Aktivslamanläggningar drivs ofta med långa slamåldrar för att erhålla nitrifikation. Denna artikel visar på övriga fördelar med långa slamåldrar. Dessa kan vara ökad nedbrytning av i avloppsvatten vanligt förekommande organiska ämnen som hushållsprodukter, hormoner och läkemedel och förbättrad syreöverföringseffektivitet.
Av: Bengt Göran Hellström
För att erhålla nitrifikation i en aktivslamanläggning fordras längre slamåldrar än om endast reduktion av organiskt material krävs. Artikeln pekar på tre andra fördelar av att använda långa slamåldrar: ökad syreöverföringseffektivitet, förbättrad storleksfördelning av bioflocken, vilket leder till mer effektiv avskiljning av suspenderat material, samt förbättrad rening av många föroreningar som läkemedel samt hus- och hudvårdsprodukter. Artikeln presenterar både experimentella resultat och litteraturreferenser.
I dennna artikel presenteras resultat från långtidsstudier av luftningen vid tre fullskaliga reningsverk. Två av verken har under perioden uppgraderats från konventionella aktivslamverk till kvävereningsverk med nitrifikation och denitrifikation. Det tredje verket testades med nitrifikation vid ett tillfälle då slamåldern ökades från 1 – 2 dygn till över 12 dygn.
När kväverening infördes förutspåddes en betydande ökning av energiåtgången eftersom nitrifikationen kräver mycket syre samt längre slamåldrar och därmed mer slam fordrades i aktivslamanläggningarna och slammets endogena andning ökar syreåtgången. Kalkyler pekade på en ökad energiåtgång av så mycket som 100 % för en fördenitrifikationsanläggning och 150 % för en nitrifikationsanläggning.
Resultaten visar att energiförbrukningen vid drift vid hög slamålder inte blev så stor som förväntat utan mellan 41 – 50 % högre än för drift vid låg slamålder. Detta har flera förklaringar. α-värdet förbättrades med ökad slamålder vilket betyder att det var lättare att överföra syret från den tillförda luften till vattnet när slamåldern ökade. Påväxten på luftarna minskade även vid högre slamålder vilket betyder att en bättre effektivitet upprättshölls under längre tid.
Vid de tre anläggningarna infördes bättre styrning i samband med att nitrifikation infördes vilket innebar att överluftning (för hög överskottssyrehalt) undveks vilket ökade effektiviteten.
Även överskottsslamproduktionen minskade vilket bidrog till att det totala enegibehovet för kväveanläggningarna inte ökade eftersom slambehandlingen står för en inte oväsentlig del av energibehovet.
Effekten av lång slamålder på biomassans kvalitet fastställdes genom partikkelstorleksmätningar av slam från 23 avloppsreningsverk. Resutaten visade på en ökning av partikelstorlek från 2 dagars slamålder till 12 dagars slamålder. Vid högre slamåldrar minskade partikelstorleken åter något, vilket kan indikera att små flockar (pin flocs) bildats. Man konstaterar att slamåldern hade en klar effekt på det utgående vattnets kvalitet.
Utifrån litteraturdata och laboratorieförsök har 38 organiska ämnen indelats i tre klasser som har olika reningsgrad i förhållande till slamåldern. Dessa redovisas i tabellform. Grupp 1 är ämnen som effektivt kan brytas ner vid låga till medellånga slamåldrar. Grupp 2 är ämnen som bryts ner vid höga till extremt höga slamåldrar (15 till 200 dagar) och grupp 3 är ämnen som bara delvis eller inte alls bryts ner i en aktivslamprocess.
Genom att öka slamåldern till mer än 10 dygn kan man effektivt ta bort mer än 90 % av ämnena i solkrämer och 80 % av hushållskemikalier. För hormoner var det en blandad bild men fortfarande en ökad reduktion med ökad slamålder. För läkemedel, med undantag för ibuprofen, var bilden oklar och troligen inte kopplad till slamåldern.Ibuprofen bröts ner till icke detekterbara halter redan vid fem dygns slamålder. Resultaten visade att vid låga slamåldrar i en aktivslamprocess bröts endast 8 av 38 valda ämnen ner. Vid en ökning av slamåldern till över fem dygn kunde ytterligare 16 ämnen effektivt brytas ner. Vid slamåldrar över 17 till 28 dygn bröts 29 av 38 ämnen ner nästan fullständigt.
Slutsatser
Artikeln pekar på ett antal fördelar med rening i en aktivslamprocess med hög slamålder. Sammanställningen av 38 ämnenen som återfinns i avloppsvatten och deras nedbrytning vid olika slamåldrar är överskådlig och innehåller litteraturreferenser. Listan innehåller kemikalier som ingår i solkrämer, hushållsprodukter samt hormoner och läkemedel.
I många anläggningar i Sverige har dåliga slamegenskaper erhållits när kväverening införts beroende på en ökning av trådformade bakterier. Detta har i många falll gett problem med skumning och suspenderat material i utgående vatten. Några sådana iaktagelser finns inte i artikeln utan där konstateras bara en förbättring av sedimenteringsegenskaper vid höre slamåldrar.
Det är värt att påpeka att energiåtgången för luftning av biosteget vid införandet av nitrifikation inte ökar så mycket som man förväntar sig på grund av tex förbättrat α-värde i avloppsvattnet. Bättre styrning som minskar perioder med för höga överskottssyrehalter är viktiga för en energieffektiv process.Toward Long Solids Retention Time of Activated Sludge Processes: Benefits in Energy Saving, Effluent Quality and Stability, Water Environment Research, Volume 84, No 1 2012, p 42 – 53.
Artikeln i Water Environment Research finns att läsa i fulltext gratis här.
