Illaluktstarka ämnen som kan avges från slam tillhör i stor utsträckning gruppen lättflyktiga organiska svavelföreningar. Genom dosering av järnklorid till slammet före rötning kan svavelväte fällas ut och de lättflyktiga svavelföreningarna begränsas.
Av: Bengt Andersson
Luktstarka ämnen som avges från slam kan utgöra en negativ belastning vid slamanvändning för olika ändamål. De utgörs vanligtvis av reducerade svavel- eller kväveföreningar, organiska syror, aldehyder eller ketoner. Gruppen lättflyktiga organiska svavelföreningar (VOSC) utgör ämnen som förorsakar kraftiga luktproblem och i gruppen ingår svavelväte (H2S), metylmerkaptan (CH3SH) som även kallas metantiol (i fortsättningen benämnd MT), dimetylsulfid ((CH3)2S, i fortsättningen benämnd DMS) samt dimetyldisulfid (CH3)2S2, i fortsättningen benämnd DMDS).
VOSC bildas vid nedbrytning av proteiner och de ingår i ett cykliskt kretslopp, där MT och DMS bildas vid metylering av svavelväte resp. MT och där svavelväte bildas vid demetylering eller nedbrytning av MT och DMS. MT, som bildas då kroppen bryter ner svavelhaltiga aminosyror och proteiner, anses ofta vara det mest luktstarka ämnet i gruppen som ger fekalierna dess obehagliga lukt.
En ökad avskiljning av lättflyktiga organiska ämnen (VS) kan minska halten av VOSC och det kan ske genom utökad biologisk behandling t.ex. genom längre uppehållstid för rötningen eller genom kompostering. Innehållet av VOSC kan även reduceras genom kemisk behandling med väteperoxid, klor, hypoklorit, kaliumpermanganat eller ozon. Invändningar mot sådan behandling kan dock resas på grund av bildandet av klorerade eller ozonerade starkt toxiska biprodukter och en mycket hög kemikaliekostnad.
Dosering av trevärt järn till slammet före rötning kan reducera svavelväte genom kemisk fällning, vilket i sin tur kan begränsa innehållet av VOSC i slammet. Järndosering kan även öka nedbrytningen av VS vid rötning. Syftet med refererad undersökning var att öka förståelsen av effekten av dosering av trevärt järn för att kontrollera innehållet av svavelväte i rötslammet samt hur reduktionen av lättflyktiga organiska ämnen (VSR) och därmed innehållet av luktstörande ämnen i slammet påverkas av doseringen.
Genomförande av undersökningen
Försök genomfördes i laboratorieskala i rötkammare med en volym av 5 l. Rötningen skedde vid en hydraulisk uppehållstid av 30 dygn och vid en temperatur av 37 oC.
Rötkamrarna beskickades med primär- och bioslam från 7 olika avloppsreningsverk. Bioslammet förtjockades i laboratoriet till cirka 2,5 % TS före rötningsförsöken. 1 l primärslam och 1 l bioslam tillfördes rötkamrarna tillsammans med 0,5 l rötslam för acklimatisering och för att upprätthålla ett stabilt pH-värde. En uppsättning rötkammare utgjorde kontrollkammare utan järndosering. Övriga rötkammare beskickades med slam som tillförts 1,25 volyms % FeCl3 före rötningen för att simulera effekten av svavelvätekontroll.
Efter rötningen avvattnades slammen i en laboratoriecentrifug och en utvärdering av halten luktstarka ämnen gjordes genom inkuberingsförsök i speciella serumflaskor.
Analyser av slammet före och efter rötning gjordes med avseende på Fe och Al, TS, VS, TKN och pH. Resultatet av rötningen uttrycktes i form av VSR. H2S och VOSC analyserades i en gaskromatograf och den totala halten (TVOSC), dvs. summan av MT, DMS och DMDS, beräknades uttryckt i ppm S.
Resultat
Aluminium- och järnhalten i de olika blandslammen varierade mellan knappt 2 och över 15 g/kg TS. Slam från två av verken hade hög järnhalt till följd av kemisk fällning med FeCl3. Rötningsförsök utan tillsats av extra Fe(III) (kontroll) visade att VSR ökade med ökad järnhalt i slammet. Lägst avskiljningsgrad (cirka 27 %) erhölls vid rötning av enbart bioslam eftersom ingen försedimentering fanns vid ett av verken. Slammet hade en låg järnhalt (cirka 2 g Fe/kg TS). De två slammen med högst järnhalt uppvisade störst avskiljningsgrad med 44 resp. 47 %. En möjlig förklaring är att trevärt järn binds starkt till organiskt material i blandslam och då slammet rötas bryter järnreducerande bakterier ned bindningarna mellan proteiner och trevärt järn, vilket medför att järnbundna organiska ämnen blir biotillgängliga. I övriga slam med järnhalter mellan 4 och 8 g Fe/kg TS uppgick avskiljningen till mellan 35 och knappt 40 %.
Effekten av järndosering var positiv i samtliga rötkammare och VSR översteg 40 % utom i två kammare. Den ena kammaren var den med enbart bioslam, där järndoseringen dock resulterade i en kraftig ökning av VSR. I den andra kammaren sjönk pH till omkring 4,8 vid försöket, vilket kunde förklara att avskiljningen minskade. Rötning av slammet med högst initiell järnhalt visade att VSR minskade något i rötkammaren med järndosering jämfört med kontrollkammaren. Orsaken till detta kunde vara att ett överskott av järn hämmade nedbrytningen av bindningar mellan proteiner och järn(III) eftersom riklig mängd av järn(III) kontinuerligt binds till biotillgängliga proteiner.
Inkuberingsförsök för utvärdering av profilen av luktstörande ämnen gjordes både med slammen från rötningsförsöken och med de uttagna rötslammen från fullskaleverken.
H2S-koncentrationen i de avvattnade rötslammen från fullskaleanläggningarna ökade kraftigt redan efter 4 dygns inkubering både till följd av nedbrytning av svavelrika aminosyror och sönderslagning av slamflockarna vid avvattningen. Koncentrationen fortsatte att öka ytterligare under de 12 dygn inkubationsförsöken pågick. Maximala halter av MT och TVOSC uppmättes efter 6 dygns inkubation och förloppet var det samma. Efter toppvärdet började nedbrytning av VOSC, vilket minskade MT medan svavelvätehalten ökade. Motsvarande förlopp skedde i kontrollrötkamrarna även om svavelvätehalten var klart lägre här.
Dosering av järn minskade halten svavelväte genom kemisk utfällning och koncentrationen var i stort sett noll under inkubationsförsöken med en mycket liten ökning mot slutet av försöken. Järndoseringen ökade även VSR vid rötningen på grund av en ökning av den biologiska aktiviteten, vilket sammantaget minskade metyleringen av H2S med lägre produktion av MT. Såväl MT som TVOSC uppvisade en topp efter 6 – 8 dygn men koncentrationen var väsentligt lägre än i kontrollkamrarna. Efter toppen minskade MT och TVOSC utan att svavelvätehalten ökade nämnvärt.
En jämförelse av den maximala koncentrationen av TVOSC vid rötning med och utan järndosering för de 7 slammen visade att toppvärdena minskade från mellan 250 och 650 ppm till mellan några ppm upp till cirka 200 ppm genom järndoseringen. Vid två av slammen minskade toppvärdena med 96 – 98 % och vid fyra av slammen med 60 – 80 % genom järndoseringen. Vid det sjunde slammet med högst initial järnhalt minskade toppvärdet endast med cirka 20 %.
Slutsatser
Följande slutsatser kunde dras av undersökningen:
- Vid rötning av blandslam från 7 olika avloppsreningsverk utan extra tillsats av järn medförde en ökad initial järnhalt i slammen en högre reduktion av lättflyktiga organiska ämnen (VSR).
- Dosering av järn(III) till slammen före rötning för svavelvätekontroll medförde en klar men relativt begränsad ökning av VSR vid rötningen.
- Järn(III)-dosering till rötkamrarna resulterade i lägre halter av svavelväte och lättflyktiga organiska svavelföreningar vid alla försöken.
Källa: C. M. Park, J. T. Novak. The effect of direct addition of iron(III) on anaerobic digestion efficiency and odor causing compounds. Water Science & Technology 68.11 (2013) pp 2391 – 2396.
Hela artikeln från Water Science & Technology finns att köpa här.
