En anaerob uppströmsreaktor har behandlat kommunalt avloppsvatten och avloppsvatten från en grisfarm i en brasiliansk pilotstudie. Avskiljningen av organiskt material var vid 3 d uppehållstid god, men ytterligare närsaltreduktion bedömdes önskvärd.
Av: Jörgen Hanaeus
En uppströms anaerob slamfilmreaktor (UASB, upflow anaerobic sludge blanket reactor) har i en pilotstudie drivits under 95 veckor, delad i 3 perioder, med ett avloppsvattenflöde av 216 L/d och en uppehållstid av 3 dygn.
Under period 1 behandlades grovrenat kommunalt avloppsvatten blandat med avloppsvatten från en grisfarm – tänkt att simulera svartvatten – och resulterade i 77 % reduktion av COD-halten. I period 2 behandlades enbart grovrenat kommunalt avloppsvatten och då blev COD-reduktionen 60 %. I period 3 gav samma blandning som i period 1 en COD-reduktion av 81 %. I period 3 uppmättes även reduktionen av E.coli-bakterier (1,96 log) och totalhalten coliforma bakterier (2,13 log).
Reaktorn tålde stora belastningsvariationer och bedömdes intressant för småskalig tillämpning.
Bakgrund
För att minska transportarbete och energiförbrukning är det viktigt att utveckla teknik för decentraliserad avloppsbehandling; närmare brukarna. En behandling av toalettvatten, svartvatten, är önskvärd och här har en pilotreaktor för detta ändamål testats.
Vanliga svartvattendata har hämtats från litteraturen (bl a Sverige) och angav: 2 260 mg COD/L, 150 mg total-N/L och 43 mg total-P/L för vanliga spoltoaletter. Vid teknikvalet är den anaeroba processen med biogasproduktion tilltalande. En vanlig reaktor är den uppströms anaeroba slamfilmsreaktorn (UASB); den mest frekventa anaerobreaktorn i tropiskt klimat. Den är dock tämligen oprövad för svartvattenändamål, vilket motiverat denna studie.
Material och metod
En UASB-reaktor konstruerades av fiberglas med en effektiv volym av 640 L och med en innerdiameter av 45 cm och höjden 4 m. Utloppsröret satt 20 cm nedanför överkanten. Då transporthastigheten uppåt var låg insattes en axel med paddelblad för långsam omrörning, 11 rpm. Fyra uttagspunkter för prov fanns insatta. Reaktorn drevs vid omgivningstemperaturen som varierade mellan 19 och 27 ºC. Från en föreslagen dimensioneringsekvation (Zeeman & Lettinga, 1999) valdes den hydrauliska uppehållstiden 3 dygn.
Reaktorn inokulerades med 320 L slam från en fullskalig UASB-reaktor och tillfördes sedan kommunalt, grovrenat avloppsvatten under två veckor. Därefter blandades en ökande del avloppsvatten från en grisfarm in tills en nöjaktig svartvattenkvalitet simulerats. Den organiska belastningen var då 0,33 kg COD/d.
Efter 53 veckor (period 1) minskades avloppsvattentillförseln från grisfarmen så att endast det kommunala avloppsvattnet belastade reaktorn under följande 14 veckor (period 2). Därefter tillfördes åter avloppsvatten från grisfarmen till svartvattenliknande värden och drevs så under ytterligare 28 veckor (period 3).
Vanliga närsaltsanalyser, fysikaliska parametrar, fettsyror (VFA), pH och alkalinitet analyserades, liksom antalet E.coli och totala koliforma bakterier.
Resultat
Inkommande avloppsvatten höll ca 24 C och utgående ca 22 C med någon grads variation. pH låg rätt stabilt kring 7,5 i reaktorn; några tiondelars ökning vid passagen. Inkommande COD var ca 1500, 450 resp 2400 mg/L under de tre perioderna och utgående COD: 350, 170 resp 450 mg/L. Reaktorn avskilde då 73 % av det organiska materialet som COD eller 80 % av BOD (som också mättes). BOD/COD låg kring 0,5 i inkommande svartvatten. Utgående halt suspenderat material var 125 mg/L.
Kväve avskildes endast till ca 20 % och fosfor till ca 50 % av reaktorn vid svartvattensimulering. Beträffande patogena bakterier reducerades E.coli-halten med 1,96 log-enheter till ca 105 CFU/100 mL och halten totala koliformer med 2,13 log-enheter till 106 CFU/100 mL (13 prover).
Slutsatser
God anaerob svartvattenbehandling avseende organiskt material erhölls i den provade UASB-reaktorn vid 3 dygns uppehållstid. Avskiljningen av närsalter var blygsammare med 50 % fosforreduktion och 20 % kvävereduktion.
Reduktionen av patogena (indikator-)bakterier blev måttlig, vilket kan förväntas med anaeeroba bakterier i en anaerob reactor. Om man tänker sig att använda det ännu näringsrika utgående avloppsvattnet till bevattning av grödor bör därför ett desinfektionssteg övervägas.
Betraktad som decentraliserad teknik är en hög vattentemperatur nödvändig för processen; en uppvärmning komplicerar och fördyrar.
Källa: Slompo, N.D.M.1), Quartaroli, L.2), Zeeman, G.3), Ribeiro da Silva, G.H.2) & Daniel, L.A.1) (2019): Black water treatment by an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor: a pilot study. Water Science & Technology, 80.8, pp 1505-1511.
Författarna från:
Department of Hydraulics and Sanitation Environmental, University of Sao Paulo (EESC – USP), 400 Trabalhador Sao Carlense Avenue, Sao Carlos, Sao Paulo13566-590, Brazil
Department of Environmental and Civil Engineering, University of Sao Paulo State (FEB-UNESP), 14-01 Engenheiro Luiz Edmundo Carrijo Coube Avenue, Bauru, Sao Paulo 17033-360, Brazil
LeAF, P.O. Box 500, 6700 AM Wageningen, The Netherlands.
Kontakt: nathaliedmiranda@yahoo.com.br
