En resurssnål metod för att avskilja kväve från lakvatten med alger har provats i pilotskala. Kulturen kunde som mest separera 9 mg N/L,dygn och hämmades av ammonium först vid ca 80 mgNH4-N/L.
Av: Jörgen Hanaeus
Ett system för avskiljning av kväve från deponilakvatten med algkultur har undersökts i plasttankar om 114 L, placerade i ett växthus på ett byggnadstak i Philadelphia. Försöket varade i 22 veckor och som mest uppnåddes kväveseparationen 9,2 mg N/L,d. Inkommande lakvattenstyrka varierades genom spädning. Försöket utvärderades mot variablerna ingående kvävehalt, biomassakoncentration, medelveckotemperatur, medelveckomaxsolinstrålning, avskiljningshastighet för totalkväve och biomassetillväxthastighet.
Kväveavskiljningen ökade med initiell ammoniumkoncentration upp till 80 mg NH4-N/L, då den började avta. Miljöfaktorerna korrelerade måttligt med N-avskiljningen, liksom biomassetillväxten.
Bakgrund
Lakvatten från avfallsdeponier bidrar till hög kvävebelastning på reningsverk (USA) och recipienter. Värden mellan 50 och 2500 mg N/L har uppmätts och kvävet återfinns i huvudsak som ammonium. Ett alternativ är att behandla lakvattnet separat från övrigt kommunalt avloppsvatten.
Då alger kan ta upp kväve och fosfor och då ammonium är en kväveform som föredras av många alger är behandling av lakvatten med algkultur en intressant möjlighet. Algmassan kan också skördas och användas för nya ändamål.
Flera studier har ägnats åt kombinationen avloppsvatten och algkulturer. Majoriteten har använt något syntetiskt medium eller steriliserat avloppsvattnet på något sätt. Då underskattas effekter som uppträder i en öppen kultur över längre tid. Att upprätthålla en renkultur i praktiskt sammanhang blir mycket kostsamt.
De studier som utförts med verkligt avloppsvatten har ofta arbetat vid måttliga kvävehalter, < 25 mg N/L och praktisk behandling av lakvatten vid dessa nivåer skulle kräva stor utspädning.
Av dessa skäl har behandling av verkligt lakvatten med algkultur provats; bl a för att se hur stora mängder ammoniumkväve kulturen tål.
Försök
Två plexiglastankar om 114 L, med en vattenvolym om 57 L har används i experimenten. De placerades i ett växthus på ett hustak (universitets-) i Philadelphia. Goda mätmöjligheter fanns; temperatur och solstrålning mättes var femte minut.
Tankarna inokulerades med en blandkultur av alger och bakterier från en damm på universitetsområdet.
Lakvatten samlades in augusti, oktober och januari 2014-2015 från Sandtowns deponi i Felton, USA, ungefär 100 L åt gången och förvarades i kylskåp före användning.
Tankarna hade omrörare och belastades satsvis i slutet av varje vecka,då 19 L tappades av och lika mycket nytt tillsattes, vilket gav en hydraulisk medeluppehållstid av tre veckor.
Till den ena av tankarna doserades växtmediet COMBO de första 9 veckorna, därefter det lakvatten spätt med kranvatten som hela försöksperioden, 22 veckor, i början av veckorna doserades till den andra tanken. I början och slutet av veckorna provtogs för kväveföreningar och biomassa.
Ammoniumkoncentrationen varierades genom spädning med kranvatten. pH var aldrig över 8.
Spearmans rangkorrelation användes för att relatera variablerna: Initiell ammoniumhalt, veckans ingående biomassehalt, veckans medeltemperatur, veckans medelantal dagsljustimmar, veckans genomsnittliga solinstrålning, ammoniumreduktionshastigheten, totalkvävereduktionshastigheten och biomassetillväxthastigheten.
Resultat
Miljöfaktorerna varierade mycket under försöksperioden. Temperatur från 7 °C i januari till 30 °C i augusti. Kurvor över in- och utgående ammoniumhalter (in ca 25-90 mg NH4-N/L) och biomassehalter redovisas.
Genomsnittlig ammoniumreduktion över försöksperioden var 3,1± 2,4 mg N/L,d och biomassetillväxten blev 5,6± 6,4 mg/L,d. Dessa parametrar visade en svag, men dock korrelation.
Den starkaste korrelationen (Spermans ρ = 0,82) erhölls mellan ingående ammoniumhalt och ammoniumreduktionshastigheten vid måttliga ammoniumhalter. Miljöfaktorerna korrelerade måttligt med ammoniumreduktionshastigheten. Biomassetillväxten korrelerade inte signifikant med någon av de undersökta variablerna ovan.
NH4-N-reduktionen ökade tills initialhalten nådde 80 mg N/L då den blev 8,43 mg N/L,d för att sedan sjunka påtagligt, sannolikt beroende på ammoniuminhibering.
Den högsta biomassetillväxt som uppmättes var 25,6 mg/L,d och den högsta halten blev 480 mg/L
Slutsatser
Algkulturer kan vara ett intressant, resurssnålt behandlingsalternativ för lakvatten. Tillgång på dagsljus och en måttlig ingående ammoniumhalt (<80 mg NH4-N/L) är dock förutsättningar enligt författarna.
Källa: Sniffen, K.D., Sales, C.M. & Olson, M.S. (2016): Nitrogen removal from raw landfill leachate by an algae-bacteria consortium. Water Science & Technology 73.3 pp 479-485.
Författarna från:
Civil, Architectural and Environmental Engineering Department, Drexel University , 3141 Chestnut Street, Philadelphia, PA 19104, USA.
Kontakt: mso28@drexel.cedu
