Optimera och energieffektivisera biosteget i avloppsreningsverket?

Gästexpert Hans Carlsson, processpecialist på företaget Avvatech, svarar på frågor om hur man kan tänka för att optimera och energieffektivisera biosteget i ett avloppsreningsverk.

FRÅGA

Jag önskar optimera och energieffektivisera biosteget i vårt avloppsreningsverk.
VA-enheten står dessutom inför att byta ut våra två befintliga blåsmaskiner, så tiden är rätt för att även genomföra en helhetssyn på luftningen, framförallt med hänsyn på energieffektivisering.

Data:
Biologisk kväveavskiljning med fördenitrifikation.
ARV är dimensionerat för 7000 personekvivalenter och ett flöde på cirka 120 m³/h

Utsläppsvillkor:
– BOD7: 10 mg per liter som riktvärde (kvartalsmedelvärde) samt gränsvärde (årsmedelvärde).
– Totalfosfor: 0,4 mg per liter som riktvärde (kvartalsmedelvärde) samt gränsvärde (årsmedelvärde).
– Ammoniumkväve: 8 mg per liter som riktvärde (medelvärde) 1 maj till 30 september.

Processen idag:
Vi styr idag luftningen på syrehalt och tumregeln 2 mg/liter.
Blåsmaskiner 2 st, från år 2005 modell Kaeser EB 290 C pr (enskilda blåsblock).
Aktivslamprocessen är lågbelastad, mer känt som långtidsluftare.
Kvävereduktionen är väldigt hög.

Mina tankar:
Reglera biosteget med hjälp av ammoniumstyrning.
Att byta ut blåsmaskinerna (som passar ammoniumstyrningen).

Fråga:
Kan ni ge fördelar samt nackdelar på min plan att styra på ammoniumhalt samt vad ni rekommenderar för alternativa regleringar av biosteget för vår process och hur ammoniumstyrning fungerar i praktiken, vilka följdproblem som kan inträffa vad gäller andra parametrar som exempelvis pH, BOD, vid höga nederbördsmängder in till verket med mera? Vilken typ av blåsmaskin är bästa alternativet vid ammoniumstyrning?

Tack på förhand!

SVAR

Vid biologisk kväveavskiljning i kommunala avloppsreningsverk går det åt mycket syre i det nödvändiga nitrifikationssteget. Syret till nitrifikationsbakterierna kommer från luft som med hjälp av blåsmaskiner trycks in vid botten av 3-12 m (oftast 4-5 m) djupa luftningsbassänger, varvid syre löser sig i vattnet medan luftbubblorna stiger till ytan i bassängen.

Eftersom el-energibehovet för sådan luftinblåsning står för en betydande del av el-energibehovet vid ett kommunalt avloppsreningsverk vill man inte blåsa in onödigt mycket luft. Styrningen av denna luftinblåsning sker oftast mot en önskad syrehalt i bassängen, vilken mäts kontinuerligt och som i sin tur signalerar till blåsmaskinen att öka eller minska luftinblåsningen. Ju högre syrehalt som önskas desto större luftflöde erfordras, vilket förstås ökar energiförbrukningen.

I en suspenderad bakteriekultur (”aktivt slam”) sätts ofta den önskade syrehalten i bassängen till 2 mg O₂/l, för att det har visat sig fungera bra och för att ha lite marginal till så låga syrehalter som gör att nitrifikationshastigheten avtar betydligt (ca 0,5-0,7 mg O₂/l). Nitrifikationshastigheten kan å andra sidan ökas något om syrehalten höjs över 2 mgO2/l.

En förutsättning för ammoniumstyrning är att det måste finnas ”ledig nitrifikationskapacitet” i en viss luftad bassäng på så sätt att nitrifikationen når låga ammoniumhalter i det vatten som lämnar bassängen (ledig kapacitet kan förvisso skapas också genom att öppna ytterligare luftade zoner eller att öka slamhalten i bassängen, det vill säga att öka den luftade slammassan).

Om denna lediga kapacitet föreligger kan man låta luftinblåsningen minska, med sänkt syrehalt och energiförbrukning som följd, tills on-line mätningar på det vatten som lämnar bassängen visar att ett förinställt, lågt, börvärde för ammonium överskrids, varvid luftinblåsningen ökas igen.

Under försök med ammoniumstyrning vid Henriksdals reningsverk, Käppalaverket och Himmerfjärdsverket uppnåddes energibesparingar för luftinblåsningen på 7-19 %. Att införa ammoniumstyrning kräver en väl genomtänkt styrstrategi och att det finns en bra ammoniummätare som underhålls och servas så att de uppmätta värdena är tillförlitliga.

Om det finns en mycket stor ledig nitrifikationskapacitet, vilken skulle medge att syrehalten hålls mycket låg under det mesta av tiden, skulle man kunna tänka sig att slamegenskaperna försämras. Dock skulle den lediga kapaciteten enkelt kunna minskas genom att sänka slamhalten.

När det gäller blåsmaskiner är det naturligtvis att föredra en maskin med hög verkningsgrad i grunden. Eftersom det i extremfallet även skulle kunna komma att handla om on/off-drift kan det vara viktigt med en maskin som fungerar väl vid många starter och stopp.

Reds. anm. VA-guidens gästexpert har svarat på frågan utifrån ett översiktligt perspektiv. Mer djupgående information med specifika detaljer behövs för att ge ett helt anpassat svar i det enskilda fallet, en sådan analys ryms dock inte inom tjänsten för Fråga experten.

Det är alltid den enskilda myndigheten som självständigt utformar sina beslut, och som självständigt gör sina bedömningar och som ansvarar mot sina tillsynsobjekt och medborgare. VA-guiden AB, samt de experter som svarar på uppdrag av VA-guiden AB, friskriver sig från alla tänkbara anspråk till följd av olyckliga svar eller missförstånd. Experten har inget uppdragsförhållande till frågeställaren. Svaret är expertens egen uppfattning och representerar inte nödvändigtvis hens organisations eller VA-guidens ståndpunkt.