Etterpolering og utslippsminimalisering i avløpsrenseanlegg Optimalisering av fosforfjerning

Etterpolering og utslippsminimalisering i avløpsrenseanlegg Optimalisering av fosforfjerning Ragnar Storhaug, Aquateam www.aquateam.no

Problemstilling Sårbare resipienter, badevannskvalitet med mer kan medføre et behov for en etterpolering som rensertrinn i avløpsrenseanlegg for å fjerne bakterier, gi mer stabil rensing eller redusere totalt utslipp. Tilsier oppfølging av avløpsdirektivet, hensynet til resipientens tålegrense eller andre forhold økt bruk av etterpolering eller optimalisering av renseprosesser?

Rapporterte renseresultater i forhold til 90 %- kravet Prosess %-andel av anleggene som klarer 90 %-kravet %-andel av tilknytningen til anlegg som klarer kravet Kjemiske anlegg 76,7 68,9 Biologisk kjemiske anlegg 75,7 97,8 Mangler data: Kjemiske - 32 av 247 anlegg Bio.kjem. 33 av 272 anlegg (KOSTRA 2006/SSB)

Optimalisering av eksisterende anlegg med kjemisk rensetrinn Norsk Vann Rapport 166-2009 Tiltak for å bedre fosforfjerningen på kjemiske renseanlegg

Industrielt avløpsvann - Bryggerier/mineralvannfabrikker - Grønnsakbearbeidende industri - Slakterier - Vaskerier - Galvanoteknisk industri - Bilvaskeanlegg Avløpsvann fra avfallsanlegg - Sigevann fra avfallsdeponier - Avløpsvann fra røykgassrenseanlegg Styrings- og doseringsopplegg Type fellingskjemikalier Tilførsel av septikslam Dekanteringsvann fra fortykkere Innblanding Interne returstrømmer Kjemisk felling Flokkulering Prosesskontroll og kompetanse Rejektvann fra avvanning Separasjon av fnokker Interne påvirkningsfaktorer Eksterne påvirkningsfaktorer Pumpestyring (opplegg for styring av avløpspumper umiddelbart foran renseanlegget) Tilførsel av septikslam på avløpsnettet Overvann og nedbørsavhengig innlekking

Optimalisering eksterne påvirkningsfaktorer Industrielt avløpsvann Påslippskrav fra kommunen Sigevann lokal rensing av sigevannet Styring av pumper for å hindre hydrauliske støtbelastninger Påvirkning av septik bygging av separat septikmottak på anlegget Overvann og nedbørsavhengig innlekking (den viktigste årsaken til uønskede utslipp av fosfor) rehabilitering av avløpsnettet

Optimalisering interne påvirkningsfaktorer Flerpunktsfelling og tilpasset styringsopplegg Eksempel fra Sandefjord renseanlegg PIX 113 Pluspac 1800 Polymer A3007 (anionisk) Innløp ph Sedimenteringsbasseng m. statiske flokkulatorer Vannføringsmåler- utløp Sand/fettfang Omløp ved Q>2500 m 3 /time Pre- Kanalsil sandfang Vannføringsmåler- omløp

Optimalisering interne påvirkningsfaktorer Flerpunktsfelling og tilpasset styringsopplegg Eksempel fra Sandefjord renseanlegg Omløp Vannføring (m 3 /time) 1000 1400 1900 2500 Pluspac 1800 Tørrværsprogram timeverdier Doseringen låses Tynt-vann program timeverdier phoverstyring PIX 113 ph<6,5,red 10% (6,5 6,8) ph>6,8 økn. 20% Kl. 8 23: konstant dosering, 40 ml/m 3 for å senke alkaliteten Doseringen låses Polymer A3007 Tørrværsprogram timeverdier Doseringen låses Tynt-vann program timeverdier

Tot-P konsentrasjon i utløpsvann (mg/l) Optimalisering interne påvirkningsfaktorer Flerpunktsfelling og tilpasset styringsopplegg Eksempel fra Sandefjord renseanlegg 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Persentil (%) Halvparten av døgnprøvene i 2007 hadde tot-p konsentrasjon lavere enn 0,17 mg/l. Bare 4 av 365 døgnblandprøver hadde høyere fosforkonsentrasjon enn 0,5 mg/l.

Optimalisering interne påvirkningsfaktorer Tilpasset styringsopplegg for kjemikaliedosering (turbiditet og vannføring) Eksempel fra Søndre Follo renseanlegg PAX-18 Polymer Turbiditet Vannførings -måler Innløp Kanalsil Ledn. evne ph Vannføringsmåler- overløp Sand/fettfang Flokkuleringsbasseng Sedimenteringsbasseng, 6 stk.

Optimalisering interne påvirkningsfaktorer Turbidimeter plassert ved sedimenteringsbassenget Tot-P inn (mg/l) Tot-P ut (mg/l) Orto-P ut (mg/l) Antall verdier 45 47 81 Orto- P ut / tot-p ut (%) Median Middel Median Middel St.avvik Median Middel MP-08 Periode august november 2008 3,53 3,60 0,11 0,12 0,05 0,020 0,023 19,5

Nye prosesstrinn for å oppnå utløpskonsentrasjoner i området 10 50 µg P/l) Ulike varianter av filtrering som siste behandlingstrinn Hovedprinsipp: Oppnå så høy renseeffekt som mulig i alle behandlingstrinn. Eksempel: Kjemikalier 5 mg/l Biologisk 2 mg/l Kjemisk 0,2 mg/l Filtrering 0,02 mg/l rensetrinn rensetrinn 60 % 90 % 90 % Total renseeffekt: 99,96%

Oversikt over metoder for å oppnå lave utslippskonsentrasjoner av fosfor (fra Bott et al., 2007; Benisch et al., 2006; US EPA, 2007; Storhaug, 2009). Prosess Kjemisk felling og konvensjonell sedimentering - Gjelder bruk av metallsalter og polymer - En-, to- eller tre-punkts felling - De laveste konsentrasjonene er oppnådd på biologisk-kjemiske anlegg Kjemisk felling og polering med sandfilter Polering med kjemisk felling på to-trinns sandfiltre - De laveste utløpskonsentrasjonene forutsetter lave innløpskonsentrasjoner inn til sandfiltrene Kjemisk felling, forsterket sedimentering og sandfiltrering - Forsterket (enhanced) sedimentering er prosesser hvor sand eller magnetitt (CoMag) brukes til å forbedre sedimenteringen - Angitt utløpskonsentrasjon forutsetter lav innløpskonsentrasjon (0,08 mg P/l) Polering med membranfiltrering - Mikrofiltering og ultrafiltering med porestørrelser fra 0,04 til 0,2 µ - Angitt utløpskonsentrasjon forutsetter lav innløpskonsentrasjon (0,08 mg P/l) Forventet utløpskons. 0,1-0,3 mg total P/l 0,03-0,15 mg total P/l 0,01-0,05 mg total P/l <0,01 mg total P/l <0,01 mg total P/l

Nye prosesstrinn for å oppnå utløpskonsentrasjoner i området 10 50 µg P/l) Eksempel på teknologikonsept: Foranliggende renseprosesser Jernholdig Fellingskjemikalium for eksempel JKL Innløp Utløp Retur av jernholdig vaskevann Single-pass system Sandkornene i filteret får et aktivt jernbelegg som adsorberer fosforforbindelsene. Når sandkornene gnisser mot hverandre regenereres overflaten på sandkornene

Nye prosesstrinn for å oppnå utløpskonsentrasjoner i området 10 50 µg P/l) Eksempel på teknologikonsept: Foranliggende renseprosesser Jernholdig Fellingskjemikalium for eksempel JKL Innløp Utløp Retur av jernholdig vaskevann Double-pass system

EPA-undersøkelse i 2007 23 renseanlegg inngår i undersøkelsen På alle anlegg (bortsett fra ett) benyttes filtrering som siste behandlingstrinn (mest vanlig er bevegelig filterseng for eksempel Dynasand) To-trinns filtrering (double-pass) produserte lavest utløpskonsentrasjon av tot-p (typisk 0,01 mg P/l) BOF 5 og SS < 2 mg/l TKB < 10 cfu/100ml Lav turbiditet gjør at UV er fordelaktig å benytte som desinfeksjonsmetode

Eksempel: Farmers Korner WWTP (Colorado,USA) Tilrenning (tørrvær) 11.400 m 3 /d. Prosess: Forbehandling. Aktivslamprosess med biologisk fosfor- og nitrogenfjerning med aktivslam. Etterfelling med aluminum og polymer. Sedimenteringsbasseng med rørsedimentering (tube settlers). Sandfiltrering. Parameter Månedsmiddel Variasjonsområde for månedsmiddel Høyeste verdi i perioden BOF 5 1 mg/l 0,57 2,40 mg/l 5,78 SS 1,07 mg/l 0,30 3,10 (mg/l) 5,2 NH3-N 3,36 mg/l 0,31 16,66 (mg/l) 21,88 Tot-P 0,007 mg/l 0,002 0,036 (mg/l) 0,06

Oppsummering Hvis det settes strengere utslippskrav for tot-p vil det være mulig å oppnå dette ved å supplere med nye prosesstrinn (filtrering) på eksisterende renseanlegg Lav turbiditet tilrettelegger for UV-desinfeksjon der det er behov for det Bruk av membranteknologi kan være et alternativ, mindre erfaringsgrunnlag så langt