Henk Stel. Driftsassistansen Telemark

Transkript

1 Henk Stel Driftsassistansen Telemark 1

2 Foredrag biologisk avløpsrensing Innhold Innledning Kommunalt avløpsvann Sekundær rensing Type renseprosesser System egenskaper Fosfatfjerning Slam separasjon Driftsaspekter Fremtidsløsninger 23/01/2018 2

3 100 Avløpsvann behandling løsningsalternativer Hydraulisk Oppholdstid Timer (døgn) 10 1 Aerobisk rensing Anaerobisk rensing Anaerobisk Digestion Avløpsvann KOF (mg/l) 23/01/2018 3

4 Kommunalt avløpsvann Konsentrasjoner for ulike situasjoner i et avløpssystem Parameter (mg/l) Godt ledn. nett Tørrvær Dårlig ledn. net Mye nedbør Godt ledn. nett Dårlig ledn. net KOF BOF Tot P 6 3,6 4,5 1,8 SS Tot N Kilde: Vann- og avløpsteknikk, Norsk Vann 23/01/2018 4

5 Kommunalt avløpsvann Det skilles mellom 5 fraksjoner av forurensing i avløpsvann: 1. Flytende stoffer: fett, olje, voks 2. Sedimenterbart stoffer (> 100 µm): sand, grus, kaffegrut, mais 3. Suspendert stoffer (1-100 µm): toalettpapir, hår, matrester 4. Kolloidalt/emulgert stoffer (0,1-1 µm): melk, blod, majones 5. Oppløste stoffer (< 0,1 µm) : sukker, urin 23/01/2018 5

6 Kommunalt avløpsvann KOF fraksjonering I kommunalt avløpsvann Flytende 0 % Sedimenterbart 34 % Oppløst 25 % Kolloidalt 15 % Suspendert 26 % 23/01/2018 6

7 Kommunalt avløpsvann BOF fraksjonering I kommunalt avløpsvann Flytende 0 % Sedimenterbart 31 % Oppløst 31 % Suspendert 24 % Kolloidalt 14 % 23/01/2018 7

8 Kommunalt avløpsvann Fraksjonering av organisk stoff Biodegraderbarhet Partikkelstørrelse Total KOF KOF SS Biomasse KOF SS Langsom nedbrytning KOF SS inert KOF kol.hurtig nedbrytning KOF inert kol. KOF løst Direkte nedbrytning KOF inert løst KOF total 23/01/2018 8

9 Forventet renseeffekt for kommunalt avløpsvann Oversikt over rensemetoder og SS (%) BOF 5 (%) Tot-P (%) renseeffekt Siling *) < 30 < 20 < 10 Sedimentering Kjemisk Biologisk **) Biologisk-Kjemisk *) Konservative resultater, riktig dimensjonert silanlegg vil ha høyere renseeffekt **) Biologisk P-prosesser har en renseeffekt på > 90% Kilde: Ødegaard et al /01/2018 9

10 Biologisk renseanlegg aktiv slam Kontinuerlig renseprosess Pasveersloot Dreischor RA (NL) Tilburg RA (NL) 23/01/

11 Biologisk renseanlegg Aktiv slam Kontinuerlig renseprosess returslam 23/01/

12 Biologisk renseanlegg Biofilm Fastsittende bakteriekultur, biofilmanlegg MBBR Tykkelse på aerobisk biofilm vil være avhengig av O 2 konsentrasjon Biorotor 23/01/

13 Biologisk renseanlegg Biofilm Fastsittende bakteriekultur, biofilmanlegg Hartevatn RA, MBBR Biorotor Rauland RA, MBBR 23/01/

14 Biologisk renseanlegg Diskontinuerlig renseprosess aktivslam Typiske syklustider (min.) Innpumping: 30 Reaksjons fase: 180 Sedimentering:90 Dekantering: 30 Utpumping av slam: Venting: variabel Total: /01/

15 Mikroorganismer ved biologisk rensing Bryter ned organisk stoff Danner nye mikroorganismer (vekst) Adhesjon 27/04/

16 Konsept for dannelse av Biomasse. Biomasse KOF % Substrat KOF Oksygen % % biomasse CO 2 Jo mere forurensning, jo mere bakterier og jo mere oksygen trenger man 27/04/

17 Nitrogen fjerning Nitrifikasjon / Denitrifikasjon prosess nitrifikasjon: bacterier (Nitrosomonas+nitrobacter) 2NH O 2 2NO 3 + 2H 2 O + 4H + denitrifikasjon: bakteria 2NO H + N 2 + 5O + H 2 O 27/04/

18 Aktiv slam fnokker It s like a big zoo Bakterier Protozoer Metazoer Ormer Høyere organismer 27/04/

19 Høyere organismer mellom slam fnokkene Protozer lav slam belastning vannet er relativ rent lav produksjon av overskuddsslam 23/01/

20 Høyre organismer mellom slam fnokkene Metazoer: lav slam belastning vannet er relativ rent lav produksjon av overskuddsslam 23/01/

21 Biologisk renseanlegg, biofilm Hva har vært årsaken til utviklingen av biofilm reaktor? Strengere utslippskrav Kontroll på næringsstoffer/ gjenvinning Nye forurensninger Energi effektiv Foot print Biofor system Degremond 23/01/

22 Biologisk renseanlegg, biofilm MBBR Utviklet i Norge i slutten av 80-tallet Ødegaard Biomediet m ² /m ³ Fyllingsgrad opp til 70 % Energiforbruk blåsemaskin 30 W/m³ reaktor volum Resirkulering av slam valgfritt for N-fjerning 23/01/

23 Biologisk renseanlegg, biofilm Dimensjoneringsparameter: Organisk flate belastning; dvs g BOF/m².dag MBBR: Ved 10 o C ca. 11,5 g BOF/m².d (uten N-fjerning) Oppholdstid ca. 3 timer ved Q dim Oksygenkonsentrasjon 3 5 mg O 2 /l Sil bestandig materiale for å holde biomediet i bassenget Suspenderte stoffer i utløpsvann ca mg/l Miksenergi ca W/m 3 23/01/

24 Luftesystemet Luftesystemet har flere formål: Tilføre nok oksygen til mikroorganismene Holder aktiv slammet i suspensjon Sørger for tilstrekkelig omrøring CO 2 fjerning Bilder: Koerting 23/01/

25 Luftesystemet Effektivitet Luftesystemet Maksimum lufteintensitet (g m -3 h -1 ) Lufteeffektivitet (kg O 2 kwh -1 ) Finboble statisk diffusorer Grovboble statisk diffusorer Vertikal Mekan. Aerator Horisontal Mekan. Aerator Finboble luftesystem Grovboble luftesystem 23/01/

26 Kjemisk fosfor fjerning doseringspunkt 1. Pre-precipitation 2. Simultaneous precipitation 3. Post precipitation ved sedimentasjon 4. Post precipitation ved flokkulering og filtrering 23/01/

27 Kjemisk fosfor fjerning (Nikolavcic et al 1998) 23/01/

28 Fosfor fjerning Konsekvenser av fjerning av suspenderte stoffer 23/01/

29 Biologisk fosfor fjerning Anaerobisk miljø: Fosfat akkumulerende bakterier benytter energi fra polyfosfater og fosfat som er skilt ut Aerobisk miljø: Fosfat akkumulerende bakterier lagrer energi i form av polyfosfat Henze et al /01/

30 Biologisk fosfor fjerning Dimensjonerings betraktninger: Ratio Krav < 1 mg P-tot/l BOF: tot-p 20 : 1 KOF: tot-p 45 : 1 FFS : tot-p 10 : 1 KOF rn : tot-p 15 : 1 23/01/

31 Operasjonelle aspekter aktiv slam prosess Aktivslam Slam Volum (SV): Slamvolum etter en halv times sedimentering. Slam konsentrasjon g TS/l Sammenheng mellom SV og SVI, Slam Volum Indeks: SVI = SV/TS Godt sedimenterbar slam har en indeks mellom ml/g 23/01/

32 Slam separasjon Mest brukt i Norge: Sedimenteringsbasseng (AS + MBBR) Flotasjon / musling (MBBR) Actiflo (Krüger Kaldnes) (MBBR) 23/01/

33 Påvirkning av temperaturen på omdannelse av forurensning 9 8 Minimum SRT (Døgn Temp (C o ) Høyere temperatur høyere mikrobiologisk aktivitet Samme krav mindre mikroorganismer mindre reaktor volum 23/01/

34 Påvirkning av varierende belastning Konsekvens av lavere belastning mindre bakterier mindre oksygen behov Kontinuerlig miksing/lufting er nødvendig for å unngå separasjon. Hvordan kan man ordne dette? 1. Bypass biotrinn 2, sesong belastning 2. Omrørerne i biotrinn 2 Lufttilførsel gang/pause 23/01/

35 Biologisk renseanlegg, fremtiden(?) SBR type Syklustider: Inn og utpumping 1 3 timer Luftingsfase 1,5 7,5 Sedimenteringsfase 0,5 Total 6 9 timer Slamkonsentrasjon 8 g/l istedenfor 4 g/l 4 sykluser/dag i halvparten av reaktorvolumet 23/01/

36 Biologisk renseanlegg, Nereda Ytelsen: KOF < 30 mg/l BOF < 5 mg/l N-tot 5 < N < 8 mg/l P-tot 0,3 mg/l Energi < 20 kw /PE.år Polymer forbruk 1,2 g/kg TS Epe RA, Nederland pe 23/01/

37 Takk for oppmerksomhet Er det noen spørsmål? 23/01/

38 23/01/