Försök med samrötning av flytslam från försedimenteringsbassänger och slam genomfördes i liten skala vid ett stort avloppsreningsverk i Philadelphia, USA. Flytslam har en hög biogas-potential och kan dessutom medföra synergieffekter vid samrötning.
Av: Bengt Andersson
Intresset för samrötning av organiska avfall har ökat under senare år för att uppnå en ökad biogasproduktion. Flera studier har visat fördelar med att röta organiskt fast avfall, gödsel från djurhållning samt fettrikt avfall, olja och slam från fettavskiljare tillsammans med slam.
Flytslam från försedimenteringsbassänger innehåller varierande kvantiteter av fetthaltigt avfall och slammet är lättnedbrytbart med en hög biogaspotential. Innehåll av triglycerider, glycerolestrar och fettsyror i flytslammet kan även generera synergieffekter vid rötning av slam.
En studie med samrötning av slam och flytslam genomfördes vid Northeast Water Pollution Control Plant i Philadelphia, USA. Syftet med studien var undersöka effekten av samrötning av primär- och överskottsslam och flytslam från försedimenteringsbassängerna vad gäller biogasproduktion och driftförhållandena i rötkamrarna. Vidare var målet att bestämma optimal belastning av flytslam för att uppnå maximal biogasproduktion.
Genomförande av försöket
Två rötkammare med en volym av 13 liter vardera ställdes upp i laboratoriet vid reningsverket. Den ena rötkammaren, som belastades med primärslam och överskottsslam från aktivtslamanläggningen, tjänade som referens. Den andra kammaren, försökskammaren, belastades dessutom med flytslam från försedimenteringsbassängerna.
Primärslammet hade en genomsnittlig TS-halt av 4,4 %, varav den organiska fraktionen uppgick till 68 %. Det förtjockade överskottsslammet hade en TS-halt av 3,6 % med en organisk fraktion uppgående till 77 %. Slammen blandades i massförhållande 1:1 och en beredning av slam på laboratoriet för försöken gjordes dagligen.
Flytslam uttaget direkt från sedimenteringsbassängerna hade en TS-halt av 28,7 % med en organisk fraktion av 97 %. COD-innehållet var 1,18 g COD/g flytslam. Efter en koncentreringstank var TS-halten i flytslammet cirka 63 % med en organisk fraktion av 98 % och en COD-halt av 1,40 g COD/g flytslam.
Rötningen genomfördes vid 35 oC och en hydraulisk uppehållstid av cirka 13 dygn. Båda kamrarna ympades med slam från rötkamrarna i det stora verket vid uppstart. Den organiska belastningen av tillfört slam uppgick till cirka 4 g COD/l*d motsvarande cirka 1.9 g VS/l*d. Efter en inledande fas med intermittent flytslambelastning tillsattes flytslam motsvarande en tillkommande belastning av 1,5 g COD/l*d under 18 dygn, 2,6 g/l*d under 7 dygn, 3,5 g/l*d under 11 dygn och slutligen 7 g COD/l*d under 20 dygn. Avsikten var inte att uppnå stationära förhållanden under varje belastning.
Provtagning och analys av slam gjordes varje dag. Producerad gas samlades upp, volymbestämdes och analyserades med avseende på CH4 och CO2.
Resultat
De båda rötkamrarna belastades inledningsvis under 15 dygn enbart med slam och det fanns ingen statistiskt signifikant skillnad i gasproduktion i de båda kamrarna. Därefter belastades den ena rötkammaren även tämligen försiktigt med flytslam under cirka 3 veckor för en anpassning till det nya substratet innan försöken startades.
Tillförsel av flytslam ökade gasproduktionen från cirka 10 l/d i referenskammaren till omkring 40 l/d i försökskammaren vid den högsta belastningen. Den specifika gasproduktionen ökade även med ökad flytslambelastning från cirka 240 l CH4/kg COD vid den lägsta belastningen till cirka 310 l/kg vid den högsta belastningen. Det konstaterades även att ökningen av den specifika metanproduktionen kunde förklaras av en ökad nedbrytningshastighet av substratet (från 3,4 till 8,6 g COD/l*d).
Den procentuella reduktionen av COD i kamrarna var tämligen lika vid de lägsta belastningarna av flytslam. Reduktionen minskade något i försökskammaren vid de högre belastningarna. Den procentuella reduktionen av VS var högre i försökskammaren och uppgick i medeltal till cirka 65 % jämfört med 51 % i referenskammaren. Drift och resultat av referenskammaren var likartade driften och resultaten i rötkamrarna vid avloppsreningsverket.
Det konstaterades även att utgående VS-koncentration i referenskammaren uppgick under hela försöket till cirka 1,2 %. I försökskammaren ökade VS-koncentrationen i utgående slam successivt till cirka 2,0 %, vilket förklarades av en ackumulering av en icke nedbrytbar fraktion i flytslammet.
Det förelåg ingen statistiskt signifikant skillnad i alkalinitet mellan de två rötkamrarna under försöket. Ingen skillnad i VFA mellan kamrarna förelåg heller med undantag av halten ättiksyra som ökade i försökskammaren vid den högsta flytslambelastningen. Sannolikt skulle koncentrationen ha ökat till nivåer som kan vara inhiberande på rötningsprocessen om försöken hade fortsatt med den högsta belastningen. Den högre belastningen överstiger dock kraftigt den belastning som skulle erhållas vid rötning av faktiska flytslammängder i rötkamrarna i fullskaleanläggningen.
Slutsatser
Samrötning av slam och flytslam från försedimentering ökade biogasproduktionen och nedbrytningen av VS. Nedbrytningen av VS vid samrötning uppgick till cirka 65 % jämfört med cirka 50 % vid rötning av slam.
Vid rötning av flytslam bildas mer än 3 gånger mer biogas än vid rötning av en ekvivalent mängd slam.
Om det finns mer än en rötkammare vid ett avloppsreningsverk är det en fördel att endast belasta en rötkammare med flytslam eftersom det specifika biogasutbytet ökade med ökad belastning.
Mängden flytslam vid ett avloppsreningsverk är dock mycket begränsad i förhållande till mängden slam och därför blir den ökade biogasproduktionen tämligen begränsad i absoluta tal.
Källa: S. Alanaya, Y.D. Yilmazel, C. Park, J.L. Willis, J. Keaney, P.M. Kohl, J.A. Hunt, M. Duran. Anaerobic co-digestion of sewage sludge and primary clarifier skimmings for increased biogas production. Water Science &Technology 67.1 (2013) pp 174 – 179.
Hela artikeln från Water Science & Technology finns att köpa här.
