.00 zł

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	552.00 zł brutto 511.11 zł netto 40.89 zł VAT (stawka VAT 8%)

552.00 zł

Zeszyt

2016-4

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma