Recirkulation av alger i biodammar har provats med framgång. Här har algpopulationen befriats från bakterier då deras inflytande varit oklart. Genomförda labförsök visar då att produktiviteten hos algen P. boryanum fortsatt ökar med recirkulationen, liksom sjunkhastigheten.
Av: Jörgen Hanaeus
Förbättrade förutsättningar för algodling i avloppsvatten är intressanta, t ex för att nå mål om energipositiva avloppsverk. Användande av (HRAP) High Rate Algal Ponds har visat sig framgångsrikt och recirkulation av sedimenterade alger har selekterat för arter med högre sjunkhastighet, t ex Pediastrum boryanum. Då tidigare utförda försök inte ändrade proportionerna alger/bakterier utfördes här labförsök där bakteriepopulationen avlägsnades och algrecirkulationen sedan genomfördes under en månad. Algproduktiviteten ökade då med 38 % vid recirkulation och slutsatsen blev att bakterierna i avloppsvattnet inte var nödvändiga för att åstadkomma en högre sjunkhastighet hos algerna.
Bakgrund
För att odla alger i avloppsvatten, något som naturligt sker i biodammar, har HRAP-konceptet utvecklats för att spara volymer och uppehållstider. Det påminner om det gamla konceptet ringkanal och ett paddelverk driver algmassan genom den grunda ringkanalen vilket ger en god exponering mot solljuset. Ett återkommande och genom åren svårlöst problem är att separera algerna från utgående vatten i anläggningarna.
Genom att algerna efter några dygns rotation i kanalen får passera en enkel sedimenteringsbassäng får utgående vatten en bättre kvalitet plus att avskiljd algmassa har ett intressant näringsinnehåll. Vidare har man funnit att om en del av avsatt algslam kan återpumpas till kanalen i ett ” aktiv alg-system” så ökar koncentrationen av väl sedimenterande alger i kanalen och påföljande sedimentering går allt bättre. Det sker en selektering av alger och den kolonibildande grönalgen Pediastrum boryanum gynnas av dessa villkor, bl a pga högt kiselinnehåll i cellväggen. Den bildar också stora kolonier; 50-200 µm jämfört med < 10 µm för konkurrerande arter. P. boryanum ökade sin andel i algmassan från 58 till 90 % efter ett års recirkulationsförsök i Nya Zeelandsklimat. I ett annat försök utmanövrerades en population med 89 % Dictysphaerum sp. (en alg med dåliga sjunkegenskaper) 5 månader efter en tillsats av P. boryanum som då kom att svara mot 90 % av populationen.
Jämfört med en referens-HRAP ökade också biomasseproduktionen i kanalen: 11g/m2,d mot 9g/m2,d.
Den förbättrade sjunkhastigheten tillskrevs ökad bildning av stora kolonier, men osäkerhet rådde om det var algsedimenteringens förtjänst eller om extracellulär polymeravsöndring från bakterierna i avloppsvattnet var en dominerande mekanism.
Försök
Kolonier av P. boryanum isolerades från en pilotskale-HRAP i Nya Zeeland, via seriell utspädning med steril utrustning och odlingsmedium. De odlades i en labkammare under belysningsförhållanden som simulerade Nya Zeelands sommar. Temperatur 18-25 °C.
När biomassekoncentrationen nått normalnivån 220 mg/L (sommartid) sattes 6 st 1 L-kolvar med 200mL alglösning och 600 mL av näringsmediet Bold 3. De odlades under belysning, omrörning samt tillsats av 1 % CO2 till luften. Bakteriell kontamination undersöktes 3 ggr/d.
Livscykelstudier för P.boryanum hade visat att den uppnådde mognad efter 2,2 d och kompletterade sin livscykel efter 4 d. Därför valdes den hydrauliska uppehållstiden till 4 d under de första 20 dygnen och sänktes sedan till 3 d.
En del av alglösningen utbyttes mot nytt näringsmedium, 200 mL/265 mL per dygn beroende på önskad uppehållstid. Så placerades 100 mL av lösningen i en sedimenteringskolonn där den fick sedimentera under 1 h. Dekantatet, 90 mL, togs till analys (triplikat), men avsatta 10 mL homogeniserades och återfördes till recirkulationskolvarna men ej till referenskolvarna. Tidigare försök hade visat på 10(vikts-)% recirkulation av biomassa som optimal.
Resultat
Med 4 d hydraulisk uppehållstid bildades algmassan 242 mg/L för recirkulerat system och 218 mg/L för referenssystemet. Med tiden 3 d erhölls 178 resp 114 mg/L. Som mest 62 mg VSS/m3, d. Efter 1 h hade ca 85 % /65 % (recirk/ref) av algmassan (4 d) sedimenterat, medan värdena blev ca 80 % /60 % vid uppehållstiden 3 d.
Efter 4 dygn bestod mer än 50 % av algmassan vid recirkulation av 16-celliga kolonier (32-celliga var de största som återfanns).
Slutsatser
Enbart recirkulation av alger (utan bakterieinflytande) gav en ökad algmasseproduktion om 11 % vid 4 d hydraulisk uppehållstid jämfört med referenssystemet utan recirkulation. Sedimentationshastigheten ökade från 60 % (ref) till 85 % .
Dessa studier är värdefulla inför en praktisk algodling. Svenska klimatförhållanden gör att utomhusodling säkert ger avsevärt lägre effektivitet, men soltimmar finns och billig stödvärme kan öka intresset för tekniken.
Källa: Park, J.a), Craggs, R.a) & Shilton, A.b) (2015): “Algal recycling enchances algal productivity and settleability in Pediastrum boryanum pure cultures.” Water Research 87, pp 97-104.
Författarna:
a) National Institute of water and Atmospheric Research Ltd (NIWA), P.O.Box 11-115, Hamilton, New Zealand
b) School of Engineering and Advanced Technology , Massey University, Private bag 11 222, Palmerston North, New Zealand
Korrespondens: j.park@niwa.co.nz (Jason Park)
