erik arvin, professor martin møller, cand.scient.techn

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

Brug af brintperoxid i opdrætsanlæg

Erik Arvin, ProfessorMartin Møller, Cand.Scient.Techn.

Lars-Flemming Pedersen, PhD stud.H2O2

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

BaggrundBrintperoxid (BP) er et lovende desinfektionsmiddel til brug i aquakulturanlæg – bl.a. mod fiskedræber (Ich)

Dokumentation af virkning i:”Optimering af behandlingseffekter i akvakultur”. DMU Rap. 659. 2008

Klar desinfektionseffekt med 10 mg BP/l i 4 timer

Effekt afhængig af dosis: tid*koncentration

Behov for mere viden om BP henfald og negativ virkning på biofiltre

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

Formål

Bestemme kinetik (koncentration vs. tid) for brintperoxid (BP) i fiskekar og biofiltre

Bestemme effekt af BP i biofiltre på ammonium- og nitritomsætningen

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

DTU AQUA forsøgsanlæg

DTU-ABiofilter: BIO-BLOKTotal volumen: 0,36 m3

DTU-B:BIOBLOK filterBioMedia filterTotal volumen: 2 m3

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

DTU AQUA forsøgsanlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

DTU AQUA pilot plant

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

BIOMAR pilotanlægTotalvolumen: 35 m3

Udstyret med:BiofilterUV enhedTromlefilter

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

BP påvirkning af biofiltre

Batchforsøg med tilsætning af BP i:

EnkeltdosisGentagen dosisVarierende initialkonc.

Måling af NH4+, NO2

-, og COD

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

H2O2 henfald i vand fra DTU-A anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

y = 0,1623xR² = 0,9601

0,02,04,06,08,0

10,012,014,016,018,0

0 20 40 60 80 100 120

H2O

2D

egra

d. ra

te (m

g l-1

h-1 )

COD (mg O2 l-1)

H2O2 henfald i vand fra DTU-A anlæg

H2O2 nedbrydningshastighed (mg/l/min)

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

H2O2 henfald i vand fra BIOMAR pilot anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

COD conc. (mg O2 l-1)

CFU l-1 CFU mg-1 COD

DTU-A 85 7.8×107 9.1×105

BioMar 30 1.5×107 4.9×105

Ratio DTU-A: BioMar

~3 ~5 ~ 1,9

COD og mikroorganismer i DTU-A og BIOMAR anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

0 50 100 150 200 250 300

H2O

2 (m

g l-1

)

Time (minutes)

DTU-A DTU-B

H2O2 henfald i biofilter fra DTU-A og DTU-B anlæg

Enkeltdosis exp.

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

DTU-A DTU-B unit

Exp. regression 22.06e-4.38 h 21.55e-0.86 h

R2 value 1.0 0.98

t1/2 (ln(2)/ke) 9.5 48.4 min

SSR 95 45 mg m-2 h-1

Biomass dw 272 33 mg

Biomass dw/m2 1090 100 mg m-2

H2O2 henfald i biofilter fra DTU-A og DTU-B anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

NH

4-N

(µg

l-1)

Time (minutes)

Hydrogen Peroxide Baseline

NH4 henfald i biofilter fra DTU-A anlæg

H2O2 dosis: 15 mg/l

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

0

100

200

300

400

500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

NO

2-N

(µg

l-1)

Time (minutes)

Hydrogen Peroxide Baseline

NO2 konc. i biofilter fra DTU-A anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 50 100 150 200 250 300

H2O

2 (m

g l-1

)

Time (minutes)

Multibel dosis af H2O2 i biofilter fra DTU-A anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

NH

4-N

(µg

l-1)

Time (minutes)

Multiple H2O2 doses Baseline

NH4 henfald i biofilter fra DTU-A anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

0 50 100 150 200

NO

2-N

(µg

l-1)

Time (minutes)

Multiple H2O2 doses Baseline

NO2 konc. i biofilter fra DTU-A anlæg

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

DTU AQUA forsøgsanlæg (DTU-B)

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

BP’s effekt på nitrifikations-effektivitet ved gentagen dosering

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Effic

ienc

y (%

)

Time (minutes)

Biomedia BioBlok

DTU-B anlæg.10-20 mg BP/l i ca. 4 timer

DTU AQUATemadag – Rensningsteknikker – Silkeborg 22.1.2009

Konklusioner

H2O2 henfalder eksponentielt i både fiskevand og i biofiltre

Henfaldshastigheden stiger med stigende COD i fiskevandet og stigende biomasse i biofiltre

Ammonium- og nitritomsætningen ændres kun lidt ved moderat enkeldosering af H2O2 (15 mg/l)

Ammonium- og nitritomsætningen påvirkes betydeligt af gentagen dosis af H2O2 (10-15 mg/l i 4 timer), især ved lave COD og ”tynd” biofilm i biofilter

Behov for resultater fra kommercielle anlæg