Manometric batch tests for the assessment of specific anammox activity with DTP wastewaters

In recent years, the anaerobic ammonium oxidation (anammox) process has been proposed as a promising solution to treat nitrogen-rich wastewaters, since it is considered to be both economically convenient and environmentally friendly. However, due to the presence of toxic compounds, typically found in industrial effluents, and its complexity, it is important to assess the compatibility of the anammox process with the effluents in order to determine its applicability at industrial scale. In this thesis, the specific anammox activity (SAA) and the treatability of wastewaters from digital textile printing (DTP) companies has been assessed by using improved manometric batch tests. For all the tests, a standard medium was used in parallel with wastewaters to investigate the accuracy of the test. The manometric test was found to be very accurate in assessing the SAA of granules and the treatability of DTP wastewaters. The findings were highly repeatable, with a standard deviation of less than 0.02 gN/gVSS/d. In the case of equalized wastewater, the SAA measured with biomass sample B2 was 0.194 gN/gVSS/d, similar to that measured with the standard solution, suggesting that there was no acute toxicity and that the anammox process can be used to treat DTP wastewaters. Moreover, 8 effluents collected from different discharging points have been collected from the same DTP company. In some cases, the results showed that after the second injection of ammonia-nitrite-inorganic carbon solution, the SAA with DTP wastewaters was similar to that achieved with the standard medium, while other samples showed higher inhibition levels, up to 40%. These results have been compared to those achieved with ecotoxicity assessment on Allivibrio fischeri genus and had a direct relation to the characteristics of the samples. In general, the lower SAA after first and third spike illustrated the importance of having complete anaerobic conditions and controlling the inhibitory factors. Moreover, ensuring proper mixing is crucial to have a successful anammox process. Furthermore, the results also demonstrated that the SAA is strongly dependent on temperature, pH and substrate concentrations. It was demonstrated that even small changes in control conditions led to different outcomes. Moreover, the role of inorganic carbon on the anammox process and N2O emission was assessed. The results from MicroGC analyzer showed that upon a complete anammox process the emission of N2O was zero.

Negli ultimi anni, il processo di ossidazione anaerobica dell'ammonio (anammox) è stato proposto come una soluzione promettente per il trattamento delle acque reflue ricche di azoto, poiché è considerato sia vantaggioso economicamente che sostenibile per l’ambiente. Tuttavia, a causa della presenza di composti tossici, tipicamente presenti negli effluenti industriali, e della sua complessità, è importante valutare la compatibilità del processo anammox con gli effluenti al fine di determinarne l'applicabilità su scala industriale. In questa tesi, l'attività anammox specifica (AAS) e la trattabilità delle acque reflue delle aziende di stampa tessile digitale (DTP) è stata valutata utilizzando test batch manometrici migliorato. Per tutti i test, è stato utilizzato un mezzo standard in parallelo con le acque reflue per indagare l'accuratezza del test. Il test manometrico è risultato molto accurato nella valutazione della AAS dei granuli e della trattabilità delle acque reflue DTP. I risultati sono stati altamente ripetibili, con una deviazione standard inferiore a 0,02 gN/gVSS/d. Nel caso di acque reflue equalizzate, l'AAS misurato con il campione di biomassa B2 è stato di 0,194 gN/gVSS/d, simile a quello misurato con la soluzione standard, suggerendo l’assenza di tossicità acuta e che il processo anammox può essere utilizzato per trattare le acque reflue DTP. Inoltre, sono stati raccolti 8 effluenti campionati da diversi punti di scarico dalla stessa azienda DTP. In alcuni casi, i risultati hanno mostrato che dopo la seconda iniezione di soluzione di ammonio-nitrito-carbonio inorganico, l’AAS con acque DTP è stato simile a quella ottenuta con il mezzo standard, mentre altri campioni hanno mostrato livelli di inibizione più elevati, fino al 40%. Questi risultati sono stati confrontati con quelli ottenuti con la valutazione dell'ecotossicità sul genere Allivibrio fischeri e hanno mostrato una relazione diretta con le caratteristiche dei campioni. In generale, l'inferiore AAS dopo il primo e il terzo spike ha illustrato l'importanza di avere condizioni anaerobiche complete e di controllare i fattori inibitori. Inoltre, garantire una corretta miscelazione è fondamentale per avere un efficiente processo anammox. I risultati hanno anche dimostrato che l'AAS dipende fortemente dalla temperatura, dal pH e dalle concentrazioni del substrato. È stato dimostrato che anche piccoli cambiamenti nelle condizioni di controllo hanno portato a risultati diversi. Inoltre, è stato valutato il ruolo del carbonio inorganico sul processo anammox e sull'emissione di N2O. I risultati dell'analizzatore MicroGC hanno mostrato che dopo un processo anammox completo l'emissione di N2O è stata pari a zero.