Försök i fullskala med en anaerob sidoströmsreaktor i en konventionell aktivtslamprocess visade att den specifika slamproduktionen kunde minskas med omkring 30 % på grund av en längre slamålder, ökad hydrolys av organiskt material och förändrad heterotrof aktivitet i slammet.
Av: Bengt Andersson
Ökade krav på rening av avloppsvatten inom EU medför en ökad produktion av slam som måste disponeras, vilket i sin tur medför ett stort behov av utveckling av teknologier för att minska slamproduktionen från processerna. En anaerob sidoströmsreaktor (ASSR) i en aktivtslamprocess bygger på en OSA-process (aerob-sedimentering-anaerob process) och försök i liten skala har visat på goda resultat med en slamreduktion på mellan 20 och 70 % till låg kostnad utan negativ påverkan på reningsresultatet. Erfarenheter av fullskaleförsök med avloppsvatten är dock begränsade liksom kunskaperna om mekanismerna för processen.
I refererad studie har försök med en modifierad process med ASSR i en fullskaleanläggning gjorts med målsättningen att undersöka påverkan på slamproduktionen och effekten på slamnedbrytning och aktiviteten i biomassan.
Genomförande
Försöken genomfördes vid avloppsreningsverket i Levico, Italien, utformat för 48 000 p.e med förbehandling (silar och sandfång), biologisk fördenitrifikation (anoxiska och aeroba reaktorer samt sedimentering) och slambehandling (aerob stabilisering, förtjockning och avvattning). En ASSR-bassäng introducerades i returslamströmmen för en del av returslammet, där omkring 8 % av den aktiva slammassan behandlades dagligen med en belastning i genomsnitt av 1,4 kg VSS/m3*d och en uppehållstid och slamålder omkring 7 dygn.
En nystart av anläggningen gjordes efter en period av ombyggnader och anläggningen drevs som en konventionell aktivsslamanläggning (CAS) under 30 dygn och som en AS + ASSR under 240 dygn. Provtagning skedde en gång per vecka från alla reningssteg med analys av traditionella parametrar. Dessutom genomfördes respirometriförsök för bestämning av den specifika syreupptagningshastigheten (SOUR) samt beräkning av den maximala substratförbrukningshastigheten (VH max och VN max). Massbalansberäkningar genomfördes för uppskattning av slamreduktionen i förhållande till CAS.
Resultat
En jämförelse av resultatet från försöksperioderna med CAS och AS + ASSR visade att samma avskiljning och utgående avloppsvattenkvalitet erhölls om än med en något lägre fosforavskiljning och svagt högre fosfathalt i utgående avloppsvatten under AS + ASSR.
Den totala mängden slam i systemet ökade under AS + ASSR till cirka 70 ton TS jämfört med 62 ton TS under CAS. Ökningen av slammängden uppgick till 25 ton TS i den aeroba slamstabiliseringen och den anaeroba bassängen medan mängden minskade med 17 ton TS i övriga bassänger, där minskningen i sedimenteringsbassängerna uppgick till cirka 10 ton TS.
Den specifika slamproduktionen minskade från 0,44 ton TS/ton COD under CAS till 0,32 t /t under AS + ASSR, en minskning med 28 %, vilket var något högre än i en tidigare studie i samma anläggning. En av orsakerna till den lägre slamproduktionen var ökningen av slamåldern med 88 % till >30 dygn genom införandet av ASSR men det kunde inte förklara hela minskningen.
Alterneringen mellan aeroba och anaeroba förhållanden var även en viktig faktor som stimulerade upplösning av COD, nedbrytningshastighet och nedbrytning av partikulärt material knutet till järn- och aluminiumpartiklar.
Mätning av SOUR i slammen från de aeroba och anaeroba bassängerna visade att införandet av AS + ASSR resulterade i en minskning av den heterotrofa slamaktiviteten. VH max var omkring 15 % lägre i ASSR än i CAS efter 90 dygn. Därefter konstaterades även en minskning i den aeroba bassängen och tre månader erfordrades för att se effekten av den cykliska alterneringen mellan aeroba och anaeroba förhållanden. Den autotrofa aktiviteten minskade även i den anaeroba bassängen vid AS + ASSR men den mikrobiologiska aktiviteten återställdes i den aeroba bassängen och VN max påverkades inte i förhållande till CAS.
Bestämning av löst COD, NH4+-N och fosfor i de aeroba och anaeroba bassängerna visade att halten löst COD vid aeroba förhållanden var lägre än 50 mg/l medan den var över 300 mg/l vid anaeroba förhållanden och att större delen av upplöst COD var nedbrytbart i den aeroba reaktorn. Även för ammonium var effekten tydlig, där halten uppgick till 36 mg N/l vid anaeroba förhållanden medan halten var lägre än 0,5 mg/l vid aeroba förhållanden. Halterna av totalfosfor och ortofosfat var alltid högre vid anaeroba förhållanden än vid aeroba förhållanden och alterneringen mellan anaeroba och aeroba förhållanden kunde stimulera en tillväxt av PAO.
Tidigare studier har visat att biomassan kan anpassa sig till mekanismerna på grund av alternering och att den omedelbara minskningen av slamproduktionen avtog med tiden. Uppmätt slamreduktion i refererad studie utgjorde den omedelbara minskningen och ytterligare observationer måste göras för att verifiera effekten på grund av eventuell adaption av biomassan.
Slutsatser
Implementering av en anaerob sidoströmsreaktor i en aktivtslamprocess i fullskala visade i jämförelse med en konventionell aktivtslamprocess att
- samma avskiljning och utgående halter kunde uppnås
- en cyklisk alternering mellan aeroba och anaeroba förhållanden minskade den heterotrofa aktiviteten i slammet medan den autotrofa aktiviteten var oförändrad
- den specifika slamproduktionen minskade med 28 % genom ökning av SRT, genom hydrolys av det organiska materialet och genom en förändring av den heterotrofa aktiviteten
Källa: V.F. Velho, G. Andreottola, P. Foladori, R.H.R. Costa. The effects of a full-scale anaerobic side-stream reactor on sludge decay and biomass activity. Water Science & Technology 2019, 79.6, pp 1081 – 1091.
