Lustgas produceras i nitrifikationsprocessen då förhållandena är sådana att nitrit ackumuleras. En modell har konstruerats för att kvantifiera N2O-utsläppen vid olika förhållanden.
Av: Bengt Göran Hellström
Artikeln beskriver arbetet med att framställa en modell för kvantifiering av N2O-utsläpp från aktivslamanläggningar. För att framställa modellen diskuteras och värderas olika faktorer som korrelerar starkt med produktionen av N2O. Processutformningar eller förhållanden som leder till ackumulering av nitrit i nitrifikationsprocessen gynnar produktionen av lustgas.
Avsikten med arbetet som redovisas i denna artikel var att utveckla en modell för att kvantifiera N2O-utsläpp från aktivslamanläggningar och demonstrera hur denna kan användas för att utvärdera processutformningar och dygnsvariationer av belastningen på verket.
För att framställa modellen diskuteras och värderas olika faktorer som korrelerar starkt med produktionen av N2O. Data från laboratoriestudier och pilot-plant anläggningar samt fullskalestudier har använts.
Produktionen av lustgas är starkt korrelerad till nitrifikationsprocessen i samband med processer där nitrit ackumuleras. Baserat på förhållanden som leder till ackumulering av nitrit i nitrifikationsprocessen kan ett antal kandidater till produktion av N2O ställas upp:
- Processutformningar där nitrifikationen sker i ett pluggflöde kan nitritackumulering i början av bassängen uppkomma vid höga ammoniumhalter i inkommande vatten. Vid totalomblandade reaktorer minskar risken för nitritackumulering.
- Vid användning av hög intern recirkulering, tex vid fördenitrifikation, minskar pluggflödeskaraktären och är därmed ett effektivt sätt att minska lustgasbildningen.
- Processutformningar med stegbeskicktning har potential att minska lustgasbildningen om man på detta sätt lyckas jämna ut belastningen av ammonium.
- Stora dygnsvariationer i belastningen där nitrifikationskapaciteten överskrids kan leda till uppbyggnad av ammonium och nitrit i anläggningen. Höga toppbelastningar av ammoninum förväntas ge upphov till ökade lustgasutsläpp.
- Plötsliga förändringar i uttaget av överskottsslam eller snabba temperaturminskningar som påverkar nitrifikationskapaciteten kan leda till ökad N2O bildning.
- Flödes och belastningsutjämning kan hjälpa till att minska lustgasbildningen.
- Höga halter av ammonium i rejektvatten från slamhanteringen som belastar aktivslambassängen kan ge upphov till lustgasbildning. Potentialen för detta kan minskas genom att rejektvattnet återförs under lågbelastade perioder under dygnet.
En omfattande studie har gjorts vid 12 reningsverk i USA med olika processutformning. Slutsatsen från den studien var att emmisioner från de aeroba zonerna var betydligt högre än de från de anoxiska zonerna. Förhöjda halter av ammonium, syre och nitrit var positivt korrelerade till produktionen av N2O i aeroba zoner. Höga halter av ammonium och nitrit gynnar lustgasbildningen medan höga syrehalter missgynnar bildandet.
Sammanfattning
Idag är det fokus på att minska utsläppen av växthusgaser från olika delar i samhället. Utsläppen av lustgas från reningsverk med nitrifikation kan påverkas genom kunskap om processutformning och driftbetingelser. Genom att använda en sådan modell som beskrivs i artikeln skulle man säkert kunna lära sig att förstå vilka processutformningar eller driftsätt som gynnar respektive missgynnar produktionen av lustgas i sitt reningsverk. Frågan är om modellen kommer att bli tillgänglig men redan beskrivningen av hur modellen framtagits ger mycket upplysningar om orsaker till N2O-bildning.N2O Emissions: Modeling the Effect of Process Configuration and Diurnal Loading Patterns. Water Environment Research, Volume 83, No 12. p 2131 – 2139.
Artikeln i Water Environment Research finns tillgänglig gratis här.
