En australiensisk laboratoriestudie undersöker olika analysmetoder för att mäta lukt och testar möjligheterna till luktreduktion genom kemikaliedosering och minskning av centrifugeringshastighet.
Av: Jörgen Hanaeus
Luktproblem kan uppstå vid lagring eller utläggning av avloppsslam. Slam från ett verk i västra Australien har i laboratorieskala undersökts avseende möjliga strategier för luktreduktion; särskilt har effekten av kemikalietillsats till rötat slam och sänkning av centrifugeringshastigheten vid avvattning av detsamma provats. Mikroextraktion har använts, från instängd gas i jämvikt över fast slamfas (headspace), följd av gaskromatografi och masspektrometer för gasidentifikation. Intresset har riktats mot förångningsbara svavelkomponenter och förångningsbara organiska komponenter i slammet. Där aluminiumsulfat doserades till rötslammet före avvattning kunde en 40-%-ig reduktion av den maximala koncentrationen av den totala halten av förångningsbara organiska svavelkomponenter uppnås, jämfört med odoserat prov.
Bakgrund
Luktgenerering i rötat slam är en komplex process där slammets bakgrund, rötningsförloppet och slamavavvattningen kan se olika ut och där relationen mellan luktande ämne och upplevd lukt inte är enkel att fastställa. Åtgärder mot lukt behöver därför väljas specifikt för det lokala avloppsverket. I de flesta fall behövs på platsen-försök i lab- eller pilotskala för att finna den bästa strategin.
Luktkomponenter från slam är förångningsbara organiska svavelkomponenter såsom metanethiol (MT), dimetylsulfid (DMS), dimetyldisulfid (DMDS), dimetyltrisulfid (DMTS) liksom oorganiska sådana, främst svavelväte (H2S).
Dessutom kan ingå förångningsbara aromatiska ämnen som toluen, etylbensen, styren, p-kresol, indol och skatol. Vidare förångningsbara fettsyror och kvävekomponenter som trimetylamin och ammoniak.
Bra mätmetoder behövs. Mikroextraktion av instängd gasfas ovanför ett slamprov har använts och gasprovet har körts genom gaskromatograf med masspektrometer (GCMS). Analysen ifråga har automatiserats framgångsrikt och den manuella insprutningen av gas i kromatografen har eliminerats.
Försök
Rötat (mesofilt) aktivslam från avloppsverket i Perth med TS 3,7 % och centrifugerat sådant slam med TS 17 % användes; samma uttag till alla försöken. För konditionering användes aluminiumsulfat, polyaluminiumklorid (PAC), järnklorid och katjonpolymer 4800 från SNF.
Kemikalietillsats gjordes i 1 L glasbägare där 2 resp 4 % metall doserades på viktbasis av TS och följdes av polymerdos; 0,3 % vikt per volym vattenlösning. Omrörning. Till ett av proven doserades enbart polymer (kontroll).
Centrifugering gjordes i labcentrifug med hastigheterna 3080, 3460 och 3850 rpm. Erhållna slamprov lindades in i Al-folie.
Till centrifugerade slamprov från avloppsverket doserades också metall som ovan.
Provens gasinnehåll analyserades med GCMS ca varannan dag under 2-5 veckor. Detaljerad analysgång för svavel- resp de organiska komponenterna ges.
Resultatet angavs som totalhalt förångningsbara organiska svavelkomponenter (TVOSC) mätt som summan av koncentrationerna för dimetylsulfid, dimetyldisulfid och dimetyltrisulfid. Luktreduktion angavs som % minskning (eller ökning) av maximal TVOSC-koncentration relativt kontrollprovet utan metalldosering.
Resultat
De luktkomponenter som identifierades i färska slamprov var främst DMS, DMDS och DMTS. Indol och skatol återfanns i äldre slamprov, som lagrats i rumstemperatur i några månader. De gav lukt med avloppskaraktär. Dessa återfanns dock inte i de färska slamproven.
Det är i linje med andra undersökningar, som funnit att lukt huvudsakligen kommer från nedbrytning av de svavelorganiska produkterna under de första 1-2 veckorna medan de organiska ämnena ovan börjar bildas när de svavelorganiska är förbrukade.
Metalldoseringen förväntades kunna binda labila proteiner och förhindra mikroorganismernas tillgång till dessa.
Alsulfat-doseringen Al/TS 2 % till rötat slam före avvattning gav en reduktion med 37 % av max TVOSC. Al/TS 4 % gav 40 % reduktion relativt kontrollprovet.
Tillsats av järnklorid gav för Fe/TS 2 % en minskning av max TVOSC med 23 % medan dosen 4 % ökade nämnda maxhalt med 50 %. Någon entydig förklaring till detta kunde inte ges.
Maxhalterna uppnåddes under den första veckan, varefter halterna avklingade.
Vid kemikalietillsats till avvattnad slamkaka noterades:
Al-sulfatdos med Al/TS 2 % gav en 24 % ökning av maxhalten TVOSC medan 4 % Al/TS gav en minskning av nämnda parameter med 70 % relativt kontrollprovet. En nackdel med det senare förfarandet var att pH sänktes till 4,2, varför pH-höjning skulle bli nödvändig vid t ex markanvändning.
Beträffande centrifugeringshastigheter misstänktes en högre sådan kunna öka mängden biotillgängligt protein via ökade skjuvkrafter. Därför provades att sänka hastigheten med 10 % och därefter med 20 % från 3850 rpm. Förstnämnda insatsen (10 %) gav en minskning av max TVOSC med 20 % utan att TS-resultatet påverkades nämvärt (ca 15 % TS).
Sänkningen med 20 % (till 3080 rpm) gav en luktminskning med 30 %, men här försämrades avvattningsresultatet från 15 till 10 % TS, vilket naturligtvis inte var önskvärt.
Några beaktansvärda koncentrationer av de organiska förångningsbara ämnena kunde inte detekteras. En förklaring kan vara för kort mätperiod (37 d) då visserligen bildningen av dessa ämnen bör ha påbörjats, men ett maximum kan dröja i 4-5 månader enligt andra författare.
Slutsatser
Aluminiumsulfatdosering till rötat slam före avvattning gav den bästa luktreduktionen, ca 40 % (max TVOSC), av de metoder som prövades. Sänkning av centrifughastigheten gav mindre fördelar sett till risken för svagare avvattning.
Författarna avser att utvidga studien med en etapp 2, där slam från flera avloppsverk processas. Troligen kommer denna etapp att innehålla en olfaktometrisk komplettering också (mänskligt sniffande/utspädning).
Källa: Gruchlik, Y.a), Heitz, A.b), Joll, C.a)., Driessen, H.a), Fouche, L.a), Penney, N.c) and Charrois, J.a) (2014): “Odour reduction strategies for biosolids produced from a Western Australian wastewater treatment plant: results from Phase 1, laboratory trials.” Water Science and Technology 68 (12): 2552-2558.
Hela artikeln finns här.
Författarna:
a) Curtin Water Quality Research Centre (CWQRC), Department of Chemistry, Curtin University, Resources and Chemistry Precinct, GPO Box U1987, Perth 6845, Western Australia.
b) Department of Civil Engineering, Curtin University, GPO Box U1987, Perth 6845, Western Australia.
c) Water Corporation of Western Australia, 629 Newcastle Street, Leederville, WA 6007
Korrespondens och kontakt: y.gruchlik@curtin.edu.au
