Problematik vid höga flöden - Gästrike Vatten AB
Problematik vid höga flöden - Gästrike Vatten AB Problematik vid höga flöden - Gästrike Vatten AB
2. BIOLOGISK FOSFORAVSKILJNING Biologisk fosforavskiljning (bio-P) är en väletablerad teknik för avskiljning av fosfat (PO4-P) ur spillvatten utan tillsats av fällningskemikalie. Tekniken baseras på en naturlig selektion av fosforavskiljande mikroorganismer (PAO) ur spillvattnet genom att skapa alternerande anaeroba och aeroba processbetingelser. PAO släpper först fosfor från cellstrukturen under anaeroba processbetingelser samtidigt som de förser sig med kolkälla, för att därefter ta upp ett överskott av fosfor under aeroba processbetingelser. Sett över hela biosteget sker ett nettoupptag av fosfor ur vattenströmmen som sedan kan avskiljas med bioslammet vilket utgörs av mikroorganismerna. Den slammängd som motsvarar mikroorganismernas tillväxt tas ut från systemet medan resterande mängd recirkuleras för att bibehålla en stabil fosforavskiljande biokultur. Den specifika egenskap som kännetecknar PAO är att de kan ta upp organiskt bundet kol under anaeroba förhållanden. Detta ger dem konkurrensfördelar i förhållande till vanliga heterotrofa mikroorganismer som kräver syre för sitt upptag. Den andra egenskapen som gör bio-P möjlig är att PAO kan ta upp och lagra ett överskott av fosfor i cellstrukturen för senare behov, medan heterotrofa mikroorganismer endast tar upp så mycket fosfor som de behöver för momentan tillväxt. Den processuppställning som är nödvändig för att få till stånd en biologisk fosforavskiljning är relativt enkel. Olika processuppställningar finns presenterade (Janssen et al., 2002) där det gemensamma är ett krav på både en anaerob och en aerob uppehållstid. 2.1. BIOKEMISK MODELL En schematisk beskrivning av det biokemiska förloppet vid bio-P enligt Mino-modellen (Mino et al., 1987 & 1998, Comeau et al., 1986) åskådliggörs i figur 1. VFA som är ett samlingsnamn för flyktiga fettsyror utgör kolkälla för PAO och är den del av det organiska materialet i spillvattnet som är biotillgängligt. Under anaeroba förhållanden ackumulerar PAO VFA och lagrar detta intracellulärt i form av poly-β-hydroxylalkonater (PHA). Det finns många olika typer av PHA och den kemiska sammansättningen beror av vilken typ av substrat som assimileras. Energin för upptaget av VFA till cellen erhåller PAO genom att med glykogen som reduktionsmedel bryta ner tidigare upplagrad polyfosfat (poly-P) till ortofosfat (PO4-P) som simultant med upptaget transporteras ut ur cellen. Detta ger upphov till en ökad fosfatkoncentration i den anaeroba zonens vätskefas. Under efterföljande aeroba förhållanden tar PAO återigen upp fosfat i cellstrukturen och syntetiserar poly-P och glykogen som lagras intracellulärt, samtidigt som tidigare upplagrad PHA oxideras. I detta skede nyttjar cellen syre som oxidationsmedel vid omsättningen av PHA till den energi som behövs. Energin används, förutom till lagring av poly-P och glykogen, också till tillväxt och förökning av cellmassan. Sett över hela biosteget sker ett nettoupptag av fosfor från vattenfasen. 2
H + TCA cykeln Konc. fosfat Glykogen Poly-P energi och reduktionsmedel energi H2PO4 - /HPO4 2- PHA kolkälla VFA O2 CO2 + H2O Fosforsläpp Fosforupptag Anaerobt Aerobt Figur 1. Förenklad metabolisk modell över bio-P-processen genom Mino-modellen. Modifierad från Seviour et al. (2003). 2.2. MILJÖ- OCH PROCESSFAKTORER Bio-P-processen är till sin natur komplex och relativt störningskänslig då den till stor del utgörs av en cellulär metabolism som beror av exogena substrat (VFA) och endogena lagringsprodukter (PHA, poly-P) (Seviour et al., 2003, Oehmen et al., 2007). Både miljö- och processmässiga faktorer har en inverkan på processen, vilket finns omfattande beskrivet i litteraturen (Brdjanovic et al., 1998a & 1998b, Carlsson et al., 1996, Janssen et al., 2002, López-Vázquez et al., 2008, Saito et. al., 2004, Schuler et al., 2002, Stephens et al., 1998). Här inkluderas omvärldsfaktorer, exempelvis pH och temperatur, spillvattnets sammansättning, exempelvis halt och typ av VFA, löst fosfor, nitrat och andra joner som Mg 2+ , K + och Ca 2+ , men även processmässiga aspekter som flöde, slambelastning, slamålder, syrehalter och uppehållstider. Faktorerna kan ha en direkt inverkan på den fosforavskiljande kapaciteten hos PAO men också en indirekt inverkan genom att konkurrensen mellan olika mikroorganismer och bioslammets sammansättning påverkas. 2.3. BIOLOGISK FOSFORAVSKILJNING VID HÖGA FLÖDEN Bio-P-processen är generellt mycket känslig för höga och skiftande flöden. Vid ett konstant flöde, en jämn tillförsel av biotillgänglig kolkälla och optimala processbetingelser, ställer processen in sig och ger ett slam med en god fosforavskiljande bakteriekultur. Processen bör därför styras så att betingelserna för PAO blir så konstanta och gynnsamma som möjligt. 3 PHA kolkälla energi Poly-P Glykogen celltillväxt H2PO4 - /HPO4 2- Netto- upptag
- Page 1: Biologisk fosforavskiljning och pri
- Page 5: FÖRORD Denna rapport avslutar min
- Page 8 and 9: BILAGA 2 ..........................
- Page 11: 1. INLEDNING Under senare år har n
- Page 15 and 16: 2.3.1. Minskad tillgång på kolkä
- Page 17 and 18: normalt förbrukar syre vid nedbryt
- Page 19 and 20: Reningsverket byggdes om under 2003
- Page 21 and 22: Det finns en rad olika parametrar a
- Page 23 and 24: 3.2.2. Aeroba zoner Reaktorkonfigur
- Page 25 and 26: 4. METODER De resultat som redovisa
- Page 27 and 28: Uppehållstiden förkortas och risk
- Page 29 and 30: Uppehållstid (timmar) 3 2.5 2 1.5
- Page 31 and 32: Figur 16. Kvot mellan VFA och fosfa
- Page 33 and 34: Syrehaltstoppar förekommer alltså
- Page 35 and 36: 5.2. PROCESSMÄSSIGA ÅTGÄRDER OCH
- Page 37 and 38: Red/Ox NH 4-N (mg/l) TS (%) 6 5 4 3
- Page 39 and 40: Resultatet pekar sammantaget på at
- Page 41 and 42: Flödesbegränsningen ändrades fr
- Page 43 and 44: Utökad hydrolys För att utreda om
- Page 45 and 46: Figur 32. Styrning av urpumpning av
- Page 47 and 48: Figur 35. Avskiljd COD, TOC och PO4
- Page 49 and 50: 29% COD 71% 9% TOC Figur 38. Avskil
- Page 51 and 52: O2 (mg /l) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2009-0
- Page 53 and 54: Strategin med behovsanpassad styrni
- Page 55 and 56: 6. SLUTSATSER Fyra kritiska faktore
- Page 57 and 58: López-Vázquez, C.M., Hooijmans, C
- Page 59 and 60: BILAGA 1 SCHEMA FÖR RECIRKULATION
- Page 61: BILAGA 3 Kontrollprogram för prim
2. BIOLOGISK FOSFORAVSKILJNING<br />
Biologisk fosforavskiljning (bio-P) är en väletablerad teknik för avskiljning av fosfat (PO4-P)<br />
ur spillvatten utan tillsats av fällningskemikalie. Tekniken baseras på en naturlig selektion av<br />
fosforavskiljande mikroorganismer (PAO) ur spillvattnet genom att skapa alternerande<br />
anaeroba och aeroba processbetingelser. PAO släpper först fosfor från cellstrukturen under<br />
anaeroba processbetingelser samtidigt som de förser sig med kolkälla, för att därefter ta upp<br />
ett överskott av fosfor under aeroba processbetingelser. Sett över hela biosteget sker ett<br />
nettoupptag av fosfor ur vattenströmmen som sedan kan avskiljas med bioslammet vilket<br />
utgörs av mikroorganismerna. Den slammängd som motsvarar mikroorganismernas tillväxt<br />
tas ut från systemet medan resterande mängd recirkuleras för att bibehålla en stabil<br />
fosforavskiljande biokultur.<br />
Den specifika egenskap som kännetecknar PAO är att de kan ta upp organiskt bundet kol<br />
under anaeroba förhållanden. Detta ger dem konkurrensfördelar i förhållande till vanliga<br />
heterotrofa mikroorganismer som kräver syre för sitt upptag. Den andra egenskapen som gör<br />
bio-P möjlig är att PAO kan ta upp och lagra ett överskott av fosfor i cellstrukturen för senare<br />
behov, medan heterotrofa mikroorganismer endast tar upp så mycket fosfor som de behöver<br />
för momentan tillväxt.<br />
Den processuppställning som är nödvändig för att få till stånd en biologisk fosforavskiljning<br />
är relativt enkel. Olika processuppställningar finns presenterade (Janssen et al., 2002) där det<br />
gemensamma är ett krav på både en anaerob och en aerob uppehållstid.<br />
2.1. BIOKEMISK MODELL<br />
En schematisk beskrivning av det biokemiska förloppet <strong>vid</strong> bio-P enligt Mino-modellen<br />
(Mino et al., 1987 & 1998, Comeau et al., 1986) åskådliggörs i figur 1. VFA som är ett<br />
samlingsnamn för flyktiga fettsyror utgör kolkälla för PAO och är den del av det organiska<br />
materialet i spillvattnet som är biotillgängligt. Under anaeroba förhållanden ackumulerar PAO<br />
VFA och lagrar detta intracellulärt i form av poly-β-hydroxylalkonater (PHA). Det finns<br />
många olika typer av PHA och den kemiska sammansättningen beror av vilken typ av substrat<br />
som assimileras. Energin för upptaget av VFA till cellen erhåller PAO genom att med<br />
glykogen som reduktionsmedel bryta ner tidigare upplagrad polyfosfat (poly-P) till ortofosfat<br />
(PO4-P) som simultant med upptaget transporteras ut ur cellen. Detta ger upphov till en ökad<br />
fosfatkoncentration i den anaeroba zonens vätskefas.<br />
Under efterföljande aeroba förhållanden tar PAO återigen upp fosfat i cellstrukturen och<br />
syntetiserar poly-P och glykogen som lagras intracellulärt, samtidigt som tidigare upplagrad<br />
PHA oxideras. I detta skede nyttjar cellen syre som oxidationsmedel <strong>vid</strong> omsättningen av<br />
PHA till den energi som behövs. Energin används, förutom till lagring av poly-P och<br />
glykogen, också till tillväxt och förökning av cellmassan. Sett över hela biosteget sker ett<br />
nettoupptag av fosfor från vattenfasen.<br />
2
Change language