Avloppsrening & Vattenrening Sofia Andersson
Vatten
Avlopp - Historiskt perspektiv Koleraepedimier, mitten av 1800-talet Avloppsledningar Kraftigt förorenade vatten, slutet av 1800-talet Mekanisk rening, galler, sedimentering Biologisk rening, dammar, aktiv slam Övergödning, mitten av 1900-talet Kemisk fällning av fosfor Biologisk kväverening Biologisk fosforrening
Avloppsvattnets sammansättning Organiskt material COD, chemical oxygen demand BOD 7, biochemical oxygen demand Närsalter kväve fosfor Metaller Hg, Cd, Cr etc. Mikroorganismer (patogener) Partiklar (TSS)
Varför renar vi avloppet? Hygien: Förhindra utbrott av vattenburna sjukdomar Vattenkvalitet för bad/fiske Minska Övergödning/Bottendöd Utsläpp av N/P övergödning Förhöjd halt organiska kolväten (COD, BOD) och TSS syrebrist bottendöd Förhindra förgiftning: Tungmetaller/Miljögifter/Läkemedelsrester skadliga för många djur och växter bioackumuleras
Avloppsrening Primärrening: mekanisk rening (1) (4) Sekundärrening: biologisk nedbrytning av organiskt material (3), aerob, anoxisk eller anaerob Tertiärrening: rening av närsalter (P, N), kemisk eller biologisk (2)
Mekanisk rening
Galler (Henriksdal) Sandfilter (Henriksdal) Grovt galler (Mojo Tannery Etiopien)
Kemisk rening
Kemisk rening Flockulerande kemikalier tillsätts ALUM (Al 2 (SO 4 ) 3 ) Järnsulfat Syfte Fälla ut fosfor Ta bort icke-sedimenterbara partiklar Förfällning/Simultanfällning/Efterfällning Processutformning på Henriksdalverket - FÖRFÄLLNING
Biologisk rening
Biologisk rening av organiska ämnen Aerob nedbrytning: Org. material + O 2 CO 2 + H 2 O + biomassa Anaerob nedbrytning: Org. material CO 2 + CH 4 + biomassa
Aerob rening Organisk material + syre = koldioxid + vatten + biomassa Aktivslamprocessen Biofilmsprocesser Trickling filter MBBR (moving bed biofilm reactor) Membran filter
Aktivslamprocessen Luftad tank Sedimentering Inflöde avloppsvatten Utflöde renat vatten Recirkulation av slam Överskottsslam
Mikroorganismer i aktivslamprocessen Heterotrofa (kemoorganotrofa) bakterier bryter ner organiskt kol Denitrifierare Autotrofa (kemolitotrofa) bakterier Nitrifierare Svaveloxiderare Svampar bryter ned även svårnedbrytbara kolföreningar Protozoer äter upp döda bakterier, primär nedbrytare Metazoer (flercelliga djur)
Slamegenskaper
Anaeroba processer Org. C nya celler (5%) + CH 4 + CO 2 +H 2 + NH 3 +H 2 S + CH 4 = Biogas = Energi + Ingen luftning + Hög kolbelastning + Kan bryta ner svårnedbrytbara substanser + Låg slamproduktion - Långsam och känslig process Mikroorganismer: Bakterier dominerar (svampar, protozoer) Metanproducerande - Arkebakterier Obligat anaeroba Långsamväxande (delningstid 3-50 dagar)
Biologisk Kväverening Nitrifikation: autotrofa, aeroba, långsamväxande, små (0.2-1.0μm) AOB : Amonium oxiderande bakterier (Nitrosomonas) NH 4+ + O 2 NO 2 - NOB : Nitrit oxiderande bakterier (Nitrobacter) NO 2- + O 2 NO 3 - Denitrifikation: heterotrofa, aeroba men kan andas NO 2 /NO 3 under anoxiska förhållanden. Oftast gram-negativa stavar NO 3- NO 2- NO N 2 O N 2
Biologisk Kväverening Nitrifikation: Låg COD/BOD-halt, hög NH 4 -halt (producerar NO 3 ) Denitrifikation: Hög COD/BOD-halt, hög NO 3 -halt Avloppsvatten: Hög COD/BOD-halt, hög NH 4 -halt, låg NO 3 -halt
Biologisk kväverening
Biologisk Fosforrening EBPR Enhanced Biological Phosphorus Removal PAO = polyphosphate Accumulating Organism
Biologisk Fosforrening anaerob aerob Sed. deox Öresundsverket
Slamhantering Avvattning Filterpress Centrifug Stabilisering avdöda patogener Kemisk kalk Biologisk Rötning Kompostering Användningsområden Markfyllnad (parker, golfbanor) Gödsel/Jordförbättring Förbränning Problem Tungmetaller Opinionen
Biofilmsprocesser Mikroorganismer växer på en yta bildar en film Bakterier i biofilm är skyddade mot giftämnen, ojämna flöden etc. Tar mindre plats än aktivslam reningsverk Hög biodiversitet pga hög slamålder
Biofilm
Biofilmsprocesser - Tricklingfilter
Biofilmsprocesser Moving Bed Biofilm Reactor Utflöde Inflöde Luftning Överskottsslam
Vattenrening
Vattenrening > 2000 kommunala vattenverk 1 km3 dricksvatten produceras per år Källa Ytvatten (ca 200 ytvattenverk) Grundvatten
Vattenrening Syftet är att reducera: Patogena mikroorganismer Turbiditet Smak o Lukt Besvärande kemikalier
Vattenburna sjukdomar Indikator organismer Coliformer Patogena protozoer Giardia lamblia Chryptosporidium parvum Entamoeba hystolytica Patogena bakterier Vibrio cholerae Legionella pneumoniae Salmonella typhi Virus poliovirus
Koliformer Krav på Indikatororganismer Finnas i tarmar hos varmblodiga djur Inte patogena Motståndskraft/Livscykel/Förekomst som motsvarar patogen Detekterbar Totala/Fekala koliformer Fakultativt anaeroba G inga sporer Stavformade fermenterar laktos under gasbildning inom 48 h i 35 C/44 C Oxidas negativa Echerichia coli, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter
Koliformer Detektion av koliformer most-probable-number, MPN membrane filter, MF Selektiva/Diffrentierande medium reagenskit, snabb detektion MPN MF Rekomenderade max-halter av Fekala Koliformer: Dricksvatten: 0 per 100 ml Badvatten: 200 per 100 ml Fiske: 1000 per 100 ml Renat avloppsvatten: 200 per 100 ml
Protozoer: Giardia lamblia Flagellat m. 8 flageller Parasit (tunntarm, tolvfingertarm) 2 cellkärnor Livscykel: Trophozoites (15μm) vegetativa celler Cystor (11μm) resistent mot torka, kemikalier (Cl - ) Fäster vid slemhinnor med sugskiva Orsakar Giardiasis akut gastroenteritis Symptom: diarré, magkramp, illamående, gaser, viktminskning Detektion: Cystor i avföring, ELISA
Protozoer: Cryptosporidium parvum Coccidier Små (2-5μm) Parasiter (magsäck, tarmar) Livscykel (asexuell/sexuell): Merogoni: vegetativ förökning, i värdcell Gamogoni: produktion av 2 sorters könsceller, i värdcell Sporogoni: sporproduktion, i värdcell eller utanför värdcell Oocystor (4 sporer), resistenta mot klorin Symptom mild diarré Diagnos: oocystor i avföring
Protozoer: Entamoeba histolytica Anaerob amöba Parasit: Växer på och i tarm slemhinnan Livscykel: trophozoiter (i värdceller) cystor Ofta asymptomatisk Kan orsaka amöba-dysenteri bryter ner vävnad blodomloppet lever, lungor, hjärna
Bakterier: Vibrio cholerae G-, svängd stav Orsakar kolera (Afrika, Sydostasien, Indien, Central- o Sydamerika) Elimineras helt i avloppsrening/vattenrening Infektionsdos 10 8-10 9 bakterier (känslig mot magsyra) Fäster vid slemhinna i tunntarmen, utsöndrar enterotoxin Symptom: Diarré Dehydrering 60% dör utan behandling, 1% dör med behandling Behandling: Antibiotika + Vätskeersättning
Bakterier: Legionella pneumophila G-, tunn stav, höga näringskrav (Fe) Relativt resistent mot värme och klor Sprids via aerosoler Elimineras m. chock klorering el. >63 C Asymptomatiska infektioner/ Pontiac feber Sällsynta fall lunginflammation Detektion: antigen i urin, prov från luftrör Behandling: Rifampin, erythromycin
Bakterier: Salmonella typhi G-, kort stav, flageller Orsakar tyfoidfeber: hög feber, diarré, svettningar, sårbildning i tarmar Detektion: Blod-/Avföringsprov Behandlas med antibiotika (<1% dödlighet)
Virus Virus förekommer i avloppsvatten Elimineras i vattenrening, klorkänsliga Enterovirus (RNA-virus, finns i tarmar) Poliovirus Norwalkvirus Hepatit A virus