Nätverksträff BioFiAN

Transkript

1 Nätverksträff BioFiAN Ryaverket, Göteborg Agenda 09:00-09:15 Drop in och frukost 09:15-09:45 Välkomna till BioFiAN! med Emma Nivert (Gryaab), Maria Piculell (AnoxKaldnes) och Karin Jönsson (LTH) 09:45-10:30 Biofilmsprocesser - då, nu och i framtiden med Jes la Cour Jansen (VA Teknik, LTH) 10:30-11:00 Påtår på tå 11:00-12:00 Kort och gott från nätverket, med bl.a år av efterdenitrifikation hos VA SYD med Ivelina Dimitrova (VA SYD) - Sundets ARV en resa med ANITA Mox och IFAS med Anneli Chan Andersson (Sundets ARV) - ANITA Mox i Bromma med Hanna Gottås (Stockholm Vatten och Avfall) - Agnes III Pilotanläggning och doktorandprojekt med Elin Osiansson (Chalmers/SWR) 12:00-12:45 Lunch 12:45-14:15 Rundvandring på Ryaverket med Emma Nivert, Susanne Tumlin och Pierre Lindqvist (Gryaab) 14:15-15:15 Kort och gott utifrån - Energioptimering och styrning av MBBR/IFAS med Christian Rosén (AnoxKaldnes) - Biofilmens mikrobiologi med Frank Persson (Chalmers) - Nya biofilmsapplikationer - rening av mikroföroreningar med och utan PAC med Per Falås (VA Teknik, LTH) 15:15-15:30 Fika 15:30-16:15 Gruppdiskussion Önskemål och förväntningar på nätverket framöver 16:15-16:30 Sammanfattning och avslut

2 Nätverksträff BioFiAN Ryaverket, Göteborg Deltagare Chan Andersson Anneli Sundets reningsverk, Växjö 3 Dimitrova Ivelina VA SYD. Klagshamn ARV 3 Ekström Sara VA SYD, Sjölunda ARV Enache Lucica Gryaab, Göteborg 4 Falås Per VA-teknik, LTH, Lund Gottås Hanna Stockholm Vatten och Avfall, 1 Bromma reningsverk Hallin Staffan Ulricehamns Energi 1 Johansson Andreas Skövde VA 2 Jönsson Karin VA-teknik, LTH, Lund 3 Karlsson Kjell Ulricehamns Energi 2 Kjellberg Anders Ulricehamns Energi 4 la Cour Jansen Jes VA-teknik, LTH, Lund 1 Lindqvist Pierre Gryaab, Göteborg Murto Marika VA SYD, Sjölunda ARV 5 Nivert Emma Gryaab, Göteborg Nunes Joana Gryaab, Göteborg 3 Osiansson Elin Chalmers/SWR, VA SYD 2 Oulare Aly Stockholm Vatten och Avfall, 1 Bromma reningsverk Pehrsson Josefin Allingsås kommun, Tekniska 2 förvaltningen Persson Frank Vatten miljö teknik, Chalmers 2 Pettersson Jesper Tibro (Hjo, Tibro och Karlsborg) 5 Piculell Maria AnoxKaldnes, Lund Rosén Christian AnoxKaldnes, Lund 1 Ström Marie Ulricehamns Energi 5 Thylin Joachim Visby reningsverk 4 Tumlin Susanne Gryaab, Göteborg 4 Tykesson Eva AnoxKaldnes, Lund 5

3 Nätverksträff BioFiAN Ryaverket, Göteborg Gruppdiskussion - Önskemål och förväntningar på nätverket framöver Syfte? Vad vill du få ut av ett nätverk? Frågeställningar och utmaningar som nätverket skulle kunna arbeta med framöver? Målgrupp? Hur stort ska nätverket vara? Vilka processer/medlemmar? Upplägg? Antal träffar/år och när på året? Teman och platser att besöka? Hur mycket kan och vill du engagera dig? Hur ser den ideala ledningsgruppen ut?

4 TVÅ DECENNIER AV MBBR DRIFT Ivelina Dimitrova och Sara Ekström Processingenjörer

5 KORT OM VERKEN Klagshamn Fe 3+ Sjölunda etanol meta nol Fe PE ( PE) Utsläppskrav BOD 7, mg/l Tot-N, mg/l Tot-P, mg/l Klagshamn (70% red) 0,3 Sjölunda (70% red) 0, PE ( PE)

6 MBBR DESIGN Parameter Klagshamn Sjölunda Total volym, m Antal linjer/ reaktorer 2 6 Design temperatur, C Specifik DN hastighet, g NOx-N/m 2 *d 1,7 1,2 DN kapacitet, kg/d Kolkälla Etanol Metanol Max hydraulisk belastning, l/s Fyllnadsgrad, % Bärare K1* K1* Partikelavskiljning Sandfilter DAF *500 m 2 /m 3

7 UTGÅENDE KVÄVE ett resultat av driftstrategi Klagshamn Sjölunda N-tot ut verket NOx-N ut verket NH4-N ut verket

8 BELASTNING (gn/m 2.d) (gn/m 2.d)

9 NO X REDUKTION % % %

10 Denitrification rate, (g NOx-N den. / m2*d) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Sjölunda Klagshamn 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Specific load, (g NOx-N/ m2*d)

11 SEPARATIONSSTEG 90 % 3-4 mg SS/l 6-11 mg SS/l

12 FOSFOR Nordeidet et al Aspegren et al Hanner et al Täljemark et al Mases et al. 2010

13 KOLKÄLLA

14 NITRIT Normal (mg/l) Peak conc. (mg/l) Sjölunda 1 4 Klagshamn NOx-N influent, (kg/d) Klagshamn: NOx-N ÖVERBELASTNING Sjölunda: NOx-N 10 Klagshamn: NO2-N Sjölunda: NO2-N NO2-N, (mg/l) NOx-N influent, (kg/d) NO2-N, (mg/l) Date Date 0

15 NITRIT 8 8 Sjölunda: NO2-N Sjölunda: C/N Sjölunda: P/N 0, Sjölunda: NO2-N Sjölunda: C/N Sjölunda: P/N 0,06 C/N NO2-N, (mg/l) ,05 0,04 0,03 0,02 0,01 P/N C/NCOD brist NO2-N, (mg/l) ,05 0,04 0,03 0,02 0,01 P/N 0 0 0, Date 0 Fosforbrist 0 0, Date

16 BIOFILM 1 :a zonen Sjölunda Klagshamn mg NOx-N/l mg NOx-N/l

17 BIOFILM 2 :a zonen Sjölunda Klagshamn

18 BÄRARNA Klagshamn mer slitna Sjölunda mer deformerade 36 % 50 %

19 KVANTITAV ANALYS BIOMASSA (mg/bärrare) Koncentration (kg SS/m3) Zon 1 Zon 2 Zon 1 Zon 2 Klagshamn 7,6 6,1 2,9 2,2 Sjölunda 4,9 2,9 2,5 1,4 Rusten et al., 1994, 1995, kg SS/m3 Mosey et al, g COD /m2*d: kompakt biofilm begränsad antal protozoa g COD/ m2 *d: fluffig biofilm med ciliater/protozoa (Klagshamn) - <5 g COD/ m2 *d: fluffig biofilm med stalkade ciliater (Sjölunda)

20 SLUTSATSER Olika driftstategier p g a olika process layout: KLG- reducerar inte hela NOx-N mängden, sandfiltret bidrar till % reduktion SJÖ- krävs låga NOx-N ut, COD begränsad, ingen denitrifikation i DAF Olika driftstategier p g a olika process layout: Val av kolkälla- pris, tillgång, hastighet Nitritbildning: Hög belastning, brist på COD och/eller P Fosforbrist: Krävs kontroll på fällningen Bärarna: OK skick efter 20 år. Skillnad i biofilmen (belastning, kolkälla) Val av poleringssteg: Stor skillnad

21 Sundets ARV en resa med ANITA Mox och IFAS Anneli Chan Andersson

22 Sundet WWTP resource recovery External Organic Material Purification Biogas for buses and cars CAMBI THP Fertilizer back to arable land Sludge liquor treatment

23 Utmaningar Ökad biogasproduktion och hygienisering Cambi termisk hydrolys förbehandling Förbättrad kväverening i befintliga volymer Hybas aktiv slam ANITA Mox rejektvattenbehandling

24 % SBR rejektvattenbehandling Belastning kg tot-n/d (155 kg NH 4 -N/d) Reduktion 30% tot-n och 70% NH 4 -N 2030 uppskattad belastning 430 kg N/d Kvävereduktion SBR Nitrifikation Tot-N reduktion 350m 3 350m

25 ANITA Mox process Autotrof kväverening genom anaerob ammonium oxidation (anammox) En-stegsprocess med bärare biofilmen fixar två miljöer Mindre syre krävs Ingen dosering kolkälla

26 Finblåsigt membransystem bytte alla membran Installerade två STAMO omvandlare 137 m 3 nya Anox TM K5 bärare Efter 3 veckor 20 m 3 ympade bärare Uppstartsstrategi intermittent luftning och ph Installation av on-line instrument NH4-N och NO3-N

27 % - reducering Anita Mox resultat kwh/kg N Ympning med AnitaMox-bärare (12%) = snabb uppstart med hög reduktion direkt Jämn reduktion och allt rejekt behandlas (högre reduktion än utlovat ) Fortfarande lågbelastat jämfört med design Reduktion samt effektivitet Energiåtgång Total Kväve Amomonium 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ammoniumreduktion: 89% (75%) Totalkvävereduktion: 80% (65%) Energiåtgång: ca 1 kwh/kg N bort N 2 O emissioner: 0.75% av N bort

28 Införande av termisk hydrolys CAMBI på Sundet 2014/15 Rejekts karaktär har förändrats Spädning av rejektet innan behandling i ANITAMoxen Hämmande ämnen?!

29 Anita Mox design och utfall Unit Design 2012/ Volume m Flow m 3 /d Temp. o C > Tot-N kg/d mg/l 320 1, ,254 NH 4 mg N/L 1, ,059 TSS mg/l ph O mg O 2 /L

30 kg N/d oc 200 Belastning (kg N/d) Temperatur (oc) Medel 2012 Medel 2013 Medel 2014 Medel 2015 Medel 2016 Medel 2017 IFAS försök (medel) 0

31 Försök med IFAS start maj 2018 Sedimentationsvolym installerad ovanpå reaktorn Utgående vatten leds upp och får sedimentera En del slam tas tillbaka, vattenfas leds till sandfång Kombination aktivt slam (AOB och NOB) och bärare (AOB och anammox)

32 % reduktion kwh/kg N bort 100% 80% Kvävereduktion och energiåtgång %red tot-n %red tot-nh4 kwh/kg-n 2,5 2,0 60% 40% 20% 1,5 1,0 0,5 0% Medel 2012 Medel 2013 Medel 2014 Medel 2015 Medel 2016 Medel 2017 IFAS försök (medel) 0,0

33 mg/l 8000 Susp genom IFAS Susp utj. Susp ink. Susp reaktor Susp återföring Susp utg

34 mg/l Totalkväve genom IFAS Tot-N utj. Tot-N utj.filt Tot-N ink. Tot-N ink.filt. Tot-N reaktor Tot-N utg. Tot-N utg.filt

35 Ammonium genom IFAS NH4-N utj. NH4-N ink. NH4-N reaktor NH4-N utg

36 Nitrat genom IFAS 140 NO3 ink. NO3 reaktor NO3 utg

37 mg/l jan-14 apr-14 jul-14 okt-14 jan-15 apr-15 Organiskt i rejektutjämningen jul-15 okt-15 jan-16 apr-16 jul-16 okt-16 jan-17 apr-17 jul-17 okt-17 jan-18 apr-18 jul-18 okt BOD7 TOC VFA Susp Rötkammarstörning Dålig avvattning

38 dec-14 mar-15 jun-15 sep-15 dec-15 mar-16 jun-16 sep-16 dec-16 mar-17 jun-17 sep-17 dec-17 mar-18 jun-18 sep-18 VFA (mg/l) NH4-N (mg/l) Rötkammarvärden VFA RK1 VFA RK2 NH4 RK1 NH4 RK

39 BIOMASSA (g/m2) och (%VS av susp) ANAMMOX- och NOB aktivitet (gn/m2,d) Uppföljning bärare K5 ANITA Mox Anammoxaktivitet (g N/m2,d) Glödförlust (VS) (% av susp) Biomassa (g/m2) NOB test (g N/m2,d) Bärare och aktivt slam NOB-aktivitet AOB-aktivitet

40 Framtid? Strategimöte 5/10 diskutera vägval och alternativ för framtiden Frågor? Idéer!?

41 AGNES III Pilotanläggning med granuler på VA SYD Elin Ossiansson Processingenjör

42 Aerobic Granular sludge Nutrient removal and recovery Efficiency in Sweden (AGNES)

43 AGNES I State-of-the-art AGNES II Full-scale studies AGNES III Pilot studies

44 VAD ÄR AEROBT GRANULÄRT SLAM (AGS)? Istället för slam-små bollar av biofilm Kompakta och tunga= sjunker snabbt Kan ha dubbelt så hög halt av bakterier i vattenreningen jämfört med aktivt slam Aktivt slam Aerobt granulärt slam (AGS) Royal HaskoningDHV, De Kreuk et al. (2010); Li et al. (2014)

45 INNE I GRANULERNA Syrefritt inne i mitten, men syre i det yttre skiktet Rening av kväve och biologisk rening av fosfor kräver båda förhållandena Aktiv slam kräver större volym, men med AGS kan fler processer ske samtidigt

46 UTVECKLING Utvecklades på TU Delft av Mark van Loosdrecht och Merle de Kreuk på 90-talet Första fullskaleanläggningen i Epe (NL) 2010 Idag 21 anläggningar och ca 20 till på gång Pågår mycket forskning, men främst i labbskala och få studier med avloppsvatten i pilotskala Epe Nereda,Royal HaskoningDHV

47 VARFÖR AGS? Kompakt Energisnålt Lägre kemikalieförbrukning Foot-print (m 2 ) Pre-settling/Pre-precipitation Bioreactors (+Buffer for AGS) Secondary clarifier Membrane tank Microsieves Sludge treatment Lätt att skala upp 0 1. AGS 2. MLE 3. UCT 4. IFAS 5. MBR Bengtsson et al (2017)

48 PILOTANLÄGGNING PÅ VA SYD Erhålla egen erfarenhet av tekniken Göra en egen bedömning om tekniken klarar strängare utsläppskrav Utreda potentialen för energineutralitet och fosforutvinning Bedriva FoU kring en biologisk reningsteknik som ligger i framkant Delvis finansiering från Naturvårdsverkets stöd till Stadsinnovationer

49 Effektivt kolutnyttjande Kompakt och energismart rening Efterbehandling för hög reningsgrad Avloppsvatten Förfiltrering Aerobt Granulärt Slam (AGS) Efterfiltrering Renat vatten Kolkälla Biogas Struvitproduktion Växtnäring Fosforåtervinning

50 TIDPLAN Hösten 2018: Projektering 2019: Bygge av pilotanläggning och uppstart. Fokus på förbehandling : Optimering av energieffektivitet, reningsgrad och fosforåtervinning : Utvärdering av långtidsdrift, stabilitet

51 TACK!

52 Nya biofilmsapplikationer Rening av mikroföroreningar Per Falås LTH

53 Bad Ragaz WWTP Screen Grit removal Primary clarifier Anoxic sludge zone 1-1.5h Oxic sludge zone 1 mg O 2 /L 6-7h Oxic carrier/sludge zone mg O 2 /L 4-5h Secondary clarifier Sludge age: 3-4 days Filling ratio: 35% last compartment Carriers: Bio-film Chip M

54 Three parallel batch reactors Anoxic sludge and effluent wastewater NO 3 -N: mg/l Oxic sludge and effluent wastewater O 2 : 3.5 mg/l Oxic carriers and effluent wastewater O 2 : 3.5 mg/l

55 Experimental Set up Activated sludge or Biofilm carriers Alkalinity 4 mmol HCO 3- /L Ammonium 15 mg NH 4+ -N/L Micropollutants 1 µg/l Batch reactor: 10L Temperature: 16 ± 1 C ph: 7.2 ± 0.2 Sampling of batch reactor 8 samples over 24 h

56 Micropollutant removal

57 Micropollutant removal C/C initial = e -k*t Removal rate constant (L/g biomass*d) Anoxic sludge 0.8 Oxic sludge 0.8 Carriers 0.6

58 Micropollutant removal Removal rate constant (L/g biomass*d) Anoxic sludge 1.5 Oxic sludge 2.6 Carriers 5.6

59 Micropollutant removal Removal rate constant (L/g biomass*d) Anoxic sludge 0 Oxic sludge 2.0 Carriers 7.4

60 Micropollutant removal Removal rate constant (L/g biomass*d) Anoxic sludge 0 Oxic sludge 1.0 Carriers 4.6

61 Micropollutant removal Removal rate constant (L/g biomass*d) Anoxic sludge 0 Oxic sludge 0 Carriers 1.5

62 Micropollutant removal Removal rate constant (L/g biomass*d) Anoxic sludge 0 Oxic sludge 0 Carriers 0

63 Conclusions Biological micropollutant removal rates depended on: - the compound properties - the redox conditions - the microbial composition of biomass Carrier-attached biofilms seem to have a higher degradation capacity for some micropollutants, but not all.

64 Thank you Tack for till listening!