Advanced

Nitrifikation i biofilmen i en IFAS

Lindén, Magnus LU (2020) VVAM05 20192
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract (Swedish)
Ökande belastningar, hårdare krav på avloppsreningsverk och ytbegränsningar skapar ett behov av kompakta, effektiva processlösningar. En sådan lösning är en Integrated Fixed film Activated Sludge (IFAS) som kombinerar en aktivslam (AS) med en biofilmsprocess. För att kunna dimensionera en IFAS bättre har den här studien fokuserat på hur faktorer som C:N-kvot och biofilmstjocklek kan påverka den nitrifierande förmågan på bärare i en IFAS. Möjligheten att använda bioWin för att modellera en 400 µm biofilm har också undersökts. Försöksburar med olika bärare placerades i en högbelastad AS på Sjölunda avloppsreningsverk i Malmö. De placerades så att de utsattes för olika C:Nkvoter. Även bärare från en fullskalig IFAS undersöktes som referenspunkt.... (More)
Ökande belastningar, hårdare krav på avloppsreningsverk och ytbegränsningar skapar ett behov av kompakta, effektiva processlösningar. En sådan lösning är en Integrated Fixed film Activated Sludge (IFAS) som kombinerar en aktivslam (AS) med en biofilmsprocess. För att kunna dimensionera en IFAS bättre har den här studien fokuserat på hur faktorer som C:N-kvot och biofilmstjocklek kan påverka den nitrifierande förmågan på bärare i en IFAS. Möjligheten att använda bioWin för att modellera en 400 µm biofilm har också undersökts. Försöksburar med olika bärare placerades i en högbelastad AS på Sjölunda avloppsreningsverk i Malmö. De placerades så att de utsattes för olika C:Nkvoter. Även bärare från en fullskalig IFAS undersöktes som referenspunkt. Bärarnas nitrifikationshastigheter och biomassor bestämdes. Bärarna mikroskoperades också under försöksperioden för att följa biofilmsframväxten. De förhållanden som experimentburarna utsattes för gav goda förutsättningar för ett mikrodjur, ciliater, att etableras. De förhindrade stabil nitrifikation på samtliga bärare förutom Anox K™ Z50 som mekaniskt hämmade tillväxt av ciliater. Även om nitrifikationen uttryckt per m2 var lägre på Z50 än de jämförda bärarna från den fullskaliga IFAS:en fanns tecken på att den skulle fortsätta öka. Hastigheten uttryckt per g biomassa var avsevärt högre för Z50 vilket tyder på en mer specialiserad biomassa. Eftersom mängden heterotrofer minskar skulle detta kunna innebära ett potentiellt sänkt syrebehov, men eventuellt också sämre sedimenteringsegenskaper eftersom mikrodjur kan förbättra dessa. Även de burar som var utsatta för den högsta C:N-kvoten klarade av att nitrifiera. För att hitta den kvot där heterotrofer konkurrerar ut autotrofer hade alltså experimentet behövt belastas med mera COD. De burar som hade en högre C:N-kvot fick mera biomassa. Det tros bero på att heterotrofer trivdes bättre där. Modellen av en 400 µm biofilm i bioWin förutsåg en kraftig konkurrens med heterotrofer och mycket lite nitrifikation. Detta är delvis rätt, men modellen kommer framförallt inte att ge mer nitrifikation vid en tunnare biofilm och därför bedöms den metod som användes i bioWin inte fungera väl för att förutsäga beteendet hos biofilmer. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
För att livet ska kunna fortsätta i våra sjöar och hav behöver vi vara försiktiga med vad vi släpper ut från vårt samhälle. En viktig del i detta kommer från vattnet vi använder i våra hem. Allt det vattnet passerar ett avloppsreningsverk för att det ska bli harmlöst för den sjö, å eller det hav som tar emot det använda vattnet. Det finns två beståndsdelar som är extra viktiga att rena i avloppsvatten, det är kol och kväve. Kolet är vad man brukar kalla syrekonsumerande. Det betyder att när det släpps ut i havet använder bakterier allt det tillgängliga syret för att kunna äta eller bryta ner kolet. Det gör så att allt syre kan försvinna och det kan t.ex. bildas döda bottnar, som har skett mycket i Östersjön. Kväve är ett näringsämne som... (More)
För att livet ska kunna fortsätta i våra sjöar och hav behöver vi vara försiktiga med vad vi släpper ut från vårt samhälle. En viktig del i detta kommer från vattnet vi använder i våra hem. Allt det vattnet passerar ett avloppsreningsverk för att det ska bli harmlöst för den sjö, å eller det hav som tar emot det använda vattnet. Det finns två beståndsdelar som är extra viktiga att rena i avloppsvatten, det är kol och kväve. Kolet är vad man brukar kalla syrekonsumerande. Det betyder att när det släpps ut i havet använder bakterier allt det tillgängliga syret för att kunna äta eller bryta ner kolet. Det gör så att allt syre kan försvinna och det kan t.ex. bildas döda bottnar, som har skett mycket i Östersjön. Kväve är ett näringsämne som finns i vårt urin. När det kommer ut i öppet vatten gör det ofta att alger växer till. Eftersom alger också består av kol kan de också orsaka bottendöd. Ett vanligt sätt att rena kol från avloppsvatten är att ha en bassäng med bakterier fritt flytandes där det trycks in luft. En sådan luftad bassäng kallas en aktivslam. I en aktivslam kan bakterierna bryta ner allt kol så att det försvinner från vattnet före det lämnar avloppsreningsverket. Det finns också bakterier som kan rena kväve. Men de bakterierna växer hellre som ett täcke på ett material, i det som kallas en biofilm, än fritt i en bassäng. Genom att tillsätta plastbrickor lite större än en femkrona som får flyta runt i bassängen bildas en tillväxtyta där kväve-nedbrytande bakterier kan bildas. Dessa plastbrickor kallas bärare. Att blanda en processen med fria bakterier och bärare kallas IFAS vilket är förkortning för Integrated Fixed film Activated Sludge. Vissa bärare har en speciell design vilket innebär att de kan styra vilken tjocklek biofilmen får. En av svårigheterna med en IFAS är att kol-nedbrytande bakterier också kan bildas på bärarna och konkurrera ut de kväve-nedbrytande bakterierna. Vi hade som mål att undersöka hur olika mycket kol och kväve i vattnet och biofilmstjockleken påverkade konkurrenssituationen på bärarna. Resultatet visade oväntat nog att på alla bärare utom den med tunnast biofilm hade båda bakterietyperna konkurrerats ut av en helt annan organism, ett mikrodjur. Det var ett djur som heter ciliat och bara består av en enda cell. Det är vanligt att ciliater finns i viss mån på bärare men anledningen att de trivdes så bra tros ha berott på det experiment som sattes upp. Vad som visade sig intressant i experimentet var att den tunnaste biofilmen inte fick några ciliater alls, utan där kunde konkurrensen mellan kol- och kvävenedbrytande bakterier studeras. Sammantaget kunde studien visa att en väldigt tunn biofilm kan vara effektivare än en tjockare. På så vis behöver inte önskade bakterier ha konkurrens med några mikrodjur. Då kan avloppsvattenreningen bli bättre för att säkra våra sjöar och hav, även i framtiden. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Lindén, Magnus LU
supervisor
organization
course
VVAM05 20192
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
IFAS, Biofilm, Nitrification, Ciliate, water engineering, environmental engineering, vattenförsörjningsteknik, avloppsteknik
language
Swedish
id
9004304
date added to LUP
2020-02-25 11:17:36
date last changed
2020-02-25 11:17:36
@misc{9004304,
  abstract     = {Ökande belastningar, hårdare krav på avloppsreningsverk och ytbegränsningar skapar ett behov av kompakta, effektiva processlösningar. En sådan lösning är en Integrated Fixed film Activated Sludge (IFAS) som kombinerar en aktivslam (AS) med en biofilmsprocess. För att kunna dimensionera en IFAS bättre har den här studien fokuserat på hur faktorer som C:N-kvot och biofilmstjocklek kan påverka den nitrifierande förmågan på bärare i en IFAS. Möjligheten att använda bioWin för att modellera en 400 µm biofilm har också undersökts. Försöksburar med olika bärare placerades i en högbelastad AS på Sjölunda avloppsreningsverk i Malmö. De placerades så att de utsattes för olika C:Nkvoter. Även bärare från en fullskalig IFAS undersöktes som referenspunkt. Bärarnas nitrifikationshastigheter och biomassor bestämdes. Bärarna mikroskoperades också under försöksperioden för att följa biofilmsframväxten. De förhållanden som experimentburarna utsattes för gav goda förutsättningar för ett mikrodjur, ciliater, att etableras. De förhindrade stabil nitrifikation på samtliga bärare förutom Anox K™ Z50 som mekaniskt hämmade tillväxt av ciliater. Även om nitrifikationen uttryckt per m2 var lägre på Z50 än de jämförda bärarna från den fullskaliga IFAS:en fanns tecken på att den skulle fortsätta öka. Hastigheten uttryckt per g biomassa var avsevärt högre för Z50 vilket tyder på en mer specialiserad biomassa. Eftersom mängden heterotrofer minskar skulle detta kunna innebära ett potentiellt sänkt syrebehov, men eventuellt också sämre sedimenteringsegenskaper eftersom mikrodjur kan förbättra dessa. Även de burar som var utsatta för den högsta C:N-kvoten klarade av att nitrifiera. För att hitta den kvot där heterotrofer konkurrerar ut autotrofer hade alltså experimentet behövt belastas med mera COD. De burar som hade en högre C:N-kvot fick mera biomassa. Det tros bero på att heterotrofer trivdes bättre där. Modellen av en 400 µm biofilm i bioWin förutsåg en kraftig konkurrens med heterotrofer och mycket lite nitrifikation. Detta är delvis rätt, men modellen kommer framförallt inte att ge mer nitrifikation vid en tunnare biofilm och därför bedöms den metod som användes i bioWin inte fungera väl för att förutsäga beteendet hos biofilmer.},
  author       = {Lindén, Magnus},
  keyword      = {IFAS,Biofilm,Nitrification,Ciliate,water engineering,environmental engineering,vattenförsörjningsteknik,avloppsteknik},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Nitrifikation i biofilmen i en IFAS},
  year         = {2020},
}