Avloppsrening och mikrobiologi

Avloppsrening och mikrobiologi Ängstorps avloppsreningsverk som ligger i Laholm Foto: Laholmsbuktens VA Projektledare, Martin Viklund Viktor Larsson Sofie Stenberg Anders Jakobsson Jessica Sjölén Handledare, My Soling

SAMMANFATTNING Kommunerna är skyldiga att rena avloppsvattnet från befolkningen enligt Lagen om allmänna vattentjänster och miljöbalken. Vi går igenom denna och en handfull av de andra lagar som reglerar avloppsreningen, såsom miljöbalken, Naturvårdsverkets olika föreskrifter samt EUs avloppsdirektiv. Avloppsreningsverkens funktion är att rena det inkommande avloppsvattnet. Vi redogör för de olika föroreningsparametrarna som används inom avloppsrening. De är uppdelade i fysikaliska, biologiska, kemiska samt parametrar inom miljö och hälsa. Reningsverken kan se ut på olika sätt, men de flesta innehåller mekanisk-, biologisk- och kemisk rening för att kunna rena vattnet på ett så bra sätt som möjligt innan det släpps ut till naturen igen. Vi går igenom de olika apparatur, kemikalier och metoder som används i de olika stegen. Vi går också igenom kontrollen av dessa i drift, samt olika störningar som kan uppkomma. Om avloppsvattnet släpps ut orenat påverkar det miljön negativt genom för stor näringstillförsel av övergödande ämnen och syrebrist i sjöar och hav. Både fosfor och kväve bidrar till övergödning och det är därför viktigt att minska utsläppen för att göra så lite miljöpåverkan som möjligt. Vid rening av avloppsvatten bildas det slam. Detta är till största delen vatten, men innehåller även stora mängder torrsubstans, virus, bakterier, läkemedelsrester, tungmetaller mm. Slammet delas in i fyra underkategorier: mekaniskt-, kemiskt-, biologiskt- och blandslam. I rapporten beskriver vi de olika stegen i hantering och behandling av slam. Förtjockning där andelen vatten sänks, stabilisering där lukt och potentiell smittspridning reduceras, avvattning som vidare minskar vattenhalten i slammet, kompostering, torkning samt förbränning. REVAQ är ett nationellt kvalitetssystem för certifiering av slam som arbetar med att på ett hållbart sätt återföra näringsämnen till naturen samt minska mängden farliga ämnen in till reningsverken. De krav som ställs av REVAQ är hårdare än både de som finns i svensk- och europeisk lag. Slutligen går rapporten igenom kretsloppen för kol och kväve. Vi går igenom deras naturliga kretslopp, deras funktion samt de negativa effekter som uppstår till följd av att människan tillför för mycket av både koldioxid och kväve till naturen.

FÖRORD Vi är fem studenter som genomför vårt tredje projekt i utbildningen Vatten- och miljöteknik, där den här rapporten är en del av redovisningen. Projektet omfattar kurserna Reningsteknik 1 och Mikrobiologi. Tack till Vi vill tacka personalen på Laholms avloppsreningsverk för hjälp med processchema och processbeskrivning. Självklart vill vi även tacka vår eminenta handledare My Soling och vår utbildningsansvarige Robert Sahrling.

SYFTE Vårt syfte med den här rapporten är att vi skall få kunskap om de olika renings- och avskiljningsmetoderna vid ett reningsverk, samt grundläggande kunskaper om de olika mikroorganismernas roller vid ett reningsverk. Vi skall skapa en drifts- och skötselinstruktion till ett reningsverk och redovisa de olika reningsstegens funktioner och uppbyggnad. Vi skall också redogöra för olika slamtyper och metoder för behandling av slam, syftet med Naturvårdsverkets föreskrifter SNFS 1990:14 och beskriva begreppet egenkontroll. Vi skall beskriva hur arbetet bedrivs på ett REVAQ-certifierat verk och hur Uppströmsarbete påverkar slamkvaliteten och reningsfunktionerna. Vi skall redogöra för olika mikroorganismer i reningsprocessen och vilka indikatororganismer som används vid analys av recipienten. Vi skall även beskriva hur recipienten påverkas av utsläpp av undermålig rening. METOD När vi skrev den här rapporten så har vi använt oss utav PBL-metoden (problembaserat lärande). Vi började med att föra en diskussion om uppgiften för att bedöma vad som behövde göras. Vi delade sedan upp fallbeskrivningens olika uppgifter och frågeställningar mellan gruppmedlemmarna. Var och en sökte sedan information om dem i kurslitteraturen, på internet och från föreläsningarna. Vi har utgått från Ängstorps reningsverk i Laholms när vi utformat vår drift- och skötselinstruktion. Vi kallar vårt fiktiva reningsverk för Ångstorp. Varje vecka har vi haft möten över Skype. Varje torsdag har vi haft föreläsningar och basgruppsmöten på Metropol. Vi har sedan träffats efteråt för att lösa uppgifter tillsammans. Vi satte sedan ihop alla delar till ett resultat som sedan har bearbetats och korrekturlästs flera gånger om för att få fram en färdig rapport. Vi har under hela projektets gång dokumenterat vårt arbete i form av dagböcker och en projektledardagbok som mailats till handledaren varje fredag. Vi har hela tiden stämt av mot projektledarens checklista att vi höll tidsplanen, att ingenting blev bortglömt och att alla arbetade mot samma mål.

INNEHÅLLSFÖRTECKNING SAMMANFATTNING... 2 FÖRORD... 3 Tack till... 3 SYFTE... 4 METOD... 4 INNEHÅLLSFÖRTECKNING... 5 Inledning... 8 Föroreningsparametrar... 8 Fysikaliska... 8 Kemiska... 8 Biologiskt... 8 Miljö- och hälsoskydd... 9 Fysikaliska föroreningsparametrar... 9 Kemiska föroreningsparametrar... 9 Mikrobiologiska föroreningsparametrar... 10 Biokemiska parametrar... 10 Uppströmsarbete... 10 Mekanisk rening... 11 Galler och silar... 11 Vrakgaller... 11 Grovgaller... 11 Fingaller... 11 Trumsilar... 11 Mikrosilar... 11 Dimensionering av galler och silar... 12 Hantering av rensgods... 12 Sandfång... 12 Luftat sandfång... 12 Dimensionering... 12 Normaldrift... 12 Sandfång... 12 Driftkontroll... 12 Sedimentering... 13 Dimensionering... 13 Driftparametrar... 13 Driftkontroll... 13

Driftstörningar... 14 Flotation... 14 Dimensionering... 14 Reningsresultat... 14 Driftparametrar... 14 Normaldrift och driftkontroll... 14 Driftstörningar... 14 Biologisk rening... 15 Biologisk kväverening... 15 Biobädd... 16 Biologisk fosforrening... 16 Driftstörningar... 16 Mikroorganismer... 16 Bakterier... 17 Protozoer... 17 Alger... 17 Indikatororganismer... 18 Kemisk fällning... 18 Fällningsförfaranden... 19 Direktfällning... 19 Förfällning... 19 Simultanfällning... 19 Efterfällning... 20 Struvit fällning... 20 Driftstörningar... 20 Fällningskemikalier... 20 Järn... 20 Aluminium... 21 Kalk... 21 Avloppsslam... 21 Förtjockning... 23 Stabilisering... 23 Avvattning... 24 Kompostering... 24 Torkning och förbränning... 25 REVAQ... 25 Lagar som reglerar Avloppsverksamheten... 28

EUs avloppsdirektiv EEG 91/271... 28 LAV (Lag om allmänna vattentjänster) 2006:412... 28 Miljöbalken 1998:808... 28 SFS 1998:899 om miljöfarlig verksamhet och hälsoskydd... 28 NFS 2003:15... 28 SNFS 1990:14... 29 Egenkontroll... 30 Gödningsämnen... 31 Kolets kretslopp... 31 Kvävets kretslopp... 32 Nitratfixerare... 32 Människans påverkan på kvävets kretslopp... 33 SLUTSATS... 34 REFERENSER... 35 BILAGOR... 36

Inledning Det finns flera olika definitioner på avloppsvatten, och spillvatten är något som många kännetecknar som avloppsvatten. Avloppsvattnet kommer ursprungligen från människans metabolism och från olika hushållsaktiviteter, och kan innehålla t ex cellulosa, lipider, proteiner, urea, urinsyra och kolhydrater. Industriellt avloppsvatten kommer från olika byggnationer, anläggningar och industrier där produktionen oftast tillför en hel del kemikalier och andra miljöfarliga rester. Hur mycket det förorenar naturen beror helt på vad som produceras, och vattnets påverkan på miljön kan därför variera mycket. Dagvatten är det vi kallar regn- och smältvatten. Det leds oftast bort genom avskilda ledningar, rännstenar, stuprännor mm till närmsta recipient, som t ex en bäck eller en å. Det leds bort för att det inte ska överbelasta avloppen och därmed riskera översvämningar. Biltvättar på hemmaplan är inte att rekommendera eftersom det vattnet, med stora mängder tvättkemikalier samt tungmetaller, rinner ned i samma ledning som dagvattnet. Utan rening så rinner det direkt ut i naturen och förorenar vårt vatten och vår miljö 1. Föroreningsparametrar I ett reningsverk delas de ämnen som finns i vattnet först upp i fyra grupper. Dessa är fysikaliska, kemiska, biologiska och miljö- och hälsoskydd. Inom grupperna görs vidare indelning i följande. Fysikaliska Det finns två grupper, lösta ämnen och suspenderade fasta ämnen. Normalt klassas ett ämne som löst om det kan passera ett filter som har en pordiameter på 0.45 µm, annars ses det som ett suspenderat fast ämne. Vi lägger sedan in två undergrupper till dessa i form av avsättbara och icke avsättbara, som även kallas för kolloidala ämnen. Med avsättbara menas ämnen som kan avskiljas via sedimentering. Kemiska De delas in i organiska och oorganiska ämnen. Vissa ämnen som fosfor och kväve kan existera i både organisk och oorganisk form. Organiska ämnen har det gemensamt att deras huvudsakliga byggsten är kol (C) och väte (H) förutom dessa kan man även hitta andra grundämnen som syre (O), kväve (N), fosfor (P), svavel (S), järn (Fe) m.fl. Det finns sannolikt tusentals organiska lösningar i ett avloppsvatten som kommer från en tätort. Oorganiska ämnen är till största delen lösta salter. Biologiskt Handlar om olika typer av mikroorganismer, och speciellt intressanta är de patogena sjukdomsframkallande organismerna. Det finns hundratals olika arter av patogena arter och alla kan inte bestämmas. För att kunna övervaka förekomsten av mikroorganismer i vattnet använder vi oss istället av så kallade indikatororganismer. Den största delen av mikroorganismer i ett reningsverk kommer från s.k. fekal förorening, d.v.s. mänsklig avföring, men även från bad, disk och tvättavloppsvatten. Till största del ses dessa 1 http://miva.se/

mikroorganismer som naturliga och de hjälper till i verket med nedbrytning av organiskt material. Miljö- och hälsoskydd Suspenderad substans, nedbrytbara organiska ämnen, växtnäringsämnen (fosfor och kväve mm), sjukdomsalstrande organismer, giftämnen som t.ex. metaller, flytande material som exempelvis olja och fett, och salter. Beskrivning av olika föroreningsparametrar: Fysikaliska föroreningsparametrar Fysikaliskt delas avloppsvattnet in i torrsubstans (TS) och suspenderad substans (SS). TS är ett mått på den totala mängden av både fasta och lösta ämnen i avloppsvattnet och bestäms genom indunstning av en bestämd mängd vätska som låts torka, och som sedan vägs. SS är ett mått på mängden fasta partiklar i vattnet. Vi får fram detta genom att filtrera en på förhand bestämd volym vätska. Denna torkas sedan och vägs. SS kan delas upp i en sedimenterbar andel och en kolloidal andel. Kemiska föroreningsparametrar Kemiskt används följande parametrar: Glödrest (GR) ett mått på innehållet av oorganiska ämnen i avloppsvattnet. GR bestäms genom att först så torkas, sedan glödgas och slutligen så vägs resterna. GR kan användas både på det totala oorganiska innehållet, och görs då på torrsubstansen, eller på endast den oorganiska delen av de fasta partiklarna, och görs då på filterkakan av SS. Specifik ledningsförmåga är ett mått på hur mycket lösta salter som finns i avloppsvattnet. Fosfatfosfor (PO 4 -P) fosfatinnehållet i avloppsvattnet som är ortofosfat i lös form. Totalfosfor (P-tot) som anger den totala mängden fosfor i vattnet. Kväve Kjeldahl-kväve är ett mått som innebär att det organiskt bundna kvävet omvandlas till ammoniumkväve och sedan bestäms tillsammans med det övriga ammoniumkvävet. Metoden utarbetades av Johan Kjeldahl, och den använder sig bl a av kvicksilver och är därför inte önskvärd ur ett miljösyfte. Ammoniumkväve (NH 4 -N) andelen kväve i vattnet som existerar som ammonium (NH 4 + ) i löst form Nitratkväve (NO 3 -N) andelen kväve i vattnet som existerar som nitrat (NO 3 - ) i löst form Totalkväve (N-tot) är summan av nitrat- och nitritkväve samt Kjeldahl-kväve. Organiskt material kan bestämmas med ett par olika metoder. Biokemisk syreförbrukning (BOD) är ett mått på innehållet av biologiskt nedbrytbara ämnen i vattnet. BOD tas fram genom syresättning av avloppsvattnet i det mikrobiologiska steget. Prov tas på vattnet, försluts och förvaras i mörker vid 20 C i 5 eller 7 dygn. Beroende på längden på förvaringen anges resultatet som (BOD 7 ), för sju dagars förvaring, eller (BOD 5 ), för fem dagars förvaring.

Kemisk syreförbrukning bestämmer vattnets föroreningsinnehåll med hjälp av ett oxidationsmedel. Vanligen används kaliumdikromat (K 2 CR 2 O 2 ) eller kaliumpermanganat (KMnO 4 ). Efter oxidationen mäts det hur mycket av oxidationsmedlet som finns kvar och förbrukningen av medlet blir ett mått på volymen av organiskt material. Glödförlust (GF) ett torrsubstansprov som glödgas för att förbränna de organiska delarna. Genom att väga provet både före och efter glödgning fås mängden brännbara ämnen fram. Detta prov har en låg känslighet och är därför inte lämplig för analys av avloppsvatten utan används vanligen för slam. Organiskt kol kan tas fram på olika sätt men vanligen oxideras ett prov och mängden koldioxid som bildas mäts. Organiskt kol är ett direkt mätetal på totalmängden organiskt material (TOC) Total organic carbon. Mikrobiologiska föroreningsparametrar Här följs primärt så kallade indikatororganismer som hittas i människors avföring. Man behöver också veta halten av organismer som krävs för att ge symptom. Tyvärr så är mängden organismer som krävs för att infektera en individ starkt varierande, och kan fluktuera mellan så mycket som 100-100.000.000 organismer. Några av de parametrar som används är Presumtiva E coli som uteslutande lever i tarmfloran. Colifager som är en familj bakterievirus används som en indikator för humana tarmvirus. Fekala streptokocker är tarmorganismer som är mer motståndskraftiga än coliforma bakterier. De överlever därför längre i mark och vatten. Biokemiska parametrar ATP-analys mäter halten av adenosintrifosfat som reflekterar mängden levande mikroorganismer. Fekala steroler är ett ämne som bildas vid nedbrytning av avföring. De kan därför påvisa förekomsten av denna typ av förorening. Uppströmsarbete För att förbättra avloppsvattnets kvalité och få en mer giftfri miljö har det skapats ett miljöprojekt som kallas Uppströmsarbete. Det handlar om att stoppa miljögifterna genom att informera invånarna om vad som händer med miljön när vi lever som vi gör idag. Trots att reningsverken inte är byggda för att ta emot alla skadliga ämnen så spolas det ändå ned alldeles för mycket av dem. Genom förebyggande åtgärder kan man minska mängden miljöstörande ämnen i avloppsvattnet som kommer in till reningsverken. En ökad kunskap om hur förorenad naturen blir och hur ekosystemet skadas kan få oss att ändra våra konsumtionsvanor, beteenden och välja bättre alternativ till miljöfarliga produkter. Genom att köpa miljömärkta varor kan hushållen tillsammans minska stora delar av utsläppen. Om alla bidrar till att stoppa miljögifterna redan vid källan kommer samhället på sikt att få en mycket mer hälsosam och renare miljö att leva i. Renare avloppsvatten till reningsverken är en förutsättning för ett hållbart samhälle. Dagens arbete är som en miljöinvestering inför framtiden. Med renare avloppsvatten får vi renare sjöar, vattendrag och hav, och bättre slam. 2 2 www.svensktvatten.se

Mekanisk rening Mekanisk rening kan också kallas grovrening. Grovreningen består av galler, silar och sandfång, och är till för att inte få in grövre föroreningar till reningsverken som kan skada eller störa efterföljande behandlingsteg. Galler och silar Det finns flera olika galler och silar som avskiljer grövre material och partiklar. De brukar delas in i: Vrakgaller Vrakgaller har en spaltvidd på 50-100 mm. 3 Det fungerar som ett säkerhetsgaller och används för att skydda pumpar och finare galler mot t ex stenar och annat grövre material. Innan man installerar ett sådant galler bör man vara medveten om att det kräver rensning, annars så ökar risken för skador på utrustningen. Grovgaller Grovgaller har en spaltvidd på 10-20 mm. Det är ett galler som lutar 60-70 grader horisontellt. Vattenflödet bör ligga på ca 0,6 m/s för att förhindra avsättningar, men för att inte trasor skall följa med genom gallret bör det ligga på en hastighet högre än 1,0 m/s. Rensning av ett grovgaller görs maskinellt med en skrapa med tänder. Den styrs med tidsintervall eller med en differens i vattennivå. Fingaller Fingaller <10 mm finns i flera olika utföranden. På flera konstruktioner finns det en matta av trasor som förbättrar avskiljningen, men det finns även nackdelar eftersom andra föroreningar som fekalierrester stannar kvar på gallret. Det finns ofta någon form av tvättning av rensgallret. Fingaller har som funktion att hålla kvar suspenderat bärarmaterial vid biologisk rening med biofilmprocesser. Istället för fingaller kan man använda sig av trumsilar. Trumsilar Trumsilar har en håldiameter på 0.5-3 mm. Silarna består ofta av en roterande trumma där avloppsvattnet rinner genom silhålen medan rensgodset stannar kvar. Rensgodset matas ofta bort med en transportanordning. Trumsilar är försedda med bräddanordningar så att de kan ta hand om vattnet vi ökade flöden. Silarna är även till för att hålla kvar suspenderat bärarmaterial vid biologisk rening med biofilmprocesser. Trumsilen hålls öppen genom spolning och roterande borstar så att man kan spola öppningarna. Det är viktigt att spola rent med varmt vatten för att få bort fett som kan orsaka driftstopp. Det kan bildas aerosoler (luftburna partiklar) vid spolningen, så det är viktigt att silen är inkapslad. Mikrosilar Mikrosilar 0,001 mm fungerar för slutavskiljning av flockar och bräddvattenrening. Mikrosilen består av en vävd duk av metalltråd eller polyester. De spolas kontinuerligt och det bildas alltså inte någon slamkaka på silduken. Vid användning för att rena aktivslambehandlat vatten kan man nå koncentrationer av suspenderade ämnen i silat vatten ner mot 3-5 mg/l, det förbättrar även reningen av fosfor och organiskt material. 4 3 Avloppsteknik U2 4 Avloppsteknik 2 U2

Dimensionering av galler och silar Det är ofta tillverkaren som sköter dimensioneringen. Det är viktigt att det inte är flödesmängden som bestämmer dimensioneringen, utan mängden föroreningar som trasor mm som tillförs per tidsenhet. Hantering av rensgods Eftersom rensgodset innehåller mycket föroreningar och slam så är det väldigt ohygieniskt och luktar illa. Man kan antingen tvätta rensgodset eller kalka rensgodscontainern. Förr så transporterades rensgodset till deponi, men nu får man inte deponera organiskt material om man inte har fått dispens. Mycket går därför till förbränning eller så finmals det och förs till rötkammare. Sandfång Det kommer till avloppet genom otäta rörskarvar och från rengöring och tvätt från hemmen. Sanden orsakar slitage på den mekaniska utrustningen, och samlas på botten av kanaler och bassänger. Man placerar sandfånget tidigt i behandlingssteget. I sandfånget vill man inte ha med partiklar av organiskt material, det vill man avskilja i försedimenteringen. Luftat sandfång Även om sandfånget är väl dimensionerat och sköts bra så blir det ändå annat material som stannar kvar i sanden. Man tvättar därför sanden i en sandtvätt för att sanden inte skall lukta illa. Den tvättade sanden kan då användas som täckning vid deponier. Dimensionering Ytbelastningen bör vara mindre än 50/h vid maximal tillrinning. Man bör även kunna reglera luftflödet i sandfånget. Om ytbelastningen blir för stor så blir sandavskiljningen sämre. Normaldrift Det finns inga speciella driftparametrar för galler och silar. Galler och silar underhålls efter leverantörens anvisningar. Utrustningens funktion kontrolleras okulärt alla arbetsdagar. Man tittar då efter onormala utsläpp som kan ge indikationer från vart det kommer. De största rensgodsmängderna kommer vid hög tillrinning. Allt rensgods journalförs i mängd och TS. Sandfång Här följer man leverantörens anvisningar på den mekaniska utrustningen, medans man kontrollerar funktionen alla arbetsdagar. Erfarenhet är det som bestämmer hur ofta man kör pumpar och ev. skrapor. Hög tillrinning ger hög sandmängd. Driftkontroll Här kontrollerar man förhållandet mellan sand och organiskt material i den avsatta sanden. Det ser man genom glödgning. Glödgning innebär att primärslammet upphettas och därefter siktas, för att se att det inte finns några sandkorn på sikten. I verkligheten så hinner man dock inte med detta moment och det visar dig då i form av driftstörningar som högt slitage i centrifuger eller avsättningar i rötkammare. Man skall journalföra det sand som transporteras bort. 5 Avloppsreningsteknin 2 U2. 5

Sedimentering I ett avloppsreningsverk så finns det normalt sedimentering efter varje reningssteg. Det finns försedimenteringsbassänger som ligger efter grovreningen, sedan finns det slutsedimenteringsbassänger som ligger i slutet av behandlingen även om de har filtrering som efterföljande steg. Man använder sedimentering för att avlägsna partiklar som har högre densitet än vatten. Vid försedimentering 6 så vill man avlägsna material som kan störa den efterkommande behandlingen och för att minska belastningen. Vid höga flöden så måste man brädda. Bräddningen sker då oftast efter försedimenteringen. Kvalitén på det försedimenterande vattnet har då betydelse för belastningen på recipienten. Eftersedimentering gör man för att säkerhetsställa kvalitén på vattnet innan det når recipienten. När man sedimenterar aktivt slam så gör man det för att avskilja partiklar och koncentrera det avskilda aktiva slammet så att det kan pumpas tillbaka till aktivtslambassängen. Det finns tre olika metoder för sedimentering: Diskret sedimentering - Enskilda partiklar sedimenterar fritt utan att påverkas av andra partiklar som t ex sand. Flockulent sedimentering - Partikelstorleken ökar. Partiklar slås samman med varandra (flockas), t ex efter kemiskfällning. Hindrad sedimentering - Koncentrationen av partiklarna blir så stor att det påverkar sedimenteringsförloppet, t ex sedimentering av aktivt slam. Dimensionering Sedimenteringsbassänger borde dimensioneras efter sjunkhastigheten, men i avloppsvatten så är det stor variation på partiklarna och det gör att de sjunker olika fort. Det är då inte möjligt att dimensionera efter det och man använder sig därför av erfarenhet när man dimensionerar anläggningen. Det som funkar vid en anläggning kan fungera dåligt vid en annan. Driftparametrar Sedimentering vid flockulent material och kemiskfällning. Ytbelastning - sedimenteringsförloppet beror på den hydrauliska belastningen, bassängens utformning och egenskaperna på partiklarna som skall avskiljas. Driftkontroll Man bör kontrollera den maskinella utrustningen varje dag. Där man använder slamskrapor så behöver de inte gå kontinuerligt, utan drift- och stopptid anpassas efter rådande förhållanden. Det är viktigt att slamskraporna inte går för fort för att då kan slammet virvla upp. 1-3 cm/s är vanligt. Slammet som bildas skall pumpas ut 1 gång per dygn, men man delar oftast upp pumpningarna till 4-12 gånger för att pumpa ut mindre volymer, speciellt om slammet skall vidare till rötkammare eller annan behandling. Går slammet däremot till förtjockare eller via en så kallad slamkontrollkammare med dekantering, så är det inte lika viktigt med pumptiderna. Bassängkanter och utloppsrännor renspolas automatiskt efter behov. Vid övervakning så sker den genom mätning av suspenderad substans och turbiditet. 7 7 Avloppsreningsteknik 2 U2

Driftstörningar Flytslam, gasbildning, lukt, svårt att pumpa ut slam och låg koncentration i utpumpat slam kan vara problem som uppstår i driften. Flotation Avloppsvatten består av olika partikelstorlekar och har då ofta högre densitet än vatten. Det är då lättast att sedimentera. Om det finns små gasbubblor i vattnet så kan partiklarna fastna i dessa, och partikelns densitet och gasbubblan ger då en lägre densitet än vattnet och då sker en flotation. Det är lättare för en flock att fånga in en gasbubbla än en slät partikel. T ex sand är svårt att flotera medan flockar från kemisk fällning är enklare. Skall man använda sig av flotation så är det bäst med måttligt antal partiklar i vattnet, och därför används flotation främst efter kemiskfällning eller vid avskiljning av bakterieflockar. De floterande partiklarna bildar ett slamlager. Slamlagret blir då relativt tjockt men en slamskrapa skrapar då av översta slamlagret som sedan förs vidare till en ränna med hjälp av en skruv till en pumpsump, för att sedan åka vidare till slambehandling. Viss slam sedimenteras, så det finns även en bottenskrapa i flotationsbassänger. Dimensionering Man kan använda sig av lameller vid flotation och vid sedimentering för att utnyttja arealen. Dispensionsvattenflödet vill man hålla lågt eftersom det vid tyckhöjning av vatten och luft förbrukas mycket energi. Om koncentrationen av suspenderad substans är hög så krävs det större dispensionsvattenflöden. Vanliga dispensionsvattenflöden är 10-15% av genomströmmat flöde. Reningsresultat Flotation är effektivare än sedimentering när man skall avskilja små partiklar. Koncentrationen är ofta under 10 mg/l suspenderad substans vid flotation. Driftparametrar Ybelastning - flotation och sedimentering är två komplicerade processer. Det beror på flera olika faktorer som den hydrauliska belastningen, utformning av bassängen och egenskaperna hos partiklarna som skall avskiljas. Eftersom flödena varierar till reningsverket så varierar också ytbelastningen. Normaldrift och driftkontroll Funktionen på den manuella utrustningen kontrolleras varje arbetsdag. Om det skall vara en fullgod avskiljning av kemslam så bör ytbelastningen inte vara mer än 5-6 m/h. Slammets översta skikt har högst koncentration och det är det skiktet som man skrapar av. Man använder sig då av slamskrapor som går intermittent (återkommande avbrott). Drifttiden styrs av slammängden och kan vara 2-3 min varannan timme. Slammet bör vara 5-10 cm tjockt vid ytan för att inte var för tunt. Slammet som sedimenteras tas bort med en bottenskrapa 1-2 gånger per dygn. Det floterade slammet som blir kvar skruvas eller pumpas till slamlager. Bottenslammet går också till slamlagret. Driftstörningar Kan vara dålig avskiljning och låg TS-halt i slammet. 8 8 Avloppsreningsteknik 2 U2

Biologisk rening På 1930-talet kom biologisk rening för att kunna avskilja organiskt material som består av t ex matrester och annat köksavfall. I det biologiska reningssteget bryter mikroorganismer ned löst syreförbrukande material (BOD) som finns i vattnet, som t ex organiskt material och kväve. 9 Vissa bakterier omvandlar kväve till kvävgas, som sedan ventileras ut och återförs till atmosfären som redan innehåller ca 80 % kvävgas. 10 Nedbrytningen av organiskt material sker på ett naturligt sätt, som ute i naturen, men processen går snabbare i reningsverken eftersom mikroorganismerna tillförs mycket luft. Tekniken kallas för aktivslamprocess och består av försedimentering, en luftningsbassäng och en sedimenteringsbassäng. Om luftningstiden är längre än 3 timmar tar processen bort mellan 90-95 % syreförbrukande material. Mikroorganismerna är jättesmå levande bakterier, jäst- och mögelsvampar, protozoer och alger. Mikroorganismerna förs med avloppsvattnet via ledningsnäten in till reningsverken. De behöver syre för att kunna bryta ned materialet och därför tillförs luft i luftningsbassängerna. Det sker med olika blåsmaskiner eller luftningsanordningar som också fungerar som omrörare i bassängerna. Mikroorganismerna växer av näringsämnena i avloppsvattnet, bildar flockar, sedimenterar, och avskiljs sedan i efterföljande sedimenteringsbassänger. En del av slammet leds sedan tillbaka som returslam till luftningsbassängerna för att behålla en aktiv bakteriemassa i processen. Resterande delen kallas överskottsslam som sedan leds vidare till slambehandling. Det renade vattnet leds vidare till kemisk rening. 11 Biologisk kväverening För att minska det syreförbrukande materialet ytterligare kan man använda sig av processen nitrifikation. Nitrifikationsbakterier behöver miljöer med höga ammoniumhalter, och kan då utvinna energi genom att först oxidera ammoniumkväve till nitritkväve, och sedan till nitratkväve. Uppehållstiden måste vara lång för att kunna uppnå nitrifikation. Processen är försurande och det är därför viktigt att ha en hög alkalinitet på vattnet för att få ett bra resultat och för att inte släppa ut försurat vatten. Bakterierna föredrar dessutom ett neutralt ph-värde och trivs bäst vid ph-värdet 7. Om värdet kommer för långt ifrån deras optimala ph-värde kan tillväxten upphöra eller så kan bakterierna dö. Denitrifikation är när vissa bakterier använder nitrat som oxidationsmedel, som då omvandlas till kvävgas. Denitrifikation höjer ph-värdet till viss del och vattnet blir då inte lika försurat efter en nitrifikation. Vid nitrifikation och denitrifikation delar man upp luftningsbassängerna till en luftad (aerob) och en som inte är luftad (anoxisk). Bakterierna i den luftade bassängen omvandlar då kväve till nitrat. Vattnet pumpas sedan vidare till den oluftade bassängen där det omvandlas till kvävgas. 12 Fördenitrifikation är när vattnet leds direkt till den oluftade (anoxiska) delen. Kolkällan i vattnet används till denitrifikationen. Nitrifikation sker sedan i den luftade (aeroba) delen och man recirkulerar sedan en stor mängd till första delen för att återföra nitrat. Hur mycket kväve som sedan avskiljs beror på mängden recirkulerat nitrat samt kolkällans mängd och kvalitet. 9 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk U10 10 www.stockholmvatten.se 11 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk U10 12 Avloppsteknik 1 U1

Efterdenitrifikation kan ske på olika sätt. I ett en-slamsystem leds vattnet först till en luftad (aerob) del, där ammonium oxideras till nitrat. Därefter en oluftad (anoxisk) del. Utan att tillsätta en kolkälla blir dock nitratreduktionen oftast inte tillräckligt stor. Ett annat sätt är ett en-slamsystem med en separat delprocess för denitrifikation i ett biofilmsystem. Vattnet leds först till en luftad (aerob) del. Därefter sedimentering, med slamrecirulation till den luftade delen, och överskottsslam som skickas vidare. Slutligen en oluftad (anoxisk) del där vattnet behöver en kolkälla (extern eller intern) för att kunna avdriva kvävgas. 13 Biobädd Biologisk rening kan också ske genom att avloppsvattnet får rinna långsamt genom biobäddar. De kan bestå av sten eller plast, är oftast mellan 3 och 8 meter hög, som bakterier och mikroorganismer sedan får bilda en hinna av biofilm över. Även här blåser man in luft med olika fläktar. Biologisk fosforrening Det går även att avskilja fosfor med biologisk rening för att slippa användning av kemikalier vid kemisk fällning. Vid kemisk fällning ökar dessutom slamproduktionen och mängden tungmetaller i slammet. En del bakterier kan ta upp mycket fosfor om de först får vistas i en miljö som är utan syre och nitrat, en anaerob miljö. Fosfatjoner släpps då ut i vattnet och fosforhalten ökar. De vistas sedan i en aerob miljö med fritt syre där de tar upp fosforn från vattnet så att det på så vis kan bindas till slammet. 14 Driftstörningar Slamsvällning är ett vanligt problem. Filamentbildande bakterier gör så att slammet inte blir tillräckligt kompakt vid sedimenteringen så att det istället följer med vattnet till efterföljande filtreringssteg. Den aktiva biomassan kan då följa med vattnet och på så sätt försämra den biologiska reningsprocessen. I Stockholm testade man under 2006-2007 att behandla returslammet med ozon för att bekämpa filament. Det gav ett väldigt bra resultat och de installerade sedan ozontekniken som ett ordinarie steg på reningsverket. Skumning orsakas också av filamentbildande bakterier. Brunt skum lägger sig på ytan och hindrar slammet från att sedimentera. Ett annat problem är att det spolas ned ämnen som inte borde spolas ned. Vissa saker, som t ex målarfärg, kan då döda mikroorganismerna i det biologiska reningssteget. En viktig parameter vid biologisk rening är förhållandet mellan tillförd näringsmängd och befintlig mikroorganismmängd. Slammängden i luftningsbassängarna bör hållas konstant. Vid en aktivslamanläggning kan en låg syrehalt störa processen medan en för hög syrehalt innebär en onödig energiförbrukning. Mikroorganismer Vid avloppsrening med aktiv slamprocess och andra biologiska reningsprocesser är det olika mikroorganismer som utnyttjas. Aktivt slam är en blandning av hundratals olika organismer som hämtar sin näring och energi ur avloppsvattnet. Organismerna följer med avloppsvattnet till reningsverket. De organismer som trivs bäst i de förhållanden som råder har den högsta tillväxten. De organismer som inte trivs slås ut. Sammansättningen av slammet förändras därför beroende på förutsättningarna för organismerna. 13 Avloppsteknik 2 U2 14 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk U10

Heterotrofa organismer behöver organiskt material för celldelning. Autotrofa organismer använder oorganiskt kol, t ex koldioxid (CO 2 ), för att bilda nytt cellmaterial, och utvinner energi ur kemiska reaktioner. Respirering är den process där energi utvinns genom oxidering av ett externt medel. När syre utnyttjas i processen är processen aerob. Om en nedbrytningsprocess sker anaerobt, alltså utan syre, benämns det fermentering. Vid framställning av alkoholdrycker utnyttjas olika jästsvampar som bryter ner kolhydrater till koldioxid och etanol. Vid syrning av grönsaker, som t ex surkål eller kimchi utnyttjas mjölksyrebakterier. Vid rötning av slam framställs biogas genom fermentering. 15 Bakterier Bakterier är den dominerande organismtypen vid biologisk rening. Bakterierna har en tendens att flocka sig, och det material som de har tagit upp kan därigenom avskiljas genom sedimentering. Ammoniumoxiderande bakterier För att bryta ned ammonium till nitrit utnyttjas autorfa bakterier av släkten Nitrosomonas, Nitrosospiras och Nitrosococcus. Nitritoxiderande bakterier Bakteriesläktena Nitrobactera, Nitrospira, Nitrospina och Nitrococcus har förmågan att oxidera nitrit till nitrat. Denitrifierande bakterier Vissa bakterier kan utnyttja syret i nitrat som då omvandlas till kvävgas (N 2 ), så kallad denitrifikation. Bakterierna föredrar däremot syrgas, och en luftfri miljö är därför nödvändig för effektiv rening. I en väl fungerade kvävereningsprocess kan 80 % avskiljningsgrad uppnås, eller koncentrationer ner mot 5 mg/l. Fosforupptagande bakterier Fosforupptagande bakterier kan utnyttjas vid biologisk fosforrening, så kallad bio P. Bakterierna har förmågan att i aeroba miljöer lagra energi i form av polyfosfater (poly P). Bakterierna tar då upp fosfor ur vattnet. Under anaeroba förhållanden kan bakterien sedan tillgodogöra sig energin, och utsöndrar då fosfor. Genom att ta ut överskottsslam under den aeroba fasen, när bakterierna har tagit upp fosfor, får man en fosforreduktion i avloppsvattnet. Processen kan bli nästan lika effektiv som vid fosforrening med kemisk fällning. 16 Protozoer Är en grupp mikroskopiska djur som ibland kallas urdjur. Amöbor och toffeldjur är exempel på protozoer. De livnär sig oftast på mindre organismer som till exempel bakterier. 17 Alger Alger är autotrofa organismer som hämtar sin energi direkt från solljus genom fotosyntes, precis som växter. Förutom solljus krävs givetvis även näringsämnen. Så kallade blågröna alger är egentligen inte alger utan autotrofa bakterier. Ett korrektare namn är cyanobakterier. 18 15 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk U10 16 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk U10 17 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk U10

Indikatororganismer Vårt vatten innehåller stora mängder av mikrobiologiska organismer. Bland dessa organismer finns patogener som i människan kan ge utlopp till sjukdomar av olika typer. Då det inte är praktiskt möjligt att ta prover på alla möjliga patogena organismer i vattnet har vi valt att rikta in oss på så kallade indikatororganismer. För att anses som en indikatororganism bör organismen som valts följa ett par riktlinjer: 19 Inte vara nämnvärt skadlig för människan Ha en livscykel som påminner om de patogena organismerna ang livslängd, motståndskraft mm Existera i ett stort antal för att underlätta upptäckt och analys De vanligaste indikatororganismerna inom dricksvattenproduktion är E.coli (escherichia coli) och koliforma bakterier. Viktigt att belysa är att dessa organismer i sig själva aldrig kan påvisa vare sig frånvaron eller närvaron av patogener, utan används istället för att påvisa påverkan från sådan förorening som även kan innehålla patogener. T ex påvisar närvaron av E.coli bara att det finns en påverkan från avföring i provet. 20 Kemisk fällning Kemisk fällning blev vanligt i Sverige under 1970-talet, och i början av 2000-talet tillämpade 97 % av landets reningsverk kemisk fällning. Huvudskälet för att använda metoden på kommunalt avloppsvatten är för att avlägsna gödningsämnet fosfor. Fosfor finns antingen organiskt bundet eller i oorganisk form. Oorganiskt finns det i form av ortofosfat eller polyfosfat. Organisk fosfor och polyfosfat bryts under reningsprocessen ner till ortofosfat som med hjälp av metallsalter fälls ut som fasta partiklar. Ortofosfat uppträder i olika föreningar med syre och väte beroende på vattnets ph-värde. Fosfor kan även avskiljas med hjälp av biologisk rening. Då nyttjas särskilda stammar av bakterier med god förmåga att ta upp fosfor. Grundprincipen för att uppnå fosforavskiljning är att tillsätta metallsalter där metalljonerna bildar svårlösliga fällningar tillsammans med fosfatjonerna i avloppsvattnet. Fällningskemikalierna har också förmågan att bilda geléaktiga hydroxidfällningar som krävs för att bilda slamflockar som kan sedimenteras, floteras eller filtreras bort. Hydroxidflockarna bildas direkt när kemikalien tillsätts, och det är därför viktigt med en snabb och effektiv inblandning. Efter inblandning får flockarna normalt växa till under omrörning i flockningsbassänger. För att flockarna skall stöta ihop och bilda större flockar krävs att vattnet sätts i rörelse på olika sätt. Det kan göras med propeller-, paddel- eller grindomrörare. Även kanaler och rör kan utformas för att underlätta flockbildning. Filtrering sker utan föregående flockning eftersom stora flockar sätter igen filtren. 21 18 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk U10 19 www.svensktvatten.se 20 www.slv.se 21 Avloppsteknik 2 Reningsprocessen U2

Fällningsförfaranden Beroende på var i processen kemisk fällning tillämpas så använder man sig av fyra olika benämningar på förfaringsprocessen. De är: direktfällning, förfällning, simultanfällning och efterfällning. Olika varianter där fällningskemikalien tillsätts på flera ställen förekommer också, vilket benämns flerpunktsfällning. Det förekommer också varianter med olika kombinationer av förfaranden, t ex att kemslammet pumpas till försedimenteringsinloppet eller luftningsbassängsinloppet. Det kan ge ett mer lätthanterligt slam, möjliggöra minskad kemikaliedosering och förbättra fosforreningen. Direktfällning När endast kemisk fällning tillämpas efter den mekaniska reningen används benämningen direktfällning. Vid direktfällning kan under goda förutsättningar fosforhalten i utgående vatten sänkas till 0,2g/m³. BOD halten kan däremot vara ganska hög pga att BOD och kväve som är löst i vattnet inte flockas. Förfällning Vid förfällning genomförs den kemiska fällningen innan det biologiska steget och fällningskemikalien tillsätts innan försedimenteringen. Fosfor och organiska partiklar sedimenteras då samtidigt i försedimenteringsbassängen. I det biologiska steget avskiljs sedan den resterande mängden organiskt material. Eftersom nedbrytningen av det organiska materialet kräver 1g fosfatfosfor per 100g BOD får inte den inledande fosforavskiljningen vara för effektiv. Eftersom partikulärt organiskt material redan sedimenterat i försedimenteringen krävs mindre luftning, och nitrifikation kan ske mer effektivt. Vid biogasproduktion kan ett större energiuttag erhållas eftersom en betydande mängd organiskt material fälls innan det bryts ned i det biologiska steget. Förfällning är ett vanligt förfarande vid svenska reningsverk, och de vanligaste fällningskemikalierna är polyaluminiumklorid och järnklorid. Vid användning av 2-värt järn oxideras det till 3-värt järn först i sandfånget, och även i viss mån i det biologiska steget, vilket medför att man får fosforfällning även i eftersedimenteringen. + + + Järn(II)joner oxiderar till järn(iii)joner i sandfånget + ( )+ Järn(III)joner binder till vätefosfatjoner och bildar järnfosfat Simultanfällning Om reningsprocessen sker samtidigt för både biologiskt och kemiskt benämns det simultanfällning. Kemikalien kan tillsättas före eller i luftningsbassängen och sedimenteringen av både bioslam och kemslam sker i samma bassäng. Slammet innehåller då även oorganiskt materiel och slamhalten i luftningsbassängen behöver därför oftast vara större för att erhålla fullgod biologisk aktivitet jämfört med i en konventionell aktivslamprocess. Luftningen måst därmed ökas vilket medför högre energiförbrukning. Vid simultanfällning har något försämrad biologisk aktivitet och ökad grumlighet i utgående vatten iakttagits, främst i samband med användning aluminiumsulfat. Den försämrade biologiska aktiviteten leder till förhöjda värden av BOD i utgående vatten. Vanligaste

fällningskemikalierna är polyaluminiumklorid, trevärt järn och det billigaste alternativet tvåvärt järn. Efterfällning När den kemiska fällningen ligger efter den biologiska processen benämns det efterfällning. Efterfällning har mycket god reningsförmåga och alla de vanliga fällningskemikalierna kan användas med gott resultat. Anläggningar som använder aktivslammetoden har en mellansedimentering där bioslam avskiljs innan fällningskemikalien tillsätts. Om biologisk rening sker genom användning av biobädd kan fällningskemikalien tillsättas direkt efter bädden. Kemslammet får sedan sedimentera i en separat bassäng. Vid filtrering av utgående vatten kan fosforhalter ner till 0,1g/m³ och BOD koncentrationer ner till 5g/m³ erhållas. Vid sedimentering och flotation erhålls normalt 0,3-0,5 fosfor och 10-20g BOD per m³ utgående vatten. 22 Struvit fällning För att bättre kunna tillvarata näringsämnen ur avloppsvatten finns flera försök med att fälla ut ammonium, fosfor och magnesium i form av struvit (NH 4 MgPO 4 6H 2 O). Det finns även fullskaliga anläggningar där metoden används, dock inte i Sverige. Fördelen är att struviten har flera industriella tillämpningar, bland annat i cement. Struvit lämpar sig även väl som gödningsmedel tack vare att näringsämnena avges långsamt under lång tid. Struvit fälls ut som en vit eller gul-brunaktig kristall och kan bildas spontant i avloppsledningar. Det förorsakar då problem med förträngningar och kan ge problem med maskiner och annan utrustning. Struvit kallas även MAP(eng. magnesium, ammonia phosphorus) och bildas vid mol förhållandena 1:1:1 mellan magnesium, kväve och fosfor. + + + Magnesium, ammonium, fosfor och vatten bildar struvit kristall. Ett problem med metoden är att avloppsvatten innehåller mer ammonium än fosfor och magnesium. Som magnesiumkälla kan man använda havsvatten, men det krävs dock mycket stora volymer. En annan metod är att använda magnesiumhydroxid som flockmedel. Om man efter fällning löser upp struviten kan ammonium, genom olika metoder, avskiljas, och fosfor och magnesium recirkuleras i reningsprocessen. Ytterligare problem är att metoden är dyr och det i dagsläget kan vara svårt att få avsättning för utvunnen struvit. 23 Driftstörningar Inblandningshastighet och tillräcklig koncentration av fällningskemikalie är mycket viktigt för ett fullgott reningsresultat. Samtidigt är överdosering inte heller önskvärt, och det är därför viktigt att dimensionera doserpumpar för att klara både höga och låga flöden. 24 Fällningskemikalier Järn Vanligaste järnkemikalierna är järnklorid, järnsulfat och järnkloridsulfat. Kemikalien saluförs som lösning som är mycket korrosiv. Vanlig doseringsmängd är 10-30g/m³ vatten. 22 Avloppsteknik 2 Reningsprocessen U2 23 Användning av magnesiumföreningar som fällningskemikalie vid kommunala avloppsreningsverk, Ida Kulander och Nathalie Mönegård-Jakobsson 24 Avloppsteknik 2 Reningsprocessen U2

Järn(III)sulfat och järn(iii)kloridsulfat Trevärt järn är verksamt inom ett relativt brett ph-intervall, från 4,5 och uppåt. Optimala phvärden ligger vid ca 5 och vid värden över 8,5. Vanligast är ph-värden på 6-7. Järnjonerna reagerar med fosforjoner och bildar järnfosfat som inte är lösligt i vatten vid aktuella ph-värden och fälls därför ut. Järnjonerna bildar även järnhydroxid tillsammans med vattnets hydroxidjoner. Järnhydroxiden bildar geléaktiga flockar som kan binda järnfosfat och partiklar. Järn(II)sulfat Precis som för trevärt järn bildar tvåvärt järn järnfosfat tillsammans med fosfatjonerna i vattnet. Tvåvärt järn kan däremot inte bilda järnhydroxid, utan måste först oxideras till trevärt järn, vilket sker snabbt först vid ph-värden över 8,5. Vid förfällning och simultanfällning oxider dock järnet i sandfånget respektive luftningsbassängen. Aluminium Vanliga aluminiumkemikalier är Aluminiumsulfat och Polyaluminiumklorid. När kemikalierna löses i vatten frigörs aluminiumjoner som bildar aluminiumfosfat och aluminiumhydroxid, precis som vid fällning med järnbaserade kemikalier. Vid fällning med aluminiumsalter krävs ph-värden på ca 5-8. Vid ph-värden över 6,5 blir däremot fosforreningen inte särskilt effektiv. Normalt fällnings-ph ligger mellan 5,7 och 6,5. Aluminiumsulfat Aluminiumsulfat innehåller vanligtvis cirka 9 % aluminium och levereras som korn i storleken 0,5-2mm. Normal dosering ligger mellan 100-175g/m³. För själva fosforfällningen krävs dock endast cirka 60-90g/m³, men för att aluminiumhydroxid skall kunna bildas krävs en högre dosering. Doseringen är framförallt beroende av möjligheten av att korrigera vattnets ph-värde och därmed dess alkalinitet, för att uppnå önskat ph-värde kan även svavelsyra tillsättas. Polyaluminiumklorid Vattnet ph-värde vid fällning med polyaluminiumklorid ligger oftast mellan 6 och 7,5, polyaluminiumklorid är således inte lika beroende av ph-reglering och därmed alkalinitet. Normal dos ligger mellan 60-200ml lösning per m³ avloppsvatten, till stor del beroende på vilket fällningsförfarande som tillämpas. Kalk Kalk saluförs som kalciumoxid (CaO) eller kalciumhydroxid (Ca(OH) 2 ). Kalciumoxid framställs genom att man värmer kalksten och kallas därför för bränd kalk. När kalciumoxiden reagerar med vatten bildas kalciumhydroxid som därför benämns släckt kalk. Kalk som fällningskemikalie ger större slammängder och är relativt svårhanterlig, det är därför inte en särskilt vanlig fällningskemikalie idag. 25 Avloppsslam Vid rening av avloppsvatten bildas slam som en restprodukt. Slam består av vatten, som står för merparten av vikten och volymen, och fasta partiklar (torrsubstanshalt TS) som består av organiskt och oorganiskt material. Slammet innehåller också växtnäringsämnen som fosfor och kväve, mycket virus, bakterier, parasiter, och miljöfarliga ämnen som tungmetaller och 25 Avlppsteknik 2 Reningsprocessen U2

läkemedelsrester. Slammet kan lätt komma i en okontrollerad nedbrytning och kan då lukta mycket illa. Föroreningarna som avskiljs i de olika reningsstegen på reningsverket och som sedan kommer till slambehandlingen kallas för råslam. Det finns olika typer av råslam beroende på i vilket reningssteg som slammet avskiljs: Mekaniskt slam (primärslam) Är det slam som avskiljs vid det mekaniska reningssteget (sedimentering). Det består av fasta partiklar. Biologiskt slam (bioslam) Är det överskottsslam som avskiljs vid det biologiska reningssteget. Det består av olika mikroorganismer. Kemiskt slam (kemslam) Det består av flockar som bildats vid det kemiska reningssteget. Det finns aluminium-, järn- eller kalkslam beroende på vilket fällningsmedel som har används. Blandslam Det består av blandningar av mekaniskt, biologiskt eller kemiskt slam. Kan utfås vid en viss reningsprocess eller genom en blandning av olika slam. Det finns olika slamtyper efter att man har förändrat slammets innehåll av vatten. De är: Förtjockat slam Avvattnat slam Torkat slam Det finns olika slamprodukter efter att man har förändrat slammets innehåll av organiskt material. De är: Stabiliserat slam Utfås efter en aerob stabilisering med t ex luftsyre (kompostering, slamluftning, slamoxidation), genom anaerob stabilisering i syrefri miljö (rötning) eller genom stabilisering med hjälp av kemikalier, oftast kalk. Aska Utfås vid förbränning av slam genom monoförbränning av enbart slam eller genom samförbränning med avfalls- eller biobränslen. Kompost Utfås genom torr- eller våtkompostering av slam. Efter att man har förändrat slammets innehåll av sjukdomsalstrande organismer finns slamprodukten: Hygieniserat slam Slammet har behandlats för att inaktivera eller minska antalet av sjukdomsalstrande organismer. Vad slammet sedan skall användas till styr vilken slambehandling det först måste genomgå. Slammet kan användas till gödsling av jordbruk, åkermark och skogsmark, till energiutvinning genom slamförbränning, till samförbränning med hushållsavfall, till jordförbättring för att återställa förorenad mark och till deponering.

Förtjockning Slambehandlingen brukar inledas med förtjockning för att reducera volymen på slammet. En del av vattnet avlägsnas som slamvatten medans resten blir tjockare. Man får då en klarvattenfas och en slamfas med förhöjd torrsubstanshalt. Förtjockning utförs genom sedimentering, flotation eller genom mekanisk förtjockning. I en sedimenteringsförtjockare dras slamvattnet bort från ytan med hjälp av skibord eller genom rör som är förlagda på olika nivåer. Oftast används kontinuerlig förtjockning med långsam omrörning för att bilda större partiklar och för att frigöra gasbubblor. För att undvika luktbesvär och gasbildning bör slammet vara färskt, och uppehållstiden i förtjockaren bör inte vara för lång. På grund av biologisk aktivitet i slammet och olika fysikaliska egenskaper hos slammet och vattnet ligger optimal temperatur på mellan 14 och 18 grader. Vid högre temperaturer avtar förtjockningen av slammet och vid lägre temperaturer försämras slammets sjunkegenskaper. I en flotationsförtjockare vill man att slammet skall vara lättare än vattnet så att det kan flyta upp till ytan. Man tillsätter då luft som stiger till ytan i form av luftblåsor. Slampartiklarna fästs vid dessa och flyter med upp. En ytslamskrapa tar bort slammet på ytan och en bottenskrapa tar bort sedimenterat slam. Mekanisk förtjockning utförs med centrifuger eller silning. Något högre torrsubstansnivåer kan då uppnås. Stabilisering Slamstabilisering innebär att lukt och risk för smittspridning reduceras. Organiska substanser bryts ned, slammängden minskas och torrsubstansmängden reduceras och sjukdomsalstrande bakterier och virus avdödas. I de anaeroba processerna får man utrötat slam, slamvatten och rötgas. Slammet blir svartfärgat. I de aeroba processerna bildas koldioxid, nitrat och sulfat. Slammet blir grått eller brunt. Slamluftning kan med fördel användas till överskottsslam. Det bör luftas under lång tid, ca 20-30 dygn. För att processerna skall fungera på ett bra sätt bör man ha en konstant relativt hög temperatur, ett neutralt ph-värde omkring 7, en jämn näringstillförsel av råslam och en kontinuerlig omblandning. I en rötkammare sker nedbrytningen av organiskt material i flera olika steg. Uppehållstiden i en rötkammare är normalt 15-20 dygn. Först upplöses och nedbryts organiska ämnen till vattenlösliga föreningar genom enzymer från bakterier. Bakterier bryter sedan ned dem till fettsyror, t ex ättiksyra och alkoholer. Slutligen bildar metanbakterier metan och koldioxid. Blandningen kallas för biogas och är en bra energikälla. Primärslam och slam från biobäddar är lättrötade och ger rötslam med en hög torrsubstanshalt och slamvatten med en låg halt suspenderad substans. Överskottsslam från aktivslamanläggningar ger däremot en mycket svårförtjockad slutprodukt med en låg torrsubstanshalt. För att få en rötning av slammet så krävs det uppvärmning av slammet till ca 37 grader. Uppvärmningen av råslammet sker genom att man utnyttjar de redan rötade slammets värmeinnehåll, de sker oftast med en slam/slam-värmeväxlare eller värmepump. Det finns mikroorganismer som verkar i anaeroba reaktionsförloppen och de är temperatur beroende. De mikroorganismer heter mesofila organismer och de verkar i temperatur intervall på ca 20-40 grader, sedan finns det termofila organismer som verkar vid högre temperatur intervall som ca 40-80 grader.