Využití Biotechnologie Lentikats® pro čištění odpadních vod Josef Trögl, Sylvie Kříženecká, Věra Pilařová, Pavel Janoš, Jana Měchurová, Jana Krudencová, Alžběta Boušková, Jan Mrákota, Lucie Čechovská, Radek Stloukal Univerzita J. E. Purkyně, Ústí nad Labem Fakulta životního prostředí LentiKat’s a.s., Praha

Obsah 1.Imobilizace mikroorganismů – metody, výhody, aplikace 2.Biotechnologie Lentikats® - principy, výhody, aplikace 3.Mikrobiální odstraňování dusíku – nitrifikace, denitrifikace 4.Odstraňování dusíku z odpadních vod z dálničních WC 5.Denitrifikace zasolených vod z iontoměničových kolon

Imobilizace mikroorganismů Imobilizace = znehybnění = spojení mikroorganismů s matricí nebo navzájem vznik hybridního materiálu +lepší technologické vlastnosti –dávkování –separace –hustota MO –opakované použití +zvýšená odolnost MO –fyzikální faktory –chemické látky –delší životaschopnost

Imobilizace mikroorganismů Přirozená imobilizace – biofilmy Umělá imobilizace – mnoho metod –Adsorpce –Kovalentní navázání –Enkapsulace –Prokřížení –…. Enkapsulace (zapouzdření) – uzavření mikroorganismů do matrice

Biotechnologie Lentikats® Hydrogel (~80% vody) Pružná, ale pevná matrice Netoxická Biologicky neodbouratelná Dlouhodobě stabilní Rychlá difůze Biokatalyzátor Lentikats® = biologický materiál enkapsulovaný do polyvinylalkoholové matrice (PVA) do tvaru čoček

Biotechnologie Lentikats® Výhody –Ochrana mikroorganismů –Dávkování MO dle potřeby –Opakované použití –Vysoká aktivita pomalurostoucích MO –Snížení produkce kalů (až o 90%) –Intenzifikace provozu (méně místa, méně energie) Biotechnologie Lentikats® = jakákoliv biotechnologie využívající biokatalyzátor Lentikats®

Biotechnologie Lentikats® - aplikace Enzymová katalýza –farmacie –potravinářství –lihovarnictví Produkce bioethanolu –Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis Čištění odpadních vod

Poloprovozy a pilotní provozy v ČR Komunální ČOV –Karviná, Ostrava, Svitavy… Průmyslové ČOV –Draslovka Kolín – kyanidy, anilin - spolupráce s TUL –Chemopetrol Litvínov –ICN Roztoky u Prahy –…

Biologické odstraňování dusíku „Tradiční biotechnologie“ – nitrifikace, denitrifikace „Moderní biotechnologie“ – ANAMMOX, aerobní denitrifikace apod. „Kombinované biotechnologie“ – jednokroková nitrifikace/denitrifikace

Nitrifikace – oxidace amonných iontů na dusitany a dusičnany – aerobní Denitrifikace – redukce dusičnanů na dusitany a plynný dusík – anaerobní –Paracoccus denitrificans Biologické odstraňování dusíku

Odpad Lentikats – schéma aparatury Zásobník vody Pumpa Nitrifikace Denitrifikace Vzduchová pumpa Ext. CHSK Video 1Video 2

Lentikats – projekty a výstupy UJEP Čištění odpadních vod s vysokým obsahem NH 4 + z WC na dálničních odpočívadlech –realizováno – ověřená technologie, článek Denitrifikace zasolených vod z regeneračních iontoměničových kolon –závěrečná optimalizace – předpoklad ověřená technologie, 2x článek

Čištění odpadn í ch vod z WC na d á lničn í ch odpoč í vadlech Cíl: Optimalizovat kontinuální systém nitrifikace-denitrifikace pro odstraňování dusíkatého znečištění z odpadních vod z WC na dálničních odpočívadlech –usazovací nádrž (nátok do ČOV): vysoké koncentrace N-NH 4 + (171 mg/l), CHSK –dosazovací nádrž (odtok z ČOV): vyšší koncentrace N-NO 3 - (43 mg/l), CHSK

Čištění odpadn í ch vod z WC na d á lničn í ch odpoč í vadlech 1. Vsádkové nitrifikace dvoukrokové NH 4 +  NO 2 -  NO Vsádkové nitrifikace jednokrokové NH 4 +  NO Vsádkové denitrifikace dvoukrokové NO 3 -  NO 2 -  N 2 4. Vsádkové denitrifikace jednokrokové NO 2 -  N 2 5. Výpočet a ověření kontinuálního provozu

Vsádkové nitrifikace jednokroková

Vsádkové nitrifikace dvoukroková

Denitrifikace zasolených vod z iontoměničových kolon Cíl: Optimalizovat kontinuální denitrifikaci vody s vysokým obsahem solí –20 g/l NaCl, 2 g/l Na 2 SO 4 –regenerace iontoměničových kolon po čištění bazénových vod –relativně malé objemy, relativně vysoké zatížení (až 10 g/l NO 3 ) –možný inhibiční vliv solí –nedostatek minerálních živin (hlavně P)

Denitrifikace zasolených vod z iontoměničových kolon 1.Vsádkové denitrifikace s proměnlivou koncentrací dusičnanů 2.Vsádkové denitrifikace s proměnlivou koncentrací solí 3.Kontinuální ověření se zvyšujícím se zatížením dusičnany 4.Optimalizace spotřeby CHSK (ethanol)

Vsádkové denitrifikace

Vsádkové denitrifikace – dlouhodobá inhibice

Vsádkové denitrifikace – ředění solí

Závěry – vsádkové pokusy Soli mají inhibiční vliv na denitrifikaci –bezprostřední – i čerstvý biokatalyzátor dosahuje nižších rychlostí než v živném médiu –dlouhodobý – dlouhodobě klesá rychlost, obnoví se až po „oživení“ Dlouhodobě inhibovaný katalyzátor je možné „oživit“ v kultivačním médiu –MO dorostou