Hög intern recirkulation av nitratrikt vatten i en fördenitrifikationsanläggning påverkar nitrifierarnas tillväxthastighet. Detta bör man ta hänsyn till vid dimensionering av nitrifikationsvolymerna.
Av: Bengt Göran Hellström
I denna studie har den interna recirkulationen i en aktivslamanläggninng med fördenitrifikation studerats med avseende på nitrifierarnas tillväxthastighet. Studien har gjorts i en fullskaleanläggninng där olika processutformningar har provats. Slutsatsen är att vid recirkulation av 4Q eller högre minskar nitrifierarnas tillväxthastighet med 15 %. Detta beror på att anläggningen går från pluggflödeskaraktär mot mer totalombllandning vilket kan påverka vilka nitrifierare som dominerar i anläggningen.
Artikeln
Nitrifierarnnas maximala tillväxthastighet är en kritisk parameter vid design och drift av nitrifiernade aktivslamsystem. Nitrifierarna är en diversifierad grupp bakterier, ofta dominerad av Nitrisomonas och Nitrobacter. Vid design används ofta genomsnittliga värden där man tittar på tillväxthastighet, avdödning, syre- och temperaturkänslighet. Få tittar på dessa parametrars samband med reaktorvolymernas utformning och storlek.
Nitrifierarna indelas i två huvudgrupper beroende på cellernas tillväxthastighet – långsamt växande och snabbväxande organismer. De långsamtväxane formerna dominerar vid låga substratkoncentrationer medan de snabbväxande dominerar vid högre substratkoncentrationer. Många studier pekar mot att Nitrisomonas och Nitrobacter tillhör den snabbväxande gruppen.
Daigger och Parker visade i en annan studie att en längre slamålder behövdes i en processutformning med fullständigt omblandade reatorer i jämförelse med plugfödesreaktorer. Detta beror på att ammoniumkoncentrationerna i en fullständigt omblandad reaktor är likformigt låga i hela reaktorn och nitrifierarnas tillväxthastighet begränsas därmed. De långsamtväxande nitrifierarna får därmed en fördel. I en reaktor med plugflödeskaraktär är ammoniumkoncentrationerna högre i en stor del av reaktorn vilket gynnar de mer snabbväxande nitrifierarna.
I denna studie har nitrifierarnas tillväxthastighet bestämts i en existerande aktivslamanläggning vid olika processutformningar. Undersökningen har gjorts med två olika metoder.
Dels har nitrifierarnas tillväxthastighet bestämts genom att prover tagits ut från anläggningen vid olika interna recirkulationsflöden och bestämts med en test benämnd ”high F/M test”. Denna finns beskriven i ett dokument från WERF. Proverna togs ut efter cirka tre slamåldrar då jämvikt erhållits. Anläggningen hade 5,5 till 6,5 dagars slamålder under försöken.
Nitrifierarnas tillväxthastighet har även bestämts genom kailbrerade modellsimuleringar. Detta gjordes genom att två parallella linjer i reningsverket drevs med olika recirkullationsflöden av nitratrikt vatten till fördenirifikationszonen.
Resultaten visar att höga interna recirkulationsflöden av nitratrikt vatten till fördenitrifikationszonen har en negativ effekt på nitrifierarnas tillväxthastighet. Vid en recirkulation av 4Q eller högra minskade den maximala tillväxthastigheten med 15 %. Man drar slutsatsen att anläggningen ändrar karaktär från pluggflöde mot fullständigt omblandad reaktor. Detta påverkar antingen vilka nitrifierare som dominerar eller att en adaptation till de förändrade förhållanderna sker.
Slutsatser
Resultaten i studien visade på en minskning av mmaximala tillväxthastigheten hos nitrifierarna med 15 % vid en intern recirkulation av 4Q eller mer. För att motsvara denna minskade tillväxthastighet krävs en volymökning av den nitrifierande volymen med 25 % för att erhålla samma grad av nitrifikation och slamhalt.
Många anläggningar i Sverige kan förvänta sig skärpta krav på kvävereningen. I vissa fall kan kraven teoretiskt klaras i den befintliga fördenitrifikationsanläggningen genom en ökad återföring av nitrat till fördenitrifikationszonen. Resultaten från denna studie pekar på att det inte självklart är så enkelt. Eftersom volymerna i en befintlig anläggning är givna bör man kritiskt granska om de är tillräckliga även vid ett ökat volymbehov på grund av försämrad tillväxthastighet hos nitrifierarna. Kanske finns det alternativ till ökad interncirkulation för att åstadkomma en ökad denitrifikation.
Källa: Jose Jimenez, Henryk Melcer, Denny Parker, John BratbyThe Effect of Degree of Recycle on the Nitrifier Growth Rate, Water Environment Research, Volume 83, Number 1, pp 26 -35
Artikeln i Water Enviroment Research finns att ladda ned gratis här.
