Hammarö kommun Processbeskrivning Sättersvikens ARV 2006-10-15 I SÄTTERSVIKENS AVLOPPSRENINGSVERK Hammarö kommun Process Beskrivning Life projektet LOCAL RECYCLING
Hammarö kommun Processbeskrivning Sättersvikens ARV 2006-10-15 II Innehållsförteckning 1 Bakgrund 1 2 Behandling av vattenfasen 1 2.1 Anläggning 1 2.1.1 Aktivslamanläggning 1 2.1.2 Biofilmanläggning 2 2.2 Process 2 2.2.1 Reduktion av organiskt material (BOD) 2 2.2.2 Reduktion av fosfor (P) 3 2.2.3 Reduktion av kväve (N) 3 3 Slamfasen 4
Hammarö kommun Processbeskrivning sid 1 1 Bakgrund Avloppsreningsverket i Sättersviken är en kretsloppsanläggning. Syftet med projektet är att demonstrera en ekologisk hållbar modell för lokal återbruk av avlopp och organiskt hushållsavfall. Utgående vatten från anläggningen tillförs Sättersviken för att förbättra genomströmningen och öka vattenmängderna till viken. Ytterligare målsättning finns om att reducera näringstillförseln genom att etablera våtmarker med speciella växter och kanalisera avrinningen genom dessa, före det att vattnet återförs till viken. 2 Behandling av vattenfasen I behandlingsanläggningen renas avloppsvattnet från kväve (N), fosfor (P) och organiskt material (BOD) samt partikulärt material (SS). 2.1 Anläggning Reningsverket kan i huvudsak delas in i två anläggningsdelar; Aktivslamanläggning samt en efterföljande biofilmanläggning. 2.1.1 Aktivslamanläggning Den aktiva slamprocessen tar upp och avlägsnar fosfor genom upptag i bioslammet och uttag av överskottsslam. Kvävet avlägsnas i aktivslamprocessen genom nitrifikation och denitrifikation. Aktivslamanläggningen innehåller följande: Selektor Selektorn förbättrar möjligheten för PAO (Phosphorous Ackumulating Organisms) att konkurrera med filamentbildande bakterier. Anaerobsteg Anaerobsteget är nödvändigt för att PAO ska erhålla optimala livsbetingelser Aerobsteg med anoxzoner Aerobsteget innehåller i huvudsak 4 aktiva zoner placerade efter varandra. - Zon 1 Till Zon 1 leds vattnet från det föregående anaerobsteget. Här startar PAO att binda fosfor till cellerna. Dessutom leds nitratreturen till denna zon, vilket möjliggör denitrifikation här. - Zon 2 Zon 2 syresätts intermittent (till- och från). Det möjliggör att flera processer kan äga rum i en och samma bassäng. - Zon 3
Hammarö kommun Processbeskrivning sid 2 I Zon 3 utjämnas syrenivåerna till önskade nivåer. Från denna zon leds vattnet vidare till mellansedimenteringen och Zon 4. - Zon 4 Zon 4 är det första bassängen i den s k nitratreturen. Här sker nitrifikation och nedbrytning av BOD vid högt syreöverskott. Från denna zon leds vattnet till Zon 1, varvid nitratreturen är fullbordad. Mellansedimentering Mellansedimenteringen delar upp vätskeströmmen i en slamfas samt en klarfas. Klarfasen leds vidare till det efterföljande nitrifierande filtret. Slamfasen sedimenterar och pumpas tillbaks till inloppet. 2.1.2 Biofilmanläggning Syftet med biofilmanläggningen är att reducera kväve. Dessutom säkerställer filtret reduktion av BOD samt suspenderat material (partiklar). Biofilmanläggningen innehåller följande: Nitrifierande filter Det nitrifierande filtret består av en dränkt plastkontruktion på vilken bakterier kan växa. Här sker nitrifiering. Syre tillsätts i botten av bassängen. Denitrifierande filter Det denitrifierande filtret består av en dränkt plastkontruktion på vilken bakterier kan växa. Här sker denitrifiering i anoxiska förhållanden. Koltillförsel är nödvändigt och doseras efter behov. Slutsedimentering Slutsedimenteringen består av en lamellsedimentering. Vid inloppet till denna finns en inblandningsdel samt flockningskammare där fällningskemikalier kan doseras vid behov. När endast biologisk rening pågår pumpas allt bildat slam i retur till reningsverkets inlopp. Vid kemdosering pumpas allt slam till våtkomposten för slambehandling. 2.2 Process 2.2.1 Reduktion av organiskt material (BOD) Reduktion av BOD sker i huvudsak via två processer: AEROB PROCESS BOD + O 2 Celltillväxt + CO 2 + H 2 O + Organisk rest ANOXISK PROCESS (DENITRIFIKATION)) BOD + NO 3 Celltillväxt + N 2 + OH + CO 2 + Organisk rest Enligt ovanstående tillförs syre i form av nitrat och aktiv syresättning genom bottenluftare.
Hammarö kommun Processbeskrivning sid 3 Aktiv syresättning med avsikt att bryta ned BOD görs i första hand i Zon 2, 3 och 5. Denitrifikation med avsikt att bilda kvävgas samt att bryta ned BOD görs i första hand i Zon 1, 2 och 3. Denitrifikationen sker i dessa zoner eftersom erforderligt BOD är gratis. Denitrifikationen erhålls i första hand genom att recirkulera vattnet inom aktivslamsteget (s k nitratretur). 2.2.2 Reduktion av fosfor (P) Reduktion av fosfor sker i huvudsak via två cykliska processer: ANAEROB PROCESS (P-SLÄPP) BOD (VFA) Celltillväxt + PO 4 -P AEROB PROCESS (P-UPPTAG) PO 4 -P + O 2. + NO 3 H 2 O + N 2 + CO 2 + Organisk rest Ovanstående processer sker cykliskt, dvs ständigt återkommande genom att det aktiva slammet rundpumpas över hela bio-p steget. Anaerobt steg I det anaeroba steget strävar PAO att växa genom att ta upp VFA. För att åstadkomma detta åtgår energi som PAO har lagrat i Poly-P-kedjor (internt energilager). Energin frisläpps när PAO släpper PO 4 -P (ortho-fosfat) till vätskefasen. I detta moment kan PAO växa fortare än sina konkurrenter, eftersom dessa endast växer vid syretillgång. Aerobt steg I det efterföljande aeroba aktivslamsteget laddar PAO sitt interna energilager genom att ta upp PO 4 -P från vattenfasen. Detta kan åstadkommas vid syresatt miljö. I princip utnyttjas hela aktivslamsteget för fosforupptag. Efter det aeroba steget pumpas slammet tillbaks till det anaeroba inloppet för att sluta cirkeln. 2.2.3 Reduktion av kväve (N) Reduktion av N sker i huvudsak via två på varandra följande reaktioner: AEROB PROCESS (NITRIFIKATION) NH 4 -N + O 2 Celltillväxt + NO 3 + H + + H 2 O ANOXISK PROCESS (DENITRIFIKATION)) BOD + NO 3 Celltillväxt + N 2 + OH + CO 2 + Organisk rest Den biologiska kvävereduktionen sker från ammoniumkväve via nitratkväve till kvävgas. Reaktionerna är inte reversibla. De bägge reaktionerna utförs av olika bakteriearter. Nitrifikation Den första kvävereaktionen åstadkomms av nitrifierare (bakterie) som vid hög syrehalt i vattnet använder ammoniumkväve (NH 4 -N) för tillväxt. En av restprodukterna vid denna tillväxt är nitratkväve (NO 3 ). Nitrifierarna är en av de känsligaste bakterierna i ett reningsverk. Följande faktorer begränsar tillväxten hos nitrifierarna:
Hammarö kommun Processbeskrivning sid 4 - Temperaturen. Tillväxten ökar exponentiellt med ökande temperatur inom normala kommunala temperaturintervall. Temperaturer under 5-7 grader stoppar tillväxten och nitrifiering upphör. - Alkalinitet Låg alkalinitet begränsar nitrifiering. - Slamålder Nitrifierarna växer långsamt, varför den omgivande bakterietillväxten bör vara lägre än nitrifierarnas. Detta kan uppnås genom att låta tillgången på kol (BOD) i de aktuella bassängerna vara tillräckligt låg. Detta kan kontrolleras och beräknas via t ex slamåldern eller slambelastningen. Den kritiska slamåldern är den nivå som den aktuella slamåldern minst måste ha för att nitrifiering ska kunna ske. - Toxiska ämnen Nitrifierarna är mer känsliga för giftiga ämnen än aktivslambakterier. Det betyder att en mindre toxisk störning kan hämma eller slå ut hela stammen nitrifierare i reningsverket utan att aktivslambakterierna påverkas nämnvärt. Nitrifikation sker i huvudsak i aktivslamstegets Zon 2 och 4. Dessutom sker nitrifiering i ett nitrifierande filter efter aktivslamsteget. Denitrifikation Den andra kvävereaktionen åstadkoms av denitrifierare (bakterie) som vid låg syrehalt i vattnet använder nitratkväve (NO 3 ) för tillväxt. För denna tillväxt behövs också kol, (BOD). En av restprodukterna vid denna tillväxt är kvävgas (N 2 ). Denitrifierarna har inga större begränsningar än behovet av låga syrehalter och tillgång på BOD för att kunna arbeta obehindrat. Denitrifikation sker i huvudsak i aktivslamstegets Zon 1, 2 och 3 eftersom överskott av BOD samt underskott av syre finns samtidigt i dessa zoner. Dessutom sker denitrifiering i ett denitrifierande filter efter aktivslamsteget. I detta filter saknas BOD, varför kol i form av alkohol eller acetat tillsätts. 3 Slamfasen Det biologiska slam som produceras, samt avskilt partikulärt material förs till en våtkomposteringsprocess tillsammans med inkört externslam och insamlat organiskt matavfall. Slammet komposteras och bryts ner under aerob nedbrytning. Därefter förs slammet ut på en vassbädd där slammet avvattnas och mineraliseras ytterligare. Avrinningen från vassbädden förs till en lagertank och används som gödningsvätska på en närliggande golfbana. Avvattnat slam tas upp från vassbädden efter ett antal år och används som jordförbättringsmedel