Efter behandling av avloppsvatten i en anaerob slamfilmsreaktor återstår en hel del kväve, fosfor och anaeroba bakterier. Möjlig komplettering är poleringsdammar och en modellansats för beräkning av pH och ammonium i sådana visas här.
Av: Jörgen Hanaeus
För att åstadkomma en modell som beskriver pH- och ammoniumvariation i poleringsdammar, som belastades sekventiellt efter en anaerob slamfilmsreaktor, har stökiometriska samband sammanställts och mätningar genomförts, vid två olika temperaturer i Brasilien. Dammdjupet har också beaktats. God överensstämmelse mellan simulerings- och mätningsresultat har uppnåtts. Poleringsdammarna krävde klart mindre yta än biodammar.
Artikeln
En relativt billig avloppsbehandling kan uppnås med en motströms anaerob slamfilmsreaktor (UASB, Upflow Anaerob Sludge Blanket). Den är vanlig i varma länder men oftast krävs ett kompletterande steg för att uppnå en bättre avskiljning av närsalter och patogena bakterier.
Ett kompletteringsalternativ utgörs av poleringsdammar. Ammoniakavgång uppges vara den huvudsakliga källan till kvävereduktion. Utgående från detta har ett modellarbete utförts som även verifierats med experiment i bänkskala vad gäller poleringsdammarna.
Experiment
Kommunalt avloppsvatten pumpades från huvudavloppsavloppsledningen i Campina Grande till en utjämningstank, varifrån kontinuerlig pumpning utfördes till en UASB-reaktor om 2,5 m3, dimensionerad för 10 m3/d. Från denna till en lagertank om 1 m3. Sedan satsvis pumpning till fyra polerdammsmodeller, PVC φ500 mm med djupen 0,2, 0,4, 0,6 och 1,0 m. I varje damm placerades en enkel omrörare för att hålla vattnet homogent.
Två perioder undersöktes, mellan november 2018 och augusti 2019. Indelning i varm period (ca 25 ºC) och kall period (ca 21 ºC)! Hydraulisk uppehållstid i de fyra dammarna var 5-30 h.
De samband som utnyttjades för modelleringen var kolsyrans dissociation och ammoniakavgång som funktion av pH visas översiktligt:
Alkalinitet = 2 [CO32-] + [OH-] + [HCO3-] – [H+]
Aciditet = 2[H2CO3] + [HCO3-] +[H+] – [OH-]
[H+] – [OH-] kan försummas vid pH värden nära de neutrala, 5 <pH< 9.
Δ Alk = Δ N/14 Tillskott i alkaliniteten, ΔN i mekv/L
Δ Acd = 2 Δ CO2 (Tillskott i aciditeten från desorption av CO2) + 2 Δ DO/32 + Δ N/14 där DO = löst syre (fotosyntes – respiration) där Δ O2/ Δ t = – Δ CO2/Δ t
Om även kinetiken beaktas:
ln (([CO2]s – [CO2])/([CO2]s – [CO2]0)) = kdc *t
ln ([NH3]/[NH3]0 = kdn* t
Resultat
Avstämningen mellan mät- och modellberäkningsvärden mot uppehållstid blev gynnsam och redovisas här som korrelationskoefficienterna (R2) för de olika sambanden:
Slutsatser
Ammoniumkoncentrationen kunde beräknas med första ordningens teori (Ficks lag) och pH bestämmes med redovisade jämviktsberäkningar. Resultaten föll väl ut i jämförelse med utförda mätningar.
Källa: de Morais, C.E.P.a), dos Santos, L.S.b) & van Haandel, A.a) (2022). A predictive model for amonium removal in polishing ponds operated in sequential bath mode. Water Science & Technology87.1, pp 13-26.
Författarna från:
Department of Civil and Environmental Engineering, Federal University of Campina Grande, 882-Universitario, Campina Grande BEBE3832-22EE-4609-8C0C-17976409D441-830, Brazil
Department of Civil Engineering, Federal University of Rio Grande do Norte, Natal 4B4482C0-5191-43CC-B2C5-F4817A8B7DD9-380, Brazil
Kontakt: carlospereira.sjp [a] gmail.com
