En säsongsanpassning av temperaturen i en rötkammare medför att ett värmeöverskott under sommarhalvåret kan lagras för att sedan användas under vintern. Långsamma temperaturändringar inom intervallet 33 – 53°C äventyrar inte driftstabiliteten under förutsättning att driftbetingelserna i övrigt är goda.
Av: Hans Holmström
Metanrik rötgas från rötning av slam används ofta till produktion av el och värme med gasdrivna generatorer. Värmeproduktionen har dock vanligen en underordnad roll i sammanhanget. Under det varma halvåret blir normalt värmeproduktionen större än behovet, så att kylning till ingen nytta måste ske. Under vintern krävs istället tillförsel av inköpt värmeenergi för att hålla temperaturen i rötkammaren på önskad nivå, ofta på ca 37°C.
I artikeln studeras bland annat driftresultat från säsongsvärmelagring i tre rötkammare i full skala inom intervallet 33 – 44°C. De tre berörda reningsverken var dimensionerade för 35 000, 50 000 och 95 000 personekvivalenter (pe). Kompletterande försök utfördes i fem laboratorierötkammare på 20 liter och en uppehållstid för slammet på 20 dygn inom intervallet 33 – 53°C. Undersökningarna påbörjades med en simulering av olika rötningstemperaturer i ett reningsverk på 500 000 pe och en rötkammaranläggning på 16 000 m³.
Drifterfarenheter
Simuleringen för det stora reningsverket (rötkammarvolym 16 000 m³) visade att en temperaturvariation i rötkamrarna mellan 33 och 44°C medförde att ingen extern värme behövdes under vintern. Vid konventionell drift vid 37°C året runt krävdes extern värmetillförsel från och med november till och med mars. Vid beräkningarna antogs att det orötade slammets (primär- och bioslam) sammansättning var oförändrad under hela året. Bildad rötgas användes till drift av gasdrivna generatorer för produktion av el och värme.
Det var svårt att entydigt utvärdera driftresultaten från de tre befintliga stora rötkammaranläggningarna. Undersökningen kompletterades därför med data från laboratorierötkammare, där driftbetingelserna kunde hållas stabila. En allmän slutsats är att temperaturändringarna i en rötkammare måste gå långsamt för att inte äventyra driftstabiliteten, helst under 1°C per dygn. Viktiga indikatorer för processtabilitet vid slamrötning är metanutbytet, rötgasens metanhalt och halten av organiska syror.
Metaninnehåll
Metanproduktionen redovisades i liter metan per kilo inmatad COD-mängd. Ingen tydlig påverkan av temperaturen uppkom. Nivån låg på ca 200 l/kg CODin
Metanhalten i rötgasen varierade inte heller särskilt mycket med rötningstemperaturen (63 – 66% metan).
Organiska syror
Halten av organiska syror uttryckt som ättiksyraekvivalenter var för fullskalerötkamrarna alltid under 500 mg/l oberoende av aktuell temperatur. Laboratorierötkamrarna uppvisade dock en stigande halt från 33 till 53°C (310 till 490 mg/l). Halter under 500 mg/l anses inte utgöra något problem för driftstabiliteten. Vid en uppehållstid på 20 dygn och rötning av en blandning av primär- och bioslam är den organiska belastningen (kg organiskt material/m3, d) och temperaturstabiliteten viktiga driftparametrar. Givetvis kan även olämplig beskickning (mycket slam under kort tid), dålig omrörning och dålig design påverka driftstabiliteten negativt.
Slammets avvattningsegenskaper
Ökad rötningstemperatur har två motverkande effekter för mekanisk slamavvattning. Lägre viskositet vid högre temperaturer underlättar, medan förändrade slamegenskaper kan försämra avvattningsegenskaperna.
Det specifika CST-värdet (sCST, Capillary Suction Time) ökade med temperaturen från ca 60 s/% vid 33°C till ca 350 s/% vid 53°C. CST-värdet är ett indirekt mått på andelen finpartikulärt material i slammet. Vid slamavvattning med centrifuger eller pressar har inte CST-värdet så stor betydelse. Det är närmast ett mått på hur storskalig vacuumfiltrering förväntas fungera vid slamavvattning. Denna teknik var vanlig på 1960-talet innan centrifuger och pressar fanns på marknaden. Käppala reningsverk hade vakuumfilter från början (HHs kommentar).
Med en laboratoriecentrifug låg TS-halten på ca 14% utan någon polymertillsats oberoende av temperaturen i rötkamrarna. En liten slampress med 8 g polymer/kg TS gav TS-halter på 25 – 30%. Den högsta TS-halten erhölls för slam från rötkammaren med temperaturen 53°C. Alla avvattningsförsök på laboratoriet utfördes med slam som kylts ned till rumstemperatur.
Rejektvattenkvalitet
En tydlig ökning av rejektvattnets lösta COD-halt skedde då rötkammartemperaturen steg, från ca 200 mg/l för 33°C till ca 1300 mg/l för 53 oC. Orsaken var en snabbare hydrolys av slammet, som ökade halten av proteiner och organiska syror samt sönderdelning av slamflockar.
Även halten av ammoniumkväve steg, men inte lika dramatiskt (från ca 1100 till ca 1400 mg NH4-N/l) på grund av ökad nedbrytning av proteiner. Vid tillsats av mycket proteinrikt matavfall till en rötkammare finns risk för hämning av rötningsprocessen av ammoniak vid höga drifttemperaturer.
Källa: Steiniger, B. m fl (2022): Die Faulung als Wärmespeicher. Korrespondenz Abwasser, nr 12/22, sid 1028 – 1036.
