avloppsreningsteknik och...

Avloppsreningsteknik och

Mikrobiologi

Henrik Åström, projektledare

Ulrika Höglund Albin Nilsson Maria Berlin

André Moberg VM-12S

Blue Peak AB Mikrobiologi/Reningsteknik 1

2015-01-08 – 2015-02-19 Handledare: My Soling

2

Sammanfattning

Den mekaniska avloppsreningen består av grovrening och försedimentering. I grovreningen

avskiljs träbitar, trasor och sand m.m. med hjälp av rensgaller, silar och sandfång. Dessa är

material som kan igensätta transportkanaler eller orsaka slitage på den mekaniska

utrustningen.

Försedimenteringens syfte är att avlägsna partiklar och flytande material som kan störa

efterföljande behandling samt att kunna minska belastningen på denna. Partiklar med högre

densitet än vatten sjunker till botten där det skrapas till slamfickor och pumpas till

slamhantering.

Kemisk fällning används i avloppsrening för att minska fosfor, syreförbrukande material (BOD), samt för att minska industrigifters inverkan på den biologiska reningen. En kemikalie, ett fällningsmedel, tillsätts i avloppsvattnet och startar en reaktion där små partiklar slås ihop och bildar flockar av utfällt fosfor, hydroxid och partiklar. Vid den biologiska reningen omvandlas och koncentreras föroreningar i avloppsvatten med

hjälp av levande organismer — mikroorganismer. Rening med aktivt slam bygger på att

mikroorganismer skall bryta ner organiskt material när de tillväxer. Nedbrytningen innebär

en förbränning (oxidation) av det organiska materialet för att mikroorganismerna skall få

energi för att överleva och tillväxa.

Vissa bakterier kan andas med annat än syre. När bakterierna andas genom oxidation av

oorganiskt material, s.k anaerob andning, utnyttjar de t.ex. nitrat, sulfat eller järn för att

fånga upp de elektroner som frigörs vid nedbrytningen av en energikälla.

Ett exempel på bakterier med anaerob andning är kväveoxiderande bakterier som utvinner

sin energi genom att oxidera ammonium till nitrit samt nitrit till nitrat. Dessa används vid

kväveavskiljning i avloppsrening.

I aktivslamprocessen är syftet med sedimenteringssteget —eftersedimenteringen— att

avskilja både det biologiska och kemiska slammet, dels för att förtjocka slammet innan det

leds tillbaka till det biologiska steget som returslam.

Avloppsslam bildas som en restprodukt vid avloppsvattenrening och består av

partikelaggregat uppslammade i vatten. Det råslam som avskiljs i de olika reningsstegen

avskiljs och leds till slambehandlingen, där slammet i olika behandlingsprocesser förtjockas,

stabiliseras och avvattnas. Om kvaliteten på slammet är god kan det användas som

näringsämne i jordbruk.

Reningsprocessera i ett avloppsverk kan orsaka eller drabbas av driftstörningar. I denna

rapport finns listor med olika drifstörningar, deras orsaker och möjliga åtgärder.

Avloppsreningsverket ”Hittepåverket” har designats för denna rapport. Information om

detta verk finns i rapporten att tillgå i en processbeskrivning, ett provtagningsschema,

dimensionerande inkommande föroreningsbelastning, dimensionerande hydrauliska

belastningar och reningskrav. Bifogat finns även ett processchema.

3

Förord

Ett stort tack till MittSverige Vatten, Sundsvall, som på befrågan försett oss med uppgifter

som gjort det möjligt för oss att framställa denna projektrapport.

Tack även till Ulrika Carlsson och Tomas Bäck som tog emot oss på ett givande studiebesök

på Tivoliverket den 22/01/2015.

Slutligen vill vi rikta ett stort tack till vår handledare My Soling som bistått oss under hela

projektet och kommit med förklaringar och återkoppling under arbetets gång.

4

Ordlista .................................................................................................................................................... 7

Inledning .................................................................................................................................................. 9

Bakgrund och syfte ................................................................................................................................ 10

Mål ..................................................................................................................................................... 10

Organisation ...................................................................................................................................... 10

Projektplan ........................................................................................................................................ 10

Metod ................................................................................................................................................ 10

Mekanisk rening eller grovrening .......................................................................................................... 11

Försedimentering .............................................................................................................................. 15

Olika bassängformer.......................................................................................................................... 16

Slamtömning - slamskrapor ............................................................................................................... 17

Lamellsedimentering ......................................................................................................................... 18

Sedimentering av aktivt slam ............................................................................................................ 19

Kemisk Rening ....................................................................................................................................... 21

Flotation ............................................................................................................................................ 21

Efterbehandling ................................................................................................................................. 21

Kemisk Fällning .................................................................................................................................. 22

Flockning ............................................................................................................................................ 24

Hantering av fällningskemikalier ....................................................................................................... 24

Biologisk Rening .................................................................................................................................... 26

Aktivslamanläggningar – suspenderad biomassa reningsprincip...................................................... 26

Beskickningssätt ................................................................................................................................ 28

Bassängform ...................................................................................................................................... 29

Returslampumpning .......................................................................................................................... 29

Luftning .............................................................................................................................................. 30

Luftningsmetoder .............................................................................................................................. 31

Eftersedimentering ................................................................................................................................ 32

Sedimenteringsproblem .................................................................................................................... 33

Biologiska bäddar- biofilmsystem ..................................................................................................... 33

Reningsprocess för biofilmsystem..................................................................................................... 33

Utformning av högbelastade biobäddar ........................................................................................... 35

Cirkulationspumpning ....................................................................................................................... 36

Ventilation ......................................................................................................................................... 36

Väggar, filterbotten och bottenplatta ............................................................................................... 37

Bäddmaterial ..................................................................................................................................... 37

Spridare ............................................................................................................................................. 37

5

Suspenderade bärare – suspenderad biofilmsteknik ........................................................................ 38

Biorotor ............................................................................................................................................. 39

Dimensionering av biobäddar ........................................................................................................... 40

Kväveavskiljning .................................................................................................................................... 41

Allmänt om kväve .............................................................................................................................. 41

Eutrofiering ........................................................................................................................................ 41

Nitrifikation ....................................................................................................................................... 42

Denitrifikation ................................................................................................................................... 43

Andra metoder för kväveavskiljning ................................................................................................. 44

Utformning av biologisk kväveavskiljning ......................................................................................... 45

Efterdenitrifikation ............................................................................................................................ 46

Fördenitrifikation............................................................................................................................... 47

Kombination av för-och efterdenitrifiering ....................................................................................... 47

Slamhantering ....................................................................................................................................... 48

Förtjockning ....................................................................................................................................... 48

Sedimenteringsförtjockare ................................................................................................................ 49

Flotationsförtjockare ......................................................................................................................... 51

Mekanisk slamförtjockning ............................................................................................................... 52

Stabilisering ........................................................................................................................................... 53

Rötning .............................................................................................................................................. 54

Slamluftning ...................................................................................................................................... 56

Kompostering .................................................................................................................................... 56

Kalkbehandling .................................................................................................................................. 58

Avvattning ............................................................................................................................................. 58

Mekanisk avvattning ......................................................................................................................... 59

Centrifugering .................................................................................................................................... 59

Filtrering ............................................................................................................................................ 60

Vassbäddar ........................................................................................................................................ 61

Användning av avloppsslam till åkermark ............................................................................................. 63

REVAQ – certifiering av slamproduktion ........................................................................................... 63

Processbeskrivning ................................................................................................................................ 64

Dimensioneringsgrunder och riktvärden .............................................................................................. 65

Hydrauliska belastningar ................................................................ Fel! Bokmärket är inte definierat.

Gräns- och riktvärden för slam ....................................................... Fel! Bokmärket är inte definierat.

Provtagning ........................................................................................................................................... 67

Kontrollparametrar ........................................................................................................................... 68

6

Driftstörningar med åtgärder ................................................................................................................ 70

Mekaniska steget .............................................................................................................................. 70

Sandfång ............................................................................................................................................ 71

Sedimentering ................................................................................................................................... 72

Kemisk rening .................................................................................................................................... 73

Flotation ............................................................................................................................................ 73

Kväverening ....................................................................................................................................... 74

Biologisk rening ................................................................................................................................. 75

Slamförtjockning ............................................................................................................................... 76

Stabilisering ....................................................................................................................................... 77

Avvattning ......................................................................................................................................... 78

Mikroorganismer ................................................................................................................................... 79

Mikroorganismers styrsystem ........................................................................................................... 79

Bakterier och tillväxt ......................................................................................................................... 80

Protozoer ........................................................................................................................................... 82

Alger .................................................................................................................................................. 83

Nedbrytningprocessen ...................................................................................................................... 83

Flockbildning...................................................................................................................................... 86

Driftstörningar ................................................................................................................................... 86

Slutsats .................................................................................................................................................. 89

Källor och litteraturförteckning ............................................................................................................. 90

7

Ordlista

Adhesion molekylär vidhäftning

Aerob i närvaro av syre

Anaerob utan tillgång till syre

Antracit bergart

Autotrof organism använder icke-organiskt material för sin tillväxt och tar energi ur

energirika oorganiska ämnen

Avskiljningsgrad hur stor andel av TS-mängden i inkommande slam som återfinns i det

förtjockade slammet.

BOD biochemical Oxygen Demand

COD chemical Oxygen Demand

Dispersion blandning av två komponenter, av vilka den ena bildar partiklar, blåsor

eller droppar i den andra.

Flock en oregelbunden hopklumpning av flera partiklar

GF glödförlust – organisk del av TS

GR glödrest – ickeorganisk del av TS

Gångtid tiden ett filter kan drivas mellan spolningar

Heterotrof organism kräver organiskt material för sin tillväxt

Hydraulisk belastning (m3 avloppsvatten per m2 bassängyta och timme) = m3/m

2, h (m/h)

Hydroxid kemisk förening mellan positiva metalljoner och negativa hydroxyljoner

Intermittent förlopp som äger rum med återkommande avbrott

Oxidation kemisk reaktion vid vilken ett ämne avger en eller flera elektroner

Patogen sjukdomsalstrande

Periferi omkrets

pH surhetsgrad

Polymer ”många merer”; långkedjiga organiska ämnen, ofta med förmåga att

bilda bryggor och därmed underlätta flockning. (Jmf. Monomer =

ämnen som kan bilda långa kedjor och ingå som byggsten i en polymer)

Reduktion kemisk reaktion vid vilken ett ämne upptar en eller flera elektroner

8

REVAQ certifieringssystem som arbetar för att minska flödet av farliga ämnen

till reningsverk och skapa en hållbar återföring av växtnäring till

jordbruket.1

Slaglängd avstånd mellan övre och nedre vändläge hos en kolv i motor

Substrat material som bakterier växer av (organiskt material, närsalter och

spårämnen)

TS torrsubstans – allt utom vatten i avloppsslam

TS-belastning (kg TS per m2 bassängyta och timme) = kg TS/m2, h

1 http://www.svensktvatten.se/Vattentjanster/Avlopp-och-Miljo/REVAQ/

9

Inledning

I den här rapporten redovisar vi vilka reningsprocesser som används vid avloppsrening, hur dessa fungerar och vilka driftstörningar de kan orsaka eller drabbas av. Vilka processer ett avloppreningsverk använder kan bero på sammansättningen av det avloppsvatten verket tar emot, de krav som ställs på det renade vattnet, samt lokala förhållanden som t.ex. utomhustemperatur. Några av behandlingsmetoderna vi redovisar är mekanisk rening, kemisk rening, biologisk rening samt slambehandling.

Denna information har vi redovisat i form av en drift- och skötselinstruktion, som utöver teoretisk information om de olika avloppreningsprocesserna även innehåller ett provtagningsschema, dimensioneringsgrunder, ett processchema och en processbeskrivning som alla tillhör vårt eget avloppsreningsverk ”Hittepåverket” som vi designat för detta projekt.

Till slut beskriver vi även ingående mikrobiologi — mikroorganismers levnadsbetingelser, deras funktion och syfte i biologisk rening av avloppsvatten, samt driftstörningar de kan orsaka och drabbas av.

10

Bakgrund och syfte Vi är fem studenter som går utbildningen Vatten- och miljöteknik och detta är vårt tredje projekt som syftar till att upprätta en drift- och skötselinstruktion för ett avloppsvattenverk, samt skriva om vilka mikroorganismer som förekommer i en biologisk avlopssrening och hur de fungerar. Projektet har pågått mellan den 8 januari 2015 till den 19 februari 2015.

Mål Målet för vårt projekt är att sammanställa en rapport som innehåller en drift- och skötselinstruktion för ett avloppsreningsverk som innehåller en allmän beskrivning av de olika reningsfaserna i avloppsvattenreningen, en processbeskrivning, ett processchema, en checklista för driftstörningar med åtgärdsförslag, ett provtagningsschema samt dimensioneringsgrunderna för avloppsreningsverket. Rapporten ska också innehålla en beskrivning av de mikroorganismer som används i en biologisk rening av avloppsvatten samt deras funktioner och eventuella driftstörningar de kan förorsaka. För att uppnå vårt mål har vi delat upp innehållet i delmål med tidsgränser för när de olika delarna i rapporten ska vara färdiga, samt avsatt tid för sammanställning och justering av projektrapporten och förberedelse inför skriftlig och muntlig presentation.

Organisation Projektledare är Henrik Åström. Övriga projektgruppsmedlemmar är Maria Berlin, André Moberg, Albin Nilsson och Ulrika Höglund. Vi rapporterar till vår handledare, My Soling.

Projektplan Projektet har grovt planerats vilket framgår av det bifogade GANTT-schema som vi tagit fram med hjälp av Excel. Vår projektplan kommer vi att betrakta som ett levande dokument som uppdateras i samband med basgruppsmöten eller allt eftersom då den inte längre överensstämmer med verkligheten.

Metod Vi kommer arbeta enligt ProblemBaseratLärande-metoden (PBL). Projektgruppen har träffats och fördelat arbetet på gruppens medlemmar. Medlemmarna inhämtar fakta och information kring sina områden som sedan sammanställs och presenteras så att hela gruppen får ta del och ge synpunkter.

Under projektets gång har vi varit på ett studiebesök vid Tivoliverket avloppsverk där vi fick en inblick i de processer som verket använder vid rening av avloppsvatten. Därefter sammanställde vi den fakta vi samlat in till en gemensam projektrapport som redovisas muntligt och skriftligt.

11

Drift- och skötselinstruktion ”Hittepåverket”

Mekanisk rening eller grovrening

Man byggde de första reningsverken för att kunna avskilja flytande och fasta partiklar, dvs

mekanisk rening. Den mekaniska reningen består av två delar och det är grovrening (ingår

alltid) och försedimentering (finns i de allra flesta verk). Den första delen av grovreningen

består av galler och silar. Syftet med gallret eller silen är att kunna rensa bort träbitar, trasor,

bindor och sand med mera. Detta skräp skapar problem med igensättningar i pumpar och

ventiler och bör därmed tas bort så fort som möjligt i början av reningsprocessen.2

Avskiljningen i galler eller sil bygger på silning. Vid silningen avskiljs partiklar som är större än

silens öppning. I silens öppning är det ett hål eller öppning i ett masknät medan det i gallrets

öppning är en spalt. Det är inte endast för grovrening som silar används de kan även

användas vid vissa delar av biologisk rening eller istället för filter för slutbehandling av renat

avloppsvatten. Men då krävs en maskvidd på under 100mikrometer. Dessa silar brukar kallas

för mikrosilar. Galler och silar kan delas in i flera olika typer; 3

Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 7

Vrakgaller

Normalt handresande och fungerar som skydd och säkerhetsgaller för efterföljande

utrustning. Den har stor spaltvidd och fångar upp en hel del trasor och måste därför

rengöras kontinuerligt. Innan man anskaffar ett vrakgaller kan det vara bra att göra en

avvägning mellan arbetet med rensning kontra ökande skaderisk för utrustningen.

2 Svenskt vatten, Avloppsteknik 1, sid 44 3 Svenskt vatten, Avloppsteknik 2, sid 7

12

Grovgaller

Detta galler består av en ramkonstruktion som har ett antal stående stålstavar infästa i sig.

Denna ramkostruktion är placerad i avloppsvattenkanalen. Galler har en lutning på ca 60-70

grader. I avloppsvattenkanalen försöker man åstadkomma ett vattenflöde på minst 0,6 m/s

för att försöka förhindra avsättningar. Man vill inte ha för snabbt vattenflöde för då kan

trasor och dylikt tryckas igenom gallret. Nu för tiden är grovgaller alltid maskinrensade.

Grovgallerrensningen sker genom att en krattliknande skrapanordning sänks ned i kanalen.

Skrapan består av tänder som passar precis in mellan gallrets spalter. När skraparmen dras

upp följer annat skräp och trasor med.4

Maskinrensat galler. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 8

4 Ibid, sid 8

13

Fingaller

På ett fingaller är spaltvidden mellan 1-6 mm. Detta galler finns i olika konstruktioner. En av

konstruktionerna kallas för steggaller. Steggallret består av två paket med stavar. Profilen på

stavarna är trappformad. Det ena är stationärt och det andra rör sig i cirkelformade rörelser

samtidigt som det hela tiden är parallellt med det stationära paketet. På detta sätt förs

materialet upp ur kanalen och fastnar på gallret trappsteg för trappsteg.

Steggaller. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 9

14

Silar

Trumsil kan vara alternativ till fingaller. Denna sil består av en trumma som roterar sakta.

Avloppsvattnet passerar silhålen och rensgodset blir kvar. Med hjälp av en

transportanordning tas renset bort. Om trumman överbelastas för mycket kan vattennivån

stiga och vattnet följa med rensgodset. Därför är en trumsil försedd med en bräddanordning.

Öppningarna på trummsilen hålls öppna genom roterande borstar och spolning. Silen bör

vara inkapslad eftersom det kan bildas aerosoler5 vid spolningen.6

Invändigt matad roterande trumsil. Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 10

Hantering av rensgodset

Rensgodset innehåller slam det är därför ohygieniskt och har en stark lukt. Man kan minska

denna lukt genom att tvätta rensmaterialet med en rensgodstvätt eller så kan man bekämpa

lukten genom att man kalkar i containern som innehåller rensgodset. Därefter kan man

antingen förbränna rensmaterialet eller finmala det och föra det till en rötningskammare.

Förr var det vanligt att transportera rensgodset till en deponi men nuför tiden är det väldigt

ovanligt att göra så.7

Sandfång

Sandfång placeras normalt efter grovgaller i behandlingskedjan. Den andra delen av

grovreningen består av sandfånget. I avloppsvattnet finna det alltid mer eller mindre mängd

sand. Detta material kan ge slitage på den mekaniska utrustningen och täppa igen

transportkanaler och ge avsättningar i bassänger. Därför bör man så tidigt som möjligt i

processen ta bort sanden men inte partiklar av organisk karaktär (de ska avskiljas i

sedimenteringen). För att kunna uppnå detta så använder man sig av ett luftat sandfång.

5System av finfördelade partiklar (av vätska eller fast ämne) i luft eller gas. 6 Svenskt vatten, Avloppsteknik 2, sid 10. 7 Ibid, sid 10.

15

Luftat sandfång består av en kanal där luft blåses in längs kanalens ena sida. Vattnet som

genomströmmar kanalen får en roterande rörelse. Det material som består av lägre densitet

än sand hålls då svävande medan det mesta av sanden kan sedimentera. Det avsätts annat

material än sand bla kaffesump och annat organsiskt material. Sanden som pumpas upp

luktar oftast illa. Därför kombineras sandfånget oftast med en sandtvätt. Är sanden tvättad

kan man möjligtvis kunna använda det som täckningsmaterial på deponier. Detta är den sista

processen i grovreningen.8

Luftat sandfång. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 11

Försedimentering Efter grovreningen är det försedimentering. Sedimentering finns oftast efter varje

reningssteg i avloppsverken. I ett så kallande trestegsreningsverk finns sedimentering i

början av reningsverket och efter biologisk rening och som i den slutliga kemiska fällningen.9

Försedimenteringens syfte är att avlägsna partiklar och flytande material som kan störa

efterföljande behandling samt att kunna minska belastningen på denna. Partiklar med högre

densitet än vatten sjunker till botten och material med lägre densitet samlas på ytan när

avloppsvattnet sakta strömmar in genom försedimenteringsbassängen.10

8 Svenskt vatten, Avloppsteknik 2, sid 12. 9 Svenskt vatten, Avloppsteknik 2, sid 15. 10 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 1, sid 44.

16

Det finns tre olika sedimenteringstyper. Den första typen kallas för diskret sedimentering det

innebär att enskilda partiklar sedimenterar fritt utan att påverkas av andra partiklar.

Sedimentering av sand är ett exempel på detta. Den andra typen kallas för flockulent

sedimentering. I denna typ är det partiklar som sedimenterar som kan slås samman med

andra partiklar (flockas) och öka i partikelstorlek under sedimenteringsförloppet. Som

exempel på flockulent sedimentering är försedimentering och sedimentering med kemisk

fällning. Det kan även vara sedimentering efter biologisk rening med biofilmsprocesser. Den

tredje och sista typen kallas för hindrad sedimentering vilket innebär att när koncentrationen

av partiklar som sedimenterar är så stor att den påverkar sedimenteringsförloppet som vid

sedimentering av aktivt slam. 11

En partikels hastighet kan beräknas med hjälp av Stokes lag. Stokes lag gäller för runda

partiklar som sjunker sakta. Stokes lag visar på vilka faktorer som har betydelse för

sjunkhastigheten. En partikel på 0,2 mm sjunker ca 4 ggr så fort som en partikel på 0,1mm.

Kan man skapa större partiklar är detta gynnsamt.

Amerikanen Hazen införde begreppet ytbelastning. Med det menas att han antog att

vattenmängden som kom in i sedimenteringsbassängen fördelades jämn över hela

bassängens tvärsnitt och sedan strömmande med samma hastighet i hela tvärsnittet till

bassängens utloppsände. En partikel som kommer in överst i bassängen skall hinna sjunka

ned på botten av bassängen innan vattnet når utloppsändan. Ytbelastningen är lika med

sjunkhastigheten för den partikel som nätt och jämnt hinner avskiljas och är därför

avgörande för sedimenteringsresultatet.

Grunda bassänger ger sämre avskiljning än djupa. Det beror på att det redan avsatta

materialet kan eroderas av bottenströmmarna och lämna bassängerna med det utgående

vattnet. Djupet bör vara minst 2,5 m. Bassängdjupet är av särskild betydelse när höga halter

av suspenderat material som aktivt slam skall sedimentera. Bassänger för sedimentering av

aktivt slam bör vara minst 3 meter djupa och djup på 4-5 meter är ofta gynnsamt.12

Olika bassängformer Utformningen av sedimenteringsbassänger finns på olika sätt. I de allra äldsta

anläggningarna är bassängerna av rektangulär planform och ofta grunda med

utloppsskiborden koncentrerade i utloppsänden (Figur 8a). De nya bassängerna består också

av rektangulär planform men är djupare och utloppsskiborden är fördelad över cirka halva

bassängytan (Figur 8c). Dessa bassängtyper kallas ibland för horisontal- respektive

vertikalströmmningsbassänger. Internationellt används bassänger med cirkulär planform,

dessa kan göras stora med en diameter ända upp till 75 m kan förekomma (Figur 8b). De små

sedimenteringsbassängerna utformas ibland som en kon (Figur 8d). Om bassängväggarnas

lutning är minst cirka 60 grader kan man undvika skrapor.13 För sedimentering av aktivt slam

finns också bassänger med rektangulär planform med inloppet längs ena långsidan och

utloppet längs den andra. Dessa kallas för tvärströmmningsbassänger.

11 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 15 12 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 17. 13 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 18.

17

Sedimenteringsbassänger. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 18

Slamtömning - slamskrapor Slamtömningen sker genom att slammet skrapas till slamfickor, varifrån det pumpas bort.

Slammfickornas bottenarea bör inte vara för stor eftersom slam kan bli liggande (skapa döda

zoner) Ibland är slamfickorna försedda med långsamtgående omrörare vilket kan underlätta

förtjockningen i slamfickorna. I de rektangulära bassängerna sker slamskrapningen oftast

med kedjeskrapor.

I Sverige är kedjeskrapor vanliga och består av skrapblad fastsatta i kedjor av järn eller

specialplast, och som på botten skjuter slammet mot slamfickan och på ytan för fram

eventuellt flytslam till en flytslamsränna. För aktivt och kemiskt slam används ibland

sugslamsskrapor. Slammet skrapas ihop av snedställda skrapblad som sugs upp i ett

häverttör som leder slammet till en ränna längs bassängkanten.

Pistongdrivna stegskrapor14 består av ett antal skrapblad monterande på en gemensam

arm. Skrapbladen har en vertikal framsida och en lutande baksida. Den gemensamma armen

löper i bassängens längdriktning. Den drivs fram och tillbaka. 15Rörelserna föser slammet

fram mot slamfickan. Framåtrörelsen är långsam medan returen sker snabbt för att slammet

ej skall följa med tillbaka. Denna skraptyp är mest lämpad för aktivt slam. I bassänger som är

runda sker skapningen med roterande bottenskrapor som skrapar slammet till en i centrum

belägen slamficka. Man kan använda sig här av snedställda skrapskivor eller en enda

sammanhängande spiralformad skrapa.

Traversskrapor används vid rektangulära bassänger. Denna konstruktion består av en vagn

tvärs över bassängen med hjul som löper på bassängens kanter. På vagnen finns en skrapa

som i nedsänkt läge skrapar slammet till slamfickan. När vagnen går tillbaka kan skrapan

ligga i vattenytan och fösa flytslam till en flytslamsränna.

14 Pistong =kolv i cylinder. 15 Svensk Vatten, Avloppsteknik 2, sid 19

18

Fördelen med denna skrapa är att inga konstruktionsdelar är monterande under vatten16

Skrapanordningar finns i bassängen som samlar upp det avsatta materialet eller slammet till

en slamficka i bassängen. Från denna ficka pumpas slammet vidare till slambehandlingen.

Exempel på utformning av skrapor. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 19

Lamellsedimentering Lameller är snedställda skivor som placeras i bassängen. Avståndet mellan lamellerna är i

avloppstillämpningar ofta ca 10 centimeter. Härigenom kan man få in ett stort antal bottnar i

bassängen. Lamellerna lutas vilket beror på att man vill att det slam som sedimenterar på

lamellerna skall glida av, så att man inte behöver skrapa av slammet. Lutningen måste därför

vara minst 55-60 grader.17

Lamellsedimentering används normalt inte för försedimentering, då det finns risk för att

slammet inte glider av lamellerna. Lamellsedimentering har använts för aktivt slam i Sverige

men resultaten har varit mindre bra. I Sverige använder man lamellsedimentering för

avskiljning av slam efter kemisk fällning. Man måste räkna med rengöring av lamellerna

eftersom det blir en påväxt på dessa och bassängerna behöver också tömmas då och då för

rengöring.

En svårighet vid utformning av lamellsedimenteringsanläggningar är att fördela inkommande

vatten jämnt på alla lameller. Ett annat problem är att inkommande vatten inte möter det

sedimenterande slammet. En lösning är att föra in vattnet på lamellernas sidor. Vattnet

strömmar sedan uppåt, medan det sedimenterade slammet glider nedåt.18

16 Svensk Vatten, Avloppsteknik 2, sid 20. 17 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 20 18 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 21

19

Sprängskiss på lamellsedimenteringsbassäng. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 20

Sedimentering av aktivt slam När det gäller sedimentering av aktivt slam är följande av betydelse; de enskilda

aktivslamflockarnas sjunkhastighet, slammets förmåga att koncentreras (dess

förtjockningskapacitet), bassängens djup och bassängens hydraulik i övrigt. Djupet är av stor

betydelse för sedimenteringsbassänger för aktivt slam. Ju större djup desto mindre känsliga

är bassängerna för flödesvariationer. Nu för tiden dimensioneras sedimenteringsbassänger

för aktivt slam sällan med mindre djup än 4 m. I äldre verk förekommer ofta grundare

bassänger.19

19 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 22

20

Samspelet mellan luftningsbassäng och sedimenteringsbassäng vid aktivslamprocessen. Bildkälla:

Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 22

21

Kemisk Rening

Flotation

Med flotation menas att partiklarna i vattnet som har lägre densitet än vattnet stiger till ytan. Men partiklarna i avloppsvatten har högre densitet än vattnet och sedimenterar därför vanligtvis. Så för att uppnå flotation tillsätts luft under tryck som bildar små gasbubblor vilka fäster i slampartiklarna på olika sätt (adhesion, infångning, inneslutning) och på så vis minskas densiteten hos de bildade flockarna och de stiger till ytan för att skrapas bort med en ytskrapa och sedan transporteras vidare till slamhanteringen. (behöver även en bottenskrapa då en del slam kan sedimentera) Vid flotation används direktfällning eller efterfällning. Flotation avskiljer små partiklar bättre, och de är ofta en lägre koncentration suspenderad substans än vid sedimentering.

Vid en flotationsbassäng byggs ett tryck upp i ett trycktank kopplat till bassängen med hjälp av en kompressor. Vattnet i trycktanken, kallat dispersionsvatten, mättas till mellan 60-90% beroende på tankens utformning och blandas först via huvudflödet för att sedan spridas via flera ventiler och munstycken över hela bassängens bredd för att få en bra inblandning.

För att flotationen ska fungera optimalt behövs tillräckligt med dispersionsvatten tillsättas. i vanliga fall är flödet 10-15% och att tillsätta mer dispersionsvatten ökar normalt bara energiförbrukningen utan att ge ett bättre resultat.

Slammet som ska avskiljas är det översta skiktet vid ytan där koncentration är högst. Det görs med slamskrapor som drivs intermittent, exempelvis 2-3 minuter varannan timme, men tidsmellanrummet styrs av slammängden. Slamskiktet vid ytan bör vara mellan 5-10 cm tjockt. Slammet som sedimenteras tas bort av en bottenskrapa 1-2 ggr per dygn och pumpas till slamlagret. Det floterade slammet pumpas eller skruvas till lagret.

Den maskinella utrustningen ska kontrolleras varje arbetsdag.

Efterbehandling

Om kraven på utsläpp av partiklar och/eller fosfor är 0,3 mg P/l eller mindre behövs de ytterligare partikelavskiljning efter sedimentering. Man använder sig då av filtrering, mikrosilning eller flotation då de kvarvarande partiklarna är väldigt små och/eller lätta.

Vid filtrering går vattnen genom filtermediet, som vanligtvis består av sand, varvid de fasta partiklarna fastnar och separeras från vattnet som passerar igenom.

En filterbädd kan utformas på många sätt och ha olika typer och sammansättningar av filtermaterial.

T ex. kan bädden bestå av ett filtermaterial, en-mediafilter, men också av två eller flera skikt med olika filtermaterial, två- , tre- och fler-mediafilter. Vid filtrering av avloppsvatten är två-mediafilter vanliga. Typer av filtermaterial: sand,antracit, olika slags expanderad lera. Viktigaste egenskaperna hos materialet är kornens form, storlek, fördelning och densitet.

Exempelvis då vid avloppsvattnenfiltrering med ett två-mediafilter skulle det översta lagret kunna bestå av antracit med kornstorleken 1,6-2,5 mm och det undre lagret av sand med storleken 0,8-1,0 mm.

22

Den vanligaste utformningen är av typen nedströmsfilter som drivs intermittent. Det filtret består av en kvadratisk eller rektangulär betongbehållare som är öppen upptill, och där är filterytan sällan är större än 70 m². Här samlas och leds det filtrerade vattnet ut i botten.

Den finns också typen uppstömsfilter, som i princip har fördelen att vattnet först möter de grövsta kornen i filterbädden. Men det har också svagheten att renspolning är svårare att uppnå vilket har medfört driftproblem.

Normalt drivs filter med intermittent spolning (det finns också filter med kontinuerlig spolning, Dynasand). Detta för att efter en tid sätts filtret igen av de avskilda materialet. Men också för att förhindra oönskad biologisk växt som kan ge driftproblem. Vid spolning pumpas filtrerat vatten in underifrån bädden, ofta tillsammans med luft.

Filtrering av avloppsvatten sker med filtreringshastigheter mellan 10-20 m/h med ca 1 dygn mellan spolningar. Hur stor filteryta som krävs baseras på den hydrauliska belastningen eller slamlagringskapaciteten, som i sin tur styrs av halten suspenderad substans i inflödet till filtret.

För att beräkna avskild slammängd och slamlagringskapacitet behövs SS in och ut från filtret mätas, samt de mätningar som utsläppskontrollen kräver.

Driftstörningar vid filtrering är korta gångtider och stort initialmotsånd.

Initialmotståndet beror av filtreringshastigheten och kan påverkas av exempelvis ventiler som inte står i rätt läge. Men tyder vanligast på att filtret inte är spolat. Som åtgärd rekommenderas en långvarig spolning med lufttillförsel.

Korta gångtider kan också bero på dåligt spolat filter, men här måste gångtiden sättas i relation till koncentrationen SS i inflödet i filtret.20

Kemisk Fällning

Kemisk fällning används i reningsverken för att minska fosfor, minska syreförbrukande material (BOD) samt att minska industrigifters inverkan på den biologiska reningen. En kemikalie, fällningsmedlet, tillsätts i avloppsvattnet och startar en reaktion där små partiklar slås ihop och bildar flockar av utfällt fosfor, hydroxid och partiklar. De kemikalier som finns att tillgå är bl.a. järn- eller aluminiumsalt, polymer, polyaluminiumklorid och kalk. När man avgör vilket fällningsmedel som ska används i sitt reningsverk tittar man på avloppsvattnets flöde och variationer i flödet, hur avloppsvattnet är sammansatt, flockningsbassängernas storlek och utformning, flockningshastighet, förtjockningsegenskaper hos slammet m.m. Man tar även hänsyn till och hantering av kemikalien.

20Avloppsteknik 2. Kap 14

23

När fällningsmedel tillsätts i avloppsvattnet startar tre processer. Man får en fosfatutfällnig, partikelfällning och hydroxidfällning. Utfällningsreaktionerna där partiklar neutraliseras och metallfosfat bildas sker relativt snabbt, ca 1 sekund. Men då reaktionen för att bilda hydroxidflockar tar mellan 1-7 sekunder är det viktigt med en snabb inblandning av fällningskemikalien, vilket kan ske med särskild utrustning(?) eller genom att skapa en turbulent zon vid inblandningen. För att uppnå önskat reningsresultat i den kemiska fällningen behöver fällningskemikalien blandas in under hög energitillförsel, men i liten volym, allt för att få ut kemikalien i vattnet så fort som möjligt. Det kan bland annat uppnås genom omblandning, vilket är turbulens skapad med omrörare, de kan ske i en pump, via luftinblåsning eller genom att utnyttja vattnets rörelseenergi i en turbulent zon. Avloppsvattnets pH-värde är av betydelse för att utfällningen och flockbildningen ska lyckas då de bildade flockarna löses upp både vid för låga och för höga pH-värden. Flockens styrka, alltså förmågan att hålla samman, är också viktig för flockbildningen. Tillsätts polymer underlättas flockbildning och flocken blir starkare. Man kan tillsätta sin fällningskemikalie på olika ställen i sitt reningsverk, man skiljer på fyra fällningsförfaranden:

Direktfällning

Reningen äger rum som enda steg efter mekanisk rening Förfällning

Fällningen sker före den biologiska reningen Efterfällning

Kemikalierna tillsätts efter den biologiska reningen Simultanfällning

Kemisk och biologisk behandling sker i samma reningssteg. Kemikalien tillsätts antingen före luftningsbassängen eller direkt i luftningsbassängen. Flockbildningen sker också i luftningsbassängen. En kombination av två eller flera kallas Flerpunktsfällning.

24

Flockning

När partiklar och flockar (kemflock) sedan börjar bildas har man ofta som avsikt att få flockarna att växa och bli så stora som möjligt. Men den exakta typen av önskad flock bestäms av efterföljande separationsprocess. Sedimentering

Stora och täta flockar ökar sedimenteringshastigheten och slammets egenskaper förbättras. Uppnås genom flera seriekopplade flockningskammare med avtagande omrörarhastighet. Flotation

Små och täta flockar, vilket uppnås med förre kammare och med högre hastighet på omrörningen i sista kammaren, samt kortare uppehållstid. Filtrering

Oftast behövs ingen kammare innan filtreringen men för stora flockar kan sätta igen filtret på kort tid. En flockningsenhets utformning kan se ut på ett flertal sätt, och med varianter av olika omrörare eller ibland också luft. Vid t.ex. direktfällning och efterfällning räcker det med en enda flockningsbassäng, men det vanligaste är att seriekoppla mellan 2-4 bassänger där omrörningen sker med horisontella paddelomrörare. Omrörning kan även ske med vertikala grindomrörare eller långsamtgående propelleromrörare. Hastigheten på omrörarna bör gå från hög i första bassängen till låg (0,1 m/s) i sista. Det för att tidigt skapa god kontakt mellan de nybildade flockarna i första bassängen för att därefter successivt minska hastigheten och därmed risken att flockarna slås sönder. Flockarna ska inte sedimentera i flockningskamrarna så hastigheten får inte heller vara för låg. Temperatur samt typen av vatten som ska renas styr vilken uppehållstid vattnet ska ha i flockningskamrarna. Total uppehållstid bör vara mellan 10-20 minuter då flockarna vid för lång tid kan rivas upp när de krockar med varann. Den kontinuerliga kontrollen består av mätning av pH- värde i sista flockningskammaren, fällningskemikalernas dosering samt mätning av siktdjupet i sedimenteringsbassängen. Prov tas både på in- och utgående vatten för halter av fosfatfosfor, totalfosfor och suspenderad substans (SS). Slammängden kontrolleras genom mätning av pumpad slamvolym. Halten av SS analyseras i ett prov från det utpumpade slammet.

Hantering av fällningskemikalier

Fällningskemikalier finns att tillgå i fast eller flytande form och doseras på olika sätt. Flytande kemikalier doseras utspätt med en doserpump. Här är det viktigt att pumpen har rätt storlek så den klarar att dosera både vid höga och låga flöden. För en jämn dosering bör pumpen gå med hög frekvens och kort slaglängd.

25

Är fällningskemikalien i fast form löses den normalt upp i vatten innan doseringen. Aluminiumsulfat löses upp till mellan 5 och 40 % i koncentration, vanligtvis i en tratt med vattentillförsel, för att sedan ledas till doseringsstället. Järnsulfat bereds först till en mättad lösning för att sen spädas ut till önskad koncentration innan den doseras med doserpump. Blir koncentrationen av kemikalien i lösningen för låg kan pH i lösningen bli så pass hög att kemikalien reagerar med vattnet redan innan lösningen doserats och blir därmed verkningslös.

För lagring av flytande kemikalier används glasfiberarmerade plasttankar. Aluminiumsulfat lagras vanligtvis i stålsilos medans järnsulfat levereras direkt till upplösningsbassängen.21


26

Biologisk Rening

Vid den biologiska reningen omvandlas och koncentreras föroreningar i avloppsvatten med

hjälp av levande organismer. I de konventionella reningsverken är de enbart

mikroorganismer som har någon betydelse. Mikroorganismer är levande organismer som är

så små att de inte kan iakttas med blotta ögat. Till mikroorganismer räknas bland annat

bakterier, mögel och jästsvampar, alger samt protozoer. När det gäller den biologiska

behandlingen av avloppsvatten är det oftast bakterier som har den största betydelsen, med

det finns andra anläggningstyper (biodammar) där alger används. 22Sammansättningen hos

bakteriesamhället i ett biologiskt reningsverk är aldrig konstant eftersom förutsättningarna

för tillväxt allt förändras genom att avloppsvattnets sammansättning förändras,

temperaturen varierar, driften ändras med mera. För rening i ett avloppsverk kommer att

artrikt bakteriesamhälle att vara effektivare än ett artfattigt. En väldigt viktig egenskap hos

bakterierna i biologiska reningsverk är att de har en tendens att klumpa ihop sig till större

flockar, vilka till skillnad från fritt svävande bakterier, kan avskiljas genom sedimentering.

Detta är en av grundförutsättningarna för aktivslamprocessen.23

Aktivslamanläggningar – suspenderad biomassa reningsprincip Rening med aktivt slam bygger på att mikroorganismer (framförallt bakterier) skall bryta ner

organiskt material när de tillväxer. De biologiska verksamma mikroorganismerna (bakterier

och protozoer) förekommer i avloppsvattnet i form av brunaktiga slamflockar. Principen för

aktivslamprocessen är att uppehållstiden för slammet skall vara längre än uppehållstiden för

vattnet i den volym som används. För att man ska kunna uppnå tillfredställande nedbrytning

av föroreningarna i rimligt stora volymer fodras en stor slammängd i luftningsbassängen.

Detta åstadkoms genom att huvuddelen av det aktiva slam som avskiljs i

eftersedimenteringsbassängen återförs som returslam. En mindre del, motsvarande det

kontinuerligt bildade slammet uttas som biologisk överskottsslam.

Flödesschema över aktivslamprocess med försedimentering. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocess, sid 74

22 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 66 23 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 67

27

De grundläggande förutsättningarna för ett aktivslamsystem för BOD-avskiljning är:

• Luftad bassäng med mikroorganismer som tillväxer och klumpar ihop sig (slam)

• Syretillförsel för att mikroorganismerna skall förbränna organiskt material (luftning)

• Omblandning för att hålla mikroorganismerna svävande i avloppsvattnet (luftning

eller omrörning)

• Separering av renat avloppsvatten från mikroorganismer och partiklar

(sedimentering)

• Ihopsamling och återförening av mikroorganismer till luftad bassäng

(returslamsystem)

• Uttag av tillväxten av mikroorganismer (överskottslamuttag)

Nedbrytningen innebär en förbränning (oxidation) av det organiska materialet för att

mikroorganismerna skall få energi för att överleva och tillväxa. Vid oxidationen förbrukar de

syre. De biokemiska processerna sker under bildning av koldioxid och vatten samt frigörande

av sönderdelningsprodukter. Slammet adsorberar24 även fritt svävande kolloidala

25 partiklar

som ej kan sedimentera av egen kraft. Adsorbtionen kräver en kontakttid på endast några

minuter vid effektiv inblandning och tillräcklig hög slamhalt. Flockens egenskaper är viktiga

för reningsgraden i aktivslamprocessen.26 Vid aktivslamreningen av BOD kommer det

tillförda materialet att fördela sig på följande sätt; 30-50 % bryts ner genom oxidation till

koldioxiod, vatten och närsalter (förbränning)27. 40-45% avlägsnas med överskottsslammet

ur processen (slamtillväxt).28 10-25% avgår med utgående vatten (ej förbrukat löst organiskt

material och suspenderad substans).

Reningsförloppet i aktivslamprocessen = nedbrytning av organiskt material under syreförbrukning. Bildkälla:


24 Adsorbera –uppta ämne på ytan 25 Kollodiala och findispersa ämnen – ämnen som kan utgöras av mycket små, svävande partiklar 26 Svenskt Vatten , Avloppsteknik 2, sid 74 27 Förbränning =oxidation för utvinnande av energi 28 Slamtillväxt=nybildning av bakterieceller

28

Den organiska substansens fördelning i en aktivslamprocess. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid

75

Beskickningssätt Den ursprungliga processutformningen karakteriseras av att avloppsvatten och returslam

sammanförs vid inloppet till luftningsbassängen. Med utgångspunkt från denna metod

utvecklades beskickningssätten stegbeskickning och kontaktstabilisering. Införandet av

kväveavskiljning har gjort dessa mindre vanliga. De kan utföras med eller utan

försedimentering.

Stegbeskickning

Innebär att avloppsvattnet fördelas ut över en sträcka av bassängens längd istället för att

tillföras i inloppet av luftningsbassängen. Returslammet tillförs som i grundutförandet i

början av luftningsbassängen. Det medför en högre andel slam i början av bassängen men

som minskar mot utloppet eftersom returslammet späds mer och mer av avloppsvattnet.

Med detta kan en större slammängd rymmas i luftningsbassängen vid oförändrad slamhalt i

utgående vatten till eftersedimenteringen. Samtidigt kan man erhålla en jämnare fördelning

av reaktionsförloppet (syreförbrukningen) i luftningsbassängen.29

Kontaktstabilisering

Vid denna process sammanförs avloppsvatten och returslam vid inloppet till

luftningsbassängen. Till skillnad för grundutförandet har returslammet genomgått luftning i

aktiveringsbassängen innan sammanföringen sker. Partikulärt BOD, som inte bryts ner under

den relativt korta tiden i kontaktbassängen , adsorberas på flocken. När retuslammet

därefter luftas i aktiveringsbassängen bryts denna BOD ner. En fördel med processen är att

en hög medelslamhalt kan erhållas. Genom att införa en så kallad selektor kan

sammansättningen av bakterier i slammet påverkas. Sammansättningen har stor betydelse

för bland annat det aktiva slammets sedimenteringsegenskaper.30


29

Bassängform Totalomblandning – en process där avloppsvattnet omedelbart och fullständigt blandas med

luftningsbassängen hela slaminnehåll. Styrningsprocessen blir enklare samt olägenheter med

stötar av höga koncentrationer mindre.

Pluggflöde – en följd av tänkta volymer (pluggar) med avloppsvattnet och slam som rör sig

genom bassängen och inte blandar sig med varandra. Långa bassänger med högt

längd/bredd-förhållande utan längsgående kortslutningsströmmar liknar den teoretiska

definitionen av pluggflödestankar. Vanligt är att gamla pluggflödestankar byggs om till en

serie totalomblandande tankar. Detta gör att zonindelningen blir tydlig mellan luftande och

oluftande zoner samt att risk för kortsluttningsströmmar minskar. Nya bassänger byggs

normalt bredare än vad som gjordes tidigare.31

Bassängformens påverkan på flödesbilden i bassängen. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 78

Returslampumpning För att upprätthålla en viss slamhalt i luftningsbassängen sker returpumpning av slam från

efterföljande sedimenteringsbassäng. Returslampumpningen måste vara tillräcklig för att

återföra det i sedimenteringsbassäng avskilja slammet till luftningsbassängen. Det minsta

tänkbara returslamflödet bestäms av slamvolymen i utloppet från luftningsbassängen.

Returpumpningen i mindre reningsverk sker oftast med ett konstant flöde.32 Idag används

SBR (satsvis biologisk rening) eller konvetionell aktivslam i allt högre utsträckning. Slammet

läggs ut på torkbäddar med eller utan växtlighet eller transporteras till ett reningsverk med

slambehandlingsprocess. I SBR-processen leds inte avloppsvattnet kontinuerligt till reaktorn

där reningen skall ske, utan fylls på och avtappas efter tidsschema.


30

Detta betyder att processen är satsvis. Samma reaktor (bassäng/tank) används för luftning

och sedimentering vilket gör att ingen returslampumpning behövs. Följande

behandlingscykler förekommer vanligtvis:

Cyklerna i en SBR-process. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 80

Luftning I första hand är luftningens uppgift att tillföra syre till de syrekrävande biologiska

processerna, samt att hålla slammet suspenderat. Andra syften kan exempelvis vara att

avlägsna svavelväte från anaerobt avloppsvatten eller att åstadkomma kontrollerad

avskiljning i ett luftat sandfång.33

Luftningsbassänger

Bassängerna utformas vanligen som en kanal med kvadratisk eller rektangulär tvärsektion.

Vattendjupet är 3-12 m och bredden 3-10 m. För att undvika alltför stor längd brukar

volymen uppdelas i två eller flera bassänger. Som antingen drivs i serie eller parallellt.

Förhållandet mellan bassängbredd och bassängdjup är beroende på luftartyp.

33 Svenskt Vatten, Avlopssteknik 2, sid 80

31

För bottenluftare är förhållandet vanligen 1`a 1,5:1 medan ytluftare kräver en bredd, som är

minst 3 gånger djupet.34

Luftningsmetoder Det vanligaste sättet att blåsa in luft i en aktivslambassäng i Sverige är genom

bottenmonterade membranluftare (nålperforerade gummimembran eller slangar). Luften

drivs in med olika typer av blåsmaskiner, främst vridkolvmaskiner, fläktar eller

turbokompressorer.

Andra sätt att sprida luften i vattnet är via anordningar av exempelvis perforerade rör, dysor

eller plattor och domer av keramisk material. Ytan mellan luft och vatten skall vara så stor

som möjligt för effektiv syretransport till vattnet. Mest yta får man om många små bubblor

finns i vattnet. De för syretransporten nödvändiga kontaktytorna mellan luft och vatten kan

också åstadkommas med mekaniska anordningar som bearbetar vattenytan. Härigenom

förnyas ständigt kontaktytorna samtidigt som kravet på omrörning blir tillgodosett.

Den vanligaste typen av ytluftare benämns ytturbinluftare. Ytluftning är sällsynt i Sverige

idag. Omrörning och luftinblåsning på botten genom pumpning kombineras i ejektorluftaren.

På utloppet av en dränkbar pump sitter ett munstycke som stryper utgående vattenflöde. Till

munstycket ansluts ett rör vars andra ände går upp över vattenytan (luftrör). Den höga

vattenhastigheten skapar ett sug i luftrörer (ejektorprincipen) och luft blandas in i

vattenstrålen.35

Hur mycket syre som egentligen kan tillgodogöras från den luft som drivs in i vattnet beror

på flera olika faktorer. Dels måste luftningssystemet kunna tillgodose det för processen

erfoderliga syrebehovet vid olika temperaturer. Därutöver ska ett önskat syreöverskott

kunna upprätthållas i bassängen.

Dessutom ska omrörningen vara tillräcklig för att förhindra slamavsättningar. Syrehalten bör

hållas låg för att största möjliga syreupptagning ska uppnås. Syrehalten i en bassäng bör inte

tillåtas sjunka under 1-2 g/m för att undvika driftstörningar på grund av syrebrist.

Luftinblåsningen i en bassäng med aktivt slam måste även vara så intensiv att syre finns i

varje del av bassängen för att hålla mikroorganismerna aktiva liksom att slammet måste

hållas suspenderat36

34 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 80 35 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 81 36 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 82

32

Olika luftningssystem. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 81

Eftersedimentering I aktivslamprocessen är syftet med sedimenteringssteget att avskilja både det biologiska och

kemiska slammet, dels för att förtjocka slammet innan det leds tillbaka till det biologiska

steget som returslam. Sedimenteringen sker med gravitation och är aktivslamprocessens

mest kritiska steg. Aktivt slam med god sedimenteringsförmåga sedimenterar med hög

hastighet, är kompakt, ger en ren klarfas efter sedimenteringen samt stiger inte upp till ytan

och bildar ett slamtäcke efter sedimenteringen. 37

Det avgörande för avskiljningsförmågan för en sedimentering är mikroorganismerna,

bassängens utformning och belastningen. Inloppskonstruktionen, returslamkonstruktionen

samt bassängens fysiska mått är exempel på utformningar som påverkar strömningen och

därmed avskiljningsförmågan i en sedimenteringsbassäng. Belastningen på

sedimenteringsbassängen påverkar sedimenteringen i hög grad, men slammets

sedimenteringsegenskaper är beroende av vilka mikroorganismer som finns i systemet och

vad de gör.

Mikroorganismerna påverkar sedimenteringsegenskaperna i både positiv och negativ

bemärkelse. God flockningsförmåga hos slammet är viktigt för snabb och effektiv

sedimentering. Slammets sedimenteringsförmåga beror på hur flockarna ser ut, vilket i stor

utsträckning avgörs av sammansättningen av mikroorganismer.


33

Aktivslamprocessen är självreglerande när det gäller flockbildande organismer. Endast de

som växer ihop med flockar sedimenterar och återförs till processen med returslammet.

Frilevande bakterier försvinner däremot med utgående vatten.38

Sedimenteringsproblem Sedimenteringsproblem har flera orsaker och alla dessa är inte kända. I princip beror

problemen på förhöjd tillväxt av filamentbildande mikroorganismer och försämrad

flockbildning. I aktivslamprocesser kan man urskilja sex olika sedimenteringsproblem som är

relaterande till mikroorganismer.39 Se tabell nedanför.

De vanligaste förekommande sedimenteringsproblemen som relaterar till mikrobiell biomassa i

aktivslamprocesser. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 95

Biologiska bäddar- biofilmsystem Biofilmsystem är väldigt tåliga mot belastningsskador och tillfälliga chocker av industriellt

avloppsvatten. Detta beror på den stora mängden mikroorganismer som alltid finns

magasinerade i biofilmen. På grund av tåligheten lämpar sig biofilmsystem väl för biologisk

rening även för små avloppsvattenmängder. De biologiska bäddarna för BOD-avskiljning har

trängts tillbaka av aktivslammetoden. De är inte så vanliga nu för tiden men förekommer vid

mindre kommunala anläggningar och vid höga industriella belastningar. Installationer av

suspenderade bärare ökar däremot. Denna teknik är framförallt vanlig vid införande av eller

uppgradering till kväveavskiljning.40

Reningsprocess för biofilmsystem Den biomassa som bildas då mikroorganismer tillväxer på en yta kallas biofilm. Biofilmen är

en gelatinös hinna som innehåller bland annat bakterier, svampar, protozoer, alger och

larver av diverse organismer. Mikroorganismerna bygger upp beläggningen på ytorna i

avloppsvattnet. Beläggningens fulla effekt kan ta upp till två till tre veckor att skapa för

mikroorganismerna. Full effekt nås snabbare vid varma än kalla temperaturer. 38 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 84 39 Svenskt Vatten, Avloppsteknik 2, sid 94 40 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 99.

34

Transporten av näringsämnen, syre och sönderdelningsprodukter bygger på diffusion, vilket

innebär att en molekyl rör sig från en högre koncentration till en lägre. Syre och

näringsämnena rör sig in i biofilmen eftersom koncentrationen av syre och näringsämnen är

högre i avloppsvattnet än inne i biofilmen.

Sönderdelningsprodukter från bakteriernas nedbrytning av näringsämnen rör sig inifrån

filmen ut till avloppsvattnet eftersom koncentrationen av dessa är lägre i avloppsvattnet än i

biofilmen.41

Principen för reningsförloppet i biofilmsystem. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 99

I biobäddar upptar avloppsvattnet det erfoderliga syret dels då vattnet faller fritt från en

spridare ned på bäddmaterialet, dels då vattnet sipprar ned genom bädden i kontakt med

luft som genomströmmar bäddens hålrum uppåt eller nedåt. Med suspenderade bärare

tillsätts luften till avloppsvattnet vanligtvis genom bottenmonterande grovblåsiga

luftningaanordningar, vilket också håller bärarna flytande (suspenderade). Utformningen av

bärarna optimeras så att en god transport av syre och substrat från avloppsvattnet till

biofilmen skapas.

41 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 99

35

Biobäddens kapacitet/effektivitet avgörs framförallt av hur stor yta som biofilmen kan växa

på samt den tid vilken vattnet passerar biofilmsytan. Reningsprocessen sker snabbast i

bäddens översta skikt och dess hastighet avtar kontinuerligt nedåt allteftersom

näringsämnena i avloppsvattnet förbrukas. I både biobäddar och suspenderade

biofilmsystem faller överskottet av biomassan av från ytan. Detta sker då tjockleken på det

anaeroba skiktet blivit för stor. Bakterierna mister då sin förmåga att hålla sig kvar på ytan.

Allt sköljs inte av samtidigt, vilket gör att ett biofilmsystem är bättre skyddat mot utsköljning

(vid exempelvis höga flöden eller giftstötar) av de aktiva mikroorganismerna än ett

aktivslamsystem.42

Utformning av högbelastade biobäddar Avloppsvattnet sprids över biobädden med hjälp av spridare som ser till att vattnet

distribueras jämnt över biobäddens ovanyta. Avloppsvattnet sipprar långsamt ned genom

bädden och fördelas över biofilmen som sitter fast på bäddmaterialets yta. Bädden dräneras

på undersidan på sådant sätt att den yttre luften får tillträde. Vattnet som runnit igenom

biobädden innehåller slam och leds därför genom en separationsprocess (oftast

sedimenteringsbassäng) innan det släpps ut i recipienten. Bäddens underbyggnad måste

utföras så att luften får fritt tillträde och så att avloppsvattnet lätt kan avrinna utan risk för

slamavsätttning. Luftningen av bädden sker genom självcirkulation eller fläktar som oftast

leder luft underifrån och uppåt i biobädden.

Bäddmaterialet utgörs av sten (makadam) med en styckestorlek av 70-90 mm eller av

plastmaterial med stor specifik yta. Bäddhöjden uppgår till 3-4 m. Vid denna höjd brukar den

naturliga luftningen alltjämt vara tillräcklig men i många fall utrustas bädden med fläktar för

att säkerställa syrets tillförsel om den naturliga luftningen skulle bli otillräcklig.

Avloppsvattnet leds in genom en vertikal ledning i bäddens centrum. 43De lågbelastade

bäddarna för BOD-avskiljning har idag endast historiskt intresse som föregångare till den

högbelastade bädden. Den lågbelastade bädden byggs i stort sett på samma sätt som den

högbelastade, men belastas med mindre mängd BOD per volym.44

42 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 100 43 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 100 44 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 101

36

Biobäddens uppbyggnad. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 100

Cirkulationspumpning För att höja reningseffekten har man vid högbelastade bäddar infört cirkulationspumpning

av redan behandlat avloppsvatten. Bädden beskickas med en större mängd

avloppsvattenmängd, samtidigt som avloppsvattnets föroreningskoncentration minskar.

Genom cirkulationspumpning kan följande fördelar uppnås:

Man kan upprätthålla en konstant hydraulisk belastning och få en mer effektiv bortspolning

av slampåväxt. Biofilmen hålls med stor sannolikhet alltid fuktig. Man får en effektivare

belastning och funktion hos djupare delar av bädden. Man förbättrar reningseffekt genom

ympning samt att risk för obehaglig lukt minskas om avloppsvattnet syresätts effektivt.

Flugolägenheter minskas också.

Pumpkapaciteten bör alltid hållas uppe för att hindra igensättning av bädden. För att minska

igensättning fodras att slamtillväxten lämnar bädden. Ju mer föroreningar som tillförs

bädden ju större blir slamtillväxten, vilket kräver högre strömningshastighet av

avloppsvattnet genom bädden. Lämpliga värden på den hydrauliska belastningen är 0,8-2 m³

avloppsvatten per timme och m² bäddyta (m/h) för stenbäddar och 2-5 m/h för

plastbäddar.45

Ventilation Den naturliga ventilationen är i regel tillräcklig vid öppen bädd. Däremot måste mekanisk

ventilation med hjälp av fläktar införas så fort bädden överbyggs. Ett sätt att kombinera

syresättning och luftreduktion, är att använda illaluktandeventilationsluft från

avloppsanläggningen för att syresätta biobädden.


37

Ventilationen avser inte enbart att tillföra bädden det syre som mikroorganismerna behöver,

utan också att avlufta bädden på koldioxid som bildas av organismerna. Ju större

avloppsvattnets föroreningsgrad är, desto kraftigare ventilation krävs.46

Väggar, filterbotten och bottenplatta Biologiska bäddar utförs med väggar av armerad betong. De är vanligtvis runda så att

avloppsvattnets fördelning över bäddytan kan ske med roterande spridare. Bottenplattan

utformas med fall för att samla upp avloppsvatten och slam från biobädden. Fallet är

antingen från centrum till en i perferin omgjuten ränna eller in till centrum. Lutningen av

bottenplatta och rännor skall vara så stor att ingen upplagring av slam sker. Filterbottens

uppgift är att hålla kvar filtermediet och låta vattnet och slammet rinna igenom.

Konstruktionen som bär uppfilterbotten skall vara stark nog att bära filtermedia, biofilm och

vatten. Utformningen skall även gynna jämn distribution av luft under biobädden.47

Bäddmaterial De biologiska reningsprocesserna i en biobädd sker i en biofilm som växer på

bäddmaterialet. Den uppnådda reningseffekten är därför beroende av den sammanlagda

kontaktytan mellan bäddmaterialet och avloppsvattnet, under förutsättning att tillgången på

syre är tillfredsställande. Ju mer yta per kubikmeter desto mer biomassa kan rena vattnet.

Hålrumsvolymen i bädden avgör bäddens hydrauliska kapacitet (hur mycket avloppsvatten

per tidsenhet bädden kan behandla). Under de senaste åren har främst bäddmateriel av

plast kommit till användning. De moderna bärarmaterialen har en stor specifik yta (100-

250m² per m³ fyllning) och stor hålrumsrumsvolym. Endast vatten som genomgått silning

eller fingallring bör ledas till dessa bäddar för att undvika igensättning. För sten gäller att ju

mindre kornstorlek desto större kontaktyta Kornstorlek mindre än 50 mm begränsar

syretillförseln samt att risk för igensättning uppstår. Det bästa möjliga bäddmaterialet hos en

biologisk bädd ska vara beständigt mot vittring, utgöra ett bra underlag för den biologiska

påväxten samt ha en lämplig form och storlek (för sten). Samtliga dessa krav uppfylls av

makadam framställd av gnejs och granit vilket tidigare var det vanligaste bäddmaterialet.48

Spridare Den huvudsakliga uppgiften för spridaren är att jämnt som möjligt fördela avloppsvattnet

över bäddytan. Den dimensioneras för en viss bestämd vattenmängd per tidsenhet. Det finns

både fasta och rörliga spridare. Rörliga spridare kan utföras antingen som travers- eller

roterande spridare. Runda biobäddar med roterande spridare är den vanligaste

utformningen. Tilloppsröret för avloppsvattnet dras upp i centrum av bädden och ansluts till

spridaren. Övertrycket i spridarrören brukar uppgå till 0,5-1 mvp (mvp = meter vattenpelare.

1 mvp = 9,81 kPa). Spridarens periferi hastighet bör vara 0,3-0,5 m/s. Det är viktigt att

hastigheten inte för hög, då avloppsvattnet i så fall kastas ut från centrumdelen som då blir

obelastad. I dag monteras vanligen motordrivna spridare. Varierande spridarhastighet

påverkar biofilmens tjocklek och effektivitet. Oftast behöver spridaren bromsas.49

46 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 102 47 Svensk Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 103 48 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 103 49 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 105

38

Suspenderade bärare – suspenderad biofilmsteknik I ett system med suspenderade bärare leds avloppsvattnet in till en reaktor med 1-5 cm

stora bärare. Grovblåsiga bottenluftare håller bärarna i ständig rörelse och förser

mikroorganismerna med syre. Ett galler i utloppet av reaktorn håller kvar bärarna men låter

det renade vattnet och biofilmsöverskott (slam) passera. Med denna teknik går det att klara

av även extrema belastningar på 200 kg COD per m³ reaktorvolym och dygn.

Olika modeller av suspenderade bärare. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 105

39

Biorotor Den består av vertikalt monterande plastskivor vilka till 40 % är nedsänkta i avloppsvattnet.

Genom att skivorna sakta roterar (vanligen 1-2 varv per minut) befinner sig bärarmaterialet

omväxlande i avloppsvattnet och ovanför vattenytan. Organiska föroreningar i

avloppsvattnet bryts ned av de mikroorganismer som växer på skivorna. Syre tas upp under

passagen genom luften. Skivdiametern kan uppgå till 3,5 m och beroende på hur tätt

skivorna sitter blir den specifika ytan 100-230m2/m3. Biorotorer är känsliga för igensättning

och avloppsvattnet bör förbehandlas (galler, sil och/ eller försedimentering).50

Verkningssätt för biorotor. Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 106


40

Dimensionering av biobäddar Den högbelastade bädden med bäddmaterial av plast med stor yta per volumenhet kan

belastas med 3-4kg BOD7/m³,d. Biobäddar i kallt klimat dimensioneras med lägre belastning.

Den erfoderliga vattenmängden per m² bäddyta angavs ursprungligen till 0,8 m³/m² (0,8

m/h). I Sverige har man använt 1,2-1,5 m/h. Det är påvisat att en väsentlig ökning av

beskickningen utöver den ursprungliga, 0,8 m/h, är förmånlig för reningseffekten. Den

hydrauliska belastningen på bärarmaterial av plast är normalt 1,5-3,0 m/h. Den vanliga

fyllnadshöjden är 4-6 meter. Vid högbelastad biobädd kan man vanligen räkna med en

reduktion av cirka 80-90 % av BOD7-mängden i ett kommunalt avloppssystem.51


41

Kväveavskiljning

Allmänt om kväve Kväve (N) är ett viktigt näringsämne för alla levande organismer, men kväveföreningar kan

också vålla problem av olika slag i våra naturliga vatten. Problem som kan motivera att kväve

avlägsnas från kommunalt avloppsvatten är: hälsorisker i dricksvattnet, syrebrist i

recipienten och eutrofiering i recipienten. Alltför höga nitrathalter i dricksvatten är en risk

eftersom nitrat övergår till nitrit. Nitritet påverkar hemoglobinet i de röda blodkropparna så

att syreupptagningen minskar. Detta kan bli särskilt allvarligt för spädbarn som får

modersmjölksersättning.

Höga nitrathalter i dricksvatten kan även tyda på samband med magcancer. Högsta tillåtna

nitrathalt i dricksvatten är 50 g NO₃/m³.52 Dricksvatten är otjänligt >50 g NO₃/m³. I de

regioner där avloppsvatten direkt eller indirekt återanvänds som dricksvatten är

kväveavskiljning helt nödvändig. Den kan antingen ske vid avloppsreningen eller vid reningen

av dricksvatten.53

Om kvävet föreligger i form av ammoniak eller ammonium när det når en syrerik recipient

kommer bakterierna att oxidera detta till nitrit eller nitrat. Vid denna oxidation54 förbrukar

bakterierna syrgas som tas ur recipienten vars syreinnehåll minskar.

Eutrofiering Om för mycket näring tillförs ett vattenområde (eutrofiering), ökar algtillväxten och orsakar

igenväxning. Algtillväxt fodrar tillgång till vissa näringsämnen. Saknas ett av dessa sker ingen

algtillväxt oavsett hur god tillgången på övriga ämnen är. Det ämnen som det är brist på

begränsar tillväxten. Det kan alltså vara antingen koldioxid, fosfor, mikroämnen eller ljus

som begränsar algtillväxten i en recipient. Det är lättast att kontrollera tillförseln av fosfor

som till stor del finns i orenat avloppsvatten. Kväve kommer till största delen från

kvävegödselmedel som används i jord-skogsbruk samt från nederbörd, varvid kvävekällan

bland annat är biltrafik. Vissa alger kan tillgodogöra sig kväve direkt ur luften. Mikroämnena

behövs i så liten mängd, att det inte är realistiskt att begränsa algtillväxten genom avskiljning

av dessa från avloppsvatten.55

En del av övergödningens problem anses bero på den ökande kvävetillförseln. Detta var det

huvudsakliga skälet till att man i mitten på 80-talet började ställa krav på avskiljning av kväve

vid kustnära kommunala avloppsverk större än 10 000 pe i södra Sverige. Vid år 2002 var ca

71% av de kustnära reningsverken anslutna till ett reningsverk med kväverening.

52 NO₃-N=Nitratkväve, endast kväve i förening är av intresse. 53 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 112 54 Oxidation= kemisk reaktion vid vilken två ämnen utbyter elektroner. Det ämne som avger elektroner sägs bli oxiderat. Det som upptar elektroner sägs bli reducerat. Bakterier utvinner energi genom att oxidera vissa ämnen. 55 Svensk Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 112

42

Den huvudsakliga källan för kväve till våra kommunala avloppsreningsverk är befolkningens

konsumtion av proteinhaltig föda (äggviteämnen). Även vid biologisk rening utan speciell

kväveavskiljning assimileras56 en del av kvävet i biomassan. Detta beror på att bakterierna

behöver kväve för sin tillväxt. Om denna biomassa är aktivt slam, förs en viss del av kvävet

bort genom uttag av överskottslam. På detta sätt avlägsnas 10-30 % av inkommande

kvävemängd beroende på bakterietillväxten, som i sin tur beror på hur mycket organiskt

material som kommer in.

För att kunna nå högre avskiljningsgrad måste mer än assimilation användas. Kvävet måste

avskiljas på annat sätt än med överskottsslammet. Att omvandla kväve till kvävgas är den

metod som används vid biologisk kväveavskiljning. Kvävgas avgår sedan till atmosfären som

redan till ca 80 % består av kvävgas. Omvandlingen till kvävgas sker genom att koppla de två

mikrobiologiska processerna nitrifikation och dentrifikation.57

Nitrifikation Ammoniumoxiderande bakterier omvandlar ammoniumjonerna till nitritjoner, varefter

nitritoxiderande bakterier omvandlar nitritjoner till nitratjoner. Eftersom omvandlingen är

en oxidation med syre, är aeroba betingelser nödvändiga. Detta tvåstegsförlopp kallas

nitrifikation och bakterierna som utför den är autotrofa58 nitrifierare. Ammoniumoxiderarna

som omvandlar ammonium till nitrit, är av bakteriesläktena Nitrosomonas, Nitrosospiras och

Nitrosococcus medan nitritoxiderarna, som omvandlar nitrit till nitrat, är Nitrobacter,

Nitrospira, Nitrospina och Nitrococcus.

De flesta nitritfierande bakterierna får energi genom att oxidera ammonium eller nitrit. De

flesta andra bakterierna får energi genom att oxidera organiskt material. Kol att bygga upp

sina celler med får de nitritfierande bakterierna från koldioxid. Nitritfierande bakterier

behöver använda en stor andel av sin energi till att uppta koldioxid till sin biomassa. Detta

med för att de växer och förökar sig långsammare än bakterier som kan använda organiskt

material som kolkälla. För att de nitrifierande bakterierna skall finnas i systemet behöver de

alltså tillräckligt med tid på sig för att föröka sig. Tillväxthastigheten påverkas positivt av

högre halter syre och/eller ammonium och högre temperatur. pH skall idealt vara 7,5-8,6.

Sammantaget medför detta för ett aktivslamsystem att slamåldern inte får vara lägre än att

nitrifierarnas tillväxt kompenserar för uttaget av nitrifikationsbakterier med överskottslam

och slamflykt.59

56 Assimilera – ta upp 57 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 114 5858 Autotrofa bakterier = bakterier som bildar biomassa med koldioxid (organiskt material) som kolkälla. 59 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 115

43

Aerob slamålder som funktion av temperatur för att uppnå stabil nitrifikation. Bildkälla: Avloppsteknik 2 –

Reningsprocessen, sid 115

Denitrifikation Om nitrathaltigt avloppsvatten kommer till en miljö där det saknas syre kommer bakterierna

att i brist på syrgas i stället reducera kvävet i nitraten (nitratrespiration). Denna miljö är

anoxisk.60 Kvävet i nitraten reduceras via bland annat nitrit till kvävgas. Detta förlopp kallas

denitrifikation och utförs av heterotrofa bakterier61. Det är bakteriernas respiration som är

intressant ur kväveavskiljningssynpunkt. Energin och kolkällan för tillväxt får bakterierna från

nedbrytning av organisk material.

Förutsättningar för denitrifikation i avloppsverk är att man har tillgång till nitrat, frånvaro av

syre, kolkällans kvalitet och mängd samt temperaturen. Denitrifikationshastigheten beror på

hur effektivt bakterierna respirerar. Vid högre temperatur respirerar bakterierna snabbare

liksom då bakterierna har tillgång till en kolkälla som är mer lättomsättlig än den som finns i

inkommande avloppsvatten.

Det är viktigt att miljön är fri från löst syre i vattnet eftersom bakterierna föredrar att

använda syre för sin respiration. Är ansamlingen av biomassa (flocken/biofilmen) tillräckligt

stor kan en anoxisk zon uppstå inne i biomassan även i en luftad bassäng. Detta gör att en

viss denitrifikation även kan förekomma i de luftade zonerna i ett aktivslamsystem eller i

delar av biofilmen i en biobädd. Biologisk kväveavskiljning resulterar i kvävgas som är en

naturlig beståndsdel i luften och har ingen gödande effekt. Vidkväveavskiljningen bildas

ibland även en mindre andel lustgas, N₂0. De kommunala reningsverkens bidrag till den

totala bildningen av lustgas är dock liten.62

60 Anoxisk= utan fritt syre men med tillgång till nitrat som oxidationsmedel. 61 Heterotrofa bakterier= bakterier som bildar biomassa med organiska föreningar som kolkälla. 62 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 116

44

Alkalinitet

Alkaliniteten påverkar och påverkas av processerna som ingår i kväveavskiljningen på flera

sätt. Alkaliniteten är ett mått på en vätskas förmåga att motstå en pH-sänkning (försurning).

De ämnen som står för alkaliniteten i avloppsvattnet räknas samman och presenteras i

totalalkalinitet eller ekvivalenta vätekarbonatjoner.

Dessa ämnen finna i olika mängd i avloppsvattnet beroende på källan för dricksvattnet och

vad vattnet utsatts för innan det kom till reningsverket. I nitrifikationsförloppet bildas det

vätejoner som förbrukar vätekarbonatjoner. Om pH sjunker under cirka 7 avtar de

nitrifierande bakteriernas aktivitet. Denitrifikationsprocessen använder vätejoner och

hjälper därmed till att motverka pH-sänkningen till viss del.63

Andra metoder för kväveavskiljning

Separering vid källan

I urinsorterande toaletter samlas urinet in separat och kan användas för gödning. Det är

också möjligt att var för sig transportera toalettvatten och BDT-vatten och att behandla

toalettvattnet separat för kväveavskiljning. En sådan separering av hela ledningsnätet skulle

dock bli mycket kostsam. Teoretiskt kan kvävemängden i urinet sänkas genom att

befolkningen äter mindre mängd mat med äggviteämnen (kött, ägg och mjölk).

Ammoniakavdrivning

Genom att höja pH-värdet genom tillsats av eventuellt kalk övergår ammoniumföreningar till

ammoniakgas som kan drivas av med en luftström. I ett efterföljande adsorptionssteg med

syra (svavelsyra eller salpetersyra) absorberas sedan ammoniaken och en koncentrerad

ammoniumsulfat- respektive ammoniumnitratlösning bildas. Den kan användas för gödning.

Ammoniakavdrivning är främst lämpad för behandling av vatten med höga ammoniumhalter

till exempel i rejektvatten från avvattning av rötslam eller för vissa industriella

avloppsvatten.

Jonbyte

Ammoniumhaltigt, biologiskt behandlat avloppsvatten kan ledas till jonbytarmassa med

krossad clinoptilolit där ammoniumjoner avskilj. När inte jonbytarmassan förmår avskilja fler

ammoniumjoner regenereras dessa med kalk med efterföljande avdrivning av bildad

ammoniak med luft. Ammoniakgasen tillförs ett absorptionssteg och en koncentrerad ström

med flytande ammoniak kan utvinnas. Det avjonande vatten som ofta finns på laboratorier

har framställts genom jonbytarteknik.64

63 Svenskt Vatten, Avloppdteknik del 2, sid 117 64 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 118

45

Utformning av biologisk kväveavskiljning En möjlighet att avlägsna kväve på biologisk väg är att dela upp den biologiska

reningsprocessen i tre separata och åtskilda delprocesser:

• I en delprocess oxideras huvuddelen av det organiska materialet i avloppsvattnet

aerobt. Här sker en viss reduktion av kväve genom assimilation.

• Avloppsvattnet tillförs nästa aeroba steg där ammonium oxideras till nitrat. Eftersom

vattnet nu innehåller mindre organiskt material växer de heterotrofa bakterierna

mindre här och ett bakteriesamhälle med en hög andel nitrifikationsbakterier kan

utvecklas.

• I den tredje delprocessen, den anoxiska denitrifikationssteget, tillsätts organiskt

material (kolkälla), till exempel metanol. Bakterierna reducerar här kvävet i

nitratjonerna för att oxidera det organiska kolet i metanolen. Slutprodukterna blir

kvävgas och koldioxid.

Flödesschema vid biologisk kväveavskiljning. Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 118

Om tre separata system av suspenderad biomassa skall utföra de tre delprocesserna som

beskrivs ovan behövs tre sedimenteringsbassänger för de tre slamsystemen (treslamsystem).

Likaledes krävs separat tillsats av organiskt material. Detta ger höga kostnader. Ett sätt att

reducera kostnaderna är att integrera de tre delprocesserna i ett slamsystem, ett så kallat

en-slamsystem.65


46

Efterdenitrifikation Ett en-slamsystem med en första zon för oxidering av organiskt material och av ammonium

till nitrat följt av en anoxisk zon för denitrifikation visas i bilden under . Utan tillsättning av

kolkällan i den anoxiska zonen blir dock reduktionen av nitrat ej tillräcklig i många fall.

Behövs kolkällan kan denna vara extern eller utgöras av ett delflöde avloppsvatten som leds

förbi den aeroba zonen.

Ett vanligare sätt för efterdenitrifikation är ett en-slamsystem med en separat delprocess för

denitrifikation i ett biofilmsystem. System med endast biofilm förekommer också och är då

baserade på suspenderade bärare. Varje steg får då specialiserade bakteriesamhällen, precis

som i ett tre slamsystem. Separering av slam efter varje steg behövs inte i biofilmsystem.

Dock behövs en separering av det överskott av biomassa som lossnar från bärarna. Jämfört

med ett aktivslamsystem behövs mindre vattenvolymer i ett biofilmsystem.

Med tillsättning av extern kolkälla kan långtgående reduktion av nitrat ske. Nackdelen är

kostnaden för denna kolkälla samt de högre kraven på styrning och kontroll. Felaktigheter i

dosering kan leda till förhöjda utsläpp av BOD eftersom efterdenitrifikationsystemen ligger

sist i avloppsreningsprocessen. Processerna visa i bilderna nedan.66

Efterdenitrifikation i en-slamsystem (A), i en en-slamsystem med separat denitrifikation i biofilm (B) eller i

biofilmsystem (C). Bildkälla: Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, sid 119


47

Fördenitrifikation Fördenitrifikation är en teknik för biologisk kväveavskiljning med aktivt slam där kolkällan i

det inkommande vattnet används för denitrifikation. Vid fördenitrifikation leds

avloppsvattnet direkt in i den anoxiska zonen. Eftersom nitrifikationen inte sker förrän i den

aeroba zonen erfodras höga recirkulationsflöden från slutet av denna zon för att återinföra

bildat nitrat till denitrifikation.

Recirkulationsflödet brukar vara tre till fem gånger större än inkommande flöde. De höga

slamåldrar som krävs för de autotrofa nitrifierarna innebär att nitrifierande aktivslamsystem

kräver mycket större volymer (mer biomassa) än system för endast BOD-avskiljning.

Kväveavskiljningen begränsas av hur mycket nitrat som recirkuleras till den anoxiska zonen,

samt kolkällansmängd och kvalitet. Vid fördenitrifikation kan 60-75% av inkommande kväve

avlägsnas. Måste mer kväve avskiljas krävs efterföljande efterdenitrifikation.67

Principschema för biologisk kväveavskiljning med fördenitrifikation, så kallad recirkulationsprocess. Bildkälla:


Kombination av för-och efterdenitrifiering Det är oftast mest kostnadseffektivt att avskilja kväve genom fördenitrifikation. En

kombination av för- och efterdenitrifikation kan vara att föredra då långtgående

kväveavskiljning skall åstadkommas. Kolkällan i inkommande avloppsvatten (BOD7) skall

ändå avskiljas och görs detta i de anoxiska zonerna genom denitrifikation istället för de

aeroba zonerna undviker man luftning. Finns det dessutom mycket nitrat från till exempel en

separat rejektvattenbehandling, kan denna ledas till fördenitrifikationen för billig

denitrifikation och hjälpa till att reducera BOD7 och därmed luftningsbehovet i

huvudprocessen.68

67 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 120 68 Svenskt Vatten, Avloppsteknik del 2, sid 120

48

Slamhantering Avloppsslam bildas som en restprodukt vid avloppsvattenreningen och består av

partikelaggregat uppslammade i vatten. Det råslam som avskiljs i de olika reningsstegen

avskiljs och leds till slambehandlingen. Det slam som avleds från den mekaniska

avloppsvattenreningen kallas primärslam, slam från de biologiska reningsprocesserna kallas

bioslam och de flockar som bildas vid den kemiska fällningsprocessen bildar aluminium-,

järn- eller kalkslam – beroende på vilket fällningsmedel som använts. Slam som utgörs av en

blandning från mekaniskt, biologiskt och/eller kemiskt slam kallas för blandslam. Gallerrens

och sand räknas normalt inte som slam.69

Förtjockning För att reducera volymen av slammet inleds slambehandlingen vanligtvis med förtjockning.

Slamförtjockning innebär att en del av vattnet avlägsnas och lämnar kvar ett tjockare slam

med en högre TS-halt. Man strävar alltså efter en hög TS-halt i slamfasen samtidigt som man

vill att resthalten suspenderad substans (SS) i slamvattnet ska vara så låg som möjligt. Syftet

med slamförtjockningen är att minska volymen inför de följande processtegen.70

Förtjockningen sker oftast genom sedimentering, men även flotation och mekanisk

förtjockning genom centrifugering förekommer.71

Slamvattnet delas in i cellvatten, adsorptionsvatten, kapillärvatten och hålrumsvatten.

Hålrumsvatten utgör ca 70 % av slammets volym och det är detta vatten som avlägsnas vid

slamförtjockningen.72

Vattnets bindning till slampartiklar (Bildkälla: Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 10)

69 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 7 70 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 19 + 22 71 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 19 72 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 19

49

Halten suspenderad substans i slamvattnet växlar från anläggning till anläggning och stora

variationer kan förekomma för samma förtjockare. Normalt ligger dock halten mellan 100

och 500 g/m3. Slamvattnets halt av SS är ungefär likvärdigt vid sedimenteringsförtjockning

som vid flotationsförtjockning.

Förtjockningscentrifugering ger vanligtvis en höjning av slammets TS-halt men däremot en

betydligt sämre avskiljningsgrad än vid sedimenterings- eller flotationsförtjockning. Ofta

bara 75-85 %. Därmed blir halten SS i slamvattnet också hög vid förtjockningscentrifugering –

normalt inom intervallet 1 000 – 3 000 mg/l.73

Rutinkontroller i förtjockningssteget omfattar att kontrollera slamnivån i förtjockaren samt

slamvattnets mängd SS.74 Pumpade slammängder ska bokföras. Avskiljningsgraden

kontrolleras genom att analysera torrsubstanshalten i inkommande och förtjockat slam samt

halten SS i slamvattnet. Den slammängd som avgår med slamvattnet är av stor betydelse och

viktigt ha i beaktande. Att en stor mängd slam cirkulerar med slamvattnet mellan

försedimenterare och förtjockare riskerar att leda till att förtjockaren överbelastas.75

Sedimenteringsförtjockare

Sedimenteringsförtjockare (Bildkälla: Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 20)

I den kontinuerliga sedimenteringsförtjockaren kommer slammet in i centrum av den

cirkulära sedimenteringsbassängen. I mitten sitter en centrumdriven skrapanordning med

snedställda skrapblad som transporterar slammet till en slamficka. Skrapanordningen är

försedd med grindar som långsamt rör om för att större slampartiklar och bildas och

gasbubblor ska frigöras. Det är viktigt att omrörarhastigheten inte är för hög.

Periferihastigheten bör helst underskrida 0,1 m/s. 76

73 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 22-23 74 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 25 75 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 25 76 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 25

50

Grindomröraren med 2-4 st skraparmar är försedd med stavar, rör eller vinkeljärn för att

förbättra omrörningen. Slam som samlas i ytan, flytslam, avlägsnas med en ytskrapa till en

flytslamficka. Slamvattnet dras över ett skibord vid bassängens ytterkant.77

Vätskedjupet i en sedimenteringsförtjockare varierar mellan 2,5 – 5,5 m. Sedimenteringen

skulle kunna drivas i en djupare bassäng, men risken för att slammet blir aerobt (ruttnar)

skulle därmed också öka. Följden av det skulle bli ökad uppkomst av flytslam. Speciellt om

slammet är en blandning av primär- och överskottsslam. Bassängens diameter mäter ca

25 meter, detta för att undvika långa skraptransporter.78

Förtjockarens mekaniska utrustning fyller följande funktioner:

• Den långsamma omrörningen underlättar bildandet av större partikelaggregat och

frigör gasblåsor.

• Förbättrar sedimenteringen

• Transporterar förtjockat slam till slamfickan

Rapporterade periferihastigheter mellan 1 och 9 meter per minut.79 Vid dimensionering av

förtjockare är TS-belastningen den viktigaste parametern.80 Lämplig TS-belastning för

sedimenteringsförtjockning beror på vilket slam som behandlas, se bild nedan.

TS-belastningar på sedimenteringsförtjockare (Bildkälla: Avloppsteknik 3 - Slamhantering, sid 22)

Den hydrauliska belastningen vid sedimenteringsförtjockning av ett slam som består av

aktivt slam och kemslam ligger vanligen inom intervallet 0,1-0,2 m/h. Normalt sett bör

0,15 m/h inte överskridas.81 Uppehållstiden bör vara mer än 6 timmar men kortare än 24

timmar.82

77 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 20 78 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 20 79 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 20 80 TS-belastningen på förtjockarens yta uttryckt i kg TS/m2, h. Den hydrauliska belastningen uttryckt i m/h samt uppehållstiden är de parametrar som beaktas vid dimensionering av förtjockare. Källa: Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 21 81 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 24 82 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 21

51

För att undvika problem med anaeroba nedbrytningsförlopp som medför besvär med lukt-

och gasbildning bör det slam som pumpas till förtjockaren vara så färskt som möjligt.

Uppehållstiden i förtjockaren bör inte heller vara för lång.83

Sedimenteringsförtjockning är temperaturberoende eftersom den biologiska aktiviteten i

slammet är temperaturberoende och att olika fysikaliska egenskaper hos slammet och

vattnet är temperaturberoende.

Vid höga temperaturer avtar förtjockningen kraftigt på grund av ökad biologisk aktivitet och

vid låga temperaturer försämras slammets sjunkegenskaper. Den optimala temperaturen

ligger mellan 14 - 18°C.84

Uttaget av slam bör ske kontinuerligt, med samma hastighet som tillförseln.

Sedimenteringsförtjockningsanläggningar kan ibland få problem med flytslambildning.

Gasbubblor kan ge en flotationseffekt i förtjockaren där rötningen även kan fortgå i långsam

takt. Några timmars luftning som ökar pH till över 8 brukar stanna rötningsprocessen och

driva bort rötgasbubblorna.85

Flotationsförtjockare

Flotationsförtjockare (Bildkälla: Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 21)

I en flotationsförtjockare används principen att göra slammet lättare än vattnet. Ofta används

polymer för att förtjocka slammet. I en dispersionskammare löses luft i vatten under förhöjt

tryck, när sedan det luftmättade vattnet kommer in i förtjockaren frigörs små luftbubblor.

Dessa fäster vid slampartiklarna och lyfter dem till ytan. Periodvis kan ytslambildningen vara

intensiv och ytslammet avskiljs då med en ytslamskrapa. Det sedimenterade slammet på

botten fraktas bort av en bottenslamskrapa. Vattnet till dispersionen tas vanligen efter

försedimenteringssteget i vattenfasen eller ur utgående vatten från reningsverket.86

Lämplig TS-belastning för flotationsförtjockare är:

83 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 23 84 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 23 85 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 23 86 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 20-21

52

Överskottslam utan polymertillsats 2-4 kg TS/m2, h

Överskottslam med polymertillsats 3-5 kg TS/m2, h

Den hydrauliska belastningen beror på det inkommande slammets TS-halt, men bör ligga

inom intervallet 0,5-2 m/h med 1 m/h som normalvärde – dispersionsvattnet inkluderat.87

Flotationsförtjockaren passar speciellt bra vid svårförtjockat slam såsom bioslam.88 Vid

flotationsförtjockning finns ingen risk för anaerob nedbrytning av slammet eftersom

slammet ständigt tillförs luft och har en kort uppehållstid i förtjockaren.89

Tillförseln och avskrapningen av slam bör ske så ofta som möjligt. Slamtäckets tjocklek bör

ligga runt 0,5 m. Lämpliga pumpar för tillförseln är diafragma- eller excenterskruvpumpar.90

Mekanisk slamförtjockning Mekanisk slamförtjockning sker med hjälp av centrifuger eller olika anordningar för silning

(dräneringsband, filterbehållare eller filtersäckar). Den mekaniska förtjockningen sker med

eller utan tillsats av polymer och påminner mycket om slamavvattning.91 Polymeråtgången

ligger i nivån 2 – 4 kg polymer per ton TS.92 Förtjocksningscentrifugen ger en TS-halt upp till 25 %.

Satsvis förtjockning

Vid satsvis förtjockning pumpas slam in i en dekanteringstank och får stå och sedimentera

ett antal timmar. Sedan dras slamvatten från ytan med hjälp av en höj- och sänkbar

dekanteringsanordning ända till dess att slam följer med slamvattnet. Därefter pumpas det

förtjockade slammet vidare till fortsatt behandling och nytt slam pumpas in i

dekanteringstanken. Man bör sträva efter att ha så långa tidsintervall som möjligt och

inpumpning av slam bör inte ske mer än 2 gånger per dygn. 93

Kontinuerlig förtjockning

Vid kontinuerlig förtjockning pumpas nytt slam in till förtjockaren så pass regelbundet som

möjligt under dygnet. Slamvatten avgår via avdragsrännor i ytan. Tillförseln anpassas så att

tillåten TS-belastning och ytbelastning inte överskrids. Uttag av förtjockat slam avpassas så

att gränsytan mellan slamvatten och slam hålls relativt konstant i förtjockaren. Uttagen av

slam sker alltså med ett visst tidsintervall som bestäms av slammängden. I

sedimenteringsförtjockaren sker slamavdraget genom pumpning. Vid flotationsförtjockning

sker uttaget med ytslamskrapa och man strävar efter att hålla slamskiktet ca 0,5-1 m tjockt.

Bottenskrapning i flotationsförtjockaren sker ca 1-2 gånger per dygn eller oftare om behovet

finns.94

87 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 21 88 Föreläsning 29/1 2015 ”Slambehandling”, Föreläsare: My Soling 89 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 23 90 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 23 91 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 19, Läs mer om slamavvattning i bokens kap. 24, sid 44 ff. 92 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 23 93 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 24 94 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 24-25

53

Stabilisering Vid stabilisering av slammet minskar eller elimineras riskerna för att slammet börjar jäsa och

ger upphov till störande lukt.95 Slamstabilisering sker oftast genom biologiska processer där

den lätt sönderdelbara substansen bryts ned och får slammängden och TS-mängden att

reduceras. Primärslam som innehåller mer organiskt material reduceras mest, medan

kemslam minskar väldigt lite i TS-mängd eftersom det finns lite organiskt material kvar att

reducera. Slamstabiliseringsprocesserna avdödar också patogena bakterier och virus i viss

utsträckning.96

Genom att avdöda de bakterier och mikroorganismer som orsakar att slammet kan jäsa så

kan man också åstadkomma ett nära luktfritt slam. Avdödningen kan uppnås genom

uppvärmning, torkning eller kemikalietillsats. Vanligast är att använda kalk. I dessa fall sker

ingen nedbrytning av slammets organiska innehåll, men man får en hygieniskt sett

tillfredställande slutprodukt.97

Slamstabilisering kan även ske genom kompostering av avvattnat slam. Efter förtjockningen

håller slammet ca 2-5 % i TS-halt och för att minska vatteninnehållet i slammet ytterligare

används ofta maskiner som centrifuger98, skruvpressar, silbandspressar eller filterpressar.

Även tork- och vassbäddar utnyttjas för att vattnet ska dränera av (avvattning) och avdunsta

(torkning). I vassbäddarna sker också en biologisk nedbrytning av slammets organiska

material, främst under sommarhalvåret.99

Vid biologisk stabilisering sönderdelas organiskt material i slammet genom biologisk

nedbrytning. Detta kan ske på flera sätt:100

• Anaeroba processer (rötning). Här blir slutprodukterna utrötat slam (TS), slamvatten

och rötgas. Rötgasen består av koldioxid (CO2), metangas (CH4) och mindre mängder

svavelväte (H2S), ammoniak (NH3) mm. Svavelväte bildar tillsammans med

järnföreningar i slammet järnsulfid som gör att slammet får en svart färg.

• Aeroba processer (slamluftning, slamoxidation, kompostering). I dessa processer

bildas syrerika produkter som koldioxid (CO2), nitrat (NO3-), sulfat (SO4

2-). Järnsulfid

bildas inte i de aeroba processerna och slammet förblir grått eller brunt till färgen.

• Stabilisering i vassbäddar.

95 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 28 96 Beroende på vilken process som används och driftsätt. Källa: Avloppsteknik 3, sid 28 97 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 28 98 Ökad gravitationskraft 99 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 44 100 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 28

54

För att de aeroba och anaeroba processerna (biologiska) ska fungera bra behöver en rad

förutsättningar vara uppfyllda.

• Konsatant, relativt hög temperatur101

• Konstant pH (ca pH 7)

• Jämn tillförsel av näring i form av råslam

• Kontinuerlig omblandning för att bakterierna ständigt skall få tillgång till ny näring.

Samtidigt är det viktigt att förhindra att giftiga ämnen kommer med i råslammet och

förstör processerna. Det gäller bl.a. följande typer av ämnen:

• Starka syror och baser som förändrar pH

• Metallsalter som innehåller joner av silver, koppar, nickel, krom, kadmium m.fl.

Svårnedbrytbara desinfektions- och konserveringsmedel.

• Mineraloljor och andra svårnedbrytbara oljor och fetter.102

Rötning Nedbrytningen av organiskt material i rötkammare sker i flera delsteg (se bild nedan). I

hydrolysen103 löses sammansatta organiska ämnen upp och till enklare vattenlösliga

föreningar genom enzymer som avsöndras av bakterierna. Enzymerna verkar som

katalysatorer och ökar de biokemiska reaktionernas hastighet och bidrar till

sönderdelningen. I syrabildningen fortsätter nedbrytningen med hjälp av bakterier till enkla

fettsyror. I rötningens sista steg, metanbildningen, bildas metan och koldioxid med hjälp av

metanbakterier. Metan är svårlöslig i vatten medan koldioxiden i viss mån är vattenlöslig och

förblir löst i rötkammarens slamvatten så blir den avgående rötgasen förhållandevis rik på

metan. Normalt består gasen till 65-70 % metan och 30-35 % koldioxid.104

Anaerob nedbrytning av organiskt material. Bildkälla: Avloppsteknik 3, kap 23 – Slamstabilisering, sid 29

De mikroorganismer som är aktiva i de anaeroba reaktionsförloppen är beroende av att

temperaturen håller ca 37 °C och ett pH inom intervallet 6,8-7,2. För att uppnå rätt

temperatur utnyttjas det utrötade slammets temperatur för att värma upp råslammet. Detta

sker genom en slam/slam-värmeväxlare eller med en värmepump.

101 Mesofila anaeroba processer ca 37°C (35-40°C), termofila anaeroba processer ca 55°C och för aeroba processer >15°C 102 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 29 103 Kemisk reaktion vid vilken en bindning spjälkas genom reaktion med vatten 104 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 29

55

För att hålla uppe slammets temperatur i rötkammaren cirkuleras slammet genom en

slam/vatten-värmeväxlare där varmvatten tillförs.105 För att hålla rätt temperatur och pH i

hela rötkammarvolymen sker omrörning. För att inte orsaka igensättning och höga mottryck

i ledningar och värmeväxlare är det viktigt att slammet har en TS-halt på högst 4 % för att

inte flödeshastigheten och värmeöverföringen i slam/slam-växlaren ska bli för låg och

kraftigare omrörare ska behövas.106

Rötkammare med omrörning. Bildkälla: Avloppsteknik 3, kap stabilisering, sid 31

Effektiv omrörning får man med propelleromröraren som är den vanligaste

omrörningsmetoden idag. Vid stora anläggningar kan rötkammarvolymen delas upp i två. De

bör då planeras så att man kan driva dem antingen parallellt eller i serie. 107

Primärslam och slam från biobäddar är lättrötade och ger rötslam med hög TS-halt och

slamvatten med låg halt SS. Överskottslam från aktivslamanläggningar ger däremot en

svårförtjockad produkt med låg TS-halt.108 Nedbrytningen av den organiska substansen i

slammet anges som slammets utrötningsgrad och en väl fungerande rötkammare bör uppnå

en utrötningsgrad på 50 %.109 Det betyder att det rötade slammet bara innehåller hälften av

det organiska materialet som fanns i råslammet, samtidigt som det oorganiska materialet

kvarstår oförändrat. Av den del som bröts ned hittar vi ca 80 % i rötgasen (metan och

koldioxid) och ca 20 % i slamvattnet (som lösta organiska föreningar).110

105 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 30 106 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 30 107 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 31-32 108 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 33 109 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 33 110 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 34

56

Slamluftning Vid aerob nedbrytning av organiskt material i slam blir slutprodukterna koldioxid och

vatten.111 Syrgas förbrukas vid nedbrytningen och kan i princip sägas vara detsamma som i

luftningsbassängen vid en aktivslamprocess. Värmeutvecklingen vid nedbrytningen är högre

än vid den anaeroba rötningen och slutprodukten är energifattig. pH-värdet stiger initialt för

att sedan sjunka. Det beror på att den ammoniak som frigörs vid nedbrytningen av organiskt

material i början sedan oxideras till nitrat (nitrifikation).112 Olika typer av slam har olika

syretäring113. För att ett slam ska anses som stabilt ska syreförbrukningskurvan ha planat ut

på nivån för aerobt stabiliserat slam.

Konventionell slamluftning sker i överbyggda bassänger av samma typ som

luftningsbassänger. Bassängerna värmeisoleras normalt inte och ingen värme tillförs annat

än via luften ovanför bassängen. Normal uppehållstid är ca 15-20 dagar och optimalt bör en

temperatur på minst 15 °C. Termofil aerob stabilisering rekommenderas inte eftersom det

ger upphov till kraftig lukt.

Omrörning och syretillförsel sker via luftinblandningen som ska se till att hela slamvolymen

omblandas så ordentligt att det inte sker någon slamavsättning någonstans i bassängen. Det

finns risk för igensättning med trasor och annat och gallerrens, flytslam och liknande får inte

tillföras. Att dela upp bassängen i flera seriekopplade delsteg kan ge ett effektivare utnyttjande av bassängvolymen.

114

Nedbrytningen av organiskt material är inte lika stor som vid rötning och normalt får man en

ca 25-30 %-ig minskning av den totala slammängden genom slamluftning.115

Kompostering Kompostering innebär att organiskt material bryts ned av mikroorganismer, bakterier och

svampar då fritt syre finns tillgängligt. Den absolut viktigaste förutsättningen för

kompostering är tillgång på syre. Övriga faktorer som påverkar komposteringsprocessen är

bl.a: TS-halt, temperatur, hämmande kemiska föreningar, pH-värdet och tiden.116 Under

komposteringsprocessen bildas koldioxid, vatten och energi.

Slam kan komposteras i en blandning med hushållsavfall eller annat torrt organiskt material

såsom bark, spån eller trädgårdsavfall. Ifall slammet avvattnas till hög torrhalt (40-50 % TS)

kan det komposteras utan inblandning av annat material. Stabilisering genom kompostering

ger en minskad slamvolym och ökad torrhalt samtidigt som man kan tillverka

jordförbättringsprodukter som kan användas vid återställning av deponier och täkter m.m.117

111 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 39 112 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 40 113 Syreförbrukning per viktenhet organiskt material och tidsenhet. 114 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 40 115 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 40 116 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 61 117 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 55

57

Så kallad ”torrkompostering” sker i reaktorer eller i strängar eller högar vid 35-65 % torrhalt.

Energin som bildas under komposteringsprocessen ger en temperaturhöjning som vid en

riktigt styrd process kan ge en hygienisering av kompostmaterialet. En långtgående

kompostering ger en slutprodukt i form av en relativt stabil humus118.119

Rimligt mål för komposteringsprocessen är en nedbrytning av organiskt material med ca 40-

50 %. En kontrollerad stabilisering av 40-50 % av det organiska materialet minskar risken för

spontan rötning ute i naturen, som skulle ha producerat växthusgasen metan120. För att få en

så pass hög nedbrytning med jämn kvalitet i hela kompostmassan krävs en styrd luftad

process under minst 7 veckor med en vändningsfrekvens på ca 2-3 ggr/dag i början och 1-2

ggr/vecka i slutet av perioden.

Vid luftning med självdrag bör vändning ske under minst 10 veckor för ostabiliserat slam. Vid

förkomposteringen behöver luft tillsättas eftersom syre förbrukas vid oxidationen av det

organiska materialet. Luft behövs också för att leda bort värmeenergi i form av vattenånga

för att temperaturen inte ska bli så hög att mikroorganismerna hämmas.121

Komposteringstiden beror på om slammet är rötat eller inte och vilken stabiliseringsgrad

som eftersträvas hos den färdiga komposten.122 Kompostprodukt med hög stabiliseringsgrad

kan exempelvis användas för tillverkning av odlingsjord m.m. Vid lägre stabilisering finns mer

av kvävet kvar vilket skulle kunna användas t.ex. vid gödning vid åkerbruk.

Kompostering kan genomföras genom öppen och sluten kompostering. Den intensiva

förkomposteringen är där största risken för att luktproblem ska uppstå finns, bör utformas

som en sluten kompostering medan den efterföljande komposteringen kan ske som

öppen.123

Exempel på utformning:

• Förkompostering som sluten kompostering och efterkompostering i öppna strängar

med mognad i öppna högar.

• Både för- och efterkompostering som sluten med mognad i öppna högar.

• För- och efterkompostering som öppen kompostering i strängar med mognad i öppna

högar.

Tiden för förkompostering är vanligen 3-4 veckor och efterkomposteringen ca 4-6 veckor.

Tiden för mognad är ca 4-8 veckor. Totaltid för kompostering och mognad till en färdig

produkt är vanligen 11-15 veckor eller ca 2,5-4 månader.124

118 Sammanfattande benämning på mörkfärgade stora organiska föreningar i marken 119 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 55 120 Metan har ca 20 gånger så stor effekt på klimatet som koldioxid per viktenhet. 121 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 57 122 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 56 123 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 56 124 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 57

58

Slam kan innehålla stor mängd patogena bakterier, virus, parasiter och parasitägg av olika

slag vilket kräver hygienisering för att få ner till en acceptabel nivå. I dagsläget finns inga

juridiskt bindande hygieniseringskrav vid kompostering av slam, men väntas komma på

sikt.125

Kalkbehandling Genom att höja pH-värdet genom kalkning så pass mycket att bakterier och virus avdödas

eller hämmas. Kalktillsatsen måste ge ett pH >11 för att avdöda bakterierna som annars

börjar producera CO2 och syror vilket får pH att sjunka igen. pH-värdet bör överstiga 12 efter

14 dagars lagring vid 20°C.126

Tillsatsen av kalk kan ske före eller efter avvattning. Men normalt väljer man att tillsätta

kalken till avvattnat slam i en blandare för att undvika att basiskt slamvatten återförs till

reningsverket vilket då försvårar den kemiska fällningen p.g.a. pH-variationer. Vid kalktillsats

efter avvattning används osläckt (bränd) kalk. Därmed får man också en kraftig

värmeutveckling vid släckning av kalken vilket ökar bakterieavdödningen. Stark lukt

uppkommer genom att ammoniak frigörs.

Fördelen med kalkbehandling i stabiliseringssyfte är att metoden är enkel och kräver små

investeringar. Däremot kan kalkkostnaden bli dyr och ger endast en temporär

stabiliseringseffekt på slammet. Efter en tids lagring har pH-värdet avtagit så pass att

bakteriella nedbrytningsprocesser påbörjas. Detta ger kalkat slam en begränsad

lagringstid.127

Avvattning Efter förtjockningen har slammet en TS-halt på ca 2-5 %. För att ytterligare öka torrhalten

behöver ytterligare vatten pressas ur hålrummen i slammet och därigenom även minska

slammets volym. Avvattning kan ske mekaniskt med hjälp av centrifuger, skruvpressar,

silbandspressar eller filterpressar. Men också genom tork- och vassbäddar där vattnet dels

dränerar av (avvattning) och avdunstar (torkning).128 Vid avvattning delas slammet upp i en

koncentrerad slamfas (slamkakan) och en vattenfas (rejektvattnet). Det är viktigt att sträva

efter att rejektvattnet har en låg halt SS. Är SS-halten i rejektvattnet för hög så återförs en

stor mängd slam till vattenbehandlingsdelen.129

125 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 56 126 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 42 127 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 42-43 128 Avloppsteknik 3 – Slamhantering sid 44 129 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 44

59

Mekanisk avvattning För att underlätta och öka avskiljningsgraden i den mekaniska avvattningen konditioneras130

slammet innan avvattningen. Detta sker genom tillsats av kemikalier131, genom uppvärmning

eller genom frysning. I samband med mekanisk avvattning är kemikalietillsats den vanligaste

konditioneringsmetoden. Exempelvis ger användningen av polymer en trefaldig verkan vid

avvattning:132

• Avskiljningsgraden ökar genom utflockning av mikropartiklar.

• TS-halten i slamkakan ökar genom att partikelstorleken ökar och därmed andelen

lättavvattnat hålrumsvatten.

• Styrkan hos bildade flockar ökar genom bryggbildning så att högre tryck kan

anbringas utan att partiklarna faller sönder.

Vid avvattning i vassbädd och torkbädd utförs vanligen ingen konditionering.133

Centrifugering

Vid avvattning genom centrifugering är dekantercentrifugen vanlig. Den består av en

cylindrisk-konisk trumma med en skruvtransportör monterad inuti.134 Trumman och

transportören roterar med hög hastighet i samma riktning, men skruvtransportören med

något lägre eller högre varvtal än trumman.135

Dekantercentrifug i genomskärning. Bildkälla: Avloppsteknik, kap 24 Avvattning, sid 48

Slammet som ska avvattnas matas in i maskinens centrum genom ett inloppsrör och förs

genast ut till trummans periferi av centrifugalkraften. Eftersom de fasta slampartiklarna är

tyngre än vattnet så avsätter de sig som ett lager runt trummans vägg medan vattnet bildar

en ring närmare centrum. Vattendjupet i trumman bestäms av ett antal hål i rotorns stora

gavel. Det är genom dessa hål som rejektvattnet (vattenfasen) lämnar centrifugen. Det

avvattnade slammet (slamkakan) transporteras av skruvtransportören till rotorns smalare

del där det matas ut av centrifugalkraften. 136

130 Syftar till att öka partikelstorleken genom sammanslagning av små partiklar till större partikelaggregat. 131 Oorganiska flockningsmedel som aluminiumsalter eller en kombination av kalk och järnsalter, dels organiska polymerer. 132 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 47 133 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 45 134 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 48 135 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 48 136 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 48

60

Centrifugens kapacitet bestäms av trummans längd och diameter där större dimensioner

betyder större kapacitet. Ett högre varvtal innebär högre centrifugalkraft och en effektivare

avvatning, det vill säga ett torrare slam.

Avskiljningsgraden137 minskar däremot med högre varvtal eftersom en del av de bildade

partikelaggregaten då faller sönder och följer med rejektvattnet.138 Högt differensvarvtal

innebär snabbare utmatning av slamkakan och därmed ett blötare slam samtidigt som det

ger en högre avskiljningsgrad. Moderna centrifuger kan anpassa differensvarvtalet

automatiskt efter det avvattnade slammets konsistens (TS-halt).139

En låg belastning ger ett bättre driftresultat genom att uppehållstiden i centrifugen blir

längre. För polymertillsatsen finns en optimal dosering som ger bästa resultat. Också valet av

doseringspunkt av polymer har betydelse för avvattningsresultatet.140

Filtrering

Vid filtrering avskiljs vatten genom ett medium som i princip bara släpper igenom

vattenfasen. Slampartiklarna fångas upp av filterduken eller silduken och bildar en slamkaka

som vattnet ska passera. För att få en acceptabel torrhalt på rimlig tid måste vattnet

avlägsnas från slamkakan av en tryckskillnad. 141 Tryckskillnaden åstadkommer man genom

att vattnet sugs ut ur slamkakan med undertryck eller pressas ut genom övertryck.

Silbandspress

Silbandspressar är vanliga vid svenska avloppsreningsverk och finns i flera olika fabrikat och

utförande. Men gemensamt för dem är att slammet tillförs ett långsamt gående silband där

det först får dränera och sedan pressas mellan två silband med ett efterhand ökande

presstryck. Konditionering av slammet sker genom polymertillsats i en roterande

blandningstrumma innan slammet tillförs silbandet. För att få en effektiv avvattning måste

slamkakan utsättas för skjuvning, vilket innebär att man får slampartiklarna att glida mot

varandra. Detta åstadkommer man genom att silbanden bryts över valsar. Silbanden

behöver renspolas kontinuerligt med vatten under högt tryck. 142

137 Förhållandet mellan vikten av fast material i det avvattnade slammet och vikten av fast material i det våra slammet före avvattning. Med fast material menas suspenderad substans (SS) 138 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 48 139 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 48 140 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 49 141 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 50 142 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 50

61

Silbandspress. Bildkälla: Avloppsteknik 3, kap 24, sid 50

Filterpress

Efter konditioneringen pumpas slammet in i en kammare mellan två filterplattor försedda

med filterduk. Slammet avsätts i kamrarna medan vattnet passerar ut genom filterduken och

samlas upp som rejektvatten. Slamkakorna avlägsnas genom att öppna pressen. Driften sker

därför satsvis och filtreringen pågår tills pumpen inte kan pressa mer vatten genom

slamkakan eller vid den tidpunkt det är bestämt att en sats ska pressas. Därmed bestäms

kapaciteten av filterkammarvolymen och den tid som det tar för en filtreringscykel

bestående av filtrering och tömning.143

Vassbäddar Stabilisering och avvattning kan också ske i vassbäddar, som är en metod som utvecklades i

Tyskland, Danmark och USA under 1980- och 90-talen. I vassbäddarna sker också en

biologisk nedbrytning av slammets organiska material, främst under sommarhalvåret.

Vassbäddarna kan ta emot större mängder slam än vanliga slamtorkbäddar. De är oftast

uppbyggda med planerings- och dräneringslager, dräneringsrör och tätduk.

Dräneringsvattnet leds ofta tillbaka till reningsverket.144

143 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 52 144 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 52

62

Sektionsskiss av en vassbädd. Bildkälla: Avloppsteknik 3, kap 24, sid 52

Vassbäddar dimensioneras vanligtvis för 50-100 kg TS per m2 och år. TS-mängden beror mest

på i vilken grad slammet har stabiliserats innan det kommer till vassbädden. Slammet som

läggs på bäddarna har oftast en TS-halt mellan 0,5 – 2,5 procent.145 Man behöver minst fyra

bäddar för att få en upptorkning mellan utpumpningarna. Efter ca 10 år behöver

behandlingen brytas eftersom slamdjupet då uppnått 1,5 m och detta är gränsen för vad

bladvassens upptorkningsförmåga klarar av.146 Bäddarna kan tömmas tre gånger och har en

förväntad livslängd om ca 30 år. Det färdiga slammet från en vassbädd liknar kompostjord

och har en TS-halt på 50-70 %. Till stor del finns all fosfor och tungmetaller kvar medan stora

delar av kvävet reducerats.147

Främsta fördelen med vassbäddar är att kemikalieförbrukningen (polymerer kan uteslutas)

minskar och renare dräneringsvatten ger lägre belastning än rejektvattnet från vanlig

slamavvattning. Nackdelen är det stora ytbehovet och relativt stora arbetsinsatserna vid

uppstarten av anläggningen.148

145 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 52 146 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 52 147 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 53 148 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 53

63

Användning av avloppsslam till åkermark Slammets innehåll av kväve (ca 4 %), fosfor (ca 3 %) och organiska material kan fungera som

växtnäringsämnen inom jordbruket.149 För att lantbruket och i förlängningen,

livsmedelsindustrin, ska acceptera slam på jordbruksmark behöver slammet vara en

kvalitetsprodukt med väl dokumenterad sammansättning och spårbarhet inom ramen för ett

kvalitets- eller miljöledningssystem. Men livsmedelsindustrin är ytterst mån om såväl den

verkliga som den upplevda kvaliteten – så avsättning av avloppsslam till jordbruksmark

kommer troligtvis alltid att ha ett osäkerhetsmoment.150

Djurgårdar har i allmänhet tillräckligt med näring från stallgödsel, men spannmålsgårdar kan

slammets näringsämnen behövas. Slammet kan i så fall spridas på åkrarna efter skörd på

sensommaren och på hösten. Eftersom det rör sig om en begränsad tid behövs tillgång till

lagring av slammet.151

Användningen av slam på jordbruksmark är reglerat genom svensk lagstiftning. Och som

tidigare nämnts innebär försummelse av bestämmelserna även att förtroendet för slam som

kvalitetsprodukt äventyras.152

REVAQ – certifiering av slamproduktion Syftet med att certifiera slamproduktionen är att:153

• Växtnäringen från avloppsfraktioner produceras på ett ansvarsfullt sätt och att

kvaliteten uppfyller fastställda krav.

• Att certifieringssystemet ger alla aktörer en öppen och transparent information om

hur slammet produceras och om dess sammansättning.

• Att vara en nationell och lokal drivkraft för en fortlöpande förbättring av kvaliteten

på det avloppsvatten som kommer in till reningsverken och därmed också på

växtnäringen i slammet (uppströmsarbete). En förbättrad kvalitet på avloppsvattnet

in till reningsverken kommer också att ha stor betydelse för den framtida

miljöbelastningen på våra sjöar, vattendrag och kustområden.

REVAQ-certifieringen innebär att ett oberoende certifieringsorgan kontrollerar att

reningsverket, dess produktion och produkt uppfyller kraven i REVAQ-reglerna. Fokus ligger

på att verksamheten bedrivs på ett strukturerat sätt, med spårbarhet, slammet uppfyller

krav på hygienisering, systematiskt förbättringsarbete bedrivs och att relevant redovisning

av sammansättningen i slammet ges.154 Efter godkänd kontroll får reningsverket ett

certifikat, vilket bl.a. innebär att de får använda certifieringsmärket i form av en REVAQ-

logga på det godkända slammet.155

149 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 79-80 150 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 80 151 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 80 152 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 80 153 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 81 154 Avloppsteknik 3 – Slamhantering, sid 81 155 Avloppteknik 3 – Slamhantering, sid 81

64

Processbeskrivning Den normala processen vid ”Hittepåverket” sker enligt följande: Avloppsvattnet pumpas (P001,P002,P003) från utjämningsmagasinet till avloppsreningsverkets fördelningskammare. Avloppsvattnet rinner sedan från fördelningskammaren (FDK) till rensgallren (RG1-RG2) där rens avskiljs, tvättas och pressas samman i en renstvätt (RT1-RT2) och töms i container (C). Från rensgallren rinner avloppsvattnet vidare till två luftade sandfång (SF1-SF2) där från sand avskiljs vattnet. I (SF1-SF2) tillsätts genom doserpump (DP001-DP002) fällningskemikalien polyaluminiumklorid som blandas in via turbulensen. Vattnet rinner vidare till försedimenteringsbassäng (FSB1-FSB2).

Från (FSB1-FSB2) skrapas sand bort med kedjeskrapor med hjälp av elmotor med växellåda. Vattnet pumpas (P029, P030) vidare till den biologiska reningen med kväveavskiljning. Kväveavskiljning via denitrifikation med en aerob och en anaerob zon i biobassäng (BB1-BB2) där syre tillförs via blåsmaskin (KP1, KP2) i den aeroba zonen. Nitratrikt vatten från den aeroba zonen recirkuleras med pump (P027, P028). Vattnet från (BB1-BB2) rinner med självfall till slutsedimenteringsbassäng (SSB1-SSB2). Från (SSB1-SSB2) skrapas det renade vattnet till en pumpgrop (PG1) med hjälp av elmotor med växxellåda och pumpas (P006-P007) senare ut i recipient.

Överskottsslam från (FSB1-FSB2) pumpas (P015-P016) till slamfördelningskammare (SFK1). Slammet från (SFK1) dimensioneras och pumpas (P017) till förtjockningskammare (FK1-FK2) Slamvatten från (FK1-FK2) pumpas (P018-P19) tillbaka till försedimenteringsbassängen (FSB1-FSB2).

Från (FK1-FK2) pumpas (P020-P021) slammet via trasavskiljare (TA1) till slamtank (ST1). En delström leds förbi trasavskiljaren (TA1) direkt till slamtanken (ST1) Därefter värms slammet från (ST1) upp i slamvärmeväxlaren (VVX1-VVX2) och leds sedan in i rötkammaren (RK1-RK2). Gas från rötningsprocessen leds från (RK1-RK2) till gasklockan (GK1). I gasfacklan (GF1) bränns överbliven gas. Slam från (RK1-RK2) pumpas (P022-P023) till slammagasinet (SM1). Polymer doseras direkt via doserpump (DP003-DP004) på ledning när slammet pumpas (P011-P012) från magasinet till centrifug (CF1-CF2). Från (CF1-CF2) leds rejektvatten tillbaka till fördelningskammaren (FDK1). Slammet pumpas (P024-P025) från centrifug (CF1-CF2) till slamlager (SL1) för att senare distribueras till åkermark.

Anläggningen försörjs via lågspänningsställverk A1. Reservkraftverk startar automatisk vid strömbortfall med en dipp på 60 sekunder för infasning. För en bild över processen se bilaga 1: processchema.

65

Dimensioneringsgrunder och riktvärden

Anläggningen ”Hittepåverket” har tillstånd enligt beslut (Ist: dnr 116503-2015-01-01) daterat

2015-02-08

”Hittepåverket” tar emot spillvatten från områdets hushåll samt dagvatten. Anläggningen får

ta emot och behandla avloppsvatten, spillvatten och dagvatten, från 15 000 pe156.

Reningskrav: Anläggningen skall ständigt drivas så att högsta möjliga reningseffekt uppnås.

Följande reningskrav gäller på vatten som behandlas i reningsverket.

• Gränsvärde: Fr.o.m. 2015-02-08 får resthalterna i det renade avloppsvattnet ej

överskrida 15 mg BOD7 respektive 0,5 mg totalfosfor (P-tot) per liter, beräknat som

medelvärde per kalenderkvartal.

• Totalkväve (N-tot) får ej överskrida 15 mg/liter beräknat som ett medelvärde per

kalenderår.

• Riktvärde: Fr.o.m. 2015-02-08 får resthalterna ej överskrida 15 mg BOD7, 70 mg

CODcr respektive 0,5 mg totalfosfor per liter, beräknat som medelvärde per

kalendermånad.

• Riktvärde: Fr.o.m. 2015-02-08 får reningseffekten avseende BOD7 och totalfosfor (P-

tot) och totalkväve (N-tot) får inte underskrida 90 % som medelvärde per kalenderår.

• Tillsynsmyndigheten kan efter anmälan medge att utsläppsvillkor tillfälligt får

överskridas i samband med ombyggnads- eller underhållsarbeten.

Slam från anläggningen ska behandlas med beaktande av gällande föreskrifter och

naturvårdsverkets råd. Det slam som produceras vid anläggningen kan avsättas till åkermark

och uppfyller kraven i förordning SNFS 1994:2.

Dimensionerande hydrauliska belastningar:

Q-medel: (200 liter * 15 000 pe) + (150 liter * 15 000 pe) = 5 250 m3/d

Q-dim: (200 liter * 15 000 pe delat på 17 timmar) + (150 liter * 15 000 pe delat på 24

timmar) = 176,5 + 94 = 270,5 ̴271 m3/timme

Dimensionerande inkommande föroreningsbelastning:

BOD7157: 70 g *15000/1000 = 1050 kg BOD7/dag

SS: 90 g * 15000/1000 = 1350 Kg SS/dag

TS: 110 g * 15000/1000 = 1650 kg TS/dag

P-tot. 2,5 g * 15000/1000 = 37,5 kg P-tot/dag

N-tot: 12 g * 15000/1000 = 180 kg N-tot/dag

156 1 Personekvivalent (pe) = den mängd nedbrytbart organiskt material som har en biokemisk syreförbrukning på 70g löst syre per dygn under 7 dygn (BOD7) 157 BOD7 = mängden syre som förbrukas när avloppsvattnet står i en tät flaska i 7 dygn.

66

Gräns- och riktvärden för slam

1994:2, konsoliderad version158 lyder:

Maximal totalfosfor per hektar som får återföras till åkermark: Vid varje

slamspridningstillfälle får maximalt 250 kg totalfosfor per hektar159, respektive 160 kg

totalfosfor per hektar på jordar i fosforklass III – V160.

Ammoniumkväve: den totala mängden ammoniumkväve får inte överstiga 150 kg per hektar

under spridningsåret. Mängden kan delas upp på flera spridningstillfällen.

Gränsvärden för den årliga mängd metaller som högst får tillföras åkermark vid användning

av avloppsslam161:

Bly 25 g (per hektar och år)

Kadmium 0,75 g

Koppar162 300 g

Krom 40 g

Kvicksilver 1,5 g

Nickel 25 g

Zink 600 g

158http://www.naturvardsverket.se/Nerladdningssida/?fileType=pdf&downloadUrl=/Documents/foreskrifter/nfs1994/SNFS1994_02k.pdf 159 På jordar i fosforklass I och II, se http://www.naturvardsverket.se/Nerladdningssida/?fileType=pdf&downloadUrl=/Documents/foreskrifter/nfs1994/SNFS1994_02k.pdf 160http://www.naturvardsverket.se/Nerladdningssida/?fileType=pdf&downloadUrl=/Documents/foreskrifter/nfs1994/SNFS1994_02k.pdf 161 Gränsvärdena avser genomsnitt räknat för en sjuårsperiod. Metallmängderna anges i gram per hektar och år. Källa: SNFS 1994:2, Bilaga C – gränsvärdena gäller fr.o.m. år 2000. Läst på naturvardsverket.se 162 För koppar kan större mängder godtas om det kan bevisas att den aktuella åkermarken där avloppsslam ska spridas behöver koppartillskott. Källa: SNFS 1994:2, Bilaga C.

67

Provtagning

En gång per kalender år skall avloppsreningsverket skicka in en rapport enligt 20§ till

Naturvårdsverket (senast den 31 mars) de uppgifter som skall vara med där är:

a) Behandlat utgående avlopps vatten:

- Flöde, redovisat som årsmedelvärde i kubikmeter per dygn.

- Flöde, redovisat som kubikmeter per år.

- Halt av respektive kontrollparameter enligt 3 §, redovisat som årsmedelvärde i milligram

per liter samt

- Total utsläppningsmängd av respektive kontrollparameter enligt 3§ redovisat som

kilogram eller ton per år

b) Bräddat avloppsvatten i avloppsreningsverket:

- Antal bräddningar som skett under året.

- Vilken eventuell behandling som det bräddade avloppsvattnet har genomgått.

- Bräddad mängd, redovisat som kubikmeter per år.

- Halt av respektive kontrollparameter enligt 3§, redovisat som årsmedelvärde i milligram

per liter samt,

- Total utsläppsmängd av respektive kontrollparameter enligt 3§, redovisat som kilogram

eller ton per år.

För att de uttagna prover skall vara så representativt för det avloppsvatten som skall

kontrolleras måste mät-tekniska krav uppfyllas.

- Vattnet måste vara helt omblandat och utan skiktningar.

- Tidintervallen mellan uttagna prover får inte överstiga tio minuter vid normalflöde.

- Provtagningskärl för avloppsvatten skall under hela provtagningsperioden förvaras

nedkyld.

De prover som tagit skall rapporteras till länsstyrelsen eller till kommunal nämnd, minst en

gång per år. Om något eller några mätvärden saknas eller uteslutit måste detta redovisas och

motiveras. De Olika provtagnings sätten är:

- Blandprov: Prov på avloppsvatten som bereds av ett antal delprov(kan även kallas

samlingsprov)

-Dygnsprov: blandprov som beretts genom provtagning under ett dygn. Vid kontroll utav

bräddat avloppsvatten avser dygn den del av dygnet som bräddningen varar.

-Flödesproportionell provtagning: Provtagning av blandprover bestående av ett antal

delprover, som tas på sådant sätt att de enskilda blandprovernas volym är proportionell mot

vatten flödet under respektive provtagningsperiod.

Helgprov: Blandprov som beretts genom provtagning under en helg,(fredag till måndag)

68

Kontrollparametrar 3 § Kontrollen skall avse utsläppta mängder per kalenderår av nedanstående parametrar:

1. kemisk oxygenförbrukning (CODCr),

2. biokemisk oxygenförbrukning under sju dygn (BOD7),

3. totalfosfor (P-tot),

4. totalkväve (N-tot),

5. för avloppsreningsverk med anslutning större än 10 000 pe, dessutom ammoniumkväve

(ammoniumnitrogen, NH4-N), samt

6. för avloppsreningsverk med anslutning större än 20 000 pe, dessutom kvicksilver (Hg), kadmium

(Cd), bly (Pb), koppar (Cu), zink (Zn), krom (Cr) och nickel (Ni)

Inkommande avloppsvatten:

COD(cr): 2 vp/månad

BOD₇: 2 dp/månad

P-tot: 2 vp/månad

N-tot: 2 dp/månad

Utgående behandlat avloppsvatten:

COD(cr): 2 dp/månad

BOD₇: 2dp/månad

P-tot: 2dp/månad

N-tot: 2dp/månad

NH₄-N: 2dp/månad

Bräddat avloppsvatten:

COD(cr): 1 dp/vecka

BOD₇: 1 dp/vecka

P-tot1 dp/vecka

N-tot: 1 dp/vecka

NH₄-N: 1 dp/vecka

69

I 6§ står det att det ska finnas ett fastlagt provtagningsschema. Där dygnsprov,

helgprov och veckoprov som ska tas under alternerande dygn respektive veckor. I

paragraf sju till paragraf tio beskrivs provtagningarna och hur de ska hanteras. Prover

som inte kan analyseras inom ett dygn ska djupfrysas. När prover ska skickas till

utomstående analyslaboratorium skall de paketeras eller förvaras nedkylt.

För att de uttagna prover skall vara så representativt för det avloppsvatten som skall

kontrolleras måste mät-tekniska krav uppfyllas:

• Vattnet måste vara helt omblandat och utan skiktningar.

• Tidintervallen mellan uttagna prover får inte överstiga tio minuter vid

normalflöde.

• Provtagningskärl för avloppsvatten skall under hela provtagningsperioden

förvaras nedkyld.

70

Driftstörningar med åtgärder

Mekaniska steget Kontroll av alla utrustnings funktioner skall ske dagligen. Galler och silar skall underhållas i

enlighet med leverantörens anvisningar. Det är viktigt att vara vaksamt över rensgodsets

mängd och utseende. Rensgodset skall vägas, TS bestämmas och även journalföras.

Typ av driftstörning Orsak Åtgärdsförslag

Vatten i gallerrenscontainer

Dålig dränering av rensgods

-Öka paustiden för skrapan före avskapningen till transportör eller container. -Låt skrapan gå med högre frekvens. -Dränera containern. -Överväg att installera rensgodspress.

Lukt från containern -Illa luktande matrial i rensgodset. -Nedbrytning av rensgodset

-Tvätta rensgodset på väg upp med skrapan eller i särskild tvätt. -Kör bort rensgodset oftare. -Kalka i containern.

71

Sandfång Utrustningarna skall skötas enligt leverantörens hänvisningar och funktionen skall även

kontrolleras alla arbetsdagar. Utrustning för sanduttag bör skötas med uppehållstid för att

förebygga slitage samt minska energiförbrukningen. Kontroll av hur högt organiskt material

som följer med sanden ut från sandfånget erhålls genom glödtest.

Glödtestet visar hur mycket torrsubstanser som finns kvar efter glödgning. För att ser hur

mycket sand sandfånget avskiljer undersöks slammet från försedimenteringen. Primärslam

ska vid testet torkas och glödgas, sedan siktas för att se om det finns sandkorn.

Ute på avloppsverken avslöjas funktionsnedsättning i sandfånget genom slitage i andra

maskiner samt sättningar i till exempel rötkammare. Den mängden sand som förs bort från

verket bör vägas och ska journalföras.

Typ av driftstörning

Orsak

Åtgärdsförslag

Dålig sandavskiljning -Förkort uppehållstid. -För kraftig luftning

-Minska luftblåsningen.

För mycket slam i sanden -För lite luftning. -Öka luftblåsningen. -Överväg att installera sandtvätt.

Svårt att pumpa ut sand -Sand och slam bakar ihop sig på botten.

-Pumpa ut sand oftare. -Luckra upp med tryckluft eller vatten.

Lukt från sand i containern -Slam följer med sanden -Se under "För mycket slam i sanden" ovan. -Kör bort sanden oftare.

72

Sedimentering All maskinell utrustning ska kontrolleras varje arbetsdag. Skrapor och slampumpar skall

fungera optimalt för att spara på energi. Skrapornas hastighet skall vara tillräcklig sakta så

att slammet inte virvlar upp. Hastigheten på skraporna skall optimalt vara 1-3cm/s. Det ska

finnas möjligheter att ta ut prover från pumpledningen för att kunna ställa in pumptiden.

För att se om bassängerna funkar optimalt ska man mäta utgående suspenderad substans

och turbiditet. Vid flera bassänger bör avloppsvattnet fördelas så lika som möjligt mellan de

olika bassängerna detta görs genom justering utav utloppsskiborden.

Typ av driftstörning

Orsak

Åtgärdsförslag

Låg koncentration i utpumpat slam

-Vatten följer med det förtjockade slammet

-Minska slampumparnas gångtid. -Öka tiden mellan utpumpningarna. -Installera sakta gående omrörare som underlättar förtjockningen. -Installera TS-mätning på utpumpat slam.

Flytslam, Gasbildning och Lukt

Slammet har för lång uppehållstid eller skrapas inte bort överallt

-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

Slammet förtjocknar alltför bra. Sand och/eller trasor i slammet.

-Pumpa ut slam oftare. -Kontrollera funktion hos galler och sandfång. -Luckra upp i slamfickan med tryckluft. -Spola slamledningar.

73

Kemisk rening Driftkontrollen som görs kontinuerligt består av mätning av pH- värde i sista

flockningskammaren, koll av fällningskemikalernas dosering och mätning av siktdjupet i

sedimenteringsbassängen. Prov tas både på in- och utgående vatten för att se resultatet av

halterna för fosfatfosfor, totalfosfor och suspenderad substans (SS) . Slammängden

kontrolleras genom mätning av pumpad slamvolym. Halten av SS analyseras i ett prov från

det utpumpade slammet.


Liten flock - pH - Omrörarhastigheten - Uppehållstiden -För liten dos av kemikalier - Dålig inblandning

- pH-justering antingen genom att ändra dosen på fällnings kemikalierna, eller med syra/lut. - Om omrörarhastigheten är för hög slås flockarna sönder. - Uppehållstiden får inte vara för kort då hinner inte flockarna bildas till den storlek de behöver vara. - För liten mängd fällningskemikalier gör att flockarna inte utvecklas och växer. - Om inte inblandningen utav fällningskemikalierna är bra så kan man få samma resultat som punkten ovan.

Flotation

Störning Orsak Åtgärd

Dålig avskiljning Otillräcklig dispersionsvattenflöde

Öka flödet

Ojämnt dispersionsvattenflöde Kontrollera ventilerna för inledning av vattnet. Låt

ventilerna arbeta

Ackumulering av slam på bassängbotten

Kör bottenskrapa oftare

Låg TS-halt För mycket vatten följer med slammet

Öka intervall på skrapan. Se till att skrapan bara tar det

översta lagret av det floterade slammet.

163


74

Kväverening


Nitrifikation i aktivslamsystemet fungerar inte.

Låg syrehalt. Låg slamålder Låg syrehalt, något som kan åtgärdas genom kontroll och justering av luftningen. Låg slamålder, detta åtgärdas om överskottsslamuttaget minskas.

Nitrifikation i aktivslamsystemet fungerar inte.

Brist på alkalinitet. Hämning.

Brist på alkalinitet, detta åtgärdas genom att ändra på processen eller genom tillsättning av alkalinitetshöjande kemikalier. Hämning, detta beror generellt på att det dykt upp icke önskade ämnen i det inkommande avloppsvattnet.

Denitrifikation fungerar inte.

Brist på fosfor. Kolkällan saknas.

Fosfor. om man avskiljer fosfor som går uppströms eller tillsätter fosforsyra så åtgärdas detta problem. Kolkälla detta åtgärdas genom dosering utav extert kol där det behövs, en annan lösning kan vara att göra en hydrolys för att bilda en intern kolkälla

Denitrifikation fungerar inte.

För mycket syre i den anoxiska zonen

Detta löser man genom att se över om recirkulationsströmmarna är för stora i den aeroba zonen, alternativt att se över om det införs luft.

75

Biologisk rening Man kontrollerar slammets sjunkegenskaper med hjälp utav ett mätglas, med detta kan man

få reda på vilken sorts störning det är.

Problem Eventuell orsak Konsekvens Åtgärd Diepergerad tillväxt -För få filamentbildande

bakterier. -Dåliga flockar

Utgående vatten är grumligt och flockarna sedimenteras inte.

-Öka uttag av överskottsslam. - Öka returslamflödet.

Mickroflockar BOD halten är lägre än ss-halten i inkommande vatten

Små svaga flockar som lätt slås sönder.

-Minska luftningen -Justera hastigheten på skrapbladen. -Pumpa det aktiva slammet försiktigt.

Flytslam Hög halt nitrat i vattnet + lättomsättbara organiska föreningar ger spontan dentrifikation i sedimenteringsbassängen vid lång uppehållstid.

Kvävegasen lyfter slamtäcke till ytan av sedimenteringsbassäng en

-Öka slamskrapornas hastighet/tider. -Sänk slamåldern. -Skrapa av flytslammet och återför det till luftningen. -Slå sönder flytslammet med vattenspolning. -Optimera BOD reningen i luftningsbassängerna.

Filamentös slamsvällning.

Hög halt av filamentbildande bakterier som sammanbinder flocker eller skapar flockar med hålrum.Oftast i verk med biologisk kväve- och fosforrening.

Högt SVI och ibland slamflykt, dock klar vattenfas

-Undvik stegbeskickning. -Minska slam i luftningsbassäng. -Öka omrörning i luftningsbassängen. -Tillsätt desinfektionsmedel i returslammet. -Tillsätt flockningsmedel /tyngande medel.

skumning Hydrofoba, skumbildande bakterier

Stabilt skum på ytan av bassängen, slam i utgående vatten, skumning i rätkammaren. Hälsofarligt eftersom skummet avger aerosoler, som innehåller mikroorganismer

Viskös slamsvällning. Stor produktion av extracellulösa polymerer. Oftast i reningsverk som behandlar industrivatten med låg fosfor- och kvävehalt, sk BOD rening.

Dålig sedimentering, slam i utgående vatten.

-Tillsätt oxiderande ämnen ex klor. -Tillsätt flockningsmedel/tynga nde medel.

76

Slamförtjockning

Flytslam i en sedimenteringsförtjockare kontrollera:

• Slammets innehåll utav olja eller fett.

• Uppehållstiden, för lång uppehållstid kan göra så att nedbrytningen i förtjockaren blir

anaerob och det blir därför gasbildning i slammet och detta leder till flytslam.

• Stabiliseringen hos slam i en förtjockare, är stabiliseringen inte avslutad så kan en fortsatt

gasproduktion göra en flotation av slammet.

Låg TS halt i slammet kontollera:

• Slammets sjunkegenskaper.

• TS belastningen, för hög och ojämn belastning gör slammet tunnare.

• Slamuttaget, ett stort utag utav slam ger ett tunt slam.

• Slamnivån i förtjockaren, en alltför låg nivå av slam i förtjockaren ger ett tunt slam.

Luktproblem kontorllera:

• Uppehållstiden, för lång uppehållstid kan göra så att nedbrytningen i förtjockaren blir

anaerob och detta gör att slammet luktar.

• Glödförlusten hos ingående slam, hög glödförlust innebär att föregående stabilisering inte är

avslutad utan fortsätter anaerobt i förtjockaren.

• Slam på kanterna av bassängerna.

Slamflykt kontrollera:

• Ytbelastningen, en alltför hög ytbelastning gör att slammet inte hinner avsätta sig i

förtjockaren.

• Slammets sjunkegenskaper.

• Slamnivån i förtjockaren, för hög nivå i förtjockaren medför risk för slamflykt.

• Slammets uppehållstid.

77

Stabilisering

Surjäsning kontrollera:

• Belastningen utav organiskt matrial

• Saltanrikning

• Tillförsel utav giftämnen

• Luftläckage

• Tempraturen

Tänkbara åtgärder:

• Förhindra lufttillträde

• Tillsätt kalk eller annat alkali, en del ämnen som kan användas:

1. Natriumhydroxid(NaOH) – Generellt användbar

2. Släckt kalk(ca(OH)₂) – bör inte användas om halten av oorganiskt matrial är högt

(glödrest>60%)

3. Natriumkarbonat(Na₂CO₃) – Bör inte användas vid ett lågt pH (mindre än 5) detta kan

ge skummning.

4. Natriumvätekarbonat(NaHCO₃) – samma som punkt 3

Skummning och flytslam kontrollera:

• Halterna utav fett och oljor i slammet.

• Förekomsten utav trådformiga bakterier i slammet.


• Gör omrörningen mer intensiv

• Installera skumbrytarpropellrar ovanför vätskeytan.

• Ta bort flytslammet.

• Åtgärder i biosteget för att förhindra uppkomsten utav trådformiga bakterier

Låg gasproduktion kontrollera:

• Glödförlusten i rå slammet

• Tempraturen

• pH värdet

• Omrörningen

• Mängden giftämnen i slammet

• Organiska belastningen

• Uppehållstiden

78

Avvattning

Låg avskiljningsgrad (hög halt suspendedrad substans i rejekt) kontrollera:

• Polymerdosen

• TS-halten i inkommande slam

• Avvattningsegenskaperna hos den polymer man använder

• Lagringstiden för slammet före avvattningen

• Mekaniska utrustningen

• Spritsvattenmängden och tryck vid silbandspressarna

Driftstopp på grund utav igensättningar kontrollera:

• Slammets innehåll utav mekaniska föroreningar, sten, grus, kapsyler m.m.

Tänkbar åtgärd:

• Sila slammet före avvattningen

Lukt problem vid torkbäddar


• Kalkning - ca. 1kg släckt kalk per kvadratmeter

• Klorkalkning

79

Mikrobiologi

Mikroorganismer164165

Mikroorganismer är levande organismer så små att de flesta inte kan ses med blotta ögat.

Till denna klass av organismer räknas bakterier, arkéer, svampar, de flesta protozoer, vissa

alger och djur och ibland även virus. De finns i nästan alla miljöer och utför vikiga

nedbrytnings- och omvandlingsprocesser i naturen samt är viktiga för

matsmältningprocessen. En del mikroorganismer kan orsaka sjukdom hos andra levande

organismer, som t.ex. djur, växter och människor. Det är dessa sjukdomsalstrande

mikroorganismer vi har störst kunskap om idag.

Under miljontals år har mikroorganismer utvecklat förmågan att bryta ner alla naturligt

förekommande föreningar. En ensam typ av organism klarar inte detta själv, men

tillsammans har mikroorganismera den mycket diversifierade ämnesomsättningen som krävs

för uppgiften. Av de olika mikroorganismera har bakterier en mycket större variation i

ämnesomsättning än vad alla andra mikroorganismer har sammantaget; baktierer används

bl.a. därför gärna i olika reningsprocesser.

Eftersom vissa substanser är lättare att omsätta än andra behövs ibland specialiserade

mikroorganismer utnyttjas för att bryta ned komplexa föreningar. Vattenlösliga, enkla

ämnen som t.ex. socker, proteiner, enkla fettsyror och alkoholer kan däremot snabbt

omsättas av de flesta mikroorganismer.

Nedbrytningen påverkas också av samverkan mellan olika mikroorganismer. Ett visst ämne

kan kanske bara omsättas av en viss blandning av olika bakterier som var och en gör sin del i

en komplex nedbrytningsprocess. I en sådan blandning, ett ”mikroorganismsamhälle”, är

mikroorganismerna ofta beroende av varandra för att överleva. I ett avloppsreningsverk

skulle t.ex. inte rötningen fungera utan det samspel som råder mellan de olika

mikroorganismerna i rötningsprocessen.

Mikroorganismers styrsystem Mikroorganismer har ett slags styrsystem som reglerar cellens aktivitet så att den fungerar

korrekt i relation till sin omgivning och gör rätt sak vid rätt tillfälle. Inuti cellen pågår ständigt

kemiska reaktioner som underlättas av proteiner som organismen själv bildar.

Dessa proteiner kallas ”enzymer”. Enzymerna ”katalyserar”, eller sätter fart på, kemiska

processer utan att själv förbrukas. De är ofta specifika för den reaktion de katalyserar och de

är avgörande för vad deras mikroorganism kan åstadkomma.

164 Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk s. 41-46 165 Avloppsteknik 2 s. 66-72

80

Enzymerna själva regleras på flera olika nivåer. De kan regleras vid själva bildningen av

enzymet eller så kan enzym som redan bildats aktiveras eller inaktiveras. Bildningen av

enzymer är alltid ett svar på förändringar i mikroorganismens omgivning, men de kostar

energi att producera så cellen bildar inga i onödan. Cellens reglering av vilka enzymer som

ska bildas är dessvärre långsam; det snabbaste är att slå av eller på befintiliga enzymer.

Klarar mikroorganismen inte att bilda nödvändiga enzym för den miljö den befinner sig i

kommer den att försvinna från systemet.

Bakterier och tillväxt I ett avloppreningsverks aktivslamprocess är mikroorganismer av central roll, där de bryter

ned olika föroreningar eller omvandlar dem till andra former. De bidrar även aktivt till

slammets sedimenteringsegenskaper. När det gäller biologisk rening är det oftast bakterier

som har störst betydelse, men andra mikroorganismer är också viktiga och det finns

anläggningar där alger är viktigast.

Mikroorganismer (bakterier i flockar och fastsittande ciliater). Bildkälla: Avloppsteknik 2, sid 66

Bakterier förekommer i många olika livsformer; de kan t.ex. vara kulformiga, stavformade,

böjda eller spiralformade. En del bakterier kan överleva i syrefria förhållanden och vissa

bakterier kan omsätta giftiga ämnen som andra dör av. Vilken form de har bestäms av

bakteriecellens cellvägg. Utanför cell-väggen finns ibland ett slamlager och innanför detta en

tunn hinna, det s.k. ”cytoplasmamembranet” som utgör ett spärrskikt mellan cellens inre

och dess omgivning. Innanför detta membran finns cytoplasman, som innehåller en DNA-

tråd i vilken bakteriecellens arvsmassa finns lagrad.

81

Bakterier förökar sig genom celldelning. Cellen gör en närmast identisk kopia av sig själv. Hur

fort en bakterie förökar sig beror på organismen och dess omgivning och miljökrav. Den tid

det tar en bakteriepopulation att fördubbla sig kallas ”generationstiden” och är ett mått på

tillväxthastigheten hos en bakterie. I perfekta förhållanden kan denna tid vara så kort som

20 minuter för vissa bakterier, men i naturligt förekommande miljöer är tillväxttiden

betydligt längre. Viktigast för tillväxten är tillgången på näringsämnen och en gynnsam

temperatur. Även pH och förekomst av gifitga ämnen påverkar bakteriers tillväxt.

Eftersom förutsättningarna för bakterietillväxt ständigt förändras genom att avloppsvattnets

sammansättning förändras, driften ändras m.m, är bakteriesamhället i en biologisk

reningsprocess aldrig konstant. Detta betyder även att tillväxtbetingselserna för de olika

bakterierna ständigt förändras, så att deras tillväxthastighet ändras och därmed också deras

andel av bakteriesamhället. Det här förhållandet är väldigt viktigt eftersom det innebär att

bakteriefloran ständigt anpassar sig till de nya förutsättningarna. Ett artrikt bakteriesamhälle

är alltid effektivare för rening i ett avloppsreningsverk än ett artfattigt.

De flesta bakterier kan växa inom ett ganska brett temperatur- och pH intervall, men de har

alla en optimal temperatur och ett optimalt pH-värde där de växer som bäst. Därför kommer

i en viss miljö de baktierer som trivs bäst vara i majoritet. Tillväxten av bakterier är i

allmänhet god vid pH-värden upp till cirka 8,5, efter vilket den mikrobiella aktiviteten avtar

snabbt och praktiskt taget upphör vid pH-värden över 10. Vid låga pH-värden under 6

minskas också bakteriernas aktivitet.

Med ökande temperatur ökar även kemiska reaktionerns hastighet. Detta förhållande gäller

även för de biokemiska reaktioner som sker inom levande celler med hjälp av katalysatorer.

Vid biokemiska reaktioner kallas katalyseratorerna enzymer och utgörs av äggviteämnen. För

att enzymerna ska kunna fullgöra sin biokemiska funktion krävs att deras komplicerade

struktur är intakt. Deras struktur kan skadas eller förstöras vid för höga temperaturer. Den

med stigande temperatur ökande biokemiska reaktionshastigheten motverkas därför av

enzymförstöring när temperaturen blir för hög.

82

Temperaturens inverkan på bakteriers tillväxtförlopp. Bildkälla: Avloppsteknik 2, sid 72

Mikroorganismer med optimal tillväxthastighet vid 15-20°C kallas ”kryofila” och de med

optimal tillväxt vid 30-35°C och 50-55°C kallas för ”mesofila” respektive ”termofila”. Den

normala temperaturen i svenska kommunala avloppsvatten ligger nästan alltid under 20°C,

så de dominerande mikroorganismerna i reningsprocesserna är alltså kryofila. Temperaturen

i kommunala avloppsverk är därmed nästan alltid lägre än den optimala, men det betyder

inte att det är säkert att en temperaturhöjning ger bättre reningseffekt, eftersom att de

flesta aktivslamanläggningar är lågt belastade.

Temperatur och pH är båda svåra att påverka i en aktivslamprocess.

En annan inverkan på bakteriernas tillväxt är det substrat som ska brytas ned. Är substratet

en organisk förening med så stora molekyler att det inte kan passera bakteriens

cellmembran så måste bakteriecellen först utsöndra enzymer som kan bryta ned den stora

molekylen till mindre fragment som kan passera cellmembranet. Av betydelse är också

koncentrationen av substratet; vid höga substratkoncentrationer går nedbrytningen fortfare

än vid låga. Vid låga substratkoncentraioner är tillväxthastigheten proportionell mot

substratkoncentrationen, medan den vid höga substratkoncentrationer begränsas av andra

faktorer.

Protozoer Protozoer finns ofta också i reningsverk. De är högre utvecklade organismer än bakterier

som bl.a. lever på fritt svävande bakterier. Mycket protozoer i det biologiska systemet

orsakar ofta en låg turbiditet i det utgående vattnet.

83

Alger I biologiska dammar är alger den dominerande mikroorganismen, vid sidan av bakterier. I

likhet med andra biologiska processerer förekommer även här en blandflora av alger. Alger

är autotrofa mikroorganismer som producerar nytt cellmaterial från oorganiska kolkällor och

som hämtar sin energi från soljus. De lever normalt i samverkan med bakterier som bryter

ned organiskt material till koldioxid som algerna kan använda i sin produktion av nya alger

och syre. Syret och döda alger utnyttjas i sin tur av bakterierna.

Nedbrytningprocessen Som alla andra levande organismer är bakterier uppbyggda av kolföreningar. För att ersätta

förbrukat material, växa och föröka sig behöver bakterier därför kol. En del bakterier kan likt

växter fånga upp kol från luftens koldioxid – dessa bakterier kallas autotrofer – men det

vanligaste är att de utnyttjar kolföreningar i omgivningen, t.ex. det organiska materialet i

avloppsvatten. De bakterier som utnyttjar organiskt kol för cellbyggnad kallas för

heterotrofer. I en aktivslamprocess utnyttjas både heterotrofa och autotrofa bakterier för

att rena avloppsvattnet.

För att en bakteriecell ska kunna växa krävs förutom kol även tillgång till de andra ämnena

som ska ingå i cellen. Syre, väte och kväve är tillsammans med kol huvudbeståndsdelarna i

cellen och därför nödvändiga för att den ska kuna växa. Andra ämnen som fosfor, svavel och

diverse metaller är kvantitativt mindre viktiga, men ändå betydelsefulla för cellens funktion.

I kommunalt avloppsvatten har man normalt bra tillgång på alla dessa ämnen, så kommunalt

avloppsvatten är i regel ett värdigt substrat för mikroorganismer.

I industriellt avloppsvatten är förhållandena ofta annorlunda. Avloppsvatten från industri

skiftar starkt i sammansättning bereoende på vilken industri det kommer ifrån. Innehållet av

organiskt material är ofta mycket mer ensidigt än kommunalt avloppsvatten, med bara en

eller ett fåtal organiska föreningar i dominans.

Föreningarna kan i en del fall vara mycket lättnedbrytbara medan de i andra fall kan vara

mycket svårnedbrytbara. Dessutom kan det i industriavloppsvatten vara brist på något

väsentligt näringsämne och även förekomma toxiska ämnen som kan störa de biologiska

processerna. Ibland är det nödvändigt att tillsätta växtnäringsämnen för att man ska kunna

driva en biologisk reningsprocess med industriavloppsvatten.

Sammanfattning av hur kombinationer av olika kolkällor och energikällor används av olika grupper av

organismer. Bildkälla: Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk, sid 43

84

För att kunna växa och föröka sig måste bakterierna också utvinna energi. De flesta bakterier

använder samma ämne som både kolkälla och energikälla, alltså används samma ämne som

både byggmaterial och arbetskraft. En del bakteriesläkten har den unika förmågan att

utvinna energi från nedbrytning av oorganiska föreningar.

När bakterier förbränner kolföreningar eller andra ämnen frigör den energi frigörs energi i

form av elektroner. Detta är precis samma som vad som händer i förbränningsmotorer eller

vid matsmältning. För att denna förbränning ska kunna ske behövs tillgång till syre, vars

uppgift är att fånga upp de frigjorda elektronerna. I kemisk bemärkelse har det förbrända

ämnet ”oxiderats” till koldioxid och syret ”reducerats” till vatten.

För att kunna frigöra energi krävs alltid att oxidation sker parallellt med reduktion. Bakterier

och andra organismer kan konservera den frigjorda energin som biokemiskt bunden energi.

Bildkälla: Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk, sid 43

De flesta levande organismer andas, ”respirerar”, med syre för att bryta ned sin energikälla.

När syre används för respiration kan kolföreningar oxideras fullständigt. Flertalet bakterier

respirerar på dett sätt. I en aktivslamanläggning skapar den luftade delen respirationen som

är en förutsättning för en snabb nedbrytning av det organiska materialet.

Vissa bakterier kan dock respirera med annat än syre. De som andas med syre kallas för

”aeroba” bakterier. När bakterierna andas genom oxidation av oorganiskt material, s.k

”anaerob respiration”, utnyttjar de t.ex. nitrat, sulfat eller järn för att fånga upp de

elektroner som frigörs vid nedbrytningen av en energikälla.

Två exempel på bakterier med anaerob andning är kväveoxiderande bakterier som utvinner

sin energi genom att oxidera ammonium till nitrit samt nitrit till nitrat, och svaveloxiderande

bakterier som utvinner energi genom att oxidera sulfid till sulfat.

85

Olika biologiska nedbrytningsförlopp och deras betydelse för avloppsvattenbehandlingen. Bildkälla:

Avloppsteknik 2, sid 70

Nedbrytningsprocesser där ingen andning sker kallas ”anaerob nedbrytning”, eller

”fermentation” eller jäsning. Vid anaerob nedbrytning oxideras en del av det organsiska

ämnet till koldioxid och vatten medan något annat än syre samtidigt reduceras. Oftast

reduceras en del av det organiska ämnet. Eftersom en del av det organiska materialet går åt

för att reduceras istället för att oxideras kan inte lika mycket energi utvinnas med

fermentation som när ämnet oxideras med aerob eller anaerob respiration.

86

Avloppsteknik 2, sid 69

Flockbildning En viktig egenskap bakterierna i biologiska reningsverk besitter är en tendens att klumpa

ihop sig till flockar som kan avskiljas via sedimentering, till skillnad från fritt svävande

bakterier. De har denna flockbildningsegenskap för att vissa bakterier i den biologiska

reningen bildar ”polysackarider”, ett slags slem med klistrande funktion, medan vissa andra

bakterier bildar ”filament”, som agerar armerande. En bra balans mellan slembildande- och

filamentbildande bakterier i bioreningen ger stabila flockar som lätt kan avskiljas med

sedimentering. Flockbildningen är en grundförutsättning för aktivslamprocessen.

Driftstörningar Två relativt vanliga mikrobiologiska driftstörningar i aktivslamanläggningen är

flytslambildning och slamsvällning. En rad andra driftstörningar kan också förekomma, t.ex.

gifter i avloppsvattnet som slår ut mikroorganismerma.

Flytslambildning kan uppstå vid hög slamålder i luftningsbassängen. Då bildar slammet på

botten av sedimenteringsbassängen kvävgas som lyfter slammet till ytan. Eftersom

avdragsrännorna för det renade vattnet ligger vid ytan finns det risk för att slammet följer

med och belastar efterkommande reningssteg eller går till recipienten.

Slamsvällning sker då gammalt aktivt slam möter näringsräkt avloppsvatten. Slamsvällningen

är ofta ”filamentös”, men kan även vara ”viskös”.

87

Filamentös slamsvällning sker då slammet innehåller många polysackaridbildande bakterier

och viskös slamsvällning när slammet innehåller många filamentbildande bakterier. Det kan

orsakas av låg syrehalt, brist av närsalter, typen av kolkälla, slamåldern eller låg

slambelastning.

89

Slutsats

Avloppsreningsprocesserna styrs av de hushåll, industrier m.m. som är påkopplat som

tillsammans med dag- och dräneringsvatten bestämmer sammansättningen på det

inkommande förorenade vattnet. Var avloppsverket är beläget påverkar även vilka

reningsprocesser som används, beroende på t.ex. temperaturskillnader på olika orter.

Kraven på avloppsvattenrening skärps och behovet av uppströmsarbete blir allt mer viktigt.

Allt fler gamla läkemedel lämnas in, men användning av läkemedel ökar och det som inte tas

upp av kroppen hamnar i avloppsvattnet. Detta är ett problem då läkemedelsämnen är

mycket svåra att avskilja ur vattnet.

Samtidigt som avloppsverken måste anpassa sina reningsprocesser för nya krav ska de

arbeta för att effektivisera sin anläggning. Det kan uppstå en konflikt mellan reningskrav,

effektivisering och kostnad.

Även kraven på avloppsslam skärps. Det näringsrika slammet med värdefulla näringsämnen

som fosfor och kväve används idag som fyllnadsmassa e.t.c. Attityden till avloppsslam-

änvändningen inom jordbruk och på åkermark behöver förbättras om vi ska kunna maximera

återvinningen av ändbara resurser så som fosfor.

Mikroorganismer är en mycket viktig och intressant del i avloppsrening där vi tror stor

utveckling kan ske. Allt eftersom vi släpper ut nya ämnen kan nya mikroorganismer behöva

utnyttjas i avloppsreningssyften. Kanske kan behövas nya mikroorganismer som kan bryta

ned fler ämnen och bättre effektivisera de olika biologiska reningsprocesserna. En framtida

möjlighet är utveckling av nya unika mikroorganismer med specialanpassade

levnadsbestingelser för särskilda nedbrytningsprocesser.

90

Källor och litteraturförteckning

Litteratur

Avloppsteknik 3 – Slamhantering, Publikation U3, Januari 2013, Svenskt Vatten

Avloppsteknik 2 – Reningsprocessen, Publikation U2, Januari 2013, Svenskt Vatten

Avloppsteknik 1 – Allmänt, Publikation U1, Januari 2013, Svenskt Vatten

Tillämpad reglerteknik och mikrobiologi i kommunala reningsverk, Publikation U10, Maj 2010,

Svenskt Vatten

Föreläsningar

Avloppsvatten & Drift- och Skötsel och provtagning, My Soling, Sundsvall 2015-01-15

Avloppsvattenrening & Kväverening, My Soling, Sundsvall 2015-01-22

Slambehandling & Egenkontroll, My Soling, Sundsvall 2015-01-29

Mikrobiologi, My Soling, Sundsvall 2015-02-05

Sammanfattning, My Soling, Sundsvall 2015-02-12

Studiebesök

Tivoliverket, Ulrika Carlsson och Tomas Bäck 2015-22-01

Internet

www.svensktvatten.se

www.naturvardsverket.se

PDF:er

Bilagor

Bilaga 1: Processchema ”Hittepåverket”