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- Title
Biological nitrification and denitrification of a simulated high ammonia landfill leachate using 4-stage Bardenpho systems: system startup and acclimation.
- Authors
Ilies, P; Mavinic, D S
- Abstract
This research investigated the nitrogen removal capability of two biological nitrification systems, with pre- and post-denitrification, when treating a landfill leachate characterized by high ammonia concentrations and low levels of biodegradable organics. The recycle ratios of the systems were set so that, at an average influent flow of 10 L/d, the actual hydraulic retention time of the first anoxic reactor was about 1.5 h for one system and 1.7 h for the other system. The systems also operated at a first aerobic reactor actual hydraulic retention time of 3 and 3.4 h, respectively. Methanol was used as a supplementary organic carbon source for denitrification. High leachate ammonia concentrations were simulated by artificially increasing influent ammonia to about 2200 mg N/L. This paper presents an overview of initial startup and acclimation, as well as some of the direct and indirect effects of methanol addition on process performance. The reported data were collected during two runs at incrementally increasing influent ammonia concentrations. During the first run to reach 2200 mg N/L, methanol loading rates were increased concomitantly with ammonia loading rates, to match expected aerobic NO[sub x] production, using a CH[sub 3] OH:NO[sub x] of about 20:1. This resulted in methanol carry-over into the first aerobic zone, enhanced aerobic heterotrophic growth, and further inhibition of the nitrifying population, already inhibited by recycling through the elevated "free" ammonia levels of the first anoxic zone. When these systems were allowed to adapt up to 14 days, rather than 7 days, initially, to each incremental ammonia increase, and with methanol loading rates subsequently changed to yield CH[sub 3] OH:NO[sub x] of only 5:1, the influent ammonia concentration was increased to approximately 2200 mg N/L within 88 days from the start of the second run, without any inhibitory problems. The timing and levels of ammonia and methanol loading rate increases, with respect to each other and to the corresponding previous loading rate increase, played an important role in system stability and the onset of nitrification failure.Key words: biological treatment, high ammonia leachate treatment, denitrification, methanol, nitrification.Cette recherche a étudié la capacité d'enlèvement d'azote de deux systèmes de nitrification biologiques, avec une pré- et une post-dénitrification, lors du traitement d'écoulements de décharge charactérisé par des concentrations élevées en ammoniaque et de bas niveaux de produits organiques biodégradables. Les taux de recyclage des systèmes ont été calibrés de sorte que, à un écoulement moyen d'eaux à traiter de 10 L/j, la période réelle de rétention hydraulique du premier réacteur anoxique a été environ 1,5 h pour un système, et 1,7 h pour l'autre système. Les systèmes ont également fonctionné avec une rétention hydraulique du premier réacteur aérobique de 3 h, et de 3,4 h, respectivement. Le méthanol a été utilisé comme source de carbone organique supplémentaire pour la dénitrification. Des concentrations d'écoulements de décharge élevées en ammoniaque ont été simulées en augmentant artificiellement l'ammoniaque de l'eau à traiter jusque 2200 mg N/L environ. Cet article présente une vue d'ensemble de la mise en route initiale et de l'acclimatation, ainsi que de certains des effets directs et indirects de l'ajout du méthanol sur la performance du processus. Les données enregistrées ont été collectées pendant deux passages à des concentrations en ammoniaque d'eaux à traiter graduellement croissantes. Pour atteindre 2200 mg N/L pendant le premier passage, les taux de chargement du méthanol ont été augmentés simultanément avec les taux de chargement de l'ammoniaque, afin de correspondre avec la production aérobique de NO[sub x] prévu, et ce en utilisant un CH[sub 3] OH:NO[sub x] d'environ de 20:1. Ceci a eu comme conséquence le report du méthanol dans la première zone aérobique, une augementation de la croissance aérobique hétérotrophe, et davantage d'inhibition de la population nitrifiante, déjà inhibé par le recyclage par les niveaux élevés d'ammoniaque "libres" de la première zone anoxique. Quand ces systèmes ont été permis de s'adapter jusqu'à 14 jours, plutôt que 7 jours initialement, à chaque accroissement d'ammoniaque par étape, et avec des taux de chargement en méthanol changé ultérieurement pour un rendement CH[sub 3] OH:NO[sub x] de 5:1 seulement, la concentration en ammoniaque de l'eau à traiter a grimpé jusqu'à approximativement 2200 mg N/L dans les 88 jours depuis le début du deuxième passage, sans problèmes inhibiteurs. La synchronisation et les niveaux des augmentations du taux de chargement de l'ammoniaque et du méthanol, par rapport à l'un et l'autre et par rapport à l'augmentation précédente du taux de chargement, ont joués un rôle important dans la stabilité du système et dans l'échec de la nitrification consequante.Mots clés : traitement biologique, traitement des écoulements de décharge élevé en ammoniaque, dénitrification, méthanol, nitrification.[Traduit par la Rédaction]
- Subjects
NITRIFICATION; OXIDATION; LEACHATE; POLLUTANTS; DENITRIFICATION
- Publication
Canadian Journal of Civil Engineering, 2001, Vol 28, Issue 1, p85
- ISSN
0315-1468
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/l00-094