Municipal wastewater treatment by a lab-scale SBR at very low SRT

Current wastewater industry is facing challenges concerning energy consumption due to the increase in water resource stress and stringent regulations concerning treated effluent water. Climate changes was also one of the reasons for developing and adopting innovative technology to save energy, improve its efficiency, and seek alternative sources. Thus, energy self-efficient technologies were brought up to reduce energy consumption and lower operational costs. The innovative technology configuration is stated as A-B process which captures COD in the A- stage to be used anaerobically afterwards for energy purposes and the B- stage handles nutrients autotrophically via PN/A or denitrifying NO2 using denitrifiers. This thesis deals with high-rate SBR process. A pilot-scale (2.73 L) has been operated to capture COD as a pre-treatment to be fed in the future for cold anammox. It is a lab-scale pilot present in “Environmental Engineering lab” of Politecnico Di Milano that was employed to treat first synthetic municipal WW and then real municipal WW from Peschiera Borromeo WWTP at a 2-day SRT controlled by discharging MLSS for 3 mins at the end of each aerobic phase. The pilot has operated at an average temperature of 23°C and HRT of 6 hrs. Aeration strategies were divided into two phases: continuous and intermittent aeration. The continuous aeration was adopted while using synthetic WW for 36 days -DO of 4 mgO2/L- resulting in COD and ammonium-nitrogen removal efficiencies of 84 % and 98 % (nitrification process) respectively and using real municipal WW from day 37 to day 45 with DO of 3.7 mgO2/L resulted in COD and ammonium-nitrogen removal efficiency of 77 % and 70.5 % respectively. However, testing for NO3-N in the treated effluent was of great importance because NOB suppresses the work of Anammox bacteria in the upcoming treatment, thus, after reaching the result that ammonium-nitrogen is being oxidized to nitrate and not partial nitrification, DO was dropped to 0.7 mgO2/L starting from the 11th of July and extending to 45 days (excluding August). The drop in DO resulted in a slight drop in the COD removal efficiency (71 %) but a significant drop in ammonium-nitrogen removal reaching 36 %.

L'attuale industria delle acque reflue si trova ad affrontare sfide relative al consumo di energia dovute all'aumento dello stress delle risorse idriche e alle severe normative in materia di acque reflue trattate. I cambiamenti climatici sono stati anche uno dei motivi per lo sviluppo e l'adozione di tecnologie innovative per risparmiare energia, migliorare la sua efficienza e cercare fonti alternative. Pertanto, le tecnologie di autoefficienza energetica sono state introdotte per ridurre il consumo di energia e ridurre i costi operativi. L'innovativa configurazione della tecnologia è indicata come processo A-B che cattura il COD nello stadio A da utilizzare anaerobicamente in seguito per scopi energetici e lo stadio B gestisce i nutrienti in modo autotrofico tramite PN / A o NO2 denitrificante usando i denitrificatori. Questa tesi riguarda il processo SBR ad alto tasso. È stata utilizzata una scala pilota (2,73 L) per acquisire COD come pre-trattamento da alimentare in futuro per anammox freddo. E 'un pilota su scala di laboratorio presente nel "Laboratorio di ingegneria ambientale" del Politecnico di Milano che è stato impiegato per trattare la prima WW sintetica e poi la vera WW municipale dal WWTP di Peschiera Borromeo a un SRT di 2 giorni controllato scaricando MLSS per 3 minuti a la fine di ciascuna fase aerobica. Il pilota ha operato ad una temperatura media di 23 ° C e HRT di 6 ore. Le strategie di aerazione sono state divise in due fasi: aerazione continua e intermittente. L'aerazione continua è stata adottata durante l'utilizzo di WW sintetico per 36 giorni -DO di 4 mgO2 / L- ottenendo efficienze di rimozione di COD e di azoto-ammoniaca rispettivamente dell'84% e del 98% (processo di nitrificazione) e utilizzando il WW vero e proprio dal giorno 37 al giorno 45 con DO di 3,7 mgO2 / L hanno portato all'efficienza di rimozione di COD e di azoto-ammoniaca rispettivamente del 77% e 70,5%. Tuttavia, il test per NOB negli effluenti trattati è stato di grande importanza perché NOB sopprime il lavoro dei batteri Anammox nel trattamento imminente, quindi, dopo aver raggiunto il risultato che l'azoto-ammonio viene ossidato in nitrato e la nitrificazione non parziale, DO è stato lasciato cadere in 0,7 mgO2 / L a partire dall'11 luglio e che si estende a 45 giorni (escluso agosto). Il calo di DO ha comportato una leggera diminuzione dell'efficienza di rimozione COD (71%), ma un calo significativo dell'eliminazione dell'ammonio-azoto che raggiunge il 36%.