Effect of nutrients supplementation on anaerobic sludge development and activity for treating...

4
Short communication Eect of nutrients supplementation on anaerobic sludge development and activity for treating distillery euent Jitender Sharma a , Rajendra Singh b, * a Department of Biotechnology, Kurukshetra University, Kurukshetra 136 119, India b Department of Food Science and Technology, CCS Haryana Agricultural University, Hisar-125 001, India Received 4 August 1999; accepted 12 February 2000 Abstract Startup of laboratory anaerobic reactors and treatment eciency were investigated by supplementing the distillery euent feed with macronutrients Ca, P) and micronutrients Ni, Fe and Co) under mesophilic conditions. Calcium and phosphate were de- terimental to the treatment eciency and sludge granulation. Traces of salts of iron, nickel and cobalt, individually and in com- binations improved the COD removal eciency and sludge granulation process. Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: USAB reactors; Euent; Macronutrients; Micronutrients; Sludge volume index; Methogenic Activity 1. Introduction The up¯ow anaerobic sludge blanket UASB) reac- tors are now the most widely used anaerobic treatment systems world wide for the treatment of industrial wastewaters Hulsho Pol and Lettinga, 1986). The feasibility of using the process to treat a variety of wastes, including citrus peel press liquors and petrochemical euent has also been demonstrated Torpy, 1988). Under most circumstances USAB reactors combine the advantage of high bio-mass retention with high void volume, because no support material is externally sup- plied Lettinga et al., 1984). Other attractive features of USAB design include its independence from mechanical mixing of reactor contents Lettinga, 1990), and its ability to cope with perturbances from temperature ¯uctuations and high loading rates Kumar and Singh, 1996). Development and maintenance of an active sludge with good settling characteristics is a prerequiste for successful operations of UASB reactors Lettinga et al., 1980). Excellent results can be obtained with the UASB system, when the sludge grows in granular form Zeeuw de and Lettinga, 1980). The process of granulation based upon cellular bio-mass and bio-®lm formation on suspended inert particles is not well de®ned. With some industrial euents the granulation is slow or does not occur at all Lane, 1986). Factors apparently responsible for granulation include: composition of wastewater, with simple carbohydrate being most conducive to bio- ®lm formation Kumar and Singh, 1991); maintenance of low food to microorganism ratio, high up¯ow ve- locity Lettinga et al., 1982) and nature of seed sludge Zeeuw de, 1987). Elemental analysis of sludge by Alibhai and Forster 1986) points to the importance of inorganic precipitates such as calcium phosphate in the sludge. The importance of micronutrients is, however, not altogether clear at present. The objective of the present study was to asses the eect of addition of macronutrients Ca, P) and mi- cronutrients Ni, Fe and Co) in the distillery euent on the performance and granulation in simulated UASB laboratory systems. 2. Methods Euent and inoculum. Hot spent wash without dilu- tion by cooling water was collected in plastic carboys from the outlet of a distillation column of M/s Associ- ated Distillery, Hisar and stored at room temperature. The distillery uses cane molasses for alcohol fermenta- tion with a daily production capacity of 50,000 l alcohol. Anaerobic sludge from a UASB reactor at the above distillery was used as inoculum for laboratory reactors. Bioresource Technology 79 2001) 203±206 * Corresponding author. Tel.: +91-1662-73778; fax: +91-1662-33247. E-mail address: [email protected] R. Singh). 0960-8524/01/$ - see front matter Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S 0 9 6 0 - 8 5 2 4 0 0 ) 0 0 1 3 1 - 0

Transcript of Effect of nutrients supplementation on anaerobic sludge development and activity for treating...

����� ���������

� ��� �� ������ ������������ � ������� ������ ������������ ������ ��� ������ �������� �����

������ ������ �� ������� ��� ���

� ���������� ���� ������ ����������� ����������� ����������� ��� ���� ������ ���������� �� ��� � ��� !� ������ "" #������ $��� ������� ����������� #����%�&' ((�� �����

������� � ������ !!!" �������� # $������� #%%%

��������

������� �� ���������� ������� �������� �� �������� �&���� '��� ��������� �� ���������� ��� �������� ����� ����

'�� ����������� ()�� *+ �� ���������� (,� $� �� )�+ ���� �������� ������- )����� �� ��������� '��� ��.

�������� �� ��� �������� �&���� �� ������ ��������- /����� �� ����� �� ��� �0�� �� ������� �������� �� ���.

����� ������� ��� )12 ������� �&���� �� ������ �������� �������- � #%% ������� ����� 3��- ��� ����� ��������-

���)���* 4��5 ��������" �����" 6����������" 6���������" ������ ������ ��7" 6������� ������

� ���� ������

/�� ��8�' ������� ������ ���0�� (4��5+ ����.���� ��� �' ��� ���� '���� ���� ������� ��������������� '���� '�� ��� ��� �������� �� �������'����'����� (9����� *�� �� 3������ !:;+- /���������� �� ��� ��� ������� �� ����� � ������ �� '����������� ����� ���� ����� �<���� �� ����������������� ��� ���� ��� ����������� (/����� !::+-

4��� ���� ����������� 4��5 �������� �������� �������� �� ��� ��.���� ������ '�� ��� ���������� ������� � ������� ������� � �7������� ���.���� (3����� �� ��-� !:�+- 1���� ��������� �������� ��4��5 ���� ����� �� �������� ���� ���������7� �� ������� ������ (3������ !!%+� �� ������� �� ���� '�� ����������� ���� �����������8�������� �� ��� ����� ����� (=���� �� ���� !!;+- 2��������� �� ������� �� � ����������� '�� ���� ������ ������������� � � �����<������� ���������� �������� �� 4��5 �������� (3����� ����-� !:%+-

�7������ ������� �� �� ������ '�� ��� 4��5������� '�� ��� ������ ���'� ������� ���� (>���'�� �� 3������ !:%+- /�� ������� �� ������������� ��� �������� ��.���� �� ��.?�� ������� ��������� ��� �������� � �� '��� ��?��- @�� ����

������� ������ ��� �������� � ���' �� ���� ������� �� ��� (3��� !:;+- $������ ��������� ������������ �������� �����A �������� �� '����'�����'�� ����� ������������ ��� ���� ������� �� ��.?�� ������� (=���� �� ���� !! +" ��������� ��' ���� �� ���������� ����� ��� ��8�' ��.����� (3����� �� ��-� !:#+ �� ����� �� ���� ������(>���' ��� !:B+- �������� ������ �� ������ ������� �� $������ ( !:;+ ���� �� ��� �������� ������� ���������� ���� �� ������ ��������� ���������- /�� �������� �� ���������� �� ��'������� ���������� ����� �� ������-

/�� �������� �� ��� ������ ����� '�� �� ����� ���� ��� �� ����� �� ����������� ()�� *+ �� �.��������� (,� $� �� )�+ ��� �������� ����� ���� ���������� �� �������� �������� 4��5���������� �������-

� ����� �

+,���� ��� �� ����- 9�� ���� '��� '����� ���.�� �� ����� '���� '�� ��������� ������ ����������� ��� ������ �� � �������� ����� �� 6C� �����.���� 2�������� 9��� �� ������ �� ���� �����������-/�� �������� ���� ��� �������� ��� ������� �������.�� '�� � ���� �������� ������� �� D%�%%% � �������-������� ������ ���� � 4��5 ������� �� ��� ������������� '�� ���� �� ������ ��� ���������� ��������-

5��������� /�������� B! (#%% + #%EF#%;

�)��������� ������- /��-A G! . ;;#.BEBB:" ��7A G! . ;;#.EE#�B-

+%���� �������* �������H���-���-�- (�- ���+-

%!;%.:D#�C% CI . ��� ���� ������ � #%% ������� ����� 3��- ��� ����� ��������-

*JJA � % ! ; % . : D # � ( % % + % % E . %

���� � ��-����� ���������- � ����� �� ������������ ( #% ��+ '�� ���� �� ��������- #% �� �� ����( %K ���� '���+� ������� �� ����������� ���� ,#

���������� �� ���� �������� ����� D � ������ ��������- /���� ������� '��� ��� ��� � ��� �� ��.����� �� ED�)- /�� ��� �������� '�� ������� ���� ��������� ����� �� ��� ���� %% �� ����� �������������� '�� �<�� ����& ��� ���� �������- /�������� 4��5 ������� �� ��8�' �� ������ �����.����� ��� �������� '��� ����� ���0� �� ������ ��� D � ������ �����- @��� ��� ������ ����� �������� '�� ������� ���� ��� ��� �� ��������� ������'�� ��� ���� �� � ����� ?���� '�� � ��� �����- $�������� ������L�� '�� ,�9)1E �D � �� � '�� ����� '��� ��������� ����� �� ����� �� � ������ ��� ��#% �- 3���� '�� ������� �� ������ ������������ ����� �����L��� �� ��� �������� �� �9 ������ ��������� �� ���� ��� � ������� %%K ( : �)12 �� +" �� ��� ����� ���� '�� ���� '����� ������.L���-

&.�. +/� � �� ���������

/� ����� ��� � ��� �� ������ ()�+ �� ��������� (*+��� ��������M ���� '�� ����������� '�� ��' (%- � � �� +� �� ���� ���������� (%-#� # � �� + �� )�)�#�� =#9*1�� �����������-

&.&. +/� � �� ����������

/�� ���� '�� ����������� '�� ����� �� �������.���� ��� �0�� �� ������ �������� �� ����.����- ���� ���� '��� $��1� � B9#1 ( % �� D% �� �� +,�1� � ;9#1 (%-# �� -% �� �� + �� )�)�# � ;9#1( �� D �� �� +-

&.�. +�������� ���������� � ��������

1 ������� �� ��� �7������� ��� ������ ���������� '�� ����� �� ��� ��������� '�� ����������������- *��.������� ��������� �� ���� ����� �����(=���� �� ��-� !:E+ '����� ����� ������� ����� �7������� ��������� '�� ������� (#% ��+ �� ����� ���������� � ����������� ���� ,# ����������- 5������'��� ������� �� ED�) �� ��� ��� ���� ��� ���� �����'�� ������� �� N3) ��� ������ �� � ���� ���� ���� !; �-

/�� )12 �� ���� �� ������� ����� '��� ���������� ��� ������� ������ �� ������ (�*9�� !:D+- /�������� ������ ��7 (�OJ+ '�� �������� �� ����'� �E% � ����� ������ ��������� �� '���� �������������� #% �� �� ������� '���� ��������� ��.������ �����- ����� ������� ��� �������� ������������� ��� ������ '�� ��������� �� ���������� �� %%%� �� ���� �� %D�) �� ������ '���� �� �.

������ �� DD%�) ��� � �� ������� ������� ������������� (O��+-

� ������� �� ���������

�.�. +/� � �� ���������� ��������������

�������� '��� ��� '�� ��' �������� '����'���� '���� '����� ������������ '�� ����� �� �����������()� �� *+- /�� �9 �� �������� '�� ������� ��������������� ����� ����� ����� '�� �9 ������� ����' ;-D����� '�� �������� �� ��� ������� '�� ����'�� ��������� � �� �'- /�� ��� �������� '�� �����������- ������������ '�� ����� ����������� ��.������ � �������� ��� �������� �� )12 �������� ����� (/���� +- ������������ '�� ���������� �� ����'�� ��������� ������ ���� ������������ ��� �������� �� )12 ������� � ����� ������ ��������� ����- ������ ���� ��������� ������.����� ( � �� + ������� ���'�� ��7��� ������.��� ������ � � ���� ���������� (/���� #+- ������� $������ ( !:;+ �� 1���L0�'�L �� �����0( !:!+ ���� ��������� ��� ��� �� ����� ������ �� �.����� ��� �������� ����� ��� ��������� ������ �������� ��������� ��C�� ������ ��������- 9�'����� ��� ������ ����� ����� �� ����� ������������������� ��������� ������ ����������� �� �������� ��� ������� ����� �� �OJ- /�� ��������� � ��� �������� �� ��������� ��� ���� ��� ��� �� ��' �9(���� ��� D+ �� ��� 8���- ���� ��� ������� ������'�� ������ �� �9 �� ;-BFB-D� '��� � ��'�� ��� :���� ������ �9 ��� ��� ������� �� ������ ����.����� �� ������ �������� (9����� �� ��-� !:�+- J���� ���� �� � ����� �� ��� ������� �� ��&���<������ �� ������ �� ��������� ��� �������������-

�.&. +/� � �� ����������

�������� '��� ��� '�� ��' �������� ����� ���.�������� '�� $��1� � B9#1� ,�1� � ;9#1 ��)�)�# � ;9#1 �������� �� �������� �� �'�M�

/����

� ��� �� ������������ �� �������� ����� '�� ������ �� ����.

����� � ������� ����������� �� ��������

/�������

�� �� �6�7- ���

� �� �� �2�� )12 �������

�&���� (K+

)� *1�

%-% %-% �-: %% :D

%- -% �-% %% BD

%- %-% E- # B

%-% -% �-# #% :

%-# -% #-� #% BE

%- #-% E-� : ;:

%-# #-% -E %% �E

#%� 0. ������ 1. ���� 2 ������� � !� ����� 3� 4&((�5 &(�6&(�

�� ��� �����- /�� �9 �� �������� '�� ������� ����.����� ������ ����� ��� ����� ���� �� �������� ������������ B '�� :K ,�#)1E- /�� ��� �������� '��������� ����-

� ��������� '�� �������� ��� �������� ��)12 ������� �&���� ��� ��� ��������� (/���� E+�'�� � ��7��� �� : K )12 ������� ���� �� ��.������ ����������� '�� ��' ��������� �� , ����-/�� ��7��� ��� �������� '�� �������� ��� ��.����� ����������� '�� ��� ��������� �� , ����-

$������������ ��������� ������ '�� ������ ������ ������ ���� ��� ������� ����������� '�� ,���� ��' ��������� (/���� �+- 1 ������� � '�������� ��� ���� �� ��� , ����������- 9�������������� ������� � ������� �� �������� '������������ ��� ������ ���� ��� ������� ����������� '����� ��� ����� ����������- � �������� �OJ ����.� ������� ����������� �� �������� '�� �������� ��� ��� ����� �� ��������� ������������-N������ �������� '�� �������� ���� �� ����������� ��'��� �OJ '�� �������� ���� �� $�� , ����.���- 5���L�L�0 �� ��- ( !! + �������� ���� �� ��?.���� ����� �� � �������� ������ �� ���� ������������������� �� ������� ������- �� ��� �� , �� )���� �������� ����� ��� �� �� �������� ��� ��� ��.�������� �� ������ ��� ��� �� ������� ��� �����.���� ������� �� ����� ��� ���� �� ��������� �0� $�E%

�� �������� ����?����� ��������� �� ���������������� ��� ���������-

� ����������

����� �� ��������� �� ������ �� ��� ������������� '�� ��������� �� ��� ������ <����� �� ���������� ������ � ��' ��������� �� ��������� ( � �� +������� ��� ��������� ������ �� ��� ������- /��

/���� E

� ��� �� ������������ �� �������� ����� '�� ���������� ($��

,� )�+ � ����� �� ����������� �� ��������

/������� 6�7- ���

� � �� +

2�� )12 �������

�&���� K

)����� E-# ED ;B

)1 ( �� �� + #-B ED B%

)1 (D �� ��D+ #-! EB B

, (%-# �� �� + E-% E# :

, ( �� �� + E-� E� B�

$� ( % �� �� + E-# ED B#

$� (D% �� �� + E-% E# B

)�� $� � �%� %�# �� �� � #-B �% ;B

$�� , � �%� %�# �� �� � #-B E; B

,� )� �%�#� �� �� � #-! E; BD

$�� ,� )�

� %� %� � %�D �� �� �E-% E: B;

/���� �

6�������� ������� � � ���� ���������� (� ����� )9� �� ������ )12 �� + �� ������ ������ ��7 �� ������� ��������� '�� ������.

����� �������������

/������� $������ ������� *������� 5������ �OJ �� �� O��

)����� - B %-E� %-DE %-;D ;-B

)� � �� �� � -�D %- ; %-D %-�B ;-E

)� �D �� �� � - ; %-#! %-D# %-;B D-E

$� � % �� �� � %-BD %-ED %-� %-;! D-B

$� �D% �� �� � -%: %-DE -# %-:D D-:

, �%�# �� �� � -! %-;: %-:; %-D� D-!

, � �� �� � %-BE %-BE %-;! - ; ;-%

)�� $� � � % �� �� � %-;: %-E %-;; %-D; D-%

$�� , � %� %�# �� �� � %-;E %-#E %-�E %-D: �-B

,� )� �%�#� �� �� � %-D! %-�% %-�D %-D� D-%

$�� ,� )� � %� %� � %�D �� �� � %-B: %-D! -% -#E D-%

/���� #

6�������� ������� � � ���� ���������� (� ����� )9� �� ������ )12 �� + �� ������ ������ ��7 �� ������� ��������� '�� ������.

����� �������������

/�������

�� �� +

���������

9#�)1# $������ ������� *������� 5������� �OJ �� �� O��

)����� ,2� -!% %-DE %-E: %-D% D-#

)� *1�

%- -% -; #-# %-DD %- ! %-#! D-�

%- %-% -# %-B� %-#E %- ; %- B B-:

%-% -% #-: #-B %-;� %-�# %-E# D-;

%- #-% E-% -# %-�% %-E; %-#B :-#

%-# -% -; %-:; %-�% %- � %-#! B-E

%-# #-% %-B� %-�D %-#B F F B-D

�,2A �� ��������-

0. ������ 1. ���� 2 ������� � !� ����� 3� 4&((�5 &(�6&(� #%D

����� ����� �� �� ��&��� ���� ����� ��������.��� ��� ������� ������- 6��������� (,� $� ��)�+ ������� ���� �OJ �� ��������� ������� ����� �������- ����� �� ����� �� ,� $� �� )� �� �%- � %�� %-D �� �� �� ��� �������� ����� '���� �� ���?.��� ��� ������ �� ������� ������-

����������

������ =-�-=-� $������� )-$-� !:;- � �7����� �� ��� �������

������� 4��5 ��������- �������- /�����- 3���- B� !EF#%%-

�*9�� !:D- ������� 6������ ��� ��� �7����� �� @���� ��

@����'����� ;�� ��-� ����- *���- 9����� �����-� @�������

2)-

5���L�L�0� �-� =������ ,-� 9����� )-� !! - 5���� ��� ������

������ �� �������- JA *�������� �� ��� �7�� �)

)�������� ������ N������ ��- DB%FDB�-

9������ 6-� $�������� )-� *��� �-� 1����� �-�-� !:�- 6��������

������ �� ��� ������� ��?�� � � �����.�������� ���������

�������- ����- ����- 6������- �:� ;EEF;E:-

9����� *��� 3-@-� 3������ N-� !:;- ,�' ���������� ���

������� '����'���� ��������- @��- ��- /�����- : (�+� � FDE-

=����� �-� ,���L���� @-� >�0��� �-N-� !:E- ���� ����� �����.

���� ��������� ������ �� ����� 8�' $ ��-� ������

)��� ��������� �� �� E) ������ ������� �����������-

�- 5�������- DD� #%:F # :-

=����� �-� ���� �-� !! - 2��������� �� ������� ��?��� �

����� �������- J�� �- 6������- E � :DF !%-

=����� �-� ���� �-� !!;- ������� �� ��� ���� ������� ��������-

J�� �- 6�������- E;� #!F E#-

3��� �-N-� !:;- �����.��� ������� ��<������� �� ������

������� ���� 4��5 �������� �� ����� ���� ��������

�����- ����- /�����- 3���- B� DDDFD;�-

3������ N-� 9����� �-@-� 9����� *��� *-@-� >���' ��� @-�

�������� �-� !:#- 2���� ������� �� ������ �� �������

��������- JA *�������� �� J�@*� ������ ����� � �����.

�� /������� �� '����'����� $7�� $�� ��������� ;F : ����

)�������-

3������ N-� 9����� *��� 3-@-� =������ J-@-� @����� @-6-� >���'

��� @-�-� �L���� �-� �������� �-�-� 9����� �-@-� !:�- 9��

���� ������� '����'���� �������� ��� ��� 4��5� ���� �

'�� ���� �� ����������� ������- 5�������- N���� ��-

���- #� #DEF#:�-

3������ N-� !!%- *������ �� �������� �� ��� 4��5 �������- JA

*�������� �� J�������� )������ 1 5���� /���������

�� J���������� ���������� *��� 51�2� 5����� ��- D DF

DE%-

3������ N-� O� O����� �-$-6-� 9����� �-@-� =���'�0� �-� !:%-

4�� �� ��� 4��5 ������� ������ ��� �������� '����'����

��������- 5�������- 5���- ##� ;!!FBE�-

1���L0�'�L� �-�-� �����0� �-� !:!- N������� �������

������ ��� �������� ������ ���� ������ '�����- 5��- @�����- #B�

# BF#ED-

/����� 6-$-� !::- ������� /������� �� J������� @����'�����-

,���� 2��� )��������� ,�' ������-

>���' ��� @-� !:B- N������ ������ 4��5 ��������- JA *������.

�� �� J�������� @��0���� N��6�/� 3������ /�� ,���.

������-

>���' ��� @-�-� 3������ N-� !:%- �������L��� �� ������� ��'���

������ ���� �����.�� �� � 4��5 �������- JA *�������� �� ED��

J������� '���� ��������� *����� 4������� 3��������� ��-

E!F�B-

#%; 0. ������ 1. ���� 2 ������� � !� ����� 3� 4&((�5 &(�6&(�