Effect of substrate variability on activated sludge kinetics during the treatment of bleached kraft mill effluent


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Abstract

Solids retention time (SRT) is the primary control parameter for activated sludge units. However, treatment performance in full-scale systems at pulp mills does not appear to be a direct function of SRT. To determine the extent to which substrate variability masks the effects of SRT, the effect of SRT on activated sludge treatment kinetics and stoichiometry during bleached kraft mill effluent (BKME) treatment were investigated during a three year laboratory study. The treatment performance was monitored by biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), and respirometric assays using BKME, methanol, formate, and acetate as substrates to monitor the activity of different populations of biomass. BOD removal was unaffected by SRT, however COD removal increased with increasing SRT and increasing influent BOD concentration. The BKME respirometric kinetics were constant with respect to SRT. The methanol and acetate degradation rates were variable, but were not a function of SRT. The maximum formate degradation rate increased with SRT, as did the yield on formate. Changing wastewater characteristics produced larger changes in treatment kinetics than those produced by changing the SRT (over a range from 6 to 30 days) or by the addition of an aerobic selector. The proportion of the formate metabolic rate relative to the methanol metabolic rate varied over the course of the project with the wastewater composition. The time required to adapt to different BKME batches varied from 5 to 30 days, and did not seem to depend on any of the measured variables (BOD, COD, or SRT).RésuméLe temps de rétention des matières solides (SRT) est le principal paramètre de contrôle pour les unités de traitement des boues activées. Cependant, le rendement du traitement dans les systèmes à pleine échelle aux usines de pâte ne semble pas être une fonction directe du SRT. Pour déterminer jusqu'à quel point la variabilité du substrat masque les effets du SRT, l'effet du SRT sur la cinétique et la stœchiométrie du traitement des boues activées durant le traitement de l'effluent d'usine de pâte kraft blanchie a été étudié durant une étude de laboratoire de trois ans. Le rendement du traitement était suivi par la DBO, la DCO et des essais de respirométrie en utilisant les effluents d'usine de pâte kraft blanchie, le méthanol, le formiate et l'acétate comme substrats afin de surveiller l'activité de diverses populations dans la biomasse. L'élimination de la DBO était inaffecté par le SRT, mais l'élimination de la DCO a augmenté avec l'augmentation du SRT et une augmentation de la concentration en DBO de l'influent. La cinétique de respirométrie des effluents d'usine de pâte kraft blanchie était constante quant au SRT. Les taux de dégradation du méthanol et de l'acétate variaient mais n'étaient pas une fonction du SRT. Le taux maximum de dégradation du formiate augmentait avec le SRT, tout comme la production de formiate. Le changement dans les caractéristiques des eaux usées a produit de plus grands changements dans la cinétique de traitement que celle engendrée par le changement du SRT (de 6 à 30 jours) ou l'ajout d'un sélecteur aérobie. La proportion du taux métabolique du formiate par rapport au taux métabolique du méthanol variait durant le projet selon la composition des eaux usées. Le temps requis pour s'adapter aux divers lots d'effluents d'usine de pâte kraft blanchie variait de 5 à 30 jours et ne semblait dépendre d'aucune variable mesurée (DBO, DCO ou SRT).

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