RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI BIOLOGISKA RENINGSSTEGET...
Transcript of RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI BIOLOGISKA RENINGSSTEGET...
RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGIBIOLOGISKA RENINGSSTEGETKVÄVETS KRETSLOPPANDRA BIOLOGISKA RENINGSMETODER
Ammoniak
RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI
Heterotrofa bakterier äter organiskt material
Tillgång på syre ger koldioxid och vatten Luftad bassäng
Tillgång på nitrat men inte syre ger kvävgas Anox bassäng
Tillgång på svavel men inte syre ger svavelväte Rötkammare
Frånvaro av syre och nitrat ger metan (biogas) Rötkammaren
Kemoautotrofa bakterier äter oorganiskt material
Nitrifierare omvandlar ammoniak till nitrat Luftad bassäng
Svaveloxiderare omvandlar svavelväte till sulfat Rötkammare?
Svampar
Protozoer
Bryter ned svårnedbrytbara kolföreningar orsaka att slammet inte sedimenterar
Äter upp döda bakterier, filtrerar bort organiskt material
Luftad bassäng
Vid rening av industriavloppsvatten
Luftad bassäng i aktivtslamanläggning
Bakterier förökar sig genom delning
Tillväxten blir exponentiell
Temperaturförändringar ffa kalllare vatten ger minskad aktivitet pH förändringar vid tillsats av kemikalier kan ge minskad aktivitet Avloppsvattnets sammansättning, saknas något näringsämne eller förekommer giftiga ämnen
Tillväxttakten beror av en rad miljöfaktorer
AVLOPPSRENINGSVERKETS RENINGSSTEGBIOLOGISKT STEG
BIOLOGISKT RENINGSSTEGAKTIVT SLAMANLÄGGNING
2013-01-06 13
I aktivt slamanläggningen omvandlar bakterier organiskt material till koldioxid
och vatten. Bakterierna utgör ett slam som benämnes
bioslam
Den delen av bioslammet som går till slamhantering kallas
överskottslam. Den delen som går tillbaka till processen kallas
för returslam
Överskottslam
Returslam
AKTIVT SLAMPROCESSEN
LuftSyre
AvloppsvattenOrganiskt material
Det som tillsättsVerksam del
Koldioxid
Vatten och
närsalter
ÖverskottslamBiomassa
Av det tillförda organiska materialet kommer 30-50 % att brytas ned till koldioxid och vattenoch 40-45 % avlägsnas med överskottslam
AKTIVT SLAMANLÄGGNING RENINGSPRINCIP
Driftparameter: syrehalt
En flock
AKTIVT SLAMPROCESSENen flock
Bild En flock bestående av slembildande bakterier, filamentbildande bakterier och mikrodjur
Sker i luftade bassängen
Flockbildning
Bakterier som tillverkar polysackarider; slem, klisterBakterier som tillverkar filament; armering
Balans mellan
slembildande bakterier och filamentbildande bakterier ger stabila flockar som sedimenterar/ avskiljs bra
Avskiljning
Sedimentationsbassängen
AKTIVT SLAMPROCESSEN
AKTIVT SLAMANLÄGGNINGDRIFTPARAMETRAR
SS= suspended solids, bestäms genom filtrering. Reningsverk använder även onlinemätning
SVI > 150 ml/g SSkan tyda på begynnande problem med slamsvällning
ATT STUDERA FLOCKBILDNING
Ett mätglas fylls med aktivt slam från luftade bassängen
Driftstörningar
V = volym på luftningsbassängen (m³)
Qut = utgående avloppsvattenflöde från biosteget.
Qo = överskottsslamflöde (m³/d)
SSm= medelslamhalten i luftningsbassängen.
SSo= solidsubstanshalt i överskottsslamet.
SSut= solidsubstanshalt i utgående vatten.
Aerob slamålder
Aerob slamålder är uppehållstiden för bakterierna i luftningsbassängen
Vattnets uppehållstid blir betydligt kortare än bakteriernas uppehållstid, slamåldern, eftersom slam återförs via returslam
Slamåldern styrs genom att ändra mängden överskottslam som tas ur biosteget.När mer överskottslam tas ur sjunker slamåldern.
AKTIVT SLAMANLÄGGNINGDRIFTPARAMETRAR
Aerob slamålder
FlytslambildningHög slamålder ger kvävgasbildning i
slammet
Slamsvällning för gammalt aktivt slam möter näringsrikt
avloppsvatten
Viskös slamsvällning (mindre vanlig)
Mycket polysackaridbildande bakterier
Filamentös slamsvällningMycket filamentbildande bakterier
DRIFTSTÖRNINGAR I AKTIVT SLAMANLÄGGNINGEN
AKTIVT SLAMANLÄGGNINGDRIFTSTÖRNINGAR
BIOSTEGETS MIKROBIOLOGICiliater
Ciliater är protozoer, encelliga heterotrofa organismer.
Ciliaterna är filtrerare vilket ger klart, rent vatten
Kan sitta på slamflocken
BIOSTEGETS MIKROBIOLOGIRotatorier
Flercelliga djur
Filtererare
Ger klart vatten
BIOSTEGETS MIKROBIOLOGIFlagellater
Flagellater äter döda bakterier
Blommning av flagellater kan tyda på driftstörning.
Exempelvis att gifter har avdödat bakterier.
KvävereningAvloppsvatten innehåller kväve. Kväve är huvudbeståndsdelen i mineralgödsel.På åkern ger det tillväxt av grödorI vattendrag ger det också tillväxt. Här är den dock oönskad och leder till övergödning, bottendöd med mera
Därför behövs kväverening
Kväve ett grundämne
N är den kemiska beteckningen
Kväve kan föreligga i bundet till organiskt material
tex i protein och urinämne
Kväve kan föreligga som vatten-lösliga molekyler
Kväve kan föreligga som luftkväve.80% av luft består av kväve
NH4+ ammonium
NO3- nitrat
NO2
N2
nitrit
Urinsorteringkväveåtervinning
0
20
40
60
80
100
N P K S B Ca Mg Fe
Urin
Många närsalter, men framförallt kväve, hamnar i avloppet via urin
Genom urinsortering kan kvävet återföras till jordbruksmark
Biologisk kväverening
Aktivt slamanläggning kompletterat med syrefria zoner för denitrifikation
Kvävereningsprocesser
En del av det renade kvävet hamnar i slammet
(assimilerat) medan det mesta blir luftkväve
Till överskottslam
Luftkväve
Kvävereningens tre steg
AOB : Amonium oxiderande bakterier (Nitrosomonas)
NH4+ + O2 NO2
- + H+
Nitrifikation i luftad bassäng
NOB : Nitrit oxiderande bakterier (Nitrobacter)
NO2- + O2 NO3
-
Denitrifikation i anoxisk bassäng (utan luftning)
Ammonium och syre blir nitrit
Nitrit och syre blir nitrat
Långsamprocess
NO3- N2 H ++ H 2 O
Nitrat blir luftkväve
Nedbrytning i luftad bassäng
Organiskt material blir koldioxid och vatten, ammonium frisätts
Energi- och kolkällakrävs
AOB : Amonium oxiderande bakterier (Nitrosomonas)
NH4+ + O2 NO2
- + H+
Nitrifikation i luftad bassäng
NOB : Nitrit oxiderande bakterier (Nitrobacter)
NO2- + O2 NO3
-
Denitrifikation i anoxisk bassäng (utan luftning)
Ammonium och syre blir nitrit
Nitrit och syre blir nitrat
Långsamprocess
NO3- N2 H ++ H 2 O
Nitrat blir luftkväve
Nedbrytning i luftad bassäng
Organiskt material blir koldioxid och vatten, ammonium frisätts
Energi- och kolkällakrävs
Kvävereningsmetodik
1) Anoxisk bassäng före denitrifikationsbassäng2) Nitrathaltigt vatten recirkuleras till anoxen.
luftkväve
Kvävereningsmetodik
metanol
metanol
1) Anoxisk bassäng efter luftningsbassängen
2) Tillsats av energi och kolkälla tex metanol
luftkväve
luftkväve
Kvävets omvandling i ARV
Kväve i organisktmaterial
Vattenlöslig ammonium
Vattenlöslignitrat
KvävgasLuftkväve
Nedbrytningi luftade biosteget
Nitrifikationi luftade biosteget
Denitrifikation i anox
Kvävets kretslopp
Vattenlöslig ammonium
Vattenlöslignitrat
KvävgasLuftkväve
Vattenlöslig ammonium
Nedbrytning Nitrifikation
DenitrifikationKvävefixering
Kvävefixering
Industriell fixering Framställs ur luftkväve och naturgas
Kvävefixerande växter
Kvävets kretslopp
Kväve i organisktmaterial
Vattenlöslig ammonium
Vattenlöslignitrat
KvävgasLuftkväve
Vattenlöslig ammonium
Nedbrytning Nitrifikation
DenitrifikationKvävefixering
Assimilering
Assimilering
När växter tar upp vattenlösliga näringsämnetoch bildar organiskt material
Kvävefixering
Industriell fixering Framställs ur luftkväve och naturgas
Kvävefixerande växter
Växternas kvävefixering
Kvävefixerande bakterier i symbios med värdplanta
Industriell kvävefixering
Industiell kvävefixeringHistorien
Kvävets kretsloppeffekt av industriell kvävefixering
Kväve i organisktmaterial
Vattenlöslig ammonium
Vattenlöslignitrat
KvävgasLuftkväve
Vattenlöslig ammonium
Nedbrytning Nitrifikation
DenitrifikationKvävefixering
Assimilering
Biologisk rening
Suspenderad biomassa
Aktivt slamanläggning
Biofilmsprocesser
Trickling filter eller biobädd
MBBR (moving bed biofilm reactor)
MBR Membranfilter
2013-01-06 12
Biobädd
Biofilm
Biofilmsprocesser
• Mikroorganismer växer på
en yta – bildar en “film”
• Bakterier i biofilm är
skyddade mot giftämnen,
ojämna flöden etc.
• Hög biodiversitet pga hög
slamålder
• Processerna sker I olika
skikt.
Biologisk fosforrening
Anoxiskt steg = kvävereningAnaerobt steg = biologisk fosforrening
Stabilisering är också en biologisk process
I rötkammaren sker syrefri nedbrytning av slam
RÖTNINGENS MIKROBIOLOGI
Hydrolyserande bakterier
Fermenterande bakterier
Metanproducerande archaea
Protein Fett Kolhydrater
Mindre molekyler som socker
Organiska syror och koldioxid
Metan och koldioxid
”Man får rätt mikrober om miljöförhållandernaär sådana att de man vill ha trivs”