Karakterisering av kommunalt avloppsvatten - Partikelstorleksfördelning och sammansättning av COD

Abstract (Swedish)

Inkommande avloppsvatten till ett reningsverk består till största delen av organiskt material som i sin tur kan utgöra en viktig resurskälla för reningsverket. Genom att utnyttja kolet i avloppsvattnet för produktion av metan kan ett reningsverk bli självförsörjande på energi. En nackdel kan dock vara att det lättnedbrytbara organiska materialet, som viktiga reningsprocesser såsom denitrifikation och biologisk fosforavskiljning är starkt beroende av, minskar i avloppsvattnet. Ideal Carbon Utilization (ICU) är ett projekt som undersöker möjligheten att kunna utnyttja det organiska materialet både för energiutvinning och för produktion av kolkälla till de biologiska processerna för att uppnå självförsörjning och samtidigt säkerställa en effektiv biologisk rening. Avloppsvatten kan dock skilja sig i karaktär beroende på bland annat ursprung, ledningsnät, förbehandling mm. och innehållet har en direkt påverkan på dess potential att producera lättillgängligt kol.
I det här arbetet karakteriserades olika inkommande och förbehandlade avloppsvatten, från Källby ARV, Sjölunda ARV och Klagshamn ARV, med avseende på partikelstorleksfördelning och Källbys avloppsvatten kunde vidare karakteriseras med avseende på sammansättning av olika COD-fraktioner, där innehållet fraktionerats enligt ASM2d-modellen. För bestämning av partikelstorleksfördelning fördelades avloppsvattnet i storleksfraktioner genom filtrering med nio olika filter (inom spannet 0,1 – 100 μm) och för bestämning av COD-fraktioner utnyttjades respirometri (OUR) och fysisk-kemisk metod (filtrering).
Resultaten visade att Källbys avloppsvatten dominerades av långsamt nedbrytbart organiskt material (XCB) som utgjorde 44 % av total COD och minsta COD-fraktionen var det direkt nedbrytbara materialet (SVFA) som endast utgjorde 1 % av total COD. Utifrån storleksfraktioneringen framkom att större delen av det organiska materialet i de olika inkommande avloppsvattnen var i de suspenderade och sedimenterbara storleksfraktionerna (5 40 μm respektive ˃40 μm) och samtliga avloppsvatten hade lågt innehåll av kolloidalt material. Vidare framgick att förfiltreringen utan kemiska tillsatser var den mest effektiva förbehandlingen för avskiljning av partiklar ˃40 μm. För att erhålla en mer detaljerad karakterisering bör dock även storleksfraktionernas kemiska sammansättning och nedbrytbarhet analyseras.

Popular Abstract (Swedish)

Avloppsvatten kan vara en viktig resurskälla för ett reningsverk
Normalt sett för det inkommande avloppsvattnet med sig en hel del kostnader till ett reningsverk beroende på hur avancerade behandlingstekniker det är som tillämpas. Men faktum är att avloppsvattnet i sig bär på värdefulla komponenter som faktiskt kan bespara reningsverket på både energi och pengar. Det gäller dock att ha avloppsvatten med ”rätt” egenskaper!
Innehållet i avloppsvatten kan liknas vid ”gott och blandat” då det består av allt från toxiska ämnen och näringsämnen till organiska ämnen i alla dess former, lösta och partikulära. Det organiska materialet är den största föroreningen som man normalt gör sig av med i en biologisk process där man låter mikroorganismer som livnär sig på materialet få sig en trevlig lunch. Beroende på hur snabbt materialet kan brytas ner och ätas upp av mikroorganismerna kallas det antingen för lättnedbrytbart eller långsamt nedbrytbart organiskt material.
Det organiska materialet kan dock även bidra med nytta till reningsverket om det utnyttjas till produktion av energirik biogas. Problemet är bara att man på så sätt förbrukar det lättnedbrytbara materialet som viktiga mikroorganismer i den biologiska reningen är i behov av för att kunna ta bort kväve och fosfor från vattnet.
Men tänk om man kan utnyttja det organiska innehållet i det inkommande avloppsvattnet både till produktion av biogas och till produktion av kolkälla. Då hade man minskat på föroreningsbelastningen till den biologiska reningen och därmed på energianvändningen, ökat biogasproduktionen och säkrat en självförsörjning av energi, samtidigt som man ser till att de biologiska processerna får sina behov av lättillgängligt kol tillfredsställda. Detta är vad i bowlingtermer hade inneburit en ”strike” för reningsverket!
Ett projekt vid namn ICU (Ideal Carbon Utilization) som leds av VA SYD strävar efter att uppnå det nämnda drömscenariot. Men för att kunna få ut det önskvärda kolet gäller att avloppsvattnet har de önskvärda egenskaperna. Lite som i den klassiska ”bra in - bra ut”- principen. Innehållet i avloppsvatten kan nämligen skilja sig beroende på var vattnet kommer ifrån, hur det har transporterats samt om det genomgått förbehandling eller ej. I syfte att få en bild av hur det kan variera har avloppsvatten med ursprung från tre olika reningsverk och olika förbehandlingar analyserats på sitt organiska innehåll. Det visade sig att effektiviteten hos en förbehandling också påverkas av hur innehållet ser ut i vattnet. En sådan analys av innehållet och egenskaperna hos olika avloppsvatten, eller som det i finare ord heter, karakterisering, är en viktig förutsättning vid bedömning av avloppsvattnets potential som resurskälla. Genom att tillämpa den här så kallade karakteriseringen i reningsverket kommer man därmed lära känna sitt vatten, och när man väl känner den lär man sig också att utnyttja den på bästa sätt!

• author: Tebini, Sara
• supervisor: Michael Cimbritz
• organization: Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
• course: VVAM05 20201
• year: 2020
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: avloppsvatten, karakterisering, COD, respirometri, partikelstorleksfördelning, förbehandling, vattenförsörjningsteknik, avloppsteknik, water engineering, environmental enginering
• language: Swedish
• id: 9020376
• date added to LUP: 2020-06-22 16:00:42
• date last changed: 2020-06-22 16:00:42