Nowe trendy w usuwaniu azotu amonowego ze ścieków: nitrytacja – anammox w niskiej temperaturze

Proces częściowej nitryfikacji (nitrytacji) – anammox (beztlenowego utleniania azotu amonowego) znajduje coraz szersze zastosowanie w oczyszczaniu ścieków o wysokim ładunku azotu amonowego i wysokiej temperaturze (25–40°C). Podyktowane jest to optymalną temperaturą rozwoju bakterii anammox, która mieści się w zakresie od 30 do 40°C. Ze względu na korzyści płynące z wykorzystania procesu anammox do oczyszczania ścieków komunalnych, których temperatura znacznie odbiega od optymalnej dla procesu, coraz więcej uwagi poświęca się badaniom nad możliwościami efektywnego prowadzenia procesu nitrytacji – anammox w niższej temperaturze (10–20°C). W porównaniu do tradycyjnego systemu nitryfikacji – denitryfikacji, proces nitrytacji – anammox cechuje się niższym zapotrzebowaniem na tlen, niższym przyrostem osadu nadmiernego oraz brakiem zapotrzebowania na źródło węgla organicznego, co przekłada się na znaczne obniżenie kosztów eksploatacyjnych. W prezentowanej pracy dokonano przeglądu najnowszych badań i osiągnięć dotyczących zastosowania procesu nitrytacji – anammox w niskich temperaturach. Wykazały one, że możliwe jest skuteczne usuwanie azotu amonowego ze ścieków komunalnych w temperaturze 15°C w skali pilotażowej, a nawet 12°C w skali laboratoryjnej. Najlepsze rezultaty osiągane są dzięki zastosowaniu reaktorów sekwencyjnych i/lub ze złożem ruchomym, w których biomasa występuje w formie granul i/lub biofilmu, a także kombinacje tych technologii. Badania oparte na biologii molekularnej sugerują natomiast, że największe zdolności adaptacyjne do niskiej temperatury wykazują bakterie anammox z rodzaju Candidatus Brocadia. W dalszym ciągu wyzwaniem pozostaje jednak utrzymanie stabilnego procesu nitrytacji – anammox w temperaturze 10°C oraz sposób i czas adaptacji biomasy.

Partial nitrification (nitritation) – anammox (anaerobic ammonia oxidation) process is increasingly used to treat wastewater, characterized by a high nitrogen content and high temperature (25–40°C). It is connected with the optimal temperature of anammox bacteria, which is at the range between 30 and 40°C. Mainstream application of anammox for the municipal wastewater, characterized by lower temperature seems to be one of the most challenging, but profitable process. Thenceforth, the research performed in the field of the nitritation – anammox at low temperature (10–20°C) become more and more intense. Compared with the conventional nitrification – denitrification system, nitritation – anammox reduces oxygen demand, eliminates the need for organic carbon source and produces less excess sludge. As a result, it allows to a significant cost reduction. This paper reviews the most important and recent information in the field of nitritation – anammox process at low temperature. Effective nitrogen removal from the municipal wastewater was demonstrated at 15°C in a pilot scale and at 12°C in a laboratory scale reactor. The best performance is achieved in sequencing batch reactors and moving bed reactors with biofilm or granular biomass, as well as combinations of these technologies. Molecular biology studies shows that anammox bacteria of the genus Candidatus Brocadia may have the biggest predispositions to adapt to low temperature. However, temperature about 10°C, time and method of biomass adaptation are still the main challenges for stable and common nitritation – anammox process.