The influence of electric current density on specific denitrification rate of and nitrogen removal rate in electrochemical and electrobiological rotating contactor

This study aimed to determine the influence of the electric current density on the rate of nitrogen compounds removal (rN) and the specific rate of denitrification (rD) in a rotating electrochemical disk contractor (RECDC) and a rotating electro-biological disk contactor (REBDC). In REBDC and RECDC, the cathode consisted of disks with immobilized biomass and disk, from which biofilm was periodically removed, respectively. An aluminum anode was mounted in contactor chambers. The study was conducted using synthetic wastewater with characteristics similar to wastewater from soilless cultivation of tomatoes. The first stage of the study determined rN and rD in the RECDC. The second stage determined rN and rD in the REBDC. Four hydraulic retention times (HRT) were tested: 4 h, 8 h, 12 h, and 24 h, with electric current densities of 0.63 A/m2, 1.25 A/m2, 2.50 A/m2, 5.00 A/m2, and 10.00 A/m2. In RECDC, a linear dependency was observed between rN and current density in the examined HRTs, whereas in REBDC, a logarithmic dependency was confirmed between rN and current density. In both contactors, an exponential dependency was observed between rD and current density. The specific rate of denitrification decreased when the current density and HRT were increased. The study showed that, in both contactors, the rate of total nitrogen removal increased when the current density was increased and the HRT was decreased.

Celem pracy było określenie wpływu gęstości prądu na szybkość usuwania związków azotu (rN) i na specyficzną szybkość procesu denitryfikacji (rD) w elektrochemicznym tarczowym złożu obrotowym (RECDC) i elektrobiologicznym tarczowym złożu obrotowym (REBDC). W elektrochemicznym tarczowym złożu obrotowym (RECDC) i elektrobiologicznym tarczowym złożu obrotowym (REBDC) katodę stanowiły odpowiednio tarcze pokryte błoną biologiczną i tarcze z których okresowo usuwano błonę biologiczną. Aluminowa anoda była umieszczona w zbiornikach złoża. Badania przeprowadzono na ściekach o wskaźnikach fizykochemicznych podobnych do ścieków z bezglebowej uprawy pomidorów. W pierwszym etapie badań określono wartości rN and rD w RECDC podczas gdy w drugim w REBDC. Zastosowano cztery wartości hydraulicznego czasu zatrzymania (HRT): 4 h, 8 h, 12 h and 24 h dla następujących gęstości prądu: 0.63 A/m2, 1.25 A/m2, 2.50 A/m2, 5.00 A/m2 and 10.00 A/m2. W elektrochemicznym złożu zaobserwowano liniową zależność pomiędzy rN i gęstością prądu, podczas gdy w złożu elektrobiologicznym zależność logarytmiczną. Dla obu złóż stwierdzono wykładniczą zależność pomiędzy rD i gęstością prądu. Specyficzną szybkość procesu denitryfikacji malała wraz ze wzrostem gęstości prądu i HRT. Badania pokazały, że w obu złożach, elektrochemicznym i elektrobiologicznym szybkość usuwania związków azotu obniżała się wraz ze wzrostem gęstości prądu i obniżaniem HRT.