Implementering av aerobt

granulärt slam i SverigeMark de Blois

H2OLAND

23 maj 2018

H2OLAND

• Varför, vad och hur?

• Österröds ARV, Strömstads kommun

• Bodalens ARV, Tanums kommun

• Agnes I, II och III

H2OLAND

Program

• Det är kompakt (SVU-rapport, nr 2017-19)

H2OLAND

Varför aerobt granulärt slam (AGS)?

• Det är energisnålt (SVU-Rapport, nr 2017-19)

H2OLAND

Varför aerobt granulärt slam (AGS)?

Den rådande definitionen av AGS skapades under den första ”Aerobic granular sludge workshop” 2004 och lyder (de Kreuk et al., 2007a):

”Granuler som utgör aerobt granulärt aktivt slam innebär aggregat av

mikrobiellt ursprung, som inte koagulerar vid minskad hydrodynamisk

skjuvning, och som sedimenterar betydligt snabbare än aktivslamflockar.”

H2OLAND

Vad är aerobt granulärt slam (AGS)?

H2OLAND

Kopia bild, Simon Bengtsson, Bio-P nätverksträff, 24-25 oktober 2017

H2OLAND

Hur?

Figurer ur SVU-Rapport, nr 2017-19

AGS• Reduktion av organiskt material, nitrifikation, denitrifikation och bio-P i ett

processteg.

• I stället för att olika processer sker i volymer med olika miljöförhållanden så uppstår olika miljöförhållanden i olika delar av granulen.

H2OLAND

SBR-figurer: SVU-rapport, 2017-19

AS-figur: Bild från RHDHV

presentationsmaterial

AGS

• Samtidig fyllning och dekantering

• Fyllning med pluggflöde vilket ger god kontakt mellan granuler och inkommande avloppsvatten.

• Granulernas storlek ger goda sedimenteringsegenskaper. SVI10=SVI30

• Typiska driftparametrar (belastningar inklusive tid för sedimentering) (Bengtsson m.fl., 2017):

• Belastning: 0,7-1 g COD/l reaktorvolym*dygn

• Höga slamhalter (6-10 g SS/l)

• Specifik belastning omkring 0,1-0,14 g COD/(g SS*d)

• Slamålder 20-50 dygn. Segregering av slamåldern i reaktorn.

• Nereda®-processen som tillämpas i Strömstad marknadsförs av det holländska företaget RHDHV

H2OLAND

Fördelar:

• Lägre driftkostnader:

- Lägre energiförbrukning

- Normalt inget behov av tillsatt kolkälla

- Inga omrörare krävs

• Bio-P minskar fällningskemikalieförbrukningen

• God förmåga att hantera chocker, t.ex pH-förändringar

• Kompakt process

H2OLAND

För- och nackdelar med AGS

Nackdelar:

• Processen är patenterad –Nereda®, sekretess

• Krångligare vid upphandlingar

• Inga referensanläggningar i Norden

Figur: Simon Bengtsson m.fl., 2017

H2OLAND

Tillbyggnad av Österröds ARV - jämförda alternativ

• Tre alternativa processlösningar jämfördes (samtliga skulle kompletteras med en aktivslamlinje):

1. Aktivslam (2 200 m3)2. MBBR (1 100 m3)3. AGS (Nereda®, 2 x 750 m3 + 600 m3 buffert)

• Vald processlösning: AGS som komplement till ett renoverat aktivslamsystem.

• Den första anläggningen i Norden med AGS (Nereda ®)

•Hela om- och tillbyggnaden klar sommaren 2019

•AGS-linjen startas upp i juni 2018

• Turistkommun med höga sommarbelastningar

• Dimensionerat för 30 000 pe, dimensionerande flöde 300 m3/h

• Anledningar till ombyggnad:

• Kapacitetsproblem i den befintliga aktivslamprocessen – främst för kväverening och slamavskiljning

• Dagens verk är gammalt och omodernt

• Stora nyanslutningar planeras – mycket enskilda avlopp

H2OLAND

Om- och tillbyggnad av Österröds ARV

H2OLAND

Österröds ARV 2018-05-13

Foto: Jan Simonsson, Strömstads Höjdfoto

H2OLANDÖsterröds ARV 2019

Foto: Jan Simonsson, Strömstads Höjdfoto

H2OLANDAGS-processen på Österröds ARV

Bodalens ARV

• Tar emot avloppsvatten från Grebbestad och flera småorter i Tanums kommun.

• Byggdes 2012.

• Dimensionerat för 20 000 pe

• 3 SBR-reaktorer med en volym om ca. 2000 m3/reaktor följt av mikrosil

• Effektiv volym ca. 1900 m3/reaktor, djup 6,5 meter

H2OLAND

Utmaningen

• 2016 var verkets kapacitet i starkt behov av utökning i samband med anslutning av Fjällbacka, Tanumshede och i framtiden även Hamburgsund. Den hydrauliska kapaciteten behövdes utökas rejält. Den aeroba slamåldern behövdes utökas särskilt på vinter (3-4 gr. Celcius)

• Lösning: Man sänker cykeltiden vilket ger fler dekanteringar per dygn. I första hand ska de mindre effektiva sekvenser i cykeln kortas ned eller skäras bort helt.

H2OLAND

H2OLAND

H2OLAND

Cykeltider

• Total cykeltid idag inställd på 800 min men varierar med flödet

• Vid höga flöden är cykeltiden ca. 240 min

• Faser i cykeln:

1. Inpumpning – ca. 60 min

2. Luftad fas med simultan N/DN eller efter-DN. Satt till minst 60 minuter.

3. Sedimenteringsfas – Från början 3 h, nu ca 30 min

4. Dekanteringsfas – Från början 200 min, nu ca 60 min

Faser som ej tillämpas: anoxisk fas och hydrolysfas

H2OLAND

SBR-processen på Bodalens ARV

• Överskottsslam tas endast ut via mikrosilen

• Låga fosforhalter uppnås utan tillsats av fällningskemikalie

• Minskade cykeltider – så stor andel av cykeln som möjligt är luftad

• Förbättrade slamegenskaper – SVI30 så låg som 50 ml/g

• Låga syrehalter, 0,5–2 mg/l. Denitrifikationsfaser har begränsat tillämpats de senaste åren eftersom viss simultan N/DN och efter-DN med lagrad kolkälla sker.

• Minskad partikelbelastning till SBR-processen genom omstyrning av interna flöden. I framtiden möjlighet till försedimentering.

• Förbättrad processövervakning

• Möjlighet till fällningskemikaliedosering före mikrosilarna för att undvika höga utgående fosforhalter vid fosforsläpp

H2OLAND

H2OLAND

Möjligheter med Bodalens ARV

• Tre reaktorer ger stora möjligheter att jämföra olika processförhållanden

• En optimerad, konventionell SBR-anläggning med selektivt slamuttag kan vara ett alternativ till AGS/Nereda®

• Nya dimensioneringsregler skapas: Simultan nitrifikation/denitrifikation, slamålderberäkningar, högt belastade mikrosilar, bio-P , etc.

H2OLAND

Utblick – Agnes I, II och III

PhD studentJennifer Ekholm

AGNES: Aerobic Granular sludge – Nutrient

removal recovery Efficiency in Sweden

En forskningssatsning mellan många

partners

Målsättning: att öka kunskapen om AGS för kommunal

avloppsvattenrening för tydligare beslutsunderlag och

enklare tillämpning av tekniken, utveckla driftsrutiner och

utvärdera nya processkombinationer.

Finansiering: Än så länge bl. a. SVU, Sweden Water

Research.

Summering av kunskapsläget i

världen idag.

AGNES: I - En kunskapssammanställning

Teknisk review-

artikel över AGS

Bengtsson et al. 2018 Environ.

Technol. Mar 20:1-10

Bengtsson et al. 2018 Crit. Rev.

Environ. Sci. Technol. 48(2): 119-166

Jämförelse av AGS

med andra tekniker

Sammanfattande SVU rapport

AGNES: II – AGS i fullskala

Doktorand:

Jennifer Ekholm, Vatten Miljö Teknik (WET),

Chalmers.

Startat våren 2018.

Handledning och projektledning:

Britt-Marie Wilén (Chalmers)

Mark de Blois (H2OLAND)

Frank Persson (Chalmers)

Mark van Loosdrecht (TU Delft)

David Gustavsson

(Sweden Water Research / VA SYD)

Implementering av AGS i fullskala i Sverige.

Undersökningar vid Österröd ARV i Strömstad.

Kompletterande studier av AGS i mindre skala (lab-, pilotskala)

Jämförelser med andra verk (Bodalen ARV m.fl.)

AGNES: II – AGS i fullskala

Målsättningar:

- Utvärdera och utveckla AGS för att nå gränsvärden för N (5 mg/l) och

P (0.1 mg/l)

- Analysera hur låga vintertemperaturer (3-10°C) påverkar processen

- Bedöma vikten av valet av ymp för uppstart av AGS

- Undersöka hur variationer in inkommande vatten (SS, COD, VFA, P)

påverkar processen

- Jämföra AGS i Strömstad med andra processer, bl a SBR i Bodalen

med avseende på ”footprint”, energiförbrukning, processeffektivitet

och driftskostnader

- Utvärdera utsläpp av växthusgaser (lustgas)

- Undersöka hur de mikrobiella samhällena i granulerna utvecklas

AGNES: II – AGS i fullskala

Vilka är mikroorganismerna?

Vad händer över tid? Metagenomik med amplikonsekvensering

Hur ser strukturen på granulerna ut?

Var sitter mikroorganismerna?

FISH och konfokalmikroskopi

Tid

Olik

a g

rup

pe

r a

v m

ikro

org

an

ism

er

Exempel på mikrobiella frågeställningar och metoder inom projektet. Data som visas är ifrån andra AGS projekt på WET, Chalmers.

Szabo et al. 2017. Front. Microbiol. 8: 770 Szabo et al. 2017. AMB Express 7: 168

AGNES: III – Ny styrning och nya processkombinationer

Planerad studie (väntar på beslut om finansiering)

Målsättningar:

- Utvärdera funktion, stabilitet, reproducerbarhet och mikrobiell

samhällsutveckling för AGS

- Utveckla ny styrning och optimering av AGS genom att styra matarvattnets

sammansättning

- Utveckla nya processkombinationer för att möjliggöra fosforåtervinning

- Utvärdera hela behandlingskedjan med AGS utifrån energianvänding,

klimatpåverkan, återvinning av näringsämnen och “footprint”

Handledning och projektledning:

Frank Persson (Chalmers)

Britt-Marie Wilén (Chalmers)

Simon Bengtsson (Promiko)

Mark van Loosdrecht (TU Delft)

David Gustavsson (Sweden Water Research / VA SYD)

Försök i pilotskala på Sjölunda ARV, Malmö.

Tack!

H2OLAND

mark.de.blois@h2oland.se