Nitrogen removal in the Hias Process with a side-stream nitrification reactor

Abstract

The Hias Process, developed by Hias IKS and Hias How2O, is an enhanced biological phosphorus removal process based on the moving bed biofilm reactor technology. The Hias Process has already shown results for efficient phosphorus removal, but to widen this process’ application, both within Norway and internationally, it is also desired to increase the nitrogen removal efficiency. Currently the nitrogen removal of the Hias process happens through simultaneous nitrification and denitrification, but nitrogen removal efficiencies within the requirements of the Norwegian or European regulations have not yet been reached. Through this Master’s thesis a pilot scale side-stream two-reactor setup for nitrification was implemented to the Hias process. To achieve Norwegian and European removal requirements of at least 70% total nitrogen removal, an initial goal of 60% removal of the sum of ammonia, nitrite and nitrate through the Hias Process was proposed. The experiments were conducted from January through April at Hias wastewater treatment plant. The results show a tendency of increasing nitrogen removal though the experiments, and an average reduction of 57% for ammonia and 54% for the sum of ammonia, nitrite and nitrate was achieved for the last four weeks of the analysis. This was a significant increase relative to the previous test that have been done for nitrogen removal with the Hias Process. Although the 60% mark was not achieved, this side-stream setup shows great promise regarding nitrogen removal in the Hias Process, while not significantly impacting the phosphorus removal.

Hias-prosessen, utviklet av Hias IKS og Hias How2O AS, er en biologisk renseprosess for fosforfjerning fra avløpsvann basert på MBBR-teknologi. Hias-prosessen har vist gode resultater for effektiv fosforfjerning, men for å utvide prosessens målgruppe, både nasjonalt og internasjonalt, er det et ønske om økt renseeffekt for nitrogen. Hittil har Hias-prosessen oppnådd nitrogenfjerning gjennom simultan nitrifisering og denitrifisering, men uten å oppnå renseeffekt innenfor norske og europeiske rensekrav. Gjennom denne masteroppgaven ble et sidestrøms system for nitrifisering med to reaktorer implementert i pilotskala for Hias-prosessen. Et mål om 60% fjerning av ammonium, nitritt og nitrat ble forslått for å oppnå norske og europeiske rensekrav for nitrogen på minimum 70% fjerning av total nitrogen. Eksperimentene ble utført fra januar til og med april ved Hias avløpsrenseanlegg. Resultatene viser en tendens til økende nitrifisering, og en rensegrad på 54% løst nitrogen og 57% ammonium ble oppnådd i løpet av de fire siste ukene. Dette representerer en stor økning av rensegrad i forhold til tidligere tester for nitrogenfjerning for Hias-prosessen. Selvom 60% fjerning av løst nitrogen ikke ble oppnådd, viser resultatene at Hias-prosessen har et stort potensial for nitrogenfjerning med sidestrøms reaktorer, samtidig som rensegraden for fosfor ikke blir betydelig påvirket.