Utvärdering av anaerob rötning av överskottslam från en högbelastad aktivtslamanläggning i kombination med behandling av rejektvattnet med anammox. Rötning av överskottsslam från en högbelastad aktivtslamprocess med en slamålder av 2 dygn undersöktes dels vid mesofil rötning dels vid termofil rötning med varierande hydraulisk uppehållstid. En värdering utifrån nedbrytning av VS, metanproduktion, närsaltsläpp- och avskiljning samt energibalans visade klara fördelar för termofil rötning.
Av: Bengt Andersson
Gängse förändringar av inriktning för avloppsvattenreningen handlar ofta om energi- och närsaltåtervinning kännetecknat av en strävan mot en mer hållbar VA-försörjning. En lovande option i detta sammanhang är en aktivtslamprocess med hög belastning, kort slamålder och uppehållstid och med biologisk fosforavskiljning. Processen bygger på att det organiska materialet konverteras till biomassa, där överskottsslammet är lämpligt för rötning och produktion av energirik biogas. En sådan process erfordrar dessutom mindre energi till t.ex. luftningen jämfört med en process med lång uppehållstid. Närsalterna fångas även upp i slammet med en avskiljningsgrad för fosfor av mer än 90 %, där 66 % av inkommande fosfor kan återvinnas i form av struvit.
Rötning av ett överskottsslam från en anläggning med låg slamålder har inte belysts systematiskt tidigare vare sig vad gäller gasproduktion eller inverkan av rötbarheten vid mesofil eller termofil rötning. Inte heller har släpp av kväve och fosfor belysts.
Syftet med refererad studie var att utvärdera eventuella begränsningar för rötning av överskottsslam från en högbelastad aktivtslamanläggning med en slamålder av 2 dygn, att belysa effektiviteten av rötning vid mesofila och termofila förhållanden, att upprätta en massbalans för organiskt material och närsalter samt att värdera effekten av behandling av rejektvattnet i en anammoxprocess.
Genomförande
Försöken genomfördes med överskottsslam från en högbelastad SBR-anläggning med 2 dygns slamålder (SRT) för rening av slakteriavloppsvatten. Slammet rötades i två identiska anaeroba rötkammare i laboratorieskala, som hade ympats med slam från rötkamrarna vid Brisbanes avloppsreningsverk. Den ena rötkammaren drevs vid en temperatur av 35 oC och en hydraulisk uppehålls (HRT) av 10 dygn och den andra vid en temperatur av 55 oC och en HRT varierande mellan 5, 8 och 10 dygn.
Gasproduktionen mättes kontinuerligt och bestämning av gaskvaliteten gjordes dagligen. Slammen analyserade med avseende på COD, TS och VS i ofiltrerade prov och på COD, fosfat, ammonium och fettsyror i filtrerade prov.
Biokemisk metanpotential (BMP) mättes i det rötade slammet för att bestämma resterande metanpotential. Vidare bestämdes specifik anammoxaktivitet (SAA) för att värdera reningseffektiviteten vid behandling av rejektvatten från en termofil rötkammare i en anammoxprocess.
Resultat
Temperaturen i rötkamrarna hade en mycket påtaglig inverkan på nedbrytningen av VS med en ökning av nedbrytbarheten från 50 % vid 35 oC och 10 dygns HRT till 60 – 70 % vid 55 oC och 8 – 10 dygns HRT. Den ökade nedbrytningen är samstämmig med den omvända korrelationen mellan SRT och nedbrytbarhet och studien kompletterade med de uppgifter för SRT < 4 dygn, som saknats tidigare.
Metanproduktionen från rötkamrarna stämde väl överens med nedbrytningen av VS med en ökning från 230 ml metan/g VStillfört vid mesofil rötning vid 10 dygns HRT till 275 – 300 ml metan/g VStillfört vid termofil rötning vid 8 – 10 dygns HRT. Rötgasen hade en genomsnittlig metanhalt av cirka 63 %.
Mätningar av BMP visade att totalt omkring 60 % av VS bröts ned i den mesofila rötkammaren. Nedbrytbarheten vid termofil rötning vid 8 – 10 dygns HRT uppgick till mellan 70 och 80 %. Vid termofil rötning vid 5 dygns HRT var den totala nedbrytningen omkring 65 % med en större andel resterande metanpotential i det rötade slammet än för övriga rötkammare, vilket även avspeglades i halten organiska syror som uppgick till 370 mg COD/l jämfört med mellan 30 och 50 mg/l för övriga rötkammare.
Koncentrationen av PO43--P och NH4–-N i det rötade slammet var hög. Halten PO43--P uppgick till 200 mg P/l i samtliga rötkammare och detta visar att det finns en stor potential för fosforåtervinning i form av struvitutfällning. Halten NH4–-N i det rötade slammet ökade med ökad hydraulisk uppehållstid vid termofil rötning och den uppgick till 1300 resp. 1400 mg N/l vid 8 resp. 10 dygns HRT jämfört med 1200 mg/l vid mesofil rötning. Test av SAA visade att rejektvattnet kunde behandlas i en anammoxprocess och att ingen hämning eller toxisk effekt på anammoxaktivitet kunde noteras.
Producerad metangas kan utnyttjas i en gasmotor för produktion av elenergi och värme bland annat för uppvärmning av rötkamrarna. En energibalans visade att producerad mängd energi översteg energibehovet för processerna (aktivtslam, rötning, avvattning och anammox) med 78 % vid termofil rötning och med 21 % med mesofil rötning.
Slutsatser
Genomförd studie av rötning av överskottsslam från en aktivtslamprocess med 2 dygns SRT visade
- att termofil rötning vid 8 – 10 dygns HRT gav en nedbrytbarhet av VS mellan 60 och 70 %, vilket var signifikant högre än nedbrytbarheten vid mesofil rötning vid 10 dygns HRT och
- att det ammoniumrika rejektvattnet från rötningen kunde behandlas i en anammoxprocess utan inhibering eller toxiska effekter på anammoxaktiviteten.
Källa: H. Ge, D. Batstone, J. Keller. Evaluation of anaerobic digestion processes for short sludge-age waste activated sludge combined with anammox treatment of digestate liquor. Water Science & Technology 2016, 73.5. pp EBA6656A-AC14-42D1-9D2A-CD5136A37261 – 1060.
