Wiktor Gielniak 
, Paulina Szulc-Kłosińska , Zbysław Dymaczewski , Joanna Jeż-Walkowiak
DOI: 10.15199/17.2025.2.4, GWiTS 2/2025, luty 2025
Pobierz PDF (Open Access)
Streszczenie:
Nowa dyrektywa ściekowa UE z listopada 2024 r. nakłada na oczyszczalnie ścieków szereg wymagań, w tym zaostrzone limity azotu i fosforu w odpływie, dążenie do samowystarczalności energetycznej oraz raportowanie śladu węglowego. Osiągnięcie wymaganego stężenia azotu w ściekach oczyszczonych może wymagać zwiększenia efektywności procesu denitryfikacji. W praktyce, aby zapewnić stabilną i wydajną denitryfikację, do komory anoksycznej często dawkuje się dodatkowe źródło łatwo przyswajalnego węgla organicznego, takie jak metanol, lotne kwasy tłuszczowe czy produkty komercyjne. W pracy przedstawiono wyniki badań nad przydatnością wybranych ścieków przemysłowych jako alternatywnego źródła węgla dla bakterii denitryfikacyjnych w jednej z oczyszczalni ścieków w Wielkopolsce. W pierwszym etapie przeanalizowano charakterystykę ścieków dowożonych od 51 podmiotów przemysłowo‑usługowych, na podstawie czego wytypowano cztery zakłady do dalszych badań. W drugim etapie określono szybkość usuwania azotanów: bez dodatkowego źródła węgla, z dodatkiem środka komercyjnego oraz z użyciem ścieków pochodzących z przetwórstwa rybnego, produkcji kremów i lukrów cukierniczych, produkcji alkoholu oraz z firmy cateringowej. Choć ścieki z poszczególnych źródeł różnie wpływały na proces, w każdym z eksperymentów uzyskana szybkość denitryfikacji przewyższała tę z próby kontrolnej. Badania laboratoryjne potwierdziły wysoką przydatność wybranych ścieków przemysłowych do zwiększenia efektywności usuwania azotu w miejskiej oczyszczalni. Największymi przeszkodami we wdrażaniu rozwiązania w skali technicznej są zmienność składu, nieregularność dostaw oraz na ogół ich niewystarczająca ilość.
Słowa kluczowe: oczyszczanie ścieków, denitryfikacja, źródło węgla, ścieki przemysłowe.
Abstract:
The new EU wastewater directive from November 2024 imposes several requirements on wastewater treatment plants, including more restrictive limits on nitrogen and phosphorus in the effluent, the pursuit of energy self‑sufficiency, and carbon footprint reporting. Achieving the required nitrogen concentration in treated wastewater may necessitate increasing the efficiency of the denitrification process. In practice, to ensure stable and effective denitrification, an additional source of readily biodegradable organic carbon—such as methanol, volatile fatty acids, or commercial products—is often added to the anoxic chamber. This paper presents the results of research on the suitability of selected industrial wastewater streams as an alternative carbon source for denitrifying bacteria in a wastewater treatment plant in the Greater Poland region. In the first stage, wastewater delivered from 51 industrial and service entities was analysed, leading to the selection of four companies whose wastewater was used for further testing. In the second stage, the nitrate removal rate was determined for the process without an external carbon source, with a commercial additive, and using wastewater from fish processing, confectionery cream and icing production, alcohol production, and catering services. Although wastewater from individual sources improved the process to varying degrees, in all experiments the denitrification rate exceeded that of the control reactor. Laboratory‑scale studies demonstrated the high suitability of selected industrial wastewater streams for enhancing nitrogen removal efficiency in a municipal wastewater treatment plant. The main obstacles to technical‑scale implementation are the variability of wastewater composition, irregular deliveries, and typically insufficient volume relative to demand.
Keywords: wastewater treatment, denitrification, carbon source, industrial wastewater.
Bibliografia
[1] Cappai, G., Carucci, A., Onnis, A. (2004). Use of industrial wastewaters for the optimization and control of nitrogen removal processes. Water Science and Technology, 50(6), 17–24.
[2] Haishuang, W., Nan, C., Chuanping, F., Yang, D. (2021). Insights into heterotrophic denitrification diversity in wastewater treatment systems: Progress and future prospects based on different carbon sources. Science of the Total Environment, 780, 146521.
[3] Rada Unii Europejskiej. (2024). PE-85-2024-INIT. https://data.consilium.europa.eu/doc/document/PE-85-2024-INIT/pl/pdf
[4] Ministerstwo Infrastruktury. (2019). D20191311. https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20190001311/O/D20191311.pdf
[5] Kopeć, Ł. (2014). Ilościowe i jakościowe aspekty procesu denitryfikacji w reaktorze ze złożem ruchomym (rozprawa doktorska). Politechnika Gdańska.
[6] Kujawa, K., Klapwijk, B. (1999). A method to estimate denitrification potential for predenitrification systems using NUR batch test. Water Research, 33(10), 2291–2300.
[7] Kujawa-Roeleveld, K. (2000). Estimation of denitrification potential with respiration based techniques (Ph.D. Thesis). Wageningen University, The Netherlands.
[8] Liwarska-Bizukojć, E., Chojnacki, J., Klink, M., Olejnik, D. (2018). Effect of the type of the external carbon source on denitrification kinetics of wastewater. Desalination and Water Treatment, 101, 143–150.
[9] Mahmoud, A., Ahmed Hamza, R., Elbeshbishy, E. (2022). Enhancement of denitrification efficiency using municipal and industrial waste fermentation liquids as external carbon sources. Science of the Total Environment, 816, 151578.
[10] Mąkinia, J., Czerwionka, K. (2013). Wytyczne oceny alternatywnych źródeł węgla. Politechnika Gdańska.
[11] Mielcarek, A., Rodziewicz, J., Kupczyk, K., Rokicka, M. (2014). Wpływ rodzaju zewnętrznego źródła węgla organicznego na szybkość denitryfikacji. Wydawnictwo UWM.
[12] Onnis-Hayden, A., Gu, A. Z. (2008). Comparisons of organic sources for denitrification: Biodegradability, denitrification rates, kinetic constants and practical implication for their application in WWTPs. Civil and Environmental Engineering Department, Northeastern University, Boston, Massachusetts, USA.
[13] Dymaczewski, Z. (red.). (2011). Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków (wyd. 3). PZITS Oddział Wielkopolski.
[14] Rodriguez, L., Villaseñor, J., Fernández, F. (2007). Use of agro-food wastewaters for the optimisation of the denitrification process. Water Science and Technology, 55(10), 63–70.
[15] Swinarski, M. (2013). The effect of external carbon sources on enhancing the denitrification process in activated sludge systems (rozprawa doktorska). Politechnika Gdańska.
[16] Xinrong, F., Rongrong, H., Peng, Y., Shengtao, Q., Zhuqing, F., Zhongbing, C., Fei, W., Rongfang, Y., Huilun, C., Beihai, Z. (2022). Application of external carbon source in heterotrophic denitrification of domestic sewage: A review. Science of the Total Environment, 817, 153061.
[17] Zheng, Z., Li, Y., Li, J., Zhang, Y., Bian, W., Wei, J., Zhao, B., Yang, J. (2017). Effects of carbon sources, COD/NO2−-N ratios and temperature on the nitrogen removal performance of the simultaneous partial nitrification, anammox and denitrification (SNAD) biofilm. Water Science and Technology, 75, 1712–1721.