RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGIBIOLOGISKA RENINGSSTEGETKVÄVETS KRETSLOPPANDRA BIOLOGISKA RENINGSMETODER

Ammoniak

RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI

Heterotrofa bakterier äter organiskt material

Tillgång på syre ger koldioxid och vatten Luftad bassäng

Tillgång på nitrat men inte syre ger kvävgas Anox bassäng

Tillgång på svavel men inte syre ger svavelväte Rötkammare

Frånvaro av syre och nitrat ger metan (biogas) Rötkammaren

Kemoautotrofa bakterier äter oorganiskt material

Nitrifierare omvandlar ammoniak till nitrat Luftad bassäng

Svaveloxiderare omvandlar svavelväte till sulfat Rötkammare?

Svampar

Protozoer

Bryter ned svårnedbrytbara kolföreningar orsaka att slammet inte sedimenterar

Äter upp döda bakterier, filtrerar bort organiskt material

Luftad bassäng

Vid rening av industriavloppsvatten

Luftad bassäng i aktivtslamanläggning

Bakterier förökar sig genom delning

Tillväxten blir exponentiell

Temperaturförändringar ffa kalllare vatten ger minskad aktivitet pH förändringar vid tillsats av kemikalier kan ge minskad aktivitet Avloppsvattnets sammansättning, saknas något näringsämne eller förekommer giftiga ämnen

Tillväxttakten beror av en rad miljöfaktorer

AVLOPPSRENINGSVERKETS RENINGSSTEGBIOLOGISKT STEG

BIOLOGISKT RENINGSSTEGAKTIVT SLAMANLÄGGNING

2013-01-06 13

I aktivt slamanläggningen omvandlar bakterier organiskt material till koldioxid

och vatten. Bakterierna utgör ett slam som benämnes

bioslam

Den delen av bioslammet som går till slamhantering kallas

överskottslam. Den delen som går tillbaka till processen kallas

för returslam

Överskottslam

Returslam

AKTIVT SLAMPROCESSEN

LuftSyre

AvloppsvattenOrganiskt material

Det som tillsättsVerksam del

Koldioxid

Vatten och

närsalter

ÖverskottslamBiomassa

Av det tillförda organiska materialet kommer 30-50 % att brytas ned till koldioxid och vattenoch 40-45 % avlägsnas med överskottslam

AKTIVT SLAMANLÄGGNING RENINGSPRINCIP

Driftparameter: syrehalt

En flock

AKTIVT SLAMPROCESSENen flock

Bild En flock bestående av slembildande bakterier, filamentbildande bakterier och mikrodjur

Sker i luftade bassängen

Flockbildning

Bakterier som tillverkar polysackarider; slem, klisterBakterier som tillverkar filament; armering

Balans mellan

slembildande bakterier och filamentbildande bakterier ger stabila flockar som sedimenterar/ avskiljs bra

Avskiljning

Sedimentationsbassängen

AKTIVT SLAMPROCESSEN

AKTIVT SLAMANLÄGGNINGDRIFTPARAMETRAR

SS= suspended solids, bestäms genom filtrering. Reningsverk använder även onlinemätning

SVI > 150 ml/g SSkan tyda på begynnande problem med slamsvällning

ATT STUDERA FLOCKBILDNING

Ett mätglas fylls med aktivt slam från luftade bassängen

Driftstörningar

V = volym på luftningsbassängen (m³)

Qut = utgående avloppsvattenflöde från biosteget.

Qo = överskottsslamflöde (m³/d)

SSm= medelslamhalten i luftningsbassängen.

SSo= solidsubstanshalt i överskottsslamet.

SSut= solidsubstanshalt i utgående vatten.

Aerob slamålder

Aerob slamålder är uppehållstiden för bakterierna i luftningsbassängen

Vattnets uppehållstid blir betydligt kortare än bakteriernas uppehållstid, slamåldern, eftersom slam återförs via returslam

Slamåldern styrs genom att ändra mängden överskottslam som tas ur biosteget.När mer överskottslam tas ur sjunker slamåldern.

AKTIVT SLAMANLÄGGNINGDRIFTPARAMETRAR

Aerob slamålder

FlytslambildningHög slamålder ger kvävgasbildning i

slammet

Slamsvällning för gammalt aktivt slam möter näringsrikt

avloppsvatten

Viskös slamsvällning (mindre vanlig)

Mycket polysackaridbildande bakterier

Filamentös slamsvällningMycket filamentbildande bakterier

DRIFTSTÖRNINGAR I AKTIVT SLAMANLÄGGNINGEN

AKTIVT SLAMANLÄGGNINGDRIFTSTÖRNINGAR

BIOSTEGETS MIKROBIOLOGICiliater

Ciliater är protozoer, encelliga heterotrofa organismer.

Ciliaterna är filtrerare vilket ger klart, rent vatten

Kan sitta på slamflocken

BIOSTEGETS MIKROBIOLOGIRotatorier

Flercelliga djur

Filtererare

Ger klart vatten

BIOSTEGETS MIKROBIOLOGIFlagellater

Flagellater äter döda bakterier

Blommning av flagellater kan tyda på driftstörning.

Exempelvis att gifter har avdödat bakterier.

KvävereningAvloppsvatten innehåller kväve. Kväve är huvudbeståndsdelen i mineralgödsel.På åkern ger det tillväxt av grödorI vattendrag ger det också tillväxt. Här är den dock oönskad och leder till övergödning, bottendöd med mera

Därför behövs kväverening

Kväve ett grundämne

N är den kemiska beteckningen

Kväve kan föreligga i bundet till organiskt material

tex i protein och urinämne

Kväve kan föreligga som vatten-lösliga molekyler

Kväve kan föreligga som luftkväve.80% av luft består av kväve

NH4+ ammonium

NO3- nitrat

NO2

N2

nitrit

Urinsorteringkväveåtervinning

0

20

40

60

80

100

N P K S B Ca Mg Fe

Urin

Många närsalter, men framförallt kväve, hamnar i avloppet via urin

Genom urinsortering kan kvävet återföras till jordbruksmark

Biologisk kväverening

Aktivt slamanläggning kompletterat med syrefria zoner för denitrifikation

Kvävereningsprocesser

En del av det renade kvävet hamnar i slammet

(assimilerat) medan det mesta blir luftkväve

Till överskottslam

Luftkväve

Kvävereningens tre steg

AOB : Amonium oxiderande bakterier (Nitrosomonas)

NH4+ + O2 NO2

- + H+

Nitrifikation i luftad bassäng

NOB : Nitrit oxiderande bakterier (Nitrobacter)

NO2- + O2 NO3

-

Denitrifikation i anoxisk bassäng (utan luftning)

Ammonium och syre blir nitrit

Nitrit och syre blir nitrat

Långsamprocess

NO3- N2 H ++ H 2 O

Nitrat blir luftkväve

Nedbrytning i luftad bassäng

Organiskt material blir koldioxid och vatten, ammonium frisätts

Energi- och kolkällakrävs

AOB : Amonium oxiderande bakterier (Nitrosomonas)

NH4+ + O2 NO2

- + H+

Nitrifikation i luftad bassäng

NOB : Nitrit oxiderande bakterier (Nitrobacter)

NO2- + O2 NO3

-

Denitrifikation i anoxisk bassäng (utan luftning)

Ammonium och syre blir nitrit

Nitrit och syre blir nitrat

Långsamprocess

NO3- N2 H ++ H 2 O

Nitrat blir luftkväve

Nedbrytning i luftad bassäng

Organiskt material blir koldioxid och vatten, ammonium frisätts

Energi- och kolkällakrävs

Kvävereningsmetodik

1) Anoxisk bassäng före denitrifikationsbassäng2) Nitrathaltigt vatten recirkuleras till anoxen.

luftkväve

Kvävereningsmetodik

metanol

metanol

1) Anoxisk bassäng efter luftningsbassängen

2) Tillsats av energi och kolkälla tex metanol

luftkväve

luftkväve

Kvävets omvandling i ARV

Kväve i organisktmaterial

Vattenlöslig ammonium

Vattenlöslignitrat

KvävgasLuftkväve

Nedbrytningi luftade biosteget

Nitrifikationi luftade biosteget

Denitrifikation i anox

Kvävets kretslopp

Vattenlöslig ammonium

Vattenlöslignitrat

KvävgasLuftkväve

Vattenlöslig ammonium

Nedbrytning Nitrifikation

DenitrifikationKvävefixering

Kvävefixering

Industriell fixering Framställs ur luftkväve och naturgas

Kvävefixerande växter

Kvävets kretslopp

Kväve i organisktmaterial

Vattenlöslig ammonium

Vattenlöslignitrat

KvävgasLuftkväve

Vattenlöslig ammonium

Nedbrytning Nitrifikation

DenitrifikationKvävefixering

Assimilering

Assimilering

När växter tar upp vattenlösliga näringsämnetoch bildar organiskt material

Kvävefixering

Industriell fixering Framställs ur luftkväve och naturgas

Kvävefixerande växter

Växternas kvävefixering

Kvävefixerande bakterier i symbios med värdplanta

Industriell kvävefixering

Industiell kvävefixeringHistorien

Kvävets kretsloppeffekt av industriell kvävefixering

Kväve i organisktmaterial

Vattenlöslig ammonium

Vattenlöslignitrat

KvävgasLuftkväve

Vattenlöslig ammonium

Nedbrytning Nitrifikation

DenitrifikationKvävefixering

Assimilering

Biologisk rening

Suspenderad biomassa

Aktivt slamanläggning

Biofilmsprocesser

Trickling filter eller biobädd

MBBR (moving bed biofilm reactor)

MBR Membranfilter

2013-01-06 12

Biobädd

Biofilm

Biofilmsprocesser

• Mikroorganismer växer på

en yta – bildar en “film”

• Bakterier i biofilm är

skyddade mot giftämnen,

ojämna flöden etc.

• Hög biodiversitet pga hög

slamålder

• Processerna sker I olika

skikt.

Biologisk fosforrening

Anoxiskt steg = kvävereningAnaerobt steg = biologisk fosforrening

Stabilisering är också en biologisk process

I rötkammaren sker syrefri nedbrytning av slam

RÖTNINGENS MIKROBIOLOGI

Hydrolyserande bakterier

Fermenterande bakterier

Metanproducerande archaea

Protein Fett Kolhydrater

Mindre molekyler som socker

Organiska syror och koldioxid

Metan och koldioxid

”Man får rätt mikrober om miljöförhållandernaär sådana att de man vill ha trivs”