Annons Kamstrup 2024

Erfarenheter med en deammonifikationsprocess i

Internationell VA-utveckling 6/12

Vid ökade krav på avskiljning av kväve vid kommunala avloppsreningsverk kan ofta separata reningssteg för kväverika returströmmar i avloppsreningsverket erfordras. Här kan deammonifikation vara av intresse och vid Ruhrverband i Tyskland byggdes en SBR-anläggning för deammonifikation. Artikeln beskriver erfarenheter från anläggningen och hur man lyckats att få anläggningen att fungera med stabil drift och hög avskiljning.

Av: Bengt Andersson

En deammonifikationsprocess kan indelas i två skilda steg där två olika grupper av bakterier är verksamma. I det första steget överförs ammonium till nitrit med hjälp av autotrofa bakterier (AOB). I det andra anoxiska steget överförs nitrit och ammonium till kvävgas med hjälp av autotrofa bakterier (anammox). På grund av anammoxbakteriernas långsamma tillväxthastighet erfordras en lång slamuppehållstid och det finns därför stor risk för tillväxt av nitritoxiderande bakterier (NOB). För en fungerande process erfordras att tillväxten av NOB kan begränsas. 

En SBR-anläggning byggdes och togs i drift under 2007 och en intensiv uppföljning av anläggningen har genomförts. Erfarenheterna visade tydliga behov av en noggrann uppföljning av styrning och övervakning av processen. Avsikten med uppföljningen var att kunna ge svar på om en process med deammonifikation kan implementeras i full-skala, hur processen skall styras och övervakas, vilka strategier som behövs för att åtgärda processavvikelser och erforderliga investerings- och driftkostnader för processen.

Anläggningen

Rejektvattenanläggningen byggdes vid Plettenbergs ARV, ett verk med en belastning av omkring 35000 PE och uppbyggt med en enstegs aktivtslamanläggning med anaerob slamstabilisering och slamavvattning i kammarfilterpressar.

Rejektvattenanläggningen är uppbyggd med en lagringstank och en SBR-reaktor. Anläggningen kan belastas med upp till 100 m3 rejektvatten per dygn med en kvävehalt av cirka 800 mg N/l. Reaktorn dimensionerades för 500 mg N(l*d).

Styrningen av anläggningen är viktig för att balansera den aeroba nitritationsprocessen och den anoxiska anammoxprocessen för att undvika både ackumulation av nitrat och toxiska nitritkoncentrationer. Vanligtvis kan aktiviteten av NOB dämpas genom hög reaktortemperatur, begränsad luftningstid och låg syrehalt.

Cykeltiden för SBR-processen uppgår till 12 timmar med 11 timmar aktiv tid och 1 timme för sedimentation och dekantering. Under den aktiva tiden sker luftning styrd av pH och/eller tid under 5 – 15 minuter och omrörning sker då luftningen stoppats mellan 12 och 30 minuter. Rejektvatten tillsätts både vid starten av luftningen och vid omrörningen utan luftning. Syrehalten har normalt är börvärde av 0,3 mg/l. Reaktorn utrustades med instrument för bestämning av pH, temperatur, konduktivitet, nivå, syre och redox potential.

Resultat

Uppstart av anläggningen skedde med ympning av slam från en stabilt fungerande anläggning med deammonifikation och en god funktion erhölls inom 1 dygn. Efter flera månaders stabil drift ökade emellertid nitrathalten i utgående vatten från anläggningen, vilket indikerar en ökad aktivitet hos NOB och en förlorad anammoxaktivitet. Reaktorn startades om med ny ymp men förloppet blev detsamma ännu en gång.

En första åtgärd för att försöka komma tillrätta med problemen efter detta var att var att minska syrehalten och öka den fria ammoniumhalten för att inhibera tillväxten av NOB. Erforderlig halt fri ammonium för att begränsa tillväxten var dock betydligt högre än halten som uppmättes i reaktorn så detta var inte möjligt. Ett annat sätt var att minska syrehalten till 0,2 mg/l istället men detta hade ingen positiv inverkan på tillväxten av AOB trots att nitritationen blev påtagligt lägre vid den låga syrehalten.

Den slutliga lösningen bygger på konceptet att NOB behöver en längre lagfas efter övergången från anoxisk till aerob fas för att endast återställa nitritationen. Den aeroba fasen minskades därför till 9 minuter följd av en anoxisk fas under 18 minuter. Syrehalten behövde ökas till 1 mg /l för att skapa tillräcklig aktivitet av AOB. Efter denna förändring har driften av anläggningen var stabil under mer än tre år och en kväveavskiljning på mellan 80 och 90 % har uppnåtts.

En noggrann uppföljning av kostnaderna visade att den specifika utgiften för deammonifikationen uppgick till 2.3 EURO per kg avskilt kväve.

Slutsatser

Deammonifikation i en SBR-anläggning vid Plettenberg ARV har fungerat väl efter modifiering av driftstrategin. Uppstart med ymp från en annan fungerande anläggning visade sig vara enkel och snabb. Avskiljningen av totalkväve uppgick till mer än 85 % och reduktionen av ammoniumkväve var upp till 95 % . Tre års lyckad drift av anläggningen visade att deammonifikation är en process som kan utnyttjas i fullskaledrift.

Avgörande för en stabil drift av processen är att dämpa NOB, vilket kan ske genom avvägning av syrehalt, pH och cykeltid för aerob och anoxisk fas. Då nitritoxidation uppkommer är det viktigt att minska den aeroba cykeltiden och öka syrehalten.

En uppföljning visade att kostnaden för kväveavskiljningen i deammonifikationsprocessen var låg och uppgick till 2.3 EURO per kg avskilt kväve.

 

Källa: N. Jardin, J Hennerkes. Full-scale experience with the deammonification process to treat high strength sludge water – a case study. Water Science & Technology 65.3 (2012) pp 447-455

Hela artikeln från Water Science & Technology finns att köpa här.

Annons Wateraid