Vatten- & miljöteknik Sundsvall Utbildningsföretag: Blue Peak AB Kurserna: Reningsteknik 1,25 YH-p + mikrobiologi, 10 YH-p 2015-01-05–2015-02-19
Avloppsrening Reningsprocesser och mikrobiologi i reningsverk februari 2015
Rapport 3, VM12S, grupp 4 Projektledare: Christoffer Johansson Monica Gustafsson Martin Henriksson Jonas Runarson Handledare: My Soling
Sammanfattning Vatten är den viktigaste tillgången på jorden, därför är det viktigt att vi kan säkerställa tillgången. Detta sker genom rening av dricksvatten. Men detta kommer inte att räcka, därför är det viktigt att vi även renar vårt avloppsvatten för att vi skydda våra sjöar, hav och andra vattendrag där vi släpper ut vårt avloppsvatten. För det är ifrån dessa platser vi tar vårt dricksvatten. Det finns olika typer av reningssteg i ett avloppsreningsverk. Man använder sig av mekanisk rening, biologisk rening, kemisk rening, kväverening och man har slamhantering. Mikroorganismerna i den biologiska reningen fungerar som annat liv på jorden – de behöver mat och syre, och de är känsliga för gifter och störningar. Dessa steg kommer att beskrivas närmare i denna rapport. Vi har skapat ett fiktivt reningsverk där vi har gjort ett drift- och skötselschema för verket. Det innehåller bland annat en allmän beskrivning, processbeskrivning, dimensionering, checklista för driftstörningar, provtagningsschema och processchema.
Förord Det här är gruppens tredje rapport inom YH-utbildningen vatten- och miljöteknik. Vi har fortsatt att arbeta i projektform enligt PBL-metoden, problembaserat lärande. I det här projektet har vi fördjupat våra kunskaper om avloppsvattenrening genom att läsa faktaböcker och göra studiebesök på det större Tivoliverket i Sundsvall och det mindre och greppbarare Granskär i Söderhamn. Vi vill tacka vår handledare My Soling för klargörande svar, snabb respons och peppning. Tack även till Amanda Steen och Hans Hedlund på Söderhamn nära och Ulrika Carlsson och Tomas Bäck på Mittsverige vatten för inspirerande och initierade studiebesök. Att ni delar med er av er kunskap och tid är uppskattat och av stort värde för oss.
Innehållsförteckning Projektbeskrivning 1.1 Bakgrund och syfte 1.2 Mål 1.3 Organisation 1.4 Projektplan 1.5 Metod/arbetssätt 1.6 Dokumentation
1 1 1 1 1 1 1
2. Avloppsreningsprocess 2.1 Mekanisk rening 2.1.1 Grovrening 2.2 Sedimentering och flotation 2.3 Biologisk rening 2.3.1 Aktivslammetoden 2.3.2 Mikrobiologi 2.3.3 Kväverening 2.4 Kemisk rening 2.5 Efterbehandling 2.6 Slamhantering 2.6.1 Slam 2.6.2 Behandlingsmetoder 2.6.3 Återanvändning
2 2 2 3 3 3 5 6 6 7 8 9 9 11
Källor
13
Bilaga Drift- och skötselinstruktioner Allmän beskrivning av anläggningen Dimensionering Processbeskrivning Processchema Kemisk rening Slamhantering Checklista för driftstörning med åtgärdsförslag Provtagningsschema
14 14 14 14 15 16 19 20 21 22
1. Projektbeskrivning 1.1 Bakgrund och syfte Vi är fyra studenter som går utbildningen Vatten- och miljöteknik, 400 YH-poäng, och har genomfört vårt tredje projekt där vi lärt oss reningsteknik och mikrobiologi.
1.2 Mål Huvudmålet för projektet har varit att lära oss hur man säkerställer tillgången på rent vatten, vilka lagar som styr reningsprocesserna samt att skaffa oss grundläggande kunskap om mikroorganismer och deras roll på reningsverket. Vi definierade följande delmål för att nå vårt huvudmål: lära oss de olika reningsstegen som finns på ett reningsverk, lära oss om slam och vilka olika behandlingsmetoder för slam som finns. Vilken lagstiftning som styr reningsverkets arbete. Redogöra för grundläggande processer i biokemiska kretsloppet för kol och kväve. Redogöra för begreppet indikatororganism. Redogöra för konsekvensen på recipienten av utsläpp av kväve och fosfor. Utbildningsmålen finns beskrivna i vår fallbeskrivning och de är hämtade från kursplanen för utbildningen.
1.3 Organisation Christoffer Johansson har varit projektledare. Övriga medlemmar i gruppen har varit Monica Gustafsson, Martin Henriksson och Jonas Runarson. Handledare var My Soling.
1.4 Projektplan Projektplanen har utvärderats och uppdaterats efter varje basgruppsmöte eller när vi upptäckt att den inte stämde med verkligheten.
1.5 Metod/arbetssätt Vi har jobbat enligt PBL-metoden. Gruppmedlemmarna har var för sig fördjupat sig i en deluppgift och skriftligt sammanställt den till avtalad tid. Gruppen har träffats på skolan varje torsdag och däremellan har vi ringt, sms:at, skypat och mejlat för att stämma av läget och ställa frågor. All skriftlig dokumentation till rapporten och tips på fördjupning har vi delat via Dropbox. Gruppen har arrangerat och genomfört två studiebesök på reningsverk, där vi bjöd ena gången bjöd in samtliga studenter i kursen.
1.6 Dokumentation Vi dokumenterade löpande vårt projektarbete. Vid basgruppsmöten har vi fört protokoll/ minnesanteckningar. Vi har också skrivit dagbok och projektledardagbok som vi mejlat vår handledare efter arbetsveckans slut. Den här rapporten är utformad efter fastställd mall och reviderad efter feedback från vår handledare. I samband med slutredovisning av projektet i februari höll vi en muntlig presentation.
1
2. Avloppsreningsprocess Att rena avloppsvatten är grunden för ett bra dricksvatten och en ren miljö i generationer framöver. Att hindra övergödning i hav och sjöar är viktigt. 2.1 Mekanisk rening 2.1.1 Grovrening I grovrening används galler, silar och sandfång för att avskilja grova partiklar som trasor och träbitar mm. och tunga partiklar som sand och kaffesump mm. I sandfånget avskiljs specifikt sand som annars riskerar att skada utrustning och försämra reningen i efterföljande processer. Galler för grovrening finns med olika spaltvidd. De som har en spaltvidd mellan 50 och100 mm används som ett säkerhetsgaller och skyddar finare galler mot plankor, vajrar och sten mm. Dessa kräver manuell rengöring och det bör övervägas dess behov innan man installerar ett sådant. Galler med spaltvidd mellan 10 och 20 mm är vad vanligtvis kallas för grovgaller. Det ska avskilja trasor och liknande större skräp. Gallret är oftast vinklat 60–70 grader och är placerat i avloppskanalen. Man måste försöka dimensionera vattenhastigheten för att förhindra avsättningar, samtidigt som man inte vill ha hastigheter så att trasor riskeras att ryckas med genom gallret. Grovgaller är alltid maskinrensade och utförs genom en skrapanordning som sänks ned i kanalen och tar med sig skräpet på vägen upp. Den kan styras av antingen tidsintervall eller v en differens i vattennivå före och efter gallret. Spaltvidden på fingaller är enbart 1–6 mm och finns i olika konstruktioner. Vanligt är att det byggs upp en matta av trasor på gallret som förbättrar avskiljningen ännu mer. Nackdelen är att det kan fastna material som man inte vill avskilja i detta steg, t.ex. fekalierester. Därför är det vanligt med en tvättning av rensgodset efter gallrets maskinrensning. Ett alternativ till fingaller kan vara trumsil. Silen består av en roterande trumma där avloppsvattnet passerar genom silhål och rensgodset stannar i trumman till det rensas bort. Silens öppningar kan tätas av fett och därför är det viktigt att ha möjlighet att spola med varmt vatten. Galler och silar för inkommande avloppsvatten ska kunna hantera max tillrinning till reningsverket. Med ökade flöden ökar också inkommande trasor och större partiklar. En del av detta är sådant som avsatts i ledningarna vid ett normalt flöde och spolas loss när trycket ökar. Mängden rensgods som måste transporteras bort beror på gallertyp och på vattenhalten i rensgodset. En låg vattenhalt minskar kostnaderna för transport och för det slutliga omhändertagandet. Ett enkelt sätt att vattenhalten är att ha en dränerande uppsamlingsbehållare. För att minska vattenhalten mer används en rensgodspress. Det finns idag tekniker som ger en TS-halt på över 40% på det tvättade och avvattnade rensgodset. Organiskt material får inte deponeras, därför har förbränning blivit allt vanligare. En annan möjlighet är att föra det till rötkammare. Genom kombinerade system, otäta rörskarvar och från tvätt i hemmen kommer det alltid större eller mindre mängder sand in till reningsverket. Detta kan orsaka slitage på mekanisk utrustning och samlas i botten på bassänger och kanaler. Därför är det viktigt att ha ett sandfång tidigt i behandlingskedjan, helst direkt efter grovgaller. I ett sandfång sedimenterar man sanden och tar sedan ut den för eventuell tvättning inför kommande användningsområden. Risken finns att man även sedimenterar organiska partiklar ihop med sanden. Ett sätt att undvika detta är att blåsa in luft från en sida i sedimenteringskanalen. Vattnet som strömmar får då en roterande rörelse som får de organiska partiklarna att hålla sig flytande medan sanden sjunker mot botten. Den luftade kanalen måste ha den motstående väggen i en vinkel för att vattnet ska rotera.
2
2.2 Sedimentering och flotation Sedimentering används för att avskilja partiklar med högre densitet än vatten. Vanligvist finns sedimentering efter varje reningssteg i ett reningsverk. Det finns ett steg efter grovreningen, kallat försedimentering vars syfte är att avlägsna material som kan störa den efterföljande behandlingen. Bassänger efter ett behandlingssteg som följs av ytterligare ett steg med sedimentering kallas för mellansedimentering. Bassänger som ligger sist i behandlingen kallas för slutsedimentering. Det finns tre typer av sedimentering. Vid diskret sedimentering sedimenterar enskilda partiklar fritt utan att påverkas av andra partiklar, som vid ett sandfång. När man kan slå samman partiklar som sedimenterar och få de att öka i partikelstorlek under sedimenteringsförloppet kallas det för flockulent sedimentering. Detta sker t.ex. efter en kemisk fällning. När koncentrationen av partiklar som sedimenterar är så stor så att den påverkar sedimenteringsförloppet kallas det för hindrad sedimentering och sker vid sedimentering av aktivt slam. Sedimenteringsbassänger kan vara utformade på olika vis. Gemensamt är att de har en inloppszon där vattnet fördelas likformigt och des rörelseenergi dämpas, en avsättningszon, en slamzon och en utloppszon med kontrollerat utflöde för att undvika erosion av sedimenterat slam. Slamtömning sker genom att slammet skrapas till slamfickor varifrån det sedan pumpas bort. I Sverige är kedjeskrapor vanliga. De består av skrapblad fastsatta i kedjor av järn som skrapar slammet mot slamfickan på botten och eventuellt för fram flytslam på ytan till en flytslamsränna. Lamellsedimentering är ett sätt att få samma sedimenteringskapacitet inom en mindre bassängyta. Lameller är snedställda skivor som placeras i bassängen med ett avstånd på ca 10 cm. Lutningen på skivorna bör vara på minst 55-60 grader för att slammet ska glida av, för att förhindra att behöva skrapa av det. Lamellsedimentering har visat si fungera mindre bra på försedimentering och för aktivt slam, utan passar bäst efter kemisk fällning. Vid försedimentering brukar avskiljningen av suspenderad substans vara 50–70%. Vid andra former av sedimentering beror reningsresultatet på en kombination av de biologiska och kemiska processerna och sedimenteringen. Partiklar i avloppsvatten har normalt högre densitet än vatten och sedimenterar. Skapar man små luftbubblor i bassängen genom att pumpa in trycksatt luft så fastnar dessa bubblor på flockarna och lyfter upp de till ytan istället för att sedimentera. Detta kallas för flotation. Det lämpar sig bäst om man har små flockiga partiklar med liten densitetsskillnad mot vatten. Därför används det främst efter kemisk fällning, men kan även användas för avskiljning av bakterieflockar. När bubblorna fastnat på partiklarna och fört de till ytan så bildas det ett slamlager. Det översta lagret skrapas av till en ränna och pumpas och transporteras bort till slambehandling. Flotation avskiljer små partiklar effektivare än sedimentering, och koncentrationen av suspenderad substans är ofta lägre än vid sedimentering.
2.3 Biologisk rening I den biologiska reningen är det mikroorganismer, vanligast är bakterier, som renar genom att omvandla och koncentrera föroreningar i avloppsvattnet. Syftet i det här reningssteget är att skilja ut organiskt material. Det kan även användas för att avskilja kväve och fosfor. Bakterierna är levande organismer som behöver syre och organiskt material för att få energi att leva och föröka sig. Nästan all energi de tillgodogör sig i avloppsvattnet går till att bilda nya celler. Det organiska materialet i avloppsvattnet är alltså både en energikälla och byggmaterial för nya celler, som livet fungerar i mikrokosmos. 2.3.1 Aktivslammetoden Aktivslammetoden där mikroorganismerna (bakterier och protozoer vanligast) är suspenderade i vattnet är den vanligaste i biologisk rening. Förmågan hos bakterierna att klumpa ihop sig och bilda slamflockar är avgörande för hur bra reningen fungerar. Grundförutsättning för BOD-avskiljning:
3
• • • • • •
Luftad bassäng med mikroorganismer som klumpar ihop sig och bildar slam Syretillförsel så att mikroorganismerna förbrukar organiskt material Omblandning så att mikroorganismerna håller sig svävande i avloppsvattnet Separering av renat avloppsvatten från mikroorganismer och partiklar=sedimentering Återföring av mikroorganismer till luftad bassäng=returslam Överskottsslam till slambehandling
Det försedimenterade vattnet kommer till en bassäng med en bakteriekultur=aktivt slam. För att bakterierna ska fungera och bryta ner det organiska materialet behövs syre, så avloppsvattnet luftas några timmar i luftningsbassäng. Att lufta vattnet med hjälp av kompressorer är ett dyrt steg i reningskedjan, därför vill man ligga så optimalt som möjligt – för lite syre till bakterierna leder till sämre rening, men för mycket syre i bassängen blir onödigt dyrt. Det gäller att hitta den processtekniskt bästa nivån för kilo tillfört syre per kilowattimme. Syrehalten bör inte sjunka under 1–2 g/m3, för att undvika driftstörning på grund av syrebrist. Luftningens uppgift är, förutom att förse mikroorganismerna med syre så att de kan göra sitt jobb, att hålla slammet suspenderat. Vanligaste sättet är bottenluftare med membranluftare, till exempel tallriksluftare. Bäst effekt är det om ytan mellan luft och vatten är stor och det får man med många små bubblor i vattnet. Luftinblåsningen måste vara så intensiv att man får syre till alla mikroorganismer i hela bassängen. Ytluftning är sällsynt numera. Får man en totalomblandning i bassängerna blandas avloppsvattnet fullständigt med slaminnehållet och eventuella toxiska ämnen späs ut vilket gör att förhoppningsvis inte alla bakterier dör. Efter luftningsbassängen går avloppsvattnet vidare till mellansedimentering (om det finns ytterligare ett reningssteg) eller till slut-/eftersedimentering (om det är sista steget). I sedimenteringsbassängerna sjunker det aktiva slammet till botten och det biologiskt renade vattnet dras av från ytan. Det här är aktivslamprocessens mest kritiska steg. Aktivt slam som sedimenterar bra: • Sedimenterar med hög hastighet • Är kompakt efter sedimentering, har liten volym • Har ren klarfas • Stiger inte till ytan och bildar slamtäcke Avgörande är: mikroorganismernas förmåga att bilda slamflockar/sedimenteringsförmågan, bassängens utformning och belastning. Även vattnets temperatur och SS-halt påverkar. Slamskrapornas hastighet ska helt inte överstiga 1 cm/s. Det aktiva slammet på botten skrapas ihop till en slamficka och cirka 90 procent av det pumpas tillbaka som returslam till luftningsbassängerna. En mindre del blir överskottsslam och går till slambehandlingen. Om luftningstiden är cirka 3 timmar eller längre kan man med hjälp av aktivt slam avskilja mer än 90 procent av det organiska materialet, mätt som BOD7. Kontroll av siktdjup i slutet av eftersedimenteringsbassängerna är en bra indikation på om mikroorganismerna flockat sig. Mikroorganismer som inte klumpat ihop sig ger dåligt siktdjup. Alternativa biologiska reningsmetoder Biofilmsystem Bakterier växer på alla ytor i vatten om det finns tillgång på organiskt material och syre. Om man skapar stora ytor med hjälp av sten/makadam eller plastmaterial kan man få tillräckligt många bakterier för att det ska bli en effektiv biologisk rening. Det är effektivt för att avskilja organiskt material. Fördelarna är också att biofilmsystem klarar olika belastningvariationer och om det skulle komma en tillfällig chock av industriavloppsvatten. Det fungerar också bra för små avloppsvattenmängder. 1. Biobädd
4
En biobädd ser ut som en silo, mellan 3 och 8 meter hög, fylld med sten eller plastmaterial. Avloppsvattnet pumpas in på toppen och strilas över bädden, luft tillsätts med hjälp av fläktar eller skorstenseffekten. 2. Biorotor I biorotorer växer bakterierna till sig på skivor på en axel som roterar långsamt. Biofilmen på skivorna är ömsom nere i avloppsvattnet och ömsom uppe i luften. 3. Rörligt bärarmaterial Om plastmaterialet där bakterierna växer har ungefär samma densitet som vattnet svävar de i bassängen, som är luftad eller omrörd. I utloppet sitter silar så att inte plastmaterialet med biofilmen åker ut. 2.3.2 Mikrobiologi De levande organismerna som utför jobbet i den biologiska reningen är mikroskopiskt små. Till mikroorganismer räknas bland annat bakterier, jäst- och mögelsvampar, protozoer och alger. De vanligaste mikroorganismerna i reningsverket är bakterier, svampar (som bland annat bryter ner olja) och protozoer (som äter upp döda bakterier och filtrerar vatten från organiskt material). Bakterierna är viktigast vid rening av avloppsvatten i det biologiska steget. Det stora jobbet är att rena BOD. De vanligaste bakterierna är heterotrofa, de kräver organiskt material för sin tillväxt. Kemoautotrofa bakterier använder icke-organiskt material för sin tillväxt, till exempel koldioxid. De får energi ur kemiska reaktioner som till exempel omvandling av ammonium och sulfider. Bakterier förökar sig genom delning. Tillväxten är exponentiell och beror på temperatur (varmare ger snabbare delning), pH, avloppsvattnets sammansättning och om det eventuellt finns gifter i avloppsvattnet som dödar bakterierna. Bakteriernas förmåga att klumpa ihop sig och bilda flockar är helt avgörande för hur bra slammet sedimenterar. Bra flockbildning är grunden för god avskiljning i sedimenteringsfasen. I den luftade bassängen äter heterotrofa bakterier organiskt material och avger koldioxid och vatten, 30–50 procent av det organiska materialet bryts ner och mellan 40 och 50 procent avlägsnas med överskottsslammet. De kemoautotrofa bakterier äter oorganiskt material i den luftade bassängen. Nitrifierare omvandlar ammoniak till nitrat. Protozoer äter döda bakterier och filtrerar vattnet från organiskt material. Flockbildningen sker i den luftade bassängen av två orsaker: antingen tillverkar bakterierna polysackarider, som blir som ett klistrigt slem eller att bakterierna bildar filament som fungerar armerande. En bra har en sammanhållande ”ryggrad” av trådformiga bakterier som håller ihop flocken. En bra balans mellan slembildande och filamentbildande bakterier ger stabila flockar som sedimenterar bra. För att mikroorganismerna ska få tillräckligt med näring för att kunna rena avloppsvattnet är det viktigt att pumpa tillbaka returslam. Driftstörningar: Om man inte har bra flockbildning kan det bildas flytslam, slamsvällning eller dispersa flockar. Slamsvällning sker då gammalt aktivt slam möter nytt avloppsvatten. Svällningen kan bero på låg syrehalt, låg slambelastning eller slamåldern. Får man in giftiga ämnen i avloppsvattnet kan bakterierna slås ut helt eller delvis. Det kan ta lång tid innan man får igång bakterieaktiviteten igen. Vid en förgiftning slås klockdjuren (typ av protozoer) ut. Hög slamålder kan ge kvävgasbildning i slammet på botten sedimenteringsbassängen, då lyfter kvävgasen slam till ytan. Om man har svampar som bryter ner till exempel olja från industriutsläpp kan det leda till att slammet inte sedimenterar.
5
2.3.3 Kväverening Kväve är ett grundämne som till stor del tillförs avloppsvattnet som urin. Kvävet förekommer i som bundet till organiskt material, vattenlösliga molekyler och i gasform. Den vanligaste formen är vattenlösligt ammonium (NH4+) eller former som bryts ner till ammonium. Kväve har en starkt gödande effekt vilket bidrar till övergödning i recipienten. Kvävetillförsel i dricksvattentäkter kan medföra hälsorisker, här är dock källan i första hand jordbruket. För att undvika övergödning och följande syrebrist, i sjöar och hav, måste tillräckligt med kväve skiljas av. Reningsverk med biologisk rening klarar som mest att skilja av 20-30 % av kväveinnehållet. Det är inte tillräckligt för en långsiktigt hållbar utveckling i östersjön och västerhavet. Kraven har därför skärpts för verk i södra Sverige med utsläpp i havs och kustvattenområden. Kraven finns angivna i SNFS1994:07 och kräver minst 70 % reduktion av totalt kväve på inkommande vatten. För att uppnå det måste befintlig rening modifieras. Reningsmetoder I Sverige används i stort sett bara biologiska metoder (assimilering, nitrifikation och denitrifikation) för reducering av avloppsvattnets kväveinnehåll. Förutom biologisk rening finns ammoniak avdrivning, kemisk fällning och jonbyte. En annan möjlighet är att skilja av kvävet redan vid källan med urinseparerande toaletter. Assimilering Assimilering är när växter och organismer tar upp och binder kväve. Processen äger rum i reningsverkets biologiska steg. Kvävet avskiljs som överkottsslam. Inkommande kväve reduceras normalt med 10-30%. Det är inte tillräckligt för att leva upp till kraven i SNFS 1994:07. Det är möjligt nå högre kvävereduktion men det kräver lång uppehållstid. En variant är att leda vattnet genom en konstgjord våtmark innan det släpps ut i recipienten. Nitrifikation/Denitrifikation Metoden kan tillämpas både vid biofilms- och aktivslamprocesser. Aktivslam är vanligast. Processen sker, med hjälp av nitrifikations och denitrifikations bakterier, i flera steg: Oxidation, Nitrifikation, Denitrifikation. Stegen kräver olika förutsättningar, men kan äga rum i samma bassäng om den är tillräckligt stor. Det mesta av kvävet i avloppsvattnet finns i form av ammoniumjoner. För att frisätta dessa oxideras huvuddelen av det organiska materialet bort genom luftning. Genom nitrifikation omvandlas ammoniumjonerna till nitrat. Det kräver syre (tillsätts med blåsmaskin). Bakterierna har relativt långsam tillväxt och behöver gynnsam miljö. Temperatur, slamålder och pH är viktiga faktorer. Vid den efterföljande Denitrifikation omvandlas nitratet till kvävgas som avgår till atmosfären. Processen kräver anoxisk miljö (frånvaro av fritt syre), nitrat, kol. Även här är temperaturen av betydelse. Beroende på hur processen utformats så benämns den som för- och efterdenitrifikation. Vid fördenitrifikation kan inkommande avloppsvattnet användas som kolkälla. Nitratrikt vatten måste recirkuleras bakåt i processen då nitrifiering sker efter denitrifiering. Vid efterdenitrifikation följer flödet reaktionernas ordning. Denitrifikationen kräver då i regel tillsatt kol för att fungera. Det ges i form av metanol. Med hjälp av dessa metoder kan kväveavskiljningsgrad på 70 % nås.
2.4 Kemisk rening Kemisk fällning har länge används vid rening av avloppsvatten. Det har främst används av följande anledningar: • För att minska mängden fosfor. • För att minska mängden BOD. • För att minska föroreningsbelastningen. • För att minska inverkan av gifter. För kommunalt avloppsvatten är huvudskälet för kemisk fällning att avlägsna fosfor. Samtidigt får man en minskning av organiskt material och bakterier vilket också är av stor vikt. I Sverige togs det första kemiska reningsverket i drift under 1961. Det var i Åkers kommun. Fram till 1968 togs
6
ytterligare 7 stycken i drift. Sen gick det fort och 1978 hade totalt 760 reningsverk kemisk fällning i Sverige. I början på 2000-talet hade 97 procent av Sveriges reningsverk kemisk fällning. Vid kemisk fällning åstadkoms en effektiv reduktion av fosforhalten i avloppsvattnet. Det behövs även en effektiv avskiljning av partiklar för att fullborda fosforreduktionen. Vid kemisk fällning kan man få 80–95% fosforreduktion beroende på vilket fällningsförfarande och vilket fällningsmedel som används. Det finns fyra olika fällningsförfaranden direktfällning, förfällning, simultanfällning och efterfällning. Använder man flera av dessa kallas det för flerpunktsfällning. Vilket namn de får beror på var i avloppsreningsverket fällningskemikalien tillsätts. −
−
−
−
−
Direktfällning – Menas att reningen av avloppsvattnet sker som ett enda steg efter den mekaniska reningen. Man kan använda alla aktuella fällningsmedel. Vanligast är polyaluminiumklorid eller järnklorid. Förfällning – Är när man genomför fällningen före det biologiska steget i reningsprocessen. Vid förfällning används normalt järnklorid eller polyaluminiumklorid som fällningsmedel. Används vid ett stort antal reningsverk i Sverige. Simultanfällning – Sker den kemiska och biologiska behandlingen i samma reningsteg. Tillämpas i samband med aktivslammetoden. Fällningskemikalien kan tillsättas före eller i luftningsbassängen. Man bör använda tvåvärt järn, trevärt järn eller polyaluminiumklorid som fällningsmedel. Efterfällning – Då genomför man fällningen efter det biologiska steget. Alla aktuella fällningsmedel kan användas dvs aluminiumsulfat, polyaluminiumklorid, trevärt järn, kalk enbart eller i kombination med tvåvärt järn. Efterfällning ger det bästa resultatet av alla fällningsmetoder. Flerpunktsfällning – Tillsätter fällningskemikalier på flera ställen i processen. Man utnyttjar fällningskemikalien effektivare. Det blir lättare att styra och reglera processen. Förbättrat reningsresultat.
Grunden till att lyckas med kemisk fällning är att inblandningen är tillräckligt bra. Får man inte till inblandningen kommer inte reningsresultatet att bli bra. Det gäller att en snabb och effektiv inblandning. Det kan göras genom att använda omrörare, i en pump, genom luftinblåsning eller genom att utnyttja vattnets rörelse i en turbulent zon. Har man för dålig inblandning kan detta kompenseras med att öka dosen fällningskemikalie problemet med detta är att man får ökad slamproduktion och högre kostnader.
2.5 Efterbehandling Behövs om villkoret för fosforutsläpp är 0,3 P/l eller strängare. De partiklar som återstår efter sedimentering är mycket små och lätta. De kan avlägsnas genom filtrering, mikrosilning och flotation. Filtrering Vid filtrering avskiljs ett fast ämne från en vätska eller gas. Vi skiljer på ytfiltrering där partiklarna avskilj vid ytan och djupfiltrering där partiklarna även avskiljs på djupet i filtermediet. Vid båda typerna av filtrering strömmar vattnet genom en porös bädd. Vid djupfiltrering utgörs den porösa bädden av filtermediet, vid ytfiltrering utgör det från filtrerade materialet den porösa bädden. Det vanligaste filtermaterialet är sand. Andra material som förekommer är lera, antracit och olika plaster. De egenskaper som är viktiga hos filtermaterialet är kornform, kornstorlek, kornstorleksfördelning och kornens densitet. Kornstorleksfördelningen är viktig för filtrets drift. Alltför små korn kommer att spolas bort vid backspolning och alltför stora korn kommer inte att lyfta och bli rengjorda vid backspolning. För liten kornstorlek påverkar så att filtret snabbare riskerar att sättas igen. Har man för stora korn riskerar man att vattnet inte renas som det var tänkt.
7
Den vanligaste typen av filter är nedströmsfilter, men det uppströmsfilter förekommer också. Filterbädden kan bestå av ett filtermaterial, men kan också ha två eller flera skikt med olika filtermaterial. Då talar man om två- eller tre-mediafilter. Två-mediafilter är vanliga vid avloppsrening. Botten på filtret är en viktig del, vid nedströmsfiltrering samlas det filtrerade vattnet ihop och leds ut i botten. Vid uppströmsfiltrering skall inkommande vatten fördelas jämt över filterytan i bottendelen. Vid spolning skall filterbotten sörja för att spolvattnet fördelas jämt över filtrets tvärsnittsarea. Filter drivs normalt med intermittent spolning, men det finns också filter med kontinuerligt arbetande spolning. Det är vanligt att man spolar filtret en gång per dygn vid filtrering av avloppsvatten för att förhindra oönskad tillväxt av biologisk växt i filtren, eftersom detta kan ge allvarliga driftproblem. Vid filtrering av avloppsvatten kan det vara svårt att få filterbädden helt ren genom enbart vattenspolning. Därför använder man sig av olika kombinationer med luft och vattenspolning. Detta gör man för att få ett renare filter. Syftet med filtrering är att avskilja partiklar, resultatet mäts i avskiljning av suspenderad substans eller turbiditet. Filter avskiljer vanligen 70–80% av den suspenderade substansen. Driftparametrar Filterhastighet – Hur mycket vatten som filtreras per kvadrat meter filteryta, den anges vanligen i m/h. Gångtid – Tiden ett filter kan drivas utan spolning kallas gångtid. Filtermotstånd – Brukar anges i meter vattenpelare (mvp). Det är tryckfallet som bestämmer när filtret måste spolas. Slamlagringskapacitet– Används för att uppskatta drifttiden om vattenkvalitén varierar. Spolhastighet – Spolhastigheten ges av ytan på det filter som spolas och av spolpumpens kapacitet. Den anges vanligen i m/h. Driftkontroll – Filtermotstånd, gångtider och filtermotstånd före spolning skall registreras. Viktigt att göra de mätningar som utsläppskontollen kräver. Driftstörningar – De driftstörningar som uppstår vid filtrering är korta gångtider och stort initialmotstånd. Mikrosilning Vid silning avskiljs de partiklar som är större än öppningarna på silen. För att få en god avskiljning med hjälp av silning är det viktigt att partiklarna är större än maskvidden. Mikrosilar används för slutavskiljning av flockar. Rätt vald maskvidd är viktig för funktionen, har man för liten maskvidd sjunker kapaciteten och har man för stor maskvidd kommer avskiljningsgraden att bli låg. Vid mikrosilning av aktivslambehandlat vatten kan man nå koncentrationer av suspenderade ämnen i silat vatten på 3–5 mg/l. Driften är beroende av rent spolvatten. Reningskapaciteten kan begränsas av möjligheter att renspola filtret och därmed avlägsna de avskilda partiklarna. Silduken nöts och livslängden är cirka fem år. Dammar Dammar är en mycket enkel efterbehandling. Biologiska dammar var vanliga på 1950- och 1960talen i Sverige. Som efterbehandling kan en damm vara mycket effektiv med en uppehållstid på 2–3 dygn. Den fungerar då som en lågt belastad sedimenteringsbassäng.
2.6 Slamhantering Avloppsslam är benämningen på den restprodukt som erhålls vid rening av avloppsvatten. Enligt miljöbalken och lagen om allmänna vattentjänster skall slammet hanteras på ett sådant sätt att det inte blir till skada eller olägenhet för människors hälsa eller miljön. Det är kommunens ansvar att se till att så blir gjort.
8
2.6.1 Slam Slammets innehåll och egenskaper är olika beroende på vad inkommande avloppsvatten innehåller samt vilka reningsprocesser avloppsvattnet genomgått. Mängden slam från respektive reningssteg kan variera. Slammet består av vatten och torrsubstans (TS). TS innehåller ett stort antal ämnen som grovt kan indelas i organiska och oorganiska. Mekaniskt slam (Primärslam) Avskiljs tidigt i reningsprocessen genom sedimentering. Grovrens och sand räknas normalt inte som slam. Primärslammet har ett högt innehåll av SS och BOD. I kombination med kemisk förfällning kan andelen primärslam bli mycket stor. Förfällning ökar uttaget av BOD och fosfor ur vattnet. Biologiskt slam (Bioslam) Slam från den biologiska reningsdelen bestående av mikroorganismer/bakterier. Benämns som överskottsslam när det avlägsnats från en aktivslam anläggning. Överskottslam har en relativt låg TS-halt Kemiskt slam (Kemslam) Kommer från det kemiska fällningssteget och består av flockar som bildat medhjälp av fällningskemikalier baserade på järn, aluminium eller kalk. Innehåll och egenskaper varierar beroende på vart, i reningsprocessen, det kemiska steget satts in. Slam från för och mellansedimentering har högt organiskt innehåll. Slam från eftersedimentering har betydligt lägre organiskt innehåll. Blandslam Bildas när slam från flera olika reningsprocesser blandas. Det kan ske i själva reningen eller efter att slammet skiljts av.
2.6.2 Behandlingsmetoder För att få en hanterbar restprodukt, som kan fraktas/hanteras kostnadseffektivt och inte ställer till problem med smittspridning och lukt, efterbehandlas slammet i flera steg. Förtjockning, slamavvattning och torkning syftar till att minska innehållet av vatten och därmed också slammets volym. Stabilisering bryter ner det organiska innehållet i slammet. Metoderna kan kombineras på olika sätt och i olika ordning. Ibland görs all efterbehandling i anslutning till reningsverket men det kan också göras på annan plats, till exempel när slam från mindre reningsverk transporteras till ett större. Förtjockning Vid förtjockning reduceras slammets volym för att för att göra hanteringen mer effektiv och underlätta för efterföljande steg. En stor del av slammet utgörs av vatten varav det mesta finns i slampartiklarnas hålrum. Hålrumsvattnet är relativt lätt att reducera. Den finns flera varianter. Sedimentering under omrörning är den vanligaste. Slammet leds till en bassäng där det får sedimentera till botten under långsam omrörning, oftast med gallergrind. Slammet kan även förtjockas genom flotation eller centrifugering. Processen kan ske satsvis eller kontinuerligt, om slammet är svårförtjockat kan polymer tillföras. Beroende på vald metod finns ett flertal saker beakta: till-/frånflöde, uppehållstid, TS, temperatur, pH. Avskilt vatten leds tillbaka till rening. En alltför kraftig höjning av TS kan göra slammet svårpumpat och ge problem i efterföljande steg. Stabilisering Stabilisering innebär i praktiken en kontrollerad nedbrytning av slammets organiska material. Slam som inte stabiliserats kan börja jäsa och avger då störande lukt. Stabilisering avdödar smittspridande bakterier och virus i viss mån. Det finns flertal metoder att tillgå. Vilken metod som väljs styrs av ekonomiska förutsättningar och slammets karaktär. Volymen TS kan reduceras med 25–40% i stabiliseringssteget. Slammet har lägre TS efter stabiliseringen än före. Primärslam med hög TS är lätt att stabilisera medans överskott från aktivslamprocess är svårare på grund av låg TS. Kemslam är ofta svårt att stabilisera. Det beror på att det organiska materialet stabiliserats kemisk eller att andelen oorganiskt material är relativt hög. Rötning
9
Rötning är en biologisk anaerob (syrefri) metod där organiskt material reduceras och bryts ner till biogas (metan och koldioxid) med hjälp av enzymer och bakterier. Slam pumpas in i en sluten kammare där det rötas. För bra resultat krävs stabilt pH (7) och jämn tillförsel av slam med lagom TS, någon form av cirkulation (omrörning). Temperatur är också en viktig faktor som bör hållas konstant. Beroende på vilka organismer som ingår i processen finns två temperaturspann att välja på, mesofil (ca 37°C) och termofil (ca 55°C). I regel måste ingående slam förvärmas. Rötning ger restprodukter i form av utrötat slam, slamvatten och biogas. Det utrötade slammet kan efter vidare behandling användas som jordförbättringsmedel, vanligast är att det blir anläggningsjord. Slamvattnet återleds till reningsverket. Gasen kan tas till vara som energi i någon form. Rötningsanläggningar är kostsamma att bygga och kräver större slamvolymer för att motiveras ekonomiskt. Processen innebär en viss risk då biogas är explosivt. Kompostering Kompostering är en biologisk aerob metod där syreförbrukande bakterier bryter ned organiskt slam till vatten och koldioxid, frigjord energi avgår som värme. Metoden är en effektivisering av den naturliga nedbrytningsprocessen och finns i flera varianter (öppen: strängkompost, sluten: reaktor eller duktäckt). Kompostmaterialets (slam + strömaterial, kol/kväve) egenskaper, syretillgång, temperatur, pH och tid är påverkansfaktorer. Viktigast är tillgången på syre varför tillförsel ofta är nödvändig. Det kan göras genom att komposten vänds. Tillförsel av strö/strukturmaterial (flis, bark, )ger bättre porvolym vilket bidrar till syresättningen och tillför extra kol (mat/energi till nedbrytarna). Restprodukten blir ett poröst material relativt lågt innehåll av virus och bakterier. Tillförseln av strö sänker koncentrationen av näringsämnen vilket gör kompostjorden mindre intressant som gödning. Beroende på typ av anläggning kan viss överskottsvärme tas tillvara. Anläggningskostnaden varierar. En öppen strängkompost är billig att anlägga men kräver mycket utrymme och skötsel. Avancerade komposter är dyrare at anlägga men också mer effektiva. Stabilisering i kompost är en relativt långsam metod. Det kan ta upp till 10 veckor att nå tillräcklig stabilisering. Slamluftning Slamluftning är en biologisk aerob metod där syreförbrukande bakterier bryter ned organiskt slam till vatten och koldioxid. Processen kräver tillförsel av syre och liknar luftningsdelen i en aktivslamprocess men uppehållstiden är längre (minst 15 dygn). Luftningstiden (slamåldern), temperatur, pH och syrehalt är avgörande för resultatet. Processen avger värme som kan tas tillvara men tillförsel av syre är energikrävande. Den fasta restprodukten har något högre TS än rötslam men är inte lika stabil. Användningsområdet är det samma. Metoden användes förut på små anläggningar men är mindre vanlig idag. Vassbäddar Stabilisering i vassbädd är en biologisk aerob metod som från början utvecklats för avvattning. Procesen är lågintensiv men kombinerar både stabilisering av avvattning i ett steg. Vassbädden utgörs av en grund bassäng (max 1,5m) med dränerad och ventilerad botten. Slam tillförs med jämna intervall på ytan som är bevuxen med planterad vass. Vassen har en upptorkande effekt. Vattnet avdunstar från ytan eller leds bort genom den dränerade bottnen. När bädden blir full måste den grävas ur eller nyanläggas. Restprodukten liknar kompostjord och har en TS på 50-70%. Metoden är tids och utrymmeskrävande. Den kräver inga kemikalier och energiförbrukningen är relativt låg. Bäddarna kostar att anlägga men lång livstid (30 år) och låg driftskostnad gör totalekonomin god. Metoden ses som ett alternativ vid mindre anläggningar men begränsas i viss mån av lokala klimatförhållanden. Kalkning Kalkning är en kemisk stabiliseringsmetod där den biologiska nedbrytningen stoppas med en kraftig pH höjning (pH 12). Nedbrytarna blir inaktiva eller dör och okontrollerad nedbrytning förhindras. Effekten är inte permanent och när pH sjunker blir slammet instabilt igen. Metoden är enkel och anläggningskostnaden liten men kalken kostar och slammet ökar i volym vilket ger dyrare hantering. Lagringstiden för kalkat slam begränsas av sjunkande pH. Vid kalkning frigörs ammoniak som luktar starkt. Avvattning 10
Avvattning syftar till att höja slammets TS genom att avskiljning av slamvatten. Slamvolymen minskar och hanteringen blir effektivare och mer ekonomisk. Avskiljningsgraden är högre än vid förtjockning. TS kan anpassas beroende på vad slammet skall användas till. Minst 20 % TS eftersträvas för rimlig hantering. Om slammet skall förbrännas krävs TS på 30-35%. Resultatet påverkas egenskaperna hos inkommande slam såsom TS, porstruktur, innehåll/slamtyp. För att öka avskiljningsgraden konditioneras slammet. Strukturen på slammet ändras genom tillsats av kemikalier (polymer), uppvärmning eller frysning. Vatten blir då lättare att få ut ur slammet vid mekanisk behandling. Mekanisk avvattning Mekanisk avvattning är vanligt förekommande vid hantering av kommunalt avloppsslam. De två huvudprinciperna som tillämpas är centrifugering och silning. Båda metoderna kräver regel tillsatskemikalier (polymer) för att fungera. Vid centrifugering leds slammet genom skruvtransportör omgiven av en trumma. Transportör och skruv roterar i hög hastighet men med olika varvtal. Slammet, som är tyngre än vattnet; slungas mot trummans vägg av centrifugalkraften och skiljs på så vis av. Silning finns i flera varianter där silbandspressen är den vanligaste. Slammets leds in, i ett avsmalnande utrymme, mellan två transportband av genomsläpplig silduk. Vattnet pressas ut genom silduken och slammet transporteras vidare. Både metoderna är relativt snabba. Men de kräver energi och tillsats av kemikalier. Kapaciteten beror på storleken, drifttempo och slammets egenskaper. Avskilt vatten återleds till rening. Slammet förs med skruvtransportör till silo/container i väntan på avtransport. Slamkakan som bildas har en TS mellan 25-35%. Högst för centrifugerat slam. Vassbädd se avsnittet under stabilisering. Torkning Torkning är ett sätt att ytterligare öka TS och utförs vanligen genom värmebehandling av slammet. Slamvattnet drivs av och TS upp till 90 % kan uppnås. Den förhöjda temperaturen har också en stabiliserande och hygienserande effekt. Väl utförd torkning och pelletering av slammet ger en hanterbar produkt som tål lagring. Processen är mycket energikrävande och ångorna som slammet avger måste renas innan de släpps ut. Om slammet sedan förbränns kan värmen utnyttjas till torking.
2.6.3 Återanvändning Vid återanvändning av avloppsslam finns flera saker att beakta. Slammets innehåll får inte bidra till att höja koncentrationen av skadliga ämnen som tungmetaller. Smittspridning och läckage av näringsämnen måste undvikas. Sedan 2005 råder förbud mot deponering av organiskt slam. Mycket av slammet upparbetas idag till anläggningsjord eller täckmaterial. Tidigare var jordbruket en stor mottagare men intresset därifrån från jordbruket har svalnat betänkligt. Det kommit att begränsa avsättningsmöjligheterna för avloppsslam. Som en följd väntas förbränning av avloppsslam bli vanligare i en nära framtid. För att vända utvecklingen och sluta kretsloppet utreds möjligheterna till ökad återvinning av näringsämnen. Nya riktlinjer för hygienisering av slam väntas inom en snar framtid. Gödningsmedel Som ovan nämnt var jordbruket tidigare en stor mottagare av avloppsslam. Hindret idag beror till stor del på opinion. Osäkerhet kring slammets innehåll av föroreningar har skapat en situation där grödor som gödslats med slam tros bli svårsålda. Trots att slammets innehåll av skadliga ämnen understiger gällande gränsvärden. För att vända utvecklingen och öka användet av slam inom jordbruket kan reningsverk sedan 2008 kvalitets certifiera sig enlig Revaq. Ett starkt fokus ligger mot uppströmsarbete för att förhindra förorening av slammet. Kraven är hårdare en gällande lagstiftning med mätningar av ett 60-tal ämnen och spårbarhet av varje enskilt slamparti. 38 av Sveriges reningsverk är idag certifierade men antalet stiger. Hälften av allt avloppsslam i Sverige kommer från certifierade verk. Användning av slam till odling av energigrödor har mött mindre motstånd. Vid näringsåterföring till skogsmark är det i huvudsak aska från skogsråvara som används. Askan från bränt avloppsslam kan bli aktuell för 11
utspädning av vedaska. Försök pågår med skogsgödsel baserat på avloppsslam men konsekvenserna på lång sikt är outredda, negativ påverkan av marklivet har påvisats. Anläggningsjord Anläggningsjord är ett vanligt avsättningsområde för avloppslam. Kraven på näringsinnehåll är inte lika höga som för gödningsmedel, vilket tillåter större inblandning av andra material. Hänsyn till gift/smittspridning och näringsläckage gäller även här. Jorden kan användas som återfyllnad vid markarbeten, täckning av deponier med mera. Förbränning Förbränning av avloppsslam väntas bli vanligare som en följd av deponiförbudet. Slam kan förbrännas enskilt eller tillsammans med andra bränslen beroende på TS. Värmen som avges vid slamförbränning räcker i regel till att torka slammet. Processen blir på så sätt i självförsörjande på energi och kan i gynnsamma fall leverera ett litet överskott. De rökgaser som bildas ställer krav på avancerade rening. Askan får, till skillnad mot slammet, läggas på deponi. Ur askan kan fosfor och fällningskemikalier återvinnas. Slammets mullbildande egenskaper går dock förlorade vid förbränning.
12
Källor Böcker:
Balmér, P, m.fl. (2007): Avloppsteknik 2, Reningsprocessen. Stockholm. Svenskt vatten. Carlsson, B, Hallin, S, (2010): Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk. Stockholm. Svenskt Gillberg, L, m.fl. (2003): Konsten att rena vatten. Lund. Kemira Kemwater. Olofsson, B, m.fl. (2007): Avloppsteknik 1, Allmänt. Stockholm. Svenskt vatten. Persson, P-O, redaktör, m.fl. författare, (2005): Kompendium i miljöskyddsteknik del 2. Stockholm. KTH. Tidenström, H, m.fl. (2007): Avloppsteknik 3, Slamhantering. Stockholm. Svenskt vatten. Rapporter/sammanställningar: Tidenström, H, m.fl. (2000): Användningsmöjligheter för avloppsslam. VA-Forsk rapport 2000.2. Stockholm. VAV AB. Cassman, C. (2014): Miljörapport 2013 Hofors reningsverk. Hofors. Gestrike Vatten. Jederlund, L. (2014): Frågor & svar om REVAQ, uppströmsarbete, fosfor och slam. PDF hämtad från svenskt vattens hemsida 20150126. Soling, M. (2015): Föreläsningsmaterial. Reningsteknik 1. Motala. ELVA AB. Anon. (2015): Broschyr. Granskärs avloppsreningsanläggning. Söderhamn. Söderhamn Nära. ANME. (2002): processchema tivoliverket Sundsvall. Stockholm. VBB VIAK AB. Martin,L (2013): processchema Arbrå avloppreningsverk. Motala. ELVA AB. Tidningsartiklar: Anon. (2015): Skogsstyrelsen förlorade i slamspridningsmål mot Sveaskog. Hämtad från: http://www.skogsaktuellt.se/?p=46136&pt=108&m=1422 20150126 Webbsidor: www.naturvardsverket.se www.svensktvatten.se Lagar, förordingar och föreskrifter: Statens Natursvårdsverks föreskrifter (1994:02). Statens Natursvårdsverks föreskrifter (1994:07). Statens Natursvårdsverks föreskrifter (1994:14). Statens Natursvårdsverks, Svenskt Vatten: VILLKOR OCH KRAV FÖR UTSLÄPP FRÅN AVLOPPSRENINGSVERK – VÄGLEDNING 2013-04-23 Muntliga källor: Soling, My. Föreläsningar och handledning, Elva AB. Bäck, T, Carlsson, U. Studiebesök Tivoliverket Sundsvall, Mittsverige vatten AB. Hedlund, H, Steen, A. Studiebesök Granskärsverket Söderhamn, Söderhamn Nära AB.
13
Bilaga Drift- och skötselinstruktioner Allmän beskrivning av anläggningen Renaskitens avloppsreningsanläggning i Shithappensville Upprättad av: Jonas Martinsson 2014–01–22 Reviderad av: Monica Christoffersson 2015–02–22 Renaskitens avloppsreningsanläggning, Pumpverksgatan 21, Shithappensville består av ett avloppsreningsverk vid Sörfjärden. Anläggningen renar avloppsvatten från Shithappensvills tätort samt orterna Söderala, Österro, Västertorp och Norrgök. Varje år renas 1,8 miljoner kubikmeter avloppsvatten (Qmedel =5010 kubik/dygn x 365 dagar) som innehåller 383 ton organiskt material (BOD7 =1050 kg/dygn x 365 dagar), 14 ton fosfor (P-tot = 37,5 kg/dygn x 365 dagar och 66 ton kväve (N-tot = 180 kg/dygn x 365 dagar. När avloppsvattnet passerat anläggningen har cirka 95 procent av dessa föroreningar renats bort. 2738 ton slam (se uträkning nedan) avsätts till åkermark. Avloppsvattnet kommer från hushållsspillvatten och industrivatten från Arlas mejeri på orten. Avloppsvattnet renas i fyra reningssteg innan det släpps ut i recipienten Sörfjärden. Avloppsreningsverket är byggt för mekanisk-, biologisk- samt kemisk rening. Biologiska reningssteget har särskild kväverening. Slammet stabiliseras genom rötning där biogas tas ut och återstoden återförs som gödning till jordbruk. Verksamheten drivs av tekniska förvaltningen Shithappensvilles kommun. Ansvarig för verksamheten är Jonas Martinsson, driftschef för Renaskitens avloppsanläggning. Tillsyn enligt miljöbalken utförs av miljö- och hälsoskyddskontoret Shithappensvilles kommun, Dalagatan 25, 123 45 Shithappensville. Telefon: 012–345 00. Dimensionering Hydraulisk belastning: Qdim= 200lx12000pe +120lx3000 pe + 150lx15000pe 17 10 24 Flöde, Qdim 270 kubikmeter/h Qmedel 5010 kubikmeter/dygn Anslutna 15000 pe Uppehållstid avloppsreningsverket cirka 1 dygn Föroreningsbelastning: P-tot 37,5 kg/dygn (2,5 g x15000pe) N-tot 180 kg/dygn (12g x15000pe) BOD7 1050 kg/dygn (70 g x 15000 pe) Riktvärde utsläppshalt (i tillståndet från länsstyrelsen) 0,5 mg fosfor/l 15 mg kväve/l 12 mg BOD7/l Total reningsgrad 95–98 % Producerad mängd slam 2738 ton
14
TS-halt
22 % (110 g x 15000 pe=1650 kg TS/dygn. TS-halten 22 procent: 0,22xX = 1650 X=1650/0,22 X=7500 kg =7,5 ton slam/dygn Alltså producerar vi 7,5 ton slam/dygn x 365 dagar = 2738 ton slam/år.)
MaxGvb maxGvb = 13200 pe
Vi tar 80 % av 15000 pe = 12000 pe. Vi lägger på 10 % och får
Uträkning av maxGvb sker så här (när man har tagit prover över året): Först räknar man då ut medelbelastningen/dag för hela året (A1) sedan tar man och tittar på maxdygn för året (A2); Uträkning: (A1*6+A2*1)/7= MaxGvb
Processbeskrivning Avloppsvattnet rinner med självfall in i avloppsreningsverkets inloppspumpstation (PST01). Här tas flödesproportionell provtagning med hjälp av vakuumprovtagare (PP01). Därifrån pumpas det med pump (INP01-02) till grovrensgaller (RG01-02) vars nivå styrs med nivågivare (NG01-02). Där avskiljs rens och tvättas och pressas i renstvätt (RT01) och renspress (RP01). Vattnet går med självfall till luftat sandfång (SF01-02) där sand avskiljs med sedimentering. Bassängen luftas med blåsmaskin (BM01-02) som är tidsstyrd. Sandfånget nyttjas även till att, i förväg, syresätta avloppsvattnet. Syrehalten registreras av syrehaltgivare (SHG01-02). Sanden pumpas med pump (P01-02) vidare till sandtvätt (ST-01) och sandavvattnare (SA01) och förs sedan ur processen. Rejektvatten från sandavvattnaren pumpas åter till inloppspumpstationen med rejektvattenpump (RVP01). Avloppsvattnet går vidare från sandfånget med självfall till försedimenteringsbassäng (FSD01-02) där slam sedimenterar till primärslam och skrapas med slamskrapspel (SSP01-02) mot slampump (SP01-02) och går vidare till slamförtjockning. Från försedimenteringen går vattnet med självfall till det biologiska steget som är en aktivslamprocess med luftad bassäng och kväveavskiljning (BIO01-02). Bassängen luftas med blåsmaskin BM03-04 som regleras av syrehaltgivare (SHG0304). Där går vattnet genom tre steg. Först en anoxisk zon med omrörare (OM01-02) och suspenderadsubstansmätare (SSM01-02) där inkommande vatten blandas med nitratrikt vatten och returslam från mellansedimenteringsbassäng (MSD01-02). Vattnet fortsätter till den aeroba zonen där det luftas och avskiljer koldioxid och omvandlar ammonium till nitrat. Returflödet av nitratrikt vatten styrs av ammoniumnitratgivare (AMNG01-02). Returslammet för aktivslamprocessen styrs av suspenderadsubstansmätare (SSM03-04) och syrehaltgivare (SHG03-04), slamflödet registreras av födesmätare (FM01-02). Till sist den deoxa zonen som hindrar syre från att följa med returvattnet när det pumpas tillbaka till den anoxa zonen med pump (P03-04). Vattnet går med självfall vidare till mellansedimenteringsbassäng (MSD01-02) där bioslam sedimenterar och skrapas med slamskrapspel (SSP03-04) till slampump (SP03-04) som pumpar en viss mängd returslam tillbaka till den anoxiska zonen i den luftade bassängen (BIO01-01) och överskottsslammet till slamförtjockning. Vattnet går vidare och fällningskemikalier doseras på ledningen från en kemisk tank (KT01-02) via doserpump (DP01-2), och vidare till flockningskammare (FK01-02) där kemikalierna blandas in med paddelomrörare (OM03-04) i tre etapper. Vattnet rinner vidare till slutsedimenteringsbassäng (SSD01-02) där kemslammet sedimenterar och skrapas med slamskrapspel (SSP05-06) mot slampump (SP05-06) som pumpar det vidare till slamförtjockning. Prov tas med flödesproportionell flödesprovtagare (PP02). Vattnet släpps sedan till recipient. Primärslam, bioslam och kemslam har nu pumpats till slamförtjockningskammare (SFK01-02) där slammet förtjockas genom sedimentering. Slammet omrörs med omrörare (OM5-6). Klarvattenfasen övervakas med nivågivare (NG03-04) och pumpas med rejektvattenpump (RVP0203) tillbaka till försedimenteringsbassäng (FSD01-02). Det förtjockade slammet pumpas vidare 15
med pump (SP07) via slam-slam värmeväxlare (SSV01) och vatten-slam värmeväxlare (VSV01) där slammet tillförs värme innan det når rötkammare (RK01). Där går omrörare (OM07). Slam från (RK01) cirkuleras med slamcirkulationspump (SCP01) för att bibehålla konstant temperatur. Biogasen som bildas i rötkammaren går till gaspanna (GS01). Vatten pumpas med pump (CP-01) och värms upp i gaspanna (GS-01) och värmer ingående slam i vatten-slam värmeväxlaren (VSV01). Överskottsgas bränns i gasfackla (GF-01). Rötat slam från rötkammare pumpas vidare med (SP08) via slam-slam värmeväxlare (SSV01) till slamlager (SLGR01) där omrörare (OM08) och nivågivare (NG05) för mängden slam finns. Slammet pumpas vidare med pump (SP09) och dosering av polymer från kemisk tank sker på ledningen (KT03) via doserpump (DS03-04), och vidare till avvattning i centrifug (SC01-02). Rejektvatten från centrifugering pumpas av rejektvattenpump (RVP04) till försedimenteringsbassäng (FSD01). Avvattnat slam tas ur via transportör (TS01-02) till container. Processchema Mekanisk rening
16
17
Biologisk rening
18
Kemisk rening
19
Slamhantering
20
Checklista för driftstörning med åtgärdsförslag Processdel
Typ av störning
Åtgärd
Grovrening
Vatten i gallerrenscontainer
Öka paustiden för skrapan före avskrapningen till transportör eller container Låt skrapan gå med högre frekvens Dränera containern
Lukt från containern
Kör bort rensgodset oftare Kalka i containern
Dålig sandavskiljning
Minska luftinblåsningen
För mycket slam i sanden
Öka luftinblåsningen
Svårt att pumpa ut sand
Pumpa ut sand oftare Luckra upp med tryckluft eller vatten
Lukt från sand i containern
Kör bort sanden oftare
Låg koncentration i utpumpat slam
Minska slampumparnas gångtid Öka tiden melan utpumpningarna Installera sakta gående omrörare som underlättar förtjockningen Installera TS-mätning på utpumpat slam
Flytslam, Gasbildning, Lukt
Pumpa ut slam oftare Kör slamskrapan oftare Kontrollera att skraporna tar ända ut i kanterna Spola på slamkakorna så att gasbubblorna lossnar
Svårighet att pumpa ut slam
Pumpa ut slam oftare Kontrollera funktion hos galler och sandfång Luckra upp i slamfickan med tryckluft. Spola slamledningar.
Låg TS-halt i slammet
Kör skrapan med längre intervall Se till att skrapan bara tar det översta lagret av det floterade slammet
Kemisk fällning
Liten flock
Justera pH-värdet Justera omrörarhastigheten Förläng uppehållstiden Kontrollera dosen fällningskemiklier och dess inblandning
Aktivslamanläggningar
Slamflykt
Öka returslamflödet Öka uttaget av överskottsslam Kontrollera ytbelastning Kontrollera slamskrapornas fuktion Kontrollera strömningsförhållanden i sedimenteringsbassängen
Mikroflockar
Minska luftningen Justera hastigheten på skrapblad Pumpa eller led det aktiva sammet varligt
Flytslam/Denitrifikation
Öka slamskrapornas hastighet/gångtider Sänk slamåldern Skrapa av flytslammet och återinför det till luftningen Slå sönder flytslammet ed vattenspolning Optimers BOD-reningen i luftningsbassängen
Filamentös slamsvällning
Tillför allt avloppsvatten i en inloppspunkt Minska slammängden och öka omrörningen i luftningsbassängen Tillsätt desinfektionsmedel i returslammet Tillsätt flockningsmedel eller tyngade medel Inför en selektor i början av aktivslambassängen
Viskös slamsvälning
Tillsätt oxiderande ämnen Tillsätt flockningsmedel eller tyngande ämnen
Ej fungerande nitrifikation
Justering av luftning Minska överskottslamuttaget Kontrollera alkaliniteten
Ej fungerande denitrifikation
Minska avskiljningen av fosfor eller tillsätt fosforsyra Dosera extern kol eller åstakomma hydrolys för att bilda mer intern kolkälla Se över om luft införs eller om recirkulationsströmmar från aeroba zoner är för stora
Sedimentering
Kväveavskiljning
21
Sedimenteringsförtjockare
Rötning
Avvattning Centrifug
Flytslam
Kontrollera-Åtgärda Slammets innehåll av olja eller fett. Uppehållstiden, vid för lång tid bildas gas som ger flytslam.
Låg TS halt i slammet
Slammets sjunkegenskaper. Slamnivån, vid för låg nivå blir slammet tunnare. TS - belstning, vid för hög eller ojämn belasting blir slammet tunnare. Slamuttag, vid för stort uttag blir slammet tunnare.
Luktproblem
Kontrollera-Åtgärda Uppehållstiden, vid för lång tid bildas gas som luktar dåligt. Slamavsättingar på bassängkant
Slamflykt
Kontrollera-Åtgärda Ytbelastning, vid för hög belastning hinner inte slammet sedimentera. Slammets sjunkegenskaper Slammets uppehållstid Slamnivå, vid för hög nivå ger slamflykt.
Surjäsning
Kontrollera-Åtgärda Belastning, saltanrikning, giftämnen, luftläckage, temperatur Förhindra lufttillträde. Tillsätt alkali (kalk)
Skumning och flytslam
Kontrollera-Åtgärda Förekomst av fett, olja eller trådformiga bakterier Intensifiera omrörning Installera skumbrytare Avlägsna flytslam
Låg gasproduktion
Kontrollera-Åtgärda Glödförlust, öka halten organsiskt material. Temperatur, höj till över 30°C. pH, justeras till pH 7 Omrörning, giftämnen, organisk belastning, uppehållstid.
Låg avskiljningsgrad
Kontroller-Åtgärda Polymer dosering och avvatttningsegenskaper Ingående slam, TS halt, avvattnings egenskaper, (för lång lagringtid före avvattning) Mekanisk utrustning Spritsvattenmängd.
Igensättningar
Kontroller-Åtgärda Ingående slam, mekaniska föroreningar (silas bort)
Provtagningsschema Enligt SNFS 1990:14 ska vårt avloppsreningsverk för 15 000 pe ta prover enligt följande schema:
Vecka 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Utgående avlopp skickat Veckoprov Dygnsprov x
Inkommande avlopp skickat Dygnsprov x
Slam skickat Samlingsprov x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
22
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
januari 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Utgående avlopp Veckoprov Dygnsprov
Inkommande avlopp Dygnsprov x
Slam Samlingsprov
x
x x
x
23
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
24
