Problematik vid höga flöden - Gästrike Vatten AB
Problematik vid höga flöden - Gästrike Vatten AB Problematik vid höga flöden - Gästrike Vatten AB
Detta kan vara svårt att åstadkomma vid ett kommunalt reningsverk där flöden och belastning varierar över året men också över veckor, dygn och timmar. Systemet klarar av små och kortvariga förändringar medan det vid stora förändringar, som t.ex. vid långvariga regn och snösmältning, lätt kollapsar. Vid dessa tillfällen slås den biologiska fosforavskiljningen ut och det kan ta flera månader innan en väl fungerande biologisk fosforavskiljning återfås. Eftersom bio-P-processen och dess funktion består av ett komplext system där flera olika typer av mikroorganismer är involverade, är de faktorer som kan påverka processen vid höga flöden många. I figur 2 visas schematiskt hur några av de olika faktorerna samverkar och påverkar bio-P-processen vid höga flöden. Avstängd/hämmad hydrolysprocess Minskad anaerob uppehållstid Hämmad hydrolys i ledningsnätet Syre/nitrat i anaeroba zonen Endogen energibrist (brist på PHA) Brist på VFA Minskat anaerobt fosforsläpp Minskat aerobt fosforupptag Ökade fosforutsläpp Figur 2. Faktorer som ger en negativ påverkan på bio-P-processen vid höga flöden. 4 Aerob överluftning Endogen energibrist (brist på PHA) Mikrobiell konkurrens Dosering av fällningskemikalie
2.3.1. Minskad tillgång på kolkälla, VFA Den fosforavskiljande kapaciteten är direkt relaterad till hur mycket biotillgängligt kol som finns närvarande under anaeroba förhållanden (Lie et al., 1997), samtidigt som också tillräckligt med biotillgänglig fosfor (Liu et al., 1997) måste finnas närvarande under aeroba förhållanden. Uppfylls inte dessa kriterier finns bl.a. risk för att PAO konkurreras ut av andra mikroorganismer. Behovet av tillräcklig mängd VFA är en följd av att det aeroba fosforupptaget är direkt proportionellt mot det anaeroba fosforsläppet, vilket i sin tur står i direkt relation till tillförd mängd kolkälla (Carlsson et al., 1996, Lie et al., 1997). Enligt litteraturen krävs att kvoten VFA/PO4-P i spillvattnet överstiger 10 för att en tillfredställande biologisk fosforavskiljning ska uppnås. Det biotillgängliga kolet börjar bildas redan i ledningsnätet där mer komplexa organiska föreningar bryts ner i frånvaro av syre. Den mängd som bildas där är ofta allt för låg. Det blir därför viktigt att ha en tillräckligt lång anaerob uppehållstid i biosteget där fortsatt nedbrytning och bildning av biotillgänglig kolkälla kan ske. Är kvoten mellan VFA och fosfor fortfarande inte tillfredställande, kan ytterligare biotillgängligt kol genereras internt genom exempelvis hydrolys av slam (Banister et al., 1998, Tykesson et al., 2005, Vollertsen et al., 2006) eller genom tillsats av extern kolkälla. Vid höga flöden tillförs reningsverket under de första timmarna en ökad mängd organiskt material på grund av att ledningsnätet då sköljs rent från material som byggts upp där. Denna ”plugg” är dock tillfällig och koncentrationen organiskt material minskar därefter snabbt, som följd av att den ökade vattenmängden leder till en utspädning. Syretillskott från regnvattnen samt bildandet av nitratkväve (NO3-N) gör att den biokemiska miljön i ledningsnätet förändras från anaerob till delvis aerob och anoxisk. I aerob miljö hämmas de hydrolysprocesser som normalt fortgår anaerobt och detta leder till att en mindre mängd biotillgängligt kol bildas och tillförs reningsverket. Ökade flöden leder alltså inte endast till en utspädning, utan dessutom till att kvoten mellan VFA och kemiskt syreförbrukande material (COD) minskar. Fosformängderna är relativt konstanta vilket gör att kvoten VFA/PO4-P också minskar under dessa förhållanden (Carlsson et al., 1996). Nyttjas hydrolys av primärslam i huvudströmmen påverkas VFA/PO4-P-kvoten ytterligare i negativ riktning, eftersom recirkulationen av slam i vissa fall måste stängas av för att undvika ursköljning av slam ur systemet (Janssen et al., 2002). Därmed går också den VFA som normalt bildas i hydrolyssteget förlorad vilket medför att kvoten VFA/ PO4-P minskar ytterligare. I de fall flödet är förhöjt under en längre tidsperiod tillförs därutöver hydrolyssteget en mindre mängd substrat i form av organiskt material på grund av att ledningsnätet under flödesökningens initiala skede sköljts rent. Det slam som recirkuleras blir därför så småningom utarmat och, som en konsekvens, produceras en allt mindre mängd VFA. 2.3.2. Endogen energibrist och mikrobiell konkurrens På kort sikt leder en förkortad uppehållstid och en minskad tillgänglighet av VFA till att det anaeroba fosforsläppet snabbt minskar. Detta sker som följd av att PAO nyttjar energin från endogent lagrad poly-P vid upptag av VFA och därför simultant med upptaget släpper fosfat från cellen. Eftersom det aeroba fosforupptaget är proportionellt mot fosforsläppet, kan på grund av detta bioslammets fosforavskiljande kapacitet minska mycket snabbt även om mängden PAO i systemet inte hunnit förändras. 5
- Page 1: Biologisk fosforavskiljning och pri
- Page 5: FÖRORD Denna rapport avslutar min
- Page 8 and 9: BILAGA 2 ..........................
- Page 11 and 12: 1. INLEDNING Under senare år har n
- Page 13: H + TCA cykeln Konc. fosfat Glykoge
- 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
2.3.1. Minskad tillgång på kolkälla, VFA<br />
Den fosforavskiljande kapaciteten är direkt relaterad till hur mycket biotillgängligt kol som<br />
finns närvarande under anaeroba förhållanden (Lie et al., 1997), samtidigt som också<br />
tillräckligt med biotillgänglig fosfor (Liu et al., 1997) måste finnas närvarande under aeroba<br />
förhållanden. Uppfylls inte dessa kriterier finns bl.a. risk för att PAO konkurreras ut av andra<br />
mikroorganismer. Behovet av tillräcklig mängd VFA är en följd av att det aeroba<br />
fosforupptaget är direkt proportionellt mot det anaeroba fosforsläppet, vilket i sin tur står i<br />
direkt relation till tillförd mängd kolkälla (Carlsson et al., 1996, Lie et al., 1997). Enligt<br />
litteraturen krävs att kvoten VFA/PO4-P i spillvattnet överstiger 10 för att en tillfredställande<br />
biologisk fosforavskiljning ska uppnås.<br />
Det biotillgängliga kolet börjar bildas redan i ledningsnätet där mer komplexa organiska<br />
föreningar bryts ner i frånvaro av syre. Den mängd som bildas där är ofta allt för låg. Det blir<br />
därför viktigt att ha en tillräckligt lång anaerob uppehållstid i biosteget där fortsatt<br />
nedbrytning och bildning av biotillgänglig kolkälla kan ske. Är kvoten mellan VFA och fosfor<br />
fortfarande inte tillfredställande, kan ytterligare biotillgängligt kol genereras internt genom<br />
exempelvis hydrolys av slam (Banister et al., 1998, Tykesson et al., 2005, Vollertsen et al.,<br />
2006) eller genom tillsats av extern kolkälla.<br />
Vid <strong>höga</strong> <strong>flöden</strong> tillförs reningsverket under de första timmarna en ökad mängd organiskt<br />
material på grund av att ledningsnätet då sköljs rent från material som byggts upp där. Denna<br />
”plugg” är dock tillfällig och koncentrationen organiskt material minskar därefter snabbt, som<br />
följd av att den ökade vattenmängden leder till en utspädning.<br />
Syretillskott från regnvattnen samt bildandet av nitratkväve (NO3-N) gör att den biokemiska<br />
miljön i ledningsnätet förändras från anaerob till delvis aerob och anoxisk. I aerob miljö<br />
hämmas de hydrolysprocesser som normalt fortgår anaerobt och detta leder till att en mindre<br />
mängd biotillgängligt kol bildas och tillförs reningsverket. Ökade <strong>flöden</strong> leder alltså inte<br />
endast till en utspädning, utan dessutom till att kvoten mellan VFA och kemiskt<br />
syreförbrukande material (COD) minskar. Fosformängderna är relativt konstanta vilket gör att<br />
kvoten VFA/PO4-P också minskar under dessa förhållanden (Carlsson et al., 1996).<br />
Nyttjas hydrolys av primärslam i huvudströmmen påverkas VFA/PO4-P-kvoten ytterligare i<br />
negativ riktning, eftersom recirkulationen av slam i vissa fall måste stängas av för att undvika<br />
ursköljning av slam ur systemet (Janssen et al., 2002). Därmed går också den VFA som<br />
normalt bildas i hydrolyssteget förlorad vilket medför att kvoten VFA/ PO4-P minskar<br />
ytterligare. I de fall flödet är förhöjt under en längre tidsperiod tillförs därutöver<br />
hydrolyssteget en mindre mängd substrat i form av organiskt material på grund av att<br />
ledningsnätet under flödesökningens initiala skede sköljts rent. Det slam som recirkuleras blir<br />
därför så småningom utarmat och, som en konsekvens, produceras en allt mindre mängd<br />
VFA.<br />
2.3.2. Endogen energibrist och mikrobiell konkurrens<br />
På kort sikt leder en förkortad uppehållstid och en minskad tillgänglighet av VFA till att det<br />
anaeroba fosforsläppet snabbt minskar. Detta sker som följd av att PAO nyttjar energin från<br />
endogent lagrad poly-P <strong>vid</strong> upptag av VFA och därför simultant med upptaget släpper fosfat<br />
från cellen. Eftersom det aeroba fosforupptaget är proportionellt mot fosforsläppet, kan på<br />
grund av detta bioslammets fosforavskiljande kapacitet minska mycket snabbt även om<br />
mängden PAO i systemet inte hunnit förändras.<br />
5
Change language