RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI BIOLOGISKA RENINGSSTEGET KVÄVETS KRETSLOPP KEMISK RENING

Transkript

1 RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI BIOLOGISKA RENINGSSTEGET KVÄVETS KRETSLOPP KEMISK RENING

2 Ammoniak

3 RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI Heterotrofa bakterier äter organiskt material Tillgång på syre ger koldioxid och vatten Tillgång på nitrat men inte syre ger kvävgas Tillgång på svavel men inte syre ger svavelväte Frånvaro av syre och nitrat ger metan (biogas) Luftad bassäng Anox bassäng Rötkammare Rötkammaren Kemoautotrofa bakterier äter oorganiskt material Nitrifierare omvandlar ammoniak till nitrat Svaveloxiderare omvandlar svavelväte till sulfat Luftad bassäng Rötkammare? Svampar Bryter ned svårnedbrytbara kolföreningar orsaka att slammet inte sedimenterar Vid rening av industriavlopps vatten Protozoer Äter upp döda bakterier, filtrerar bort organiskt material Luftad bassäng

4 Luftad bassäng i aktivtslamanläggning

5 Bakterier förökar sig genom delning Tillväxten blir exponentiell Tillväxttakten beror av en rad miljöfaktorer Temperaturförändringar ffa kalllare vatten ger minskad aktivitet ph förändringar vid tillsats av kemikalier kan ge minskad aktivitet Avloppsvattnets sammansättning, saknas något näringsämne eller förekommer giftiga ämnen

6 AVLOPPSRENINGSVERKETS RENINGSSTEG BIOLOGISKT STEG

7 BIOLOGISKT RENINGSSTEG AKTIVT SLAMANLÄGGNING Returslam Överskottslam I aktivt slamanläggningen omvandlar bakterier organiskt material till koldioxid och vatten. Bakterierna utgör ett slam som benämnes bioslam Den delen av bioslammet som går till slamhantering kallas överskottslam. Den delen som går tillbaka till processen kallas för returslam

8 AKTIVT SLAMANLÄGGNING RENINGSPRINCIP Det som tillsätts Verksam del Luft Syre Koldioxid Driftparameter: syrehalt Avloppsvatten Organiskt material Vatten och närsalter Överskottslam Biomassa Av det tillförda organiska materialet kommer % att brytas ned till koldioxid och vatten och % avlägsnas med överskottslam

9 En flock

10 AKTIVT SLAMPROCESSEN en flock Bild En flock bestående av slembildande bakterier, filamentbildande bakterier och mikrodjur

11 AKTIVT SLAMPROCESSEN Flockbildning Avskiljning Sker i luftade bassängen Bakterier som tillverkar polysackarider; slem, klister Bakterier som tillverkar filament; armering Sedimentationsbassängen Balans mellan slembildande bakterier och filamentbildande bakterier ger stabila flockar som sedimenterar/ avskiljs bra

12 AKTIVT SLAMANLÄGGNING DRIFTPARAMETRAR SVI > 150 ml/g SS kan tyda på begynnande problem med slamsvällning SS= suspended solids, bestäms genom filtrering. Reningsverk använder även onlinemätning

13 ATT STUDERA FLOCKBILDNING Ett mätglas fylls med aktivt slam från luftade bassängen Driftstörningar

14 AKTIVT SLAMANLÄGGNING DRIFTPARAMETRAR Aerob slamålder Aerob slamålder är uppehållstiden för bakterierna i luftningsbassängen Vattnets uppehållstid blir betydligt kortare än bakteriernas uppehållstid, slamåldern, eftersom slam återförs via returslam Aerob slamålder Slamåldern styrs genom att ändra mängden överskottslam som tas ur biosteget. När mer överskottslam tas ur sjunker slamåldern. V = volym på luftningsbassängen (m³) Qut = utgående avloppsvattenflöde från biosteget. Qo = överskottsslamflöde (m³/d) SSm= medelslamhalten i luftningsbassängen. SSo= solidsubstanshalt i överskottsslamet. SSut= solidsubstanshalt i utgående vatten.

15 DRIFTSTÖRNINGAR I AKTIVT SLAMANLÄGGNINGEN Flytslambildning Hög slamålder ger kvävgasbildning i slammet Slamsvällning för gammalt aktivt slam möter näringsrikt avloppsvatten Viskös slamsvällning (mindre vanlig) Mycket polysackaridbildande bakterier Filamentös slamsvällning Mycket filamentbildande bakterier

16 AKTIVT SLAMANLÄGGNING DRIFTSTÖRNINGAR

17 BIOSTEGETS MIKROBIOLOGI Ciliater Ciliater är protozoer, encelliga heterotrofa organismer. Ciliaterna är filtrerare vilket ger klart, rent vatten Kan sitta på slamflocken

18 Kväverening Avloppsvatten innehåller kväve. Kväve är huvudbeståndsdelen i mineralgödsel. På åkern ger det tillväxt av grödor I vattendrag ger det också tillväxt. Här är den dock oönskad och leder till övergödning, bottendöd med mera Därför behövs kväverening

19 Kväve ett grundämne N är den kemiska beteckningen Kväve kan föreligga i bundet till organiskt material tex i protein och urinämne Kväve kan föreligga som vattenlösliga molekyler NH + 4 ammonium NO 2 nitrit NO - 3 nitrat Kväve kan föreligga som luftkväve. 80% av luft består av kväve N 2

20 Urinsortering kväveåtervinning N P K S B Ca Mg Fe Urin Många närsalter, men framförallt kväve, hamnar i avloppet via urin Genom urinsortering kan kvävet återföras till jordbruksmark

21 Biologisk kväverening Aktivt slamanläggning kompletterat med syrefria zoner för denitrifikation

22 Kvävereningsprocesser Luftkväve En del av det renade kvävet hamnar i slammet (assimilerat) medan det mesta blir luftkväve Till överskottslam

23 Kvävereningens tre steg

24 Kvävereningsmetodik luftkväve 1) Anoxisk bassäng före denitrifikationsbassäng 2) Nitrathaltigt vatten recirkuleras till anoxen.

25 Kvävereningsmetodik metanol luftkväve 1) Anoxisk bassäng efter luftningsbassängen 2) Tillsats av energi och kolkälla tex metanol metanol luftkväve

26 Kvävets omvandling i ARV Kvävgas Luftkväve Denitrifikation i anox Vattenlöslig nitrat Kväve i organiskt material Vattenlöslig ammonium Nedbrytning i luftade biosteget Nitrifikation i luftade biosteget

27 Kvävets kretslopp Kvävefixering Kvävgas Luftkväve Denitrifikation Vattenlöslig ammonium Vattenlöslig nitrat Vattenlöslig ammonium Nedbrytning Nitrifikation

28 Kvävefixering Industriell fixering Framställs ur luftkväve och naturgas Kvävefixerande växter

29 Kvävets kretslopp Kvävefixering Kvävgas Luftkväve Denitrifikation Vattenlöslig ammonium Vattenlöslig nitrat Assimilering Kväve i organiskt material Vattenlöslig ammonium Nedbrytning Nitrifikation

30 Assimilering När växter tar upp vattenlösliga näringsämnet och bildar organiskt material

31 Kvävefixering Industriell fixering Framställs ur luftkväve och naturgas Kvävefixerande växter

32 Växternas kvävefixering Kvävefixerande bakterier i symbios med värdplanta

33 Kvävefixering vid förbränning Varmare motor ger mer NOx. Dvs ju fortare man kör desto mer NOx

34 Industriell kvävefixering

35 Industiell kvävefixering Historien

36 Kvävets kretslopp effekt av industriell kvävefixering Kvävefixering Denitrifikation Kvävgas Luftkväve Vattenlöslig ammonium Vattenlöslig nitrat Assimilering Kväve i organiskt material Vattenlöslig ammonium Nedbrytning Nitrifikation

37 Planetära tröskelvärden

38

39 Biologisk rening Suspenderad biomassa Aktivt slamanläggning Biofilmsprocesser Trickling filter eller biobädd MBBR (moving bed biofilm reactor) MBR Membranfilter

40 Biobädd

41 Biofilm

42 Biofilmsprocesser Mikroorganismer växer på en yta bildar en film Bakterier i biofilm är skyddade mot giftämnen, ojämna flöden etc. Hög biodiversitet pga hög slamålder Processerna sker I olika skikt.

43 Biologisk fosforrening Anoxiskt steg = kväverening Anaerobt steg = biologisk fosforrening

44

45 Bio-P bakterier

46 PHB; Biologisk nedbrytbar plast Syrefri nedbrytning Öresundsverket

47 Stabilisering är också en biologisk process I rötkammaren sker syrefri nedbrytning av slam

48 RÖTNINGENS MIKROBIOLOGI Protein Fett Kolhydrater Hydrolyserande bakterier Mindre molekyler som socker Fermenterande bakterier Organiska syror och koldioxid Metan och koldioxid Metanproducerande archaea Man får rätt mikrober om miljöförhållanderna är sådana att de man vill ha trivs

49 Kemisk rening

50 Förfällning Utfällt material avskiljs i försedimenteringen. Ger stora mängder organiskt material till rötning Kan ge näringsbrist i biosteget Simultanfällning Slammet avskiljs tillsammans med bioslam i mellansedimentering. Högre slammängd i aktivt slamanl. behövs. Mer luftning behövs. Efterfällning Extra reningssteg Lägre kemidosering Avskiljning genom filtrering

51 KEMISK RENING Flockulerande kemikalier tillsätts Aluminiumsalter Järnsalter; Järn klorid och Järn sulfat Polyaluminiumklorid med polymer Kalk Syfte Utfällning av vattenlösta fosfatjoner till metallsalter Koagulering och flockbildning av metallfosfat och löst organiskt material vilket ger avskiljningsbara partiklar/flockar.

52 FÄLLNINGSKEMIKALIER; METALLSALTER EX. JÄRNKLORID Järnklorid löses till: Järnjoner (Fe 3+ ) och Kloridjoner (Cl - ) Järnjonerna reagerar med FOSFATJONER(PO 4 3- ), HYDROXIDJONER(OH - ) och interagerar med PARTIKLAR i avloppsvattnet Kloridjonerna deltar inte i reaktionen utan går oförändrade igenom resterande reningssteg

53 FÄLLNINGSKEMIKALIER; METALLSALTER EX. ALUMINIUMSULFAT Aluminiumsulfat löses till : Aluminiumjoner (Al 3+ ) och Sulfatjoner(SO 4 2- ) Aluminiumjonerna reagerar med FOSFATJONER(PO 4 3- ), HYDROXIDJONER(OH - ) och interagerar med PARTIKLAR i avloppsvattnet Sulfat deltar inte i reaktionen utan går oförändrad igenom resterande reningssteg

54 KEMISK RENING TRE PROCESSER 1)Fosfat-Utfällning METALLJONER (Me 3+ ) reagerar med FOSFATJONER(PO 4 3- ) och bildar ett salt/en fällning; Järnfosfat eller aluminiumfosfat 2) Kolloidneutralisering/Partikelfällning Organiska partiklar är negativt laddade. Positiva joner neutraliserar partiklarnas Laddning så att partiklarna kan dras mot varandra 3) Hydroxid-FÄLLNING METALLJONER (Me 3+ ) reagerar med HYDROXIDJONER(OH - ) och bildar en gelliknande fällning

55 KEMISK FLOCKBILDNING Metallfosfat sveps in av hydroxidgel till flockar. Även partiklar sveps in av hydroxidgel.

56 INBLANDNING OCH FLOCKNING Snabb inblandning i liten vattenvolym Flockning = partiklar och flockar ska träffa på varandra, växa och bli större Lugn omrörning med sjunkande hastighet är viktig så att flockarna ej slås sönder

57