Biologisk fosforavskiljning i Sverige karakterisering, kartläggning och planering

Transkript

1 VA - Forsk rapport Nr B Biologisk fosforavskiljning i Sverige karakterisering, kartläggning och planering Jes la Cour Jansen Eva Tykesson Karin Jönsson Erik Särner VA-Forsk

2 VA-Forsk VA-Forsk är kommunernas eget FoU-program om kommunal VA-teknik. Programmet finansieras i sin helhet av kommunerna, vilket är unikt på så sätt att statliga medel tidigare alltid använts för denna typ av verksamhet. FoU-avgiften är för närvarande 1,05 kronor per kommuninnevånare och år. Avgiften är obligatorisk. Nästan alla kommuner är med i programmet, vilket innebär att budgeten årligen omfattar drygt åtta miljoner kronor. VA-Forsk initierades gemensamt av Svenska Kommunförbundet och Svenskt Vatten. Verksamheten påbörjades år Programmet lägger tonvikten på tillämpad forskning och utveckling inom det kommunala VA-området. Projekt bedrivs inom hela det VA-tekniska fältet under huvudrubrikerna: Dricksvatten Ledningsnät Avloppsvattenrening Ekonomi och organisation Utbildning och information VA-Forsk styrs av en kommitté, som utses av styrelsen för Svenskt Vatten AB. För närvarande har kommittén följande sammansättning: Ola Burström, ordförande Olof Bergstedt Roger Bergström Daniel Hellström Stefan Marklund Mikael Medelberg Peter Stahre Jan Söderström Göran Tägtström Agneta Åkerberg Steinar Nybruket, adjungerad Thomas Hellström, sekreterare Skellefteå Göteborgs VA-verk Svenskt Vatten AB Stockholm Vatten AB Luleå Roslagsvatten AB VA-verket Malmö Sv Kommunförbundet Borlänge Falkenberg NORVAR, Norge Svenskt Vatten AB Författarna är ensamma ansvariga för rapportens innehåll, varför detta ej kan åberopas såsom representerande Svenskt Vattens ståndpunkt. VA-Forsk Svenskt Vatten AB Box Stockholm Tfn Fax svensktvatten@svensktvatten.se Svenskt Vatten AB är servicebolag till föreningen Svenskt Vatten.

3 VA-Forsk Bibliografiska uppgifter för nr B Rapportens titel: Title of the report: Biologisk fosforavskiljning i Sverige karakterisering, kartläggning och planering Biological phosphorus removal in Sweden characterising, mapping and planning Rapportens beteckning Nr i VA-Forsk-serien: B Författare: Jes la Cour Jansen, Erik Särner, Eva Tykesson och Karin Jönsson, Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola VA-Forsk-projektnr: Projektets namn: Projektets finansiering: Biologisk fosforavskiljning i Sverige VA-Forsk Rapportens omfattning Sidantal: 13 Format: A4 Sökord: Keywords: Sammandrag: Abstract: Målgrupper: Omslagsbild: Rapporten beställs från: Biologisk fosforavskiljning, FISH, kurs Biological phosphorus removal, FISH, course Den första fasen i ett projekt om förbättrad biologisk fosforavskiljning (bio-p) på svenska reningsverk är avslutad. Den bestod av en kurs i karakterisering av avloppsvatten och slam för bio-p, introduktion av nya molekylärbiologiska metoder för karakterisering av bakterier som är involverade i bio-p, kartläggning och etablering av databas över Svenska reningsverk med bio-p eller med planer för bio-p samt ett seminarium med utbyte av erfarenheter med drift av bio-p. The first phase of a project for improvement of biological phosphorus removal (bio-p) in Sweden has been ended. It comprised of a course for characterising wastewater and sludge for bio-p, introduction of new molecular biological methods for characterising the bacteria involved in bio-p, mapping and establishing of a database for Swedish wastewater treatment plants with or intended for bio-p and a seminar on exchange of knowledge of operation of plants with bio-p. Svenska reningsverk, konsulter, leverantörer, forskare Deltagarna i kurs för laboratoriepersonal om metoder för karakterisering av bio-p-processen. Foto: VA-verket, Helsingborg Finns att hämta hem som pdf-fil från Svenskt Vattens hemsida Utgivningsår: 2004 Utgivare: Grafisk formgivning: Victoria Björk, Svenskt Vatten Svenskt Vatten AB Svenskt Vatten AB

4 Innehåll Sammanfattning Summary Inledning Projektets syfte och genomförande Biologisk fosforavskiljning Delprojekt 1: Kurs för drifts- och laboratoriepersonal om metoder för karakterisering av bio-p-processen Delprojekt 2: Databas om biologisk fosforavskiljning i Sverige Delprojekt 3: Karakterisering av mikroorganismer med hjälp av FISH (Fluoroscence In Situ Hybridisation) Delprojekt 4: Seminarium om drift och inkörning av bio-p-anläggningar Slutsatser

5 4

6 Sammanfattning Första fasen av ett projekt för uppstart och drift av avloppsreningsverk med biologisk fosforavskiljning har avslutats. Projektet omfattar fyra delprojekt. En laborationskurs för personal från avloppsreningsverk har utvecklats och genomförts två gånger. Kurserna varade i tre dagar med en dags teori om bio-p som bakgrund för laboratoriearbetet, en dags laborativt arbete med metoder för utvärdering av avloppsvatten och slam för bio-p och en sista dag för utvärdering och tolkning av resultaten. En databas med svenska avloppsreningsverk med bio-p eller med intentionen att introducera processen har etablerats. Den innehåller i dagsläget 23 anläggningar med uppdaterad information i storleksspannet från 200 till PE och en lista med anläggningar och dess tekniska möjligheter för drift av bio-p. Databasen innehåller information om storlek och anläggningskonfiguration samt utsläppskrav för anläggningarna. Dessutom är belastning och avloppsvattenkomposition inkluderad, liksom information om kemisk fällning som ett komplement till den biologiska reningen. Slutligen innehåller databasen också information om speciella bio-p-relaterade aktiviteter. För tillfället är databasen tillgänglig för de anläggningar som är med i databasen, men det är planerat att göra databasen allmänt tillgänglig. En doktorand vid avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik vid Lunds Tekniska Högskola har studerat molekylärbiologiska metoder för karakterisering av bio-p-bakterier under ett halvår vid AWMC-Advanced Wastewater Management Centre vid University of Queensland, Brisbane, Australien. Syftet var att utvärdera potentialen för sådana metoder för att analysera bio-p-organismerna i system med kombinerad biologisk och kemisk fosforavskiljning, vilket är det typiska systemet i Sverige. Metoderna har visat sig ha potential för den önskade användningen. Ett seminarium för uppstart och drift av avloppsreningsverk med biologisk fosforavskiljning har organiserats i samarbete med Käppalaverket. Resultaten från seminariet kommer att presenteras och utvärderas i en annan VA-forskrapport. 5

7 Summary The first phase of a project on start up and operation of wastewater treatment plants with biological phosphorus removal has been finished. The project comprises four subprojects. A laboratory course for personnel at wastewater treatment plants has been developed and carried out twice. The course duration was three days with one day theory about bio-p as the background for the laboratory work, one day laboratory work with methods for evaluation of wastewater and sludge for bio-p and one day for evaluation and interpretation of the results. A database on Swedish wastewater treatment plants with bio-p or with intension of introduction of the process is established. It now contains 23 plants with updated information in the size range from 200 to PE and a list of plants with technical possibilities for bio-p. The database contains information on size, plant configuration and discharge requirements for the plants. Further loading and wastewater composition is included. Further information of chemical precipitation as a complement to the biological treatment is included together with specific information about specific bio-p related activities. At present the database is only available for the plant included in the database but it is planned to make public access possible. A PhD. student at Water and Environmental Technology, Lund Institute of Technology has studied molecular biological methods for characterisation of bio-p organisms about half a year at AWMC-Advanced Wastewater Management Centre at University of Queensland, Brisbane, Australia in order to evaluate the potential of such methods for evaluation of the bio-p organisms in systems with combined biological and chemical phosphorus removal that will be the typical system in Sweden. The methods have proved to have potential for the intended use. A seminar on upstart and operation of treatment plants with biological phosphorus removal has been organised together with Käppala wastewater treatment plant. The results from the seminar will be presented and evaluated in another report from VA-Forsk. 6

8 1 Inledning I Sverige ställs höga krav vad gäller resthalt av fosfor i renat avloppsvatten och det har medfört att användningen av fällningskemikalier för fosforreduktion är omfattande. Detta ger negativa effekter i form av miljöpåverkan vid tillverkning och transport av dessa kemikalier. Kostnaderna för inköp av kemikalier är också betydande, liksom kostnaderna för behandling av de ökade slammängderna. Den höga halten fällningskemikalier i slammet försvårar också det önskvärda kretsloppet av bl.a. näringsämnet fosfor. För att minska kostnaderna och den negativa miljöpåverkan i samband med användningen av fällningskemikalier har en strävan varit att utveckla system, där erforderlig mängd kemikalier kan minskas eller helt avvaras. Exempel på detta är biologisk fosforreduktion i aktivslamanläggningar och rening av avloppsvatten i dammar eller våtmarker. Kravet på resthalt av fosfor är dock normalt så högt ställt i Sverige att användningen av fällningskemikalier oftast inte helt kan undvikas. En minskning av doseringen av fällningskemikalier är därför i normalfallet målet med de alternativa systemen. Allt fler kommuner strävar efter att driva sina anläggningar så energisnålt och ekologiskt som möjligt. En metod för att driva reningsverken på ett sådant sätt är som ovan påpekats att minska användningen av fällningskemikalier och därmed också minska den producerade slammängden. Hösten 2000 genomförde avdelningen för VAteknik, LTH, med stöd av VA-Forsk ett seminarium om biologisk fosforavskiljning och i samband med det också en inventering av situationen i Sverige. Seminariet visade att intresset för biologisk fosforavskiljning är mycket stort. Efter seminariets genomförande gjorde avdelningen för VA-teknik en skiss på ett större projekt om biologisk fosforavskiljning. Genomförandet av ett sådant projekt är troligen en förutsättning för att biologisk fosforavskiljning skulle kunna introduceras framgångsrikt i större skala i Sverige. Projektets övergripande mål är att: öka kunskaperna om biologisk fosforavskiljning bland driftspersonalen vid landets kommunala avloppsreningsverk skapa ett organ för spridning av information och för erfarenhetsutbyte mellan kommunerna skapa stöd i form av manualer etc. för kommuner, vilket skall underlätta omställningen av driften så att biologisk fosforavskiljning kan uppnås. Projektet är tänkt att vara uppdelat i fyra faser enligt nedan. Fas 0. Problemidentifiering Fas 1. Karakterisering, kartläggning och planering Fas 2. Uppstart och förutsättningar för drift med bio-p Fas 3. Implementering av bio-p i stor skala Fas 0 har genomförts i samband med det seminarium som arrangerades av avdelningen för VA-teknik, LTH, i samarbete med Öresundsverket, Helsingborgs kommun, och som finansierades av VA-Forsk. Slutsatssen från detta projekt är att det finns en stor potential för att driva flera anläggningar för biologisk fosforavskiljning. Ett antal projekt har identifierats, vars genomförande är en förutsättning för att biologisk fosforavskiljning skall kunna genomföras framgångsrikt i större skala i Sverige. Fas 1 beskrivs i denna rapport och omfattar etablering av grundläggande kunskaper vid reningsverk för karakterisering av potential för bio-p-processen. Fas 2 omfattar försök med etablering av bio-p i fullskala och etablering av kunskaper och mallar vilka skall underlätta omställningen av driften så att biologisk fosforavskiljning kan uppnås. Denna del av projektet är igång som VA-Forsk projekt nr , Biologisk fosforavskiljning i Sverige uppstart och drift, och kommer att avslutas under Fas 3 är planerat att omfatta etablering av bio-p på en rad reningsverk i full skala, där det samlade processförloppet optimeras och utvärderas. Projektet förväntas etableras senare och förväntas bl.a. resultera i mallar för uppstart och drift av svenska reningsverk med bio-p, där resultaten av utvecklingen av bio-p i Sverige sedan kan redovisas i ett internationellt symposium. 7

9 2 Projektets syfte och genomförande Biologisk fosforavskiljning i Sverige karakterisering, kartläggning och planering består av fyra delprojekt. Delprojekt 1: Kurs för laboratoriepersonal om metoder för att karakterisera bio-p-processen. Tillsammans med Öresundsverket har det anordnats en kurs i VFA-mätning och i P-släppsförsök för karakterisering av ett bio-p-slam och av avloppsvatten. Laboratorieövningar har genomförts med VFA-mätning och släppsförsök. Problem i samband med provtagning och transport av prover ingick, liksom kontroll av analysresultat med hjälp av GC. Delprojekt 2: Databas om biologisk fosforavskiljning i Sverige. En databas med reningsverk som har biologisk fosforavskiljning i Sverige har upprättats och uppdateras kontinuerligt. Delprojekt 3: Karakterisering av mikroorganismer med hjälp av FISH (Fluoroscence In Situ Hybridisation). Karakterisering av mikroorganismer med hjälp av FISH och liknande molekylärbiologiska tekniker har introducerats. Detta har skett genom samarbete med pågående projekt i andra länder, som ett led i ett doktorandprojekt vid VA-teknik, som också har finansierat detta delprojekt. Delprojekt 4: Seminarium om drift och inkörning av bio-p-anläggningar. Ett seminarium är genomfört i samarbete med Käppalaverket om drift och inkörning av bio-panläggningar. Avsikten var att förmedla och dela kunskaper om bio-p, men också att insamla och bearbeta idéer till nästa fas. Projektets fyra faser har genomförts av medarbetare från Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik vid Lunds Tekniska Högskola, LTH (VAteknik), Jes la Cour Jansen, Erik Särner, Eva Tykesson och Karin Jönsson i samarbete med en lång rad svenska reningsverk. Delprojekt 1 genomfördes i samarbete med personalen vid Öresundsverket i Helsingborg, som har deltagit i planering och genomförande av kursen och som generöst har tillhandahållit laboratorium och kursfaciliteter för seminariet. Delprojekt 2 genomfördes i samarbete med svenska reningsverk som driver eller tänker driva anläggningen för bio-p. Projekt 3 genomfördes av Eva Tykesson, som tillbringade ett halvt år vid University of Queensland för att lära sig nya molekylärbiologiska metoder användbara för bio-p. Delprojekt 4 genomfördes i samarbete med Käppalaverket, som har ett pågående VA-Forsk projekt , Bio-P 2003 på Käppalaverket, Lidingö, med bl.a. syfte att etablera ett nätverk för bio-p i Sverige. 3 Biologisk fosforavskiljning Även om de övergripande mekanismerna för biologisk fosforavskiljning är kända behövs det fortfarande mer kunskap om hur processen skall drivas i praktiken. Det är bara få reningsverk i världen, som har långtidserfarenhet med drift av bio-p anläggningar och kombinationen med mycket låga gränsvärden finns endast i Sverige. Kunskapen om hur processen för biologisk fosforavskiljning fungerar kan översiktligt sammanfattas enligt figur 1. Enkla fettsyror såsom ättiksyra, smörsyra etc. (sammanfattat som VFA, Volatile Fatty Acids, Flyktiga fettsyror) som föreligger Anaeroba förhållanden (Biomassa) Figur 1. Processen för biologisk fosforavskiljning. 8 Aeroba/Anoxiska förhållanden Acetat Gly Gly Gly Gly Butyrat? PHB PHV PHB PHB Syre? + + PHB Valerat Nitrat PHV P-P-P PHV PHV? P P P P P-P-P P P

10 i avloppsvattnet, tas upp av speciella bakterier (bio- P-bakterier) och lagras som polyhydroxyalkanoater (PHB+PHV). Energi för detta ändamål erhåller bakterierna genom att bryta ned upplagrade polyfosfatkedjor, varvid fosfatkoncentrationen ökar i vätskefasen. Troligtvis erhåller bakterierna också energi genom att omvandla upplagrad glykogen till PHB. Under aeroba förhållanden använder bakterierna PHB eller PHV för produktion av biomassa, upptag och lagring av fosfat och eventuellt uppbyggnad och lagring av glykogen. Troligen är funktionen ungefär densamma under anoxiska förhållanden, åtminstone för en del av bio-p-bakterierna. När dessa grundläggande mekanismer skall användas för drift av reningsverk finns det många olösta frågor som kräver nya kunskaper och nya metoder som kan tillämpas i praktiken. En start av detta beskrivs nedanför genom en kort presentation av de 4 delprojekt som ingår i den första fasen av projektet Biologisk fosforavskiljning i Sverige, som speciellt handlar om karakterisering, kartläggning och planering. 4 Delprojekt 1: Kurs för drifts- och laboratoriepersonal om metoder för karakterisering av bio-pprocessen Kursen Introduktion till bio-p på kommunala avloppsreningsverk var planerad att genomföras 1 gång; men många anmälningar resulterade i att den genomfördes vid två tillfällen under 2002; maj respektive 30 september 2 oktober. Kurserna genomfördes i samarbete mellan Avdelningen för VA-teknik på LTH och Öresundsverket i Helsingborg. Deltagarantalet begränsades till 12 personer per kurs, eftersom alla deltagarna skulle ha möjlighet att utföra alla laborationsmoment och samtidigt ges rikliga tillfällen att diskutera enskilt med kursledarna. Dessutom visade det sig att de små grupperna ledde till fruktbara diskussioner under teorigenomgångarna. Vid första kurstillfället fick bara personer som var 9 anställda av medlemskommun i Svenskt Vatten möjlighet att delta, men vid det andra tillfället inbjöds även personer från konsultföretag (tre personer från konsultföretag deltog). Praktiska övningar och grundläggande kunskaper om biologisk fosforavskiljning varvades under kurserna. Deltagarna fick under kursens första dag tillfälle att redogöra för sina tidigare erfarenheter av biologisk fosforavskiljning och för eventuella planer inför framtiden. Huvudsyftet med kurserna var att lära ut två enkla laborationsmetoder som är relevanta i bio-psammanhang, nämligen en enkel titreringsmetod för bestämning av VFA-halt samt s.k. fosforsläpps- och fosforupptagsförsök som bl.a. kan användas för att avgöra om det finns bio-p-aktivitet i ett aktivt slam. Analysmetoderna hade valts med utgångspunkt i att de skulle vara så enkla att utföra och kräva så enkel utrustning att de lätt kan tillämpas på ett vanligt driftslaboratorium. Stor tonvikt lades på tolkningen av de resultat som de valda analysmetoderna ger; möjligheter och begränsningar diskuterades. Även frågeställningar som har med analyskvalitet belystes under kurserna (vid det första kurstillfället av en extern föreläsare). En översikt över andra metoder som används i bio-p-sammanhang ingick också. Kurserna lockade folk från Blentarp i söder till Sundsvall i norr, och enligt de kursutvärderingar som genomfördes i slutet av varje kurs, var deltagarna mycket nöjda med såväl upplägg och innehåll som genomförandet av kursen. Kursansvarig: Karin Jönsson (universitetslektor, Avd. VA-teknik, LTH) Övriga medverkande: Erik Särner (professor, Avd. VA-teknik, LTH) Lars-Erik Jönsson (processansvarig, Öresundsverket) Ingvor Green (laborant, Öresundsverket) Birgitta Olsson (laboratorietekniker, Öresundsverket) Gerd Persson (laboratorieassistent, Avd. VA-teknik, LTH) Ylva Persson (laboratorieassistent, Avd. VA-teknik, LTH) Elsebeth Koldby (Direktør, Prolab) Endast kursen i maj. Eva Tykesson (doktorand) Endast kursen i sep./okt. Kurserna genomfördes under tre dagar, vilket gav tid för både mer övergripande diskussioner om biologisk

11 fosforavskiljning och spontana diskussioner, både enskilt och i grupp. Kursens principiella uppbyggnad var som följer (detaljerat schema för andra kurstillfället finns nedanför): Dag 1: Teori, bakgrund och förberedelser inför laborationerna. Dag 2: Laborationsdag kombinerat med teorigenomgångar. Dag 3: Genomgång av deltagarnas laborationsresultat. Tolkning av resultat. Kursutvärdering. Kursschema Måndag 30/ Samling, registrering, kaffe Inledning Genomgång av kursens innehåll och syfte. Bio-P. Vad är det? Allmänt om biologisk fosforavskiljning Paus Bio-P. Vad är det? Allmänt om biologisk fosforavskiljning. (forts.) Beskrivning av olika anläggningar som drivs med bio-p Lunch Bio-P. (forts.) Genomgång inför morgondagens fosforsläpps- och fosforupptagsförsök. Frågeställningar kring provtagning och förbehandling av prov Rundvandring på Öresundsverket. Provtagning för VFA-analys Kaffe Demonstrationslaboration Fempunktstitrering för VFA-bestämning Beräkning av VFA. Kvoten VFA/P. Bedömning av förutsättningar för bio-p. Repetition inför morgondagens fosforförsök. Tisdag 1/ Genomgång inför dagens laboratorieförsök Fosforsläpps- och fosforupptagsförsök. VFA-analyser individuellt Summering av dagen: - Vad var svårt? - Blev något fel? - Frågor? 10 Kaffe ca kl. 10, Lunch ca kl , Kaffe ca kl. 15. Under dagen hålls genomgångar som anknyter till försöken. Onsdag 2/ Samling. Genomgång av dagens program Analyskvalitet. Orientering om andra metoder för att mäta bio-p och VFA Kaffe Individuella VFA-analyser. Utvärdering av egna resultat Lunch Utvärdering. (forts.) Gemensam redovisning av allas resultat Slutdiskussion, kursutvärdering och kaffe. 5 Delprojekt 2: Databas om biologisk fosforavskiljning i Sverige En databas om biologisk fosforavskiljning i Sverige är upprättad och uppdateras kontinuerligt. Den underhålls i dag av VA-teknik i Lund; men inställningen är att den bör göras allmänt tillgänglig på Svensk Vattens hemsida. Framtill nu har databasen varit en hjälp för att få överblick över de reningsverk som drivs för bio-p och vilka förutsättningar som finns för driften och de resultat som uppnåtts. Databasen är därför i första hand ett redskap för de reningsverk som drivs för bio-p eller de som tänker övergå till denna process. Databasen finns nu tillgänglig för de anläggningar som ingår i databasen som ett Excel-ark. Genom inlagda sökfunktioner i Excel kan det snabbt skapas överblick över vilka anläggningstyper som finns i Sverige och vilka förutsättningar för bio-p och resultat som hitintills har uppnåtts. Databasen innehåller upplysningar om enskilda reningsverk uppdelat på nio överskrifter:

12 Administrativa uppgifter Verkets namn, adresser, telefonnummer etc. Hemsida anges ifall reningsverket/kommunen har någon hemsida som beskriver eller ger information om verket Anläggningsbeskrivning Processtyp Valmöjligheter A/O, UCT, Bardenpho, Bio-Denipho, Quatro-Denipho Fällningstyp om det tillämpas någon form av kemisk fällning anges typ Hydrolys om det tillämpas någon form av hydrolys för att öka tillgången på VFA anges tillvägagångssätt Rötning av slam om det tillämpas rötning av bio-p-slam anges detta Storlek och krav Under krav anges de tillståndskrav (i mg/l) som ställs på utgående vatten och vilken typ av medelvärde som gäller (års-, kvartal- eller månads-) samt om det handlar om gräns eller riktvärde Design är det flöde (i m 3 /dygn) och det antal PE som anläggningen är dimensionerad för, medan belastning är den aktuella belastningen (som årsmedelvärde) Halter inkommande vatten Halter som uppmätts i inkommande vatten Halter försedimenterat vatten Halter som uppmätts i försedimenterat vatten om försedimentering tillämpas P-halt efter biosteget Halter efter biosteget anges Kemfällning Typ av fällningskemikalie som används, ex. järnklorid, aluminiumsulfat och den årliga förbrukningen anges P-släppsförsök Om det görs P-släppsexperiment anges resultaten av dessa Övrigt Under övrigt finns andra uppgifter av intresse för bio-p. Till exempel Vad görs för experiment 11 6 Delprojekt 3: Karakterisering av mikroorganismer med hjälp av FISH (Fluoroscence In Situ Hybridisation) Framgångsrik biologisk fosforavskiljning antas vara knutet till närvaron av bestämda typer av bakterier (polyfosfatackumulerande organismer, PAO). Det är emellertid ännu inte fastlagt vilka bakterier det handlar om. Det finns heller ingen enighet om det handlar om en speciell bakterie eller några få grupper av bakterier eller om det i praktiken handlar om ett bredare spektrum av bakterier. Ett antal bakterier som kandiderar om att vara de centrala bio-pbakterierna har dock identifierats. Under våren 2002 tillbringade en doktorand från VA-teknik, Eva Tykesson, ca 5 arbetsmånader vid AWMC-Advanced Wastewater Management Center vid University of Queensland, Brisbane, Australien. Centret arbetar med varierande delar inom avloppsvattenrening med fokus på såväl mikrobiologi som traditionell processteknik och innehar världskänd kompetens inom dessa områden. Syftet med projektet/vistelsen var att lära mikrobiella metoder för karakterisering av mikroorganismer samt att applicera dessa på en laboratoriereaktor där kombinationen av bio-p och kemisk fällning för fosforavskiljning studerades. Fokus inom mikrobiologin lades på en inom vattenrening relativt ny metod, Fluoroscence in situ hybridisation-fish. Principiellt går den ut på att man på ett prov av aktivt slam låter specifika konstgjorda RNA-strängar, prober, med fluoroscence tränga in och fästa i de bakterier som är specificerade. Dessa kan sedan studeras i mikroskop. Om man samtidigt använder två olika prober, en för en specifik bakterie och en som representerar alla bakterier kan man med ögat eller bildbehandling erhålla ett mått på hur stor andel av biomassan som består av den specifika bakterien. Identifieringen av bio-p-bakterier har under många år varit ett flitigt diskuterat ämne med brist på ett enigt svar. Utvecklingen av FISH har bidragit till

13 nya möjligheter. Prober har utformats som föreslår identifikation av en bio-p-bakterie. Denna bakterie har i oberoende studier visat sig fylla funktionen som bio-p-bakterie både i laboratorie- och fullskala. En laboratoriereaktor drevs inledningsvis för att gynna bio-p-bakterierna och låta dem växa till en betydande population. En dominans av bio-p-bakterierna kunde observeras dels genom en kraftig aktivitet med släpp och upptag av fosfat, samt genom analyser med FISH där bio-p-bakterierna kvantifierades till att vara ca 50 % av alla bakterier. Därefter tillsattes järnklorid som fällningskemikalie till reaktorn samtidigt som bio-p-konfigurationen bibehölls. En lägre bio-p-aktivitet kunde mätas i reaktorn samtidigt som FISH studier uppmätte en lägre andel bio-pbakterier, ca 35 % i reaktorn. Vid försöken uppmärksammades också att den tillsatta kolkällan (acetat) fortsatte att förbrukas även då bio-p-aktiviteten mätt som fosforsläpp och upptag minskade. Detta kan förklaras med att en annan typ av bakterie, som också kan lagra kolkälla anaerobt, fick utrymme att växa till när tillgången på fosfor minskade till följd av kemisk fällning. En identifierad konkurrent påvisades med hjälp av FISH i laboratoriereaktorn i betydande andel under hela försöksperioden. Laboratorieförsöken har gett upphov till en artikel, som presenterades på en IWA-konferens i Malaysia december 2003; Environmental Biotechnology, Advancement in water and wastewater applications in the tropics. Titeln på artikeln är: Growth of glycogen accumulating organisms as a probable consequence of simultaneous chemical precipitation in enhanced biological phosphorus removal och kommer eventuellt att publiceras i en ny IWA-publikationsserie, Water and Environmental Management Series under Avsikten är att fortsätta att använda FISH som ett verktyg inom det fortsatta bio-p-arbetet, för att karakterisera bio-p-slam från både laboratorie- och fullskala anläggningar i Sverige. Det samarbete som påbörjats med AWMC i Australien kommer att fortsätta. Det är mycket värdefullt att i denna tvärvetenskapliga applikation ha kontakt med specialister även inom mikrobiologi. Projekt ingick som ett av de fyra delprojekten, men har inte finansierats av medel från VA-Forsk. Utrustning, förbrukningsmaterial och handledning finansierades av AWMC. Kostnader för resor uppehälle och liknande täcktes genom Resestipendier från Lunds Universitet samt donationer från Kungliga Vetenskapsakademin, Fysiografiska Sällskapet och Fredrika Bremer förbundet. Lön och handledning betalades av andra medel från avdelningen för VAteknik. 7 Delprojekt 4: Seminarium om drift och inkörning av bio-panläggningar Ett seminarium har genomförts i samarbete med Käppalaverket om drift och inkörning av bio-panläggningar. Käppalaverket har ett pågående VA- Forsk projekt (23-111, Bio-P 2003 på Käppalaverket, Lidingö), vars ändamål bl.a. är att skapa en arbetsgrupp för fortsatt utbyte av erfarenheter mellan bio- P-intressenter. Seminariet kunde därför användas för att förmedla kunskaper och erfarenheter, men också för att insamla och bearbeta idéer till nästa fas av bio- P-projektet och till diskussion om ett bio-p-nätverk. Seminariet ägde rum på Käppalaverket den 23 april 2003 och programmet visas nedan. Totalt deltog 33 personer från 12 reningsverk, förutom deltagare från VA-teknik och KTH. Redovisningen av seminariets aktiviteter görs i samband med rapporteringen av Käppalaverkets projekt. Bio-P seminarium 23 April, 2003 på Käppalaverket Varje inlägg tar 20 minuter med 10 minuters diskussion Välkomnande, kaffe (Torsten Palmgren) Presentation av Käppalaverkets drift med Bio-P, med tonvikt på drift av halva verket med Bio-P problem och fördelar (Käppalaverket, Anna Maria Borglund) VA-Forskprojekt kring Bio-P, resultat och status från projekten (Erik Särner) 12

14 Helsingborg, 10 års drift med Bio-P med tonvikt på problem, som har uppkommit under denna period (Lars-Erik Jönsson) ,5 års drift med Bio-P i högt och lågt belastade pilotanläggningar i Malmö med tonvikt på mikrobiologi (Henrik Aspegren) Lunch Svenska bio-p-anläggningar presentation av databas (Eva Tykesson) Bio-P i Sverige. Kortare inlägg och frågor från deltagarna (anmäl gärna ert inlägg i förväg) Internationell utblick (Jes la Cour Jansen) Kaffe Nya metoder i arbetet med Bio-P på reningsverk samt presentation av laboratorieförsök (Eva Tykesson) Aktionsplan för återvinning av fosfor ur avlopp konsekvenser för bio-p (Bengt Hultman) Behov av ytterligare kunskapsinhämtning, forskning, summering av dagen (Peter Balmér) ca Avslutning och rundvandring på Käppalaverket 8 Slutsatser Det finns ett stort behov för erfarenhetsuppbyggnad och erfarenhetsutbyte mellan svenska reningsverk som driver eller planerar att driva anläggningar med bio-p. Det finns ett stort intresse för att deltaga i kurser och seminarier inom området och för att deltaga i etableringen av en gemensam databas för anläggningar med bio-p eller med planer på att införa denna process. Molekylärbiologiska metoder, till exempel FISH (Fluoroscence In Situ Hybridisation) har visat sig ha en potential för att utvärdera ett bio-p-slam från ett reningsverk med kombinerad biologisk och kemisk fosforavskiljning. 13

15 Biologisk fosforavskiljning i Sverige karakterisering, kartläggning och planering Box Stockholm Tfn Fax E-post svensktvatten@svensktvatten.se