Råmaterial via reningsteknik, mikrobiologi & kemi.

Råmaterial via reningsteknik, mikrobiologi & kemi. Bildkälla: societyandreligion.com Yrkeshögskolan i Hallsberg Biogasteknik 2013 BG 4 Grupp C.R.A.M.P.N 2014-01-24

Förord Denna rapport är skriven av Adam Gustafsson Christina Lyktberg, Niklas Ek, Pär Ländin och Regina Eriksson. Projektledare var Mona Kwok. Handledare var Anders Magnusson. Vi har fått som uppgift att ta reda på processerna som sker när man renar avloppsvatten, hur slammet bildas i verken som sedan kan användas i biogasprocessen och vad som är reningsverkens huvuduppgift. Målet är att vi ska få kunskap om hur ett reningsverk är uppbyggt och vilken funktion det har. Vilka olika slamtyper det finns och olika metoder att behandla slammet på. Även vilka mikrobiologiska och kemiska processer som sker under rening av avloppsvatten, hur dessa mikroorganismer och kemiska ämnen påverkar människa och miljö, samt olika faktorer som påverkar vattnets reningsresultat.

Sammanfattning Avloppsvattnet går igenom 3 olika reningssteg i vår anläggning. Det första steget är en mekanisk rening sedan kommer det biologiska reningssteget och till sist en kemisk rening. I det mekaniska reningssteget tas allt grovt material bort genom ett grovt rensgaller, sandfång och ett fint rensgaller. Rensmaterialet går till förbränning och sanden hamnar i en sandtvätt innan den går vidare till betongfabriken. Avloppsvattnet går genom en försedimenteringsbassäng där vi avskiljer vattnet från slam. Slammet rakas ner i fickor och pumpas ut till förtjockningsbassängen. Den biologiska reningen ser till att det mekaniskt renade vattnet blir avskilt från organiskt material med hjälp av mikroorganismer. Mikroorganismerna bryter ner det organiska materialet som inte kunde sedimenteras bort i tidigare steg. Även kvävereningen sker i det biologiska steget. Avloppsvattnet går igenom en anoxisk bassäng och flyter sedan över till en bottenluftad bassäng med en luftkompressor som tillför syre till slammet som flyter vidare till mellansedimenteringen. Syret ska gynna bakterierna till att bryta ner organiskt material från avloppsvattnet, växa sig större och för att hålla slammet suspenderat. Nitratvattnet som blir kvar återgår till den anoxiska bassängen igen. Returslammet från mellansedimenteringen förs tillbaka till luftningsbassängen. Överskottslammet från mellansedimentering förs vidare till förtjockningen. Den kemiska reningen är det sista steget för vattnet att passera innan det återigen kan föras ut i naturen. Den kemiska reningen går ut på att man tillsätter flockulerande kemikalier som tar löst organiskt material som sedan kan avskiljas från resten av vattnet. Efter flockningen görs en efterfällning med hjälp av järnklorid för att minska fosforhalten i vattnet. Allt slam som har bildats under reningsstegen tas om hand. Slammet från de olika sedimenteringarna förs till gravitationsförtjockaren där vi tar bort vattnet med hjälp av en avvattningscentrifug. Det förtjockade slammet kan nu användas i vår rötkammare. Det borttagna vattnet sätts åter in i processen vid försedimenteringen.

Innehållsförteckning Allmänt om avloppsvatten och dess reningssteg... 1 Vad innehåller avloppsvatten?... 3 De olika reningsstegen... 4 Mekanisk rening... 4 Grovrening... 4 Grovgaller med spaltvidd 10-20 mm... 5 Sandfång... 5 Fingaller med spaltvid < 10 mm... 6 Försedimentering... 6 Biologisk rening... 8 Kväverening... 8 Mellansedimentring... 9 Bakterier... 10 Protozoer... 10 Alger... 10 Kemisk rening... 11 Flockning... 11 Fällning... 11 Efterfällning... 12 Inblandning... 12 Slamhantering... 13 Avvattning... 13 Provtagningsschema... 14 Provtagning, hantering och vattenanalys... 15 Provtagning på slam... 16 Rapportering... 16 Begränsningsvärde... 17 Diskussion... 18 Källförteckning... 19

Allmänt om avloppsvatten och dess reningssteg Ett reningsverk är en anläggning där avloppsvatten renas innan det släpps ut i naturen (recipienten). Avloppsvattnet distribueras med hjälp av avloppsledningar och kloaker till reningsverket. I ett traditionellt avloppsreningsverk sker reningen i tre steg: Mekanisk, biologisk och kemisk rening. 1 Detta är Wikipedias förklaring till vad ett reningsverk är. Det är alltså en anläggning som är byggd för att ta hand om allt vårt avloppsvatten samt att se till att vårt avloppsvatten renas innan det går tillbaka till naturen. Oftast ligger de strax utanför städerna för det behövs en del mark för att få plats med anläggningen och även att slippa få besvär av buller och lukter. Men i och med dagens takt att bygga ut städerna så har anläggningarna hamnat nära tätbebyggda områden vilket kan resultera i oangenäma lukter i bostadsområdena. Avloppsvatten är ett samlingsnamn för vatten som leds bort i rör, diken och liknande. Vattnet är för det mesta förorenat. I Miljöbalken, kap 9, 2 ges en juridisk definition av vad som menas med avloppsvatten. Här är några exempel samt varifrån de kommer. Spillvatten: - Hushållsspillvatten, här finns det två olika sorter. Den ena kallas för Svartvatten och kommer från våra toaletter och den andra kallas för Gråvatten eller BDT-vatten och som kommer från Bad, Disk och Tvätt. - Industrispillvatten, kommer ifrån precis så som det låter, från industrin. Även från biltvättar och andra liknande verksamheter. Dagvatten: Är ett ytligt avrinnande vatten från regn och snösmältning. Innehåller ofta föroreningar såsom metaller och organiska föroreningar. Dessa kan ställa till det för våra reningsverk. Dränvatten: Eller dräneringsvatten som det också heter är vatten som har avletts från t ex husgrunder, vägar och diken. 2 Se illustrationen på nästa sida. 1 http://sv.wikipedia.org/wiki/reningsverk, 2013-12-20 2 http://www.naturvardsverket.se/stod-i-miljoarbetet/vagledning-amnesvis/avlopp/nagra-vanliga-avloppstermer/, 2013-12-20 1

Illustration och foto: Christina Lyktberg 2

Vad innehåller avloppsvatten? Avloppsvatten innehåller inte endast föroreningar utan även mycket bra resurser som kan användas till växtnäringen. Till exempel: fosfor, kväve och kalium. 3 Men avloppsvattnet innehåller även organiskt material, närsalter, metaller, mikroorganismer och oorganiska partiklar 4 men även många andra miljöfarliga ämnen som spolas ner i toaletterna som t ex mediciner och kemikalier. Illustration: Christina Lyktberg Om vi släpper ut det orenade vattnet så måste syre i vattnet användas för att bryta ned smutsen. Det blir en förödande effekt för de djur som finns där då de behöver syret i vattnet för att andas. Innehåller vattnet för mycket av näringsämnena kväve och fosfor så blir det övergödning av havet, sjöarna och andra vattendrag. Algerna och andra organismer kan också växa till sig onaturligt och då får vi något som vi kallar algblomning. 5 3 http://www.naturvardsverket.se/om-naturvardsverket/publikationer/isbn/8200/91-620-8286-8/ sid 16 4 PP BG-REMI presentation 1, Anders Magnusson 5 http://www.vaxjo.se/miljo--klimat/sjoar-och-vattendrag/avlopp/, 2013-12-20 3

De olika reningsstegen Avloppsvatten renas oftast i fyra steg. 1. Mekanisk rening 2. Biologisk rening 3. Kemisk rening 4. Filtrering (detta har vi dock inte i vår anläggning) Dessa steg kommer nu att beskrivas mer ingående i rapporten. Mekanisk rening Detta är en enkel skiss över hur det ser ut i den mekaniska reningen. Principen är nästan densamma i vår anläggning i Klarsjön. Bild hämtad ur Naturvårdsverkets publikation-/8600/978-91-620-8629-9/ sid 19, 2013-12-20 Vår anläggning är dimensionerad för att ta emot hushållsvatten från 15 000 pe/dygn. Så omräknat blir det 1 050 kg avfall per dygn. Grovrening Den mekaniska reningen brukar även kallas för grovrening. Reningen i detta steg sker med hjälp av fysikaliska metoder. I ett inkommande avloppsvatten finns material i form av grova partiklar (trasor, träbitar mm) och tunga partiklar (sand, kaffesump mm) som skall rensas bort. Syftet med grovrening är att avlägsna allt fast material ur avloppsvattnet som skulle kunna störa processen i de senare stegen i reningsverket. 6 Avskiljning sker med hjälp av galler, silar och sandfång. 6 Avloppsteknik 2, kap 11 Grovrening, sid 7, 2013-12-20 4

Grovgaller med spaltvidd 10-20 mm Finns i början på processen för att ta bort så mycket som möjligt av det som kan störa processen. Det kan vara pinnar, påsar, bindor, kondomer, trasor och annat som inte borde ha spolats ner i avloppet. Sådant här skräp kan sätta igen ventiler och pumpar vilket kan medföra onödiga haverier och slitage. Därför sitter dessa galler i början på flödet. När man bygger dessa galler brukar de ställas med en vinkel på 60-70 grader samtidigt som försöker dimensionera avloppsvattenkanalerna så vattenhastigheten är minst 0,6 m/s för att förhindra avsättningar. Samtidigt vill vi inte att hastigheten är högre än 1 m/s för trasor kan ryckas med genom gallret. Grovgallret är numera alltid maskinrensande. En krattliknande skraparm förs ner och drar med det skräp som har fastnat i gallret. Bildkälla: www.hubersverige.se På vägen upp kan den stanna till för att vattnet skall kunna hinna rinna av. Det går att styra hur vi vill att den ska fungera, antingen genom tidsintervaller eller efter vattennivån. 7 Allt som fastnat i grovgallret forslas vidare till en grovcontainer och sedan transporteras detta till förbränning. Avloppsvattnet fortsätter sedan till sandfånget. Sandfång I sandfånget avskilj nu grus, sand och kaffesump bort. 8 Avloppsvatten innehåller en hel del sand som kommer med ner från gator, otäta skarvar, rengöring och tvätt i hemmen. Sanden är skadlig för mekanisk utrustning och sanden lägger sig på botten på bassängerna. Därför placeras sandfång tidigt i processen. Sand sjunker ganska lätt och kan då avskiljas genom sedimentering. Sjunkhastigheten varierar beroende på hur stort kornet är. Bildkälla: www.hubersverige.se 7 Avloppsteknik 2, kap 11 Grovrening, sid 8, 2013-12-20 8 www.vaxjo.se/miljo-klimat/sjoar-och-vattendrag/avlopp/ 2013-12-20 5

Här i sandfånget vill vi ta bort sanden men inte dess partiklar av organiskt karaktär, det vill vi ta bort i försedimenteringen. Avloppsverk som är dimensionerade för att sedimentera det mesta av sanden kommer att klara det vid låg eller normal tillrinning. Men för att inte få att allt sand med organiskt material skall rinna igenom utan avskiljning vid hög tillrinning så använder vi oss av ett luftat sandfång. I princip är det ett rör som är nedstucket på sidan i kanalen och som blåser ut luft i avloppsvattnet. Vattnet får nu en roterande rörelse och rörelsen bestäms av luftflödet och inte av tillrinningen. Material som är lättare än sanden hålls då svävande medan sanden sjunker till botten av bassängen som då kan skrapas ned i fickor och pumpas vidare till sandtvätten. 9 Vi har kombinerat vårt sandfång med en sandtvätt för att uppumpad sand luktar ofta illa för att det innehåller inte endast sand utan även organiskt material och kaffesump. 10 När sanden är väl tvättad så samlas den i en markstående container innan den transporteras vidare till en närliggande betongfabrik där den tas tillvara i deras produktion av tillverkning av betong. Fingaller med spaltvid < 10 mm När vattnet har passerat sandfånget kör vi det igenom ett fingaller för att samla upp ytterligare rens som inte ska vidare i processen. Eftersom spalten är smalare så fastnar det trasor som blir som ett extra filter och det har sin nackdel med att material som fekalier fastnar här. Därför har vi ordnat så vi har en tvätt av rensgodset i kanalen innan det går upp till containern. Försedimentering I försedimenteringen tas allt material som inte avskildes från de tidigare stegen, gallret eller sandfånget. De tyngre partiklarna sjunker nu till botten och bildar ett slamtäcke. 11 Detta täcke kallas för primärslam och förs bort med kedjeskrapor till slamfickan, varifrån det pumpas vidare till slambehandlingen i gravitationsförtjockningsbassängen. Så här kan en cirkulär sedimenteringsbassäng med konisk botten och slamskrapa se ut. Skrapan för in slammet till mitten av tanken så det kan pumpas bort till slambehandling. 12 Bildkälla: http://sv.wikipedia.org/wiki/reningsverk 9 Avloppsteknik 2, kap 11 Grovrening, sid 11, 2013-12-20 10 http://sv.wikipedia.org/wiki/reningsverk -2013-12-20 11 http://www.naturvardsverket.se/om-naturvardsverket/publikationer/isbn/8600/978-91-620-8629-9/ sid 18, 2013-12-20 12 http://sv.wikipedia.org/wiki/reningsverk, 2013-12-20 6

Kedjeskraporna består av skrapblad som sitter fast i kedjor av järn som på botten skjuter fram slammet till fickan och för det eventuella flytslammet som samlats på ytan till flytslamsrännan. 13 Vi får tillbaka vatten från förtjockningen till försedimenteringsbassängen efter att det har stabiliserats och avvattnats. Vi får även flytande rötrest efter att vi har centrifugerat substratet från rötkammaren. Nu fortsätter avloppsvattnet som är mekaniskt renat vidare till det biologiska steget. 13 Avloppsteknik 2, kap 12 Sedimentering, sid 19-25, 2014-01-07 7

Biologisk rening Under lång tid har man används sig av biologisk rening för att avskilja organiskt material från avloppsvatten. Men nu används det även för att avskilja fosfor med hjälp av så kallad biologisk fosforavskiljning eller bio-p. För att få biologisk rening att fungera så behöver man bakterier i processen som fungerar som andra levande organismer. Genom att bakterierna oxiderar organiskt material så skaffar de sig den energi de är i behov av men för det så krävs det även syre eller nitrat. Energin som framställs kan organismen använda som rörelseenergi till att upprätthålla värmen och med hjälp av det organiska materialet bilda nya celler. Avloppsvattnets organiska material fungerar som både energikälla och byggmaterial till nya celler för bakterierna. 14 Det går ut på att med hjälp av mikroorganismer koncentrera och bryta ner det organiska materialet i avloppsvattnet som inte kan sedimenteras bort till bl.a. koldioxid och vatten. Genom att organismerna livnär sig på de lösta näringsämnena i vattnet blir de större och förökar sig och detta leder till att man i nästa steg kan sedimentera bort organismerna och rena vattnet. Även kvävenärsalter avskiljs i detta steg och övergår till kvävgas. 15 Efter försedimenteringen förs vattnet vidare till en luftningsbassäng där kvävereningen sker. Nitratvattnet förs tillbaka till processen och avloppsvattnet förs vidare till mellansedimenteringen. Returslammet från mellansedimenteringen kan sedan föras tillbaka till luftningsbassängen för att renas igen. Kväverening I luftningsbassängen sker det biologiska reningssteget, kvävereningen. Slammet förs först genom en bassäng där miljön är anoxisk. Det innebär att det inte finns tillgång till syre men tillgång till nitrat istället. I bassängen finns propellrar som roterar och blandar avloppsvattnet. Processen vi har valt är fördenitrifikation och detta är en teknik för biologisk kväveavskiljning med aktivt slam där kolkällan från det inkommande vattnet används för denitrifikationen. Finns inte syre i processen kommer bakterierna (heterotrofa bakterier) att reducera nitraten till kvävgas som kan separeras från avloppsvattnet och ut i luften. 16 14 Avloppsteknik 1 kap.5 sida 45 2012-12-30 15 http://sv.wikipedia.org/wiki/reningsverk#biologisk_rening 2014-01-03 16 Avloppsteknik 2 reningsprocessen, svenskt vatten, sid. 115, 2014-01-03 8

Vattnet flyter sedan över till en bottenluftad bassäng med en luftkompressor (luftnings bassäng) som tillför syre till slammet som sedan flyter vidare till mellansedimenteringen. Man tillför syre för att i första hand gynna bakteriernas tillväxt genom att de bryter ner organiskt material från avloppsvattnet men också för att hålla slammet suspenderat. I denna luftningsbassäng sker reaktionen nitrifikation. Nitrifikation är en tvåstegsreaktion där ammoniumoxiderande bakterier omvandlar ammoniumjonerna till nitritjoner och nitritoxiderande bakterier omvandlar nitritjonerna till nitratjoner. Sedan återförs nitratjonerna till denitrifikationen, den anoxa delen i luftningsbassängen, för att omvandlas till luftkväve. Bakterierna som utför förloppet är autotrofa nitrifierare. Returslammet från mellansedimenteringen kan sedan föras tillbaka till kvävereningen (slamrecirkulation) för att processen ska få med den artrika bakteriekulturen som finns i slammet. Illustration: Mona Kwok. Mellansedimentring I den biologiska reningsprocessen kallas sedimenteringsbassängen för mellansedimentering. Denna bassäng har som uppgift att avskilja det aktiva slammet från vattnet. Vilket den gör på så sätt att det aktiva slammet sjunker till botten och det biologiskt renade vattnet dekanteras, det vill säga att det dras av från ytan. Det aktiva slammet som sjunkit till botten kallas för returslam och skrapas ihop på botten av bassängen i en slamficka, som sedan återförs till luftningsbassängens inlopp för att blandas med nytt avloppsvatten. Detta görs för att ta till vara på bakteriekulturen som finns i slammet. Men för att koncentrationen av bakterier inte ska bli för hög så leds en del av returslammet bort i form av överskottslam. Överskottsslammet går vidare för slambehandling. Om en luftningstid på mer en 3 timmar tillämpas kan man utvinna mer än 90 % av det organiska materialet. 17 Syftet med biologisk rening är att koncentrera och omvandla föroreningar i avloppsvattnet med hjälp av levande organismer. Dessa levande organismer kallas mikroorganismer som är så små i sitt utförande att de inte kan ses med blotta ögat. Vid biologisk rening är det bakterier, mögel- och jästsvampar, protozoer och alger som har störst betydelse för processen. 17 Avloppsteknik 1 kap.5 sida 45 2012-12-30 9

Bakterier Den mikroorganismtyp som dominerar mest vid biologisk rening är just bakterier. Vid undersökningar av det biologiska reningssystemet har man upptäckt flera hundra olika arter. Men dessa utgör enligt nyare DNA-tekniker bara en bråkdel av alla de arter som finns i systemet. I ett biologiskt reningsverk är sammansättningen hos bakterierna aldrig konstant eftersom förutsättningarna för tillväxt ständigt förändras, såsom avloppsvattnets sammansättning, varierad temperatur och att driften ändras. Dessa förändringar leder också till att tillväxtbetingelserna för de olika bakterierna ändras och att tillväxthastigheten varierar. Då detta innebär att bakteriefloran hela tiden anpassar sig till de nya förutsättningarna är dessa förhållanden väldigt viktiga. Eftersom det sker en ständig konkurrens mellan bakterierna kommer de med högst tillväxthastighet att dominera i processen. Med andra ord dem bakterier som tillgodogör sig substratet bäst. Så det mest effektiva för ett reningsverk är ett artrikt bakteriesamhälle. En egenskap hos bakterier i biologisk rening är att de gärna klumpar ihop sig till stora flockningar, något som är möjligt att avskilja vid sedimentering och är då en grundförutsättning för aktivslamprocessen. Protozoer Protozoer som är mer utvecklade organismer är också något som förekommer i reningsverk. Dessa protozoer lever bland annat på fritt svävande bakterier. Mycket protozoer i den biologiska processen leder ofta till låg turbiditet i det utgående vattnet. 18 Alger Vid sidan av bakterier är det alger som är den dominerande mikroorganismen i biologiska dammar. Likt andra biologiska processer är det som blandflora alger gör sitt arbete. Med hjälp av kolkällor som till exempel koldioxid och energi från solljuset kan de autotrofa mikroorganismerna producera nytt cellmaterial. För att algerna ska kunna bilda nya alger och syre använder de den koldioxid som bildas när bakterierna bryter ner organiskt material, och i sin tur använder sig bakterierna av döda alger och syre till sitt arbete. 19 18 Avloppsteknik 2 kap.16 sida 67 2013-12-30 19 Avloppsteknik kap.16 sida 67-68 2013-12-30 10

Kemisk rening Den kemiska reningen är det, ibland, slutgiltiga steget i ett avloppsreningsverk för vattnet att passera innan det återigen kan föras ut i naturen. Detta steg kan tillämpas i stort sett i vilken ordning som helst i reningsverket och det finns tre huvudsakliga metoder som man använder sig av; förfällning, efterfällning och simultanfällning. Den kemiska reningen går ut på att man tillsätter flockulerande kemikalier som tar löst organiskt material och framförallt fosfor och bildar flockar, eller binder ihop materialet till större föreningar som sedan kan avskiljas från resten av vattnet. Flockning Vid sedimentering är det viktigt med stora och täta flockar. Flockning innebär att partiklar och flockar stöter ihop, växer och blir större. Stora flockningar vid sedimentering förbättrar slamegenskaperna och ökar sedimenteringshastigheten. För att skapa dessa stora och täta flockningar kan man med fördel använda sig av flera seriekopplade flockningskammare och tillämpa avtagande omrörningshastighet. 20 Vi använder oss av en flockningsbassäng när vi tillämpar efterfällning för att snabbt blanda in fällningskemikalien i den första delen av bassängen som har en mindre volym vatten och snabb, turbulent omrörning för att fällningskemikalien skall blandas ut i hela volymen. Efter tanken med liten volym färdas vattnet genom tre delar av bassängen där omrörningen gradvis saktas ner för att man skall kunna säkerställa att flockarna träffar på varandra och bildar desto fler flockar utan att någon fosfor eller kvarblivet organiskt material passerar reningen. Till sist sedimenteras så mycket fosfor som möjligt tillsammans med organiskt material i eftersedimenteringen och detta skulle vara mycket svårare att uppnå utan flockningsbassäng. Fällning Om man tillämpar förfällning så tillsätter man kemikalier, eller koagulanter, i det mekaniska reningssteget till exempel mellan sandfång och försedimentering. Tillämpar man efterfällning så är den kemiska reningen det sista man gör efter biologisk rening innan vattnet passerar den sista sedimenteringsbassängen. Man kan även tillämpa simultanfällning som går ut på att koagulanterna tillsätts aktivt i slamanläggningen tillsammans med kvävereningen. Fosfor och organiskt material separeras sedan från resten av vattnet och förs sedan till slamhanteringen och kallas då för kemslam. Beroende på vilken metod som används erhålls olika resultat i form av slamproduktion, driftskostnader, energiförbrukning med mera. Det enda som alla dessa metoder kan sägas ha gemensamt är att de avskiljer fosfor. I vår anläggning har vi dock valt efterfällning. 20 Avloppsteknik 2 kap.12 sida 50 2013-12-30 11

Kemisk fällning har använts sedan länge när man renar avloppsvatten och anledningen till att man använder sig av det är främst idag för att avskilja fosfor och minska mängden i utgående vatten men kemisk fällning är även viktigt eftersom man samtidigt kan avskilja den lilla mängd biologiskt material (BOD 7 ) som lyckas passera de föregående reningsstegen. Användandet av kemisk fällning hjälper också till att minska förorening och inverkan av gifter från industriellt spillvatten i de fall det förekommer. Kemisk rening började användas i Sverige 1961, i Åkers kommun. Utbyggnad och användning av kemisk fällning i svenska reningsverk ökade snabbt sedan dess och idag använder sig nästintill samtliga av landets reningsverk sig av det. Efterfällning Den fosforreningsmetod som först kom till Sverige var efterfällning. När man upptäckte att fosforn var den största orsaken till övergödning i recipienter, byggdes ett reningssteg enbart för separering av fosfor. Steget följde efter den befintliga tvåstegsreningen (försedimentering och biologisk rening) och fick därför även namnet tertiär rening. Vid användning av kemisk fällning kan man åstadkomma en effektiv minskning av fosforhalten i kommunalt avloppsvatten som annars inte kan åstadkommas i samma grad i övriga reningssteg. Fällningen går ut på att man tillsätter fällningsmedel i vattnet, vilket kan vara metallsalter (exempelvis trevärda aluminium- eller järnjoner) som har egenskapen att bilda föreningar med fosforn i form av orto fosfat som är olösliga i vatten. I vår anläggning använder vi järnklorid. Den kemiska fällningen består i huvudsak av tre olika processer fosfatutfällning, partikelfällning och hydroxidfällning. Under fosfatutfällning reagerar fosfatjoner med metalljoner och bildar ett salt eller en fällning. Partikelfällningen eller kolloidneutraliseringen som det också kallas bygger på att organiskt material, som är negativt laddat, blir neutraliserat av positiva joner så partiklar kan dras mot varandra och bilda en flockning. Hydroxidfällningen går ut på att metalljoner reagerar med hydroxidjoner och bildar en gelatinös fällning som kan svepa med fosfat och partiklar och bilda större flockar för att underlätta sedimentering och avskiljning. Inblandning Inblandningen av själva fällningskemikalien i avloppsvattnet är nyckeln till att åstadkomma en effektiv och bra rening. Resultatet av inblandningen bygger på att kemikalien kan blandas ut i hela vattenvolymen så fort som möjligt och för att detta ska gå måste man dosera kemikalien i en liten volym vatten under omrörning och hög energitillförsel, till exempel med hjälp av omrörningsmekanik såsom grindomrörare och paddelomrörare eller med hjälp av pump, luftinblåsning eller helt enkelt vattnets egen rörelseenergi fördelaktigen i ett område av vattnet där det är speciellt turbulent. 12

Slamhantering Slambehandlingen är det steg i reningsverket dit primärslam, bioslam och kemslam tar vägen för att hanteras och göras av med på en rad olika sätt. I vår anläggning har vi valt att först förtjocka slammet med hjälp av en kombination av gravitationsförtjockare och en dekantercentrifug. Vattnet avskiljs från slammet i dessa steg och återanvänds sedan i vattenreningen. Med hjälp av förtjockarna kan vi få en halt av torrsubstans på upp till 25 % som sedan förs vidare till ett steg som kallas för stabilisering. Stabiliseringen kan innebära att man komposterar slammet, använder det i vassbäddar som använder slammet som näring samtidigt som slammet tillförs syre för att inte producera metan eller som vi har valt att göra, röta slammet i en rötkammare och producera biogas. Avvattning En vanlig metod för avvattning är att man använder sig ut av en så kallad dekantercentrifug. Dekantercentrifug är en cylinder-konisk trumma med en centermonterad skruvtransportör. Trumma och skruv roterar båda två i hög hastighet, dock så roterar skruven med lite högre eller lägre hastighet jämfört med trumman. Slammet matas in genom ett inloppsrör som sitter centrerat på maskinen. Då förs slammet ut till trummans periferi med hjälp av centrifugalkraften, partiklarna i slammet är tyngre än vattnet och trycks då ut mot trummans väggar. Vattnet däremot bildar ringar i mitten av maskinen och leds sedan ut genom ett antal hål i stora gaveln av centrifugen. När slammet och vattnet har separerats från varandra matar skruven ut slammet genom den smalare delen av centrifugen. Bildkälla: http://www.aprotech.se/en/products/separation-3589349 Bilden visar en dekantercentrifug. Det är trummans längd och diameter som avgör kapaciteten, med andra ord ju större centrifug desto högre kapacitet. För att få ut så torrt slam som möjligt bör höga varvtal tillämpas. Dock riskerar man vid höga varvtal att delar av det bildade partikelaggregaten vid höga påkänningar faller sönder och återfinns i vattnet. 21 21 Avloppsteknik 3 kap.24 sida 48 2014-01-03 13

Provtagningsschema Statens naturvårdsverks författningssamling har föreskrifter som tillämpar vattenutsläpp från reningsverksanläggningar. Därför behöver vattenkvaliteten kontrolleras med olika prover kontinuerligt enligt ett provtagningsschema. Se förslag på en enkel variant av provtagningsschema för ett litet reningsverk i bilaga 3. I vår anläggning behöver vi ett provtagningsschema för inkommande och behandlat vatten samt rötat slam. Dessutom är vår anläggning kustnära och dimensionerad för en anslutning på 15 000 pe och vi behöver följa de reningskrav som behandlar detta. Det är framför allt fem olika värden man analyserar i det utgående avloppsvattnet när anläggningen är dimensionerad för 15 000 pe. Det står beskrivet i Naturvårdsverkets föreskrift SNFS (1993:9) vilka kontrollparametrar och kontrollmetoder som ska användas och hur de ska användas. 1. kemisk oxygenförbrukning (COD Cr ) 2. biokemisk oxygenförbrukning under sju dygn (BOD 7 ) 3. totalfosfor (P-tot) 4. totalkväve (N-tot) 5. för avloppsreningsverk med anslutning större än 10 000 pe, dessutom ammoniumkväve (ammoniumnitrogen, NH 4 -N) Kontrollen ska då bedrivas enligt 4 i föregående föreskrift som beskrivs nedan: 2. Utsläpp från avloppsreningsverk med anslutning mellan 2 001 och 20 000 pe: a) behandlat utgående avloppsvatten: - kontinuerlig mätning och registrering av flöde. - flödesproportionell provtagning. b) bräddat avloppsvatten i avloppsreningsverket: - bestämning av bräddningsfrekvens respektive bräddad volym per dygn med hjälp av kontinuerlig mätning och registrering. - tidsproportionell provtagning, där ett delprov tas ut var tionde minut under tiden för bräddningen. 14

Provtagning, hantering och vattenanalys I enlighet med Naturvårdsverkets tabeller och hänvisningar ska provtagningen ske i vår anläggning enligt denna tabell: Kontrollparameter Utgående behandlat avloppsvatten Bräddat avloppsvatten (försedimentering endast) COD Cr 2 dp/månad 1 dp/vecka BOD 7 2 dp/månad 1 dp/vecka P-tot 2 dp/månad 1 dp/vecka N-tot 2 dp/månad 1 dp/vecka NH 4 -N 2 dp/månad 1 dp/vecka Dp/vecka avser ett dygnsprov i veckan och dessa prov ska tas enligt ett så kallat provtagningsschema som avser resultat som är representativt för utsläppet under året. Dessa provtagningar avser reningsverk som behandlar 10 001-20 000 pe. Ju större anläggning och desto mer vatten som anläggningen tar emot resulterar i att fler prover behöver tas oftare under året. Dessa dygnsprov ska skickas till ett legitimerat och godkänt lab. Det finns fall då proverna kan behöva djupfrysas innan analys. Detta om analysen inte hinner utföras inom ett dygn efter avslutad provtagning med avseende för att analysera BOD 7 och NH 4 -N. Om avseendet med provtagningen är att analysera N-tot måste analysen utföras inom tre dygn annars krävs nedfrysning av vattenprover. När det gäller att transportera vattenprover till utomstående analyslaboratorium ska proverna paketeras eller förvaras nedkyld under transporten. Analys skall dessutom utföras på osedimenterade och ofiltrerade prov. 15

Provtagning på slam När man tar prover på slam har både brukaren och producenten av slammet skyldighet att kontrollera det. Det som ska kontrolleras av producenten genom prover enligt Naturvårdsverket SNFS 1994:2 är: 11 1. torrsubstans och glödningsförlust. 2. ph. 3. totalfosfor. 4. totalkväve. 5. ammoniumkväve. 6. bly, kadmium, koppar, krom, kvicksilver, nickel och zink. Provtagning och analys skall ske med den frekvens som anges i nedanstående tabell beroende på hur stor personekvivalens man har. Ju större personekvivalens desto fler provtagningstillfällen. Anslutning, personekvivalenter Antal tillfällen 2 001-20 000 1 gång per halvår Producenten av avloppsslam skall dessutom lämna en innehållsdeklaration till den som skall använda avloppsslammet. När man tar prover på avloppsvattnet ska detta ske efter behandling och innan det levereras till användaren. Proverna ska lämnas till ett laboratorium för analys och det ska vara ett slutprov på 1 liter som tagits av ett samlingsprov. Samlingsprovet består av olika primärprov som tas ur den löpande produktionen. Primärproven ska tas vid samma tidpunkt från fem olika ställen i behållaren, blandas sedan samman och fryses ned under provtagningsperioden. Efter perioden tinas och blandas allt och ur detta kan man ta ett slutprov för analys på laboratoriet. 22 Rapportering Rapportering om resultatet av kontrollerna måste ske en gång i kalenderåret till länsstyrelsen eller till en kommunal nämnd som anges i miljöskyddslagen. Dessutom ska de vara tillsynsmyndigheten tillhanda senast tre månader från utgången av kalenderåret. 23 22 http://www.naturvardsverket.se/documents/foreskrifter/nfs1994/snfs1994_02k.pdf 2014-01-10 23 http://www.naturvardsverket.se/documents/foreskrifter/nfs1990/snfs1990_14k.pdf 2014-01-09 16

Begränsningsvärde Naturvårdsverkets föreskrift SNFS 1994:7 MS:75 berättar vilka begränsningsvärden man måste hålla sig till för att kontrollproven ska bli godkända. I det avseendet att vi har en kustnära anläggning måste vi följa de paragrafer som stöder detta. Det står i 5 att Avloppsvatten från tätbebyggelse som uppsamlas i ledningsnät skall, om det släpps ut i havs- och kustvattenområdet från norska gränsen till och med Norrtälje kommun, undergå mer långtgående rening än vad som krävs enligt 3 och 4, om det härrör från tätbebyggelse med mer än 10 000 pe. Detta då för att totalkvävehalten är högre i dessa vatten och det krävs kväverening i reningsverket. Alla begränsningsvärden kan man hitta på Naturvårdsverkets hemsida. 24 Begränsningsvärden för utsläpp av avloppsvatten från tätbebyggelse: Parameter Högsta koncentration(årsmedelvärde) Typ av begränsningsvärde BOD 7 15 mg O 2 /l Gränsvärde COD Cr 70 mg O 2 /l Riktvärde Begränsningsvärden för totalkväve vid utsläpp av avloppsvatten i det område som anges: Parameter Totalkväve Högsta koncentration Minsta procentuella reduktion* (årsmedelvärde) 15 mg/l N-tot (10.000 100.000 pe) Typ av begränsningsvärde (årsmedelvärde) 70 Riktvärde *Reduktion i förhållande till inflödets belastning. 25 24 http://www.naturvardsverket.se/documents/foreskrifter/nfs1994/snfs1994_07k.pdf 2014-01-09 25 http://www.naturvardsverket.se/documents/foreskrifter/nfs1994/snfs1994_07k.pdf 2014-01-09 17

Diskussion I vårt reningsverk har vi valt att använda oss av ett fingaller för att vi upplever att det förbättrar vår process. Vi får ett avloppsvatten som är ordentligt separerat från oönskade material. En nackdel med fingallret är att trasor fastnar och bildar som ett extra filter och tar bort fekalier men vi löste detta genom att tvätta renset innan det går ur kanalen för vi vill ha med fekalierna i slammet till försedimenteringen. Vi har valt att samarbeta med ett företag som tillverkar betong som kan ta till vara på vår sand som vi avskiljer i vårt reningsverk. Vi tycker det är ett bättre alternativ för miljön att utnyttja allt som går att återvinna. Istället för att det bara ska läggas på deponi så tycker vi att det är ett bättre alternativ att det blir till betong. Det är också en fördel för det företag som tar till vara på sanden då det är ett billigt alternativ. Fördenitrifikationen är en effektiv metod eftersom vi inte behöver tillsätta kolkälla i processen. Kväverening är en viktig del i reningsprocessen för att det inte ska bli övergödning i vattendrag och sjöar. Om vi inte renar detta kan de leda till algblomning som i sin tur är skadligt för levande organismer i sjöar m.m. Men en fördel är att kvävet kan vara bra att ha i slammet för att få en rik slamkaka som gödning till åkermarker men vi har valt att ta bort kvävet för att minimera riskerna för övergödning. En stor fördel med att vi har valt att använda oss av efterfällning är att det lättare bildas flockningar som är viktigt vid sedimentering. Då fosfor och kväve är den största anledningen till övergödning i svenska vatten tycker vi att det är viktigt att försöka minska den så mycket det bara är möjligt, något som görs effektivt med efterfällning. Nackdelen med efterfällning är att den i vissa fall är onödig då kemisk rening kan utföras tidigare i processen genom förfällning och simultanfällning. För vissa reningsverk innebär det att efterfällning leder till extra kostnader genom tillförandet av ett tredje steg och att efterfällning ger mer slam att ta hand om. I vårt exempel behövde vi dock inte ta hänsyn till detta utan vi valde efterfällning då det ger den bästa reningen av fosfor. Vi skulle ha kunna valt förfällning för att vidare framhäva slammets syfte och kvalité i rötkammaren men eftersom vi driver ett reningsverk och det främsta syftet är rening så har vi valt att använda oss av efterfällning. Biogasproduktion får komma i andra hand. En fördel med flockningsbassängen är att den ändrar flödet så det lättare bildas stora flockar. Dock blir det en extra kostnad pga. tillsättning av extra kemikalier och att man måste bygga en extra bassäng. Om vi inte hade haft efterfällning hade vi inte behövt ha en flockningsbassäng men däremot är flockningsbassängen bra till att rena vattnet. En negativ aspekt är att om omrörningen är för snabb slås flockarna isär och det försämrar sedimenteringen. Då vi framställer biogas genom rötning av vårt slam är det viktigt med torrsubstansen på slammet. För att vi ska uppnå den torrsubstans som passar oss använder vi oss av både gravitationsförtjockare och en avvattningscentrifug (dekantercentrifug). Vi får även en bra möjlighet att återanvända vattnet i processen på så sätt. 18

Källförteckning Litteratur: Avloppsteknik 1 Avloppsteknik 2 Avloppsteknik 3 Webbsidor: www.wikipedia.org www.naturvardsverket.se www.vaxjo.se Powerpoint: BG-REMI presentation 1, Anders Magnusson 19

BILAGA 1 20

BILAGA 2 Liten ordlista Nedan beskrivs några av de vanligaste begreppen som förekommer i VA-branschen. Personekvivalent, förkortas pe och är ett mått på det avfall som en person bidrar med på ett dygn till avloppet. 26 BOD, biokemisk syreförbrukning. En mätmetod som visar hur mycket syre det har gått åt att bryta ner det organiska materialet under 7 dagar i en tät glasflaska. Måttet anges som BOD 7 och är cirka 70 gram/dygn och person. Det är den siffran som ligger till grund för dimensioneringen för ett byggande av reningsverk. 27 COD, kemisk syreförbrukning med kaliumdikromat som oxidationsmedel. 28 SS betyder Suspenderande substans. Det är ett mått som används vid provtagning för att analysera hur mycket andelen fasta partiklar finns i det utpumpade slammet. 29 N-tot, totalkväve, anger vattnet totala innehåll av kväve. P-tot, totalfosfor, anger vattnets totala innehåll av fosfor. 30 TS torrsubstans, det som blir kvar vid ett prov när det har torkat i 105 grader och vattnet har tagits bort. Den utgör mängden VS och GF tillsammans. VS volatile solids, organiskt material. GF glödförlust. Här blir näringsämnen och spårämnen kvar och det kan med stor fördel användas till gödning. 31 26 http://www.naturvardsverket.se/stod-i-miljoarbetet/vagledning-amnesvis/avlopp/nagra-vanliga-avloppstermer/, 2013-12-20 27 http://sv.wikipedia.org/wiki/bod, 2013-12-20 28 Avloppsteknik 2, kap 15 Kemisk fällning, sid 62, 2013-12-20 29 Avloppsteknik 2, kap 15 Kemisk fällning, sid 61, 2013-12-20 30 Avloppsteknik 1, kap 2 Avloppsvattnets sammansättning och mängd, sid 18, 2013-12-20 31 PP BG-REMI presentation 1, Anders Magnusson sid 8, 2013-12-20 21

22