Pilotförsök med membranbioreaktor för avloppsvattenrening

• Det finns ett växande intresse för kommunal avloppsvattenrening med membranteknik i Sverige. Fördelarna med membranteknik är att låga utsläpps- och partikelhalter kan uppnås på en liten anläggningsyta. Den största nackdelen är en ökad energi-förbrukning, på grund av den ökade luftning för rengöring av membranen och stora recirkulationsflöden som innebär ökad pumpenergi. Stockholm Vatten har beslutat att införa membranteknik i befintliga volymer på Henriksdal avloppsreningsverk. Detta för att klara både framtida skärpta utsläppskrav och en ökad belastning (fördubblad till år 2040, jämfört med dagens belastning). Ökningen orsakas av avvecklingen av Bromma reningsverk i kombination med en allmän befolkningstillväxt. Försök med en MembranBioReaktor (MBR) har under ett år genomförts på Hammarby Sjöstadsverk där en skalenlig pilotanläggning med membranteknik, Sjöstadsverkets Linje 1, har jämförts med en konventionell reningsanläggning, Henriksdal. Flödena under försöket motsvarade prognosticerade flöden för Henriksdal år 2040. Fyra olika driftsfall studerades i pilotförsöken där inflödet av avloppsvattnet varierade mellan: konstant medelflöde, dynamiskt medelflöde och maximalt flöde (förväntad maximal veckobelastning år 2040). Följande slutsatser kunde dras: Förväntade utsläppskrav, <0,2 mg/L Tot-P och <6 mg/L Tot-N, var möjliga att uppnå under minst en månad för samtliga driftsfall. Vid maximalt flöde tilläts en högre dos av både järnsulfat och kolkälla. Vid normal dosering av järnsulfat noterades ingen negativ effekt med fouling på membranen. Det fanns inte heller några indikationer på att förbrukningen av järnsulfat, vid normal dosering, skilde sig i MBR-systemet jämfört med Henriksdal. Vid maximala belastningsfallet doserades en högre halt järnsulfat vilket resulterade i låg utgående fosfathalt kring 0,1 mg/L. Det fanns dock en indikation på att förhållandet mellan avskild mängd fosfor per doserad mängd järn försämrades vid den högre dosen. Membranen hade en hög medelpermeabilitet och robust avskiljning av partikulärt material under hela försöksåret. Slammets filtrerbarhet analyserades med två mätmetoder inom ett examensarbete. Filtrerbarheten förbättrades under tiden som försöket pågick, och var god enligt mätmetodernas referensvärden. Membranen rengjordes med kemikalier, oxalsyra och natriumhypoklorit, vid fem tillfällen. Vid ett av dessa tillfällen analyserades halten klororganiska föreningar, AOX, i utgående vatten. AOX ökade under det dygn som rengöringen genomfördes från 0,03 till 0,6 mg/L i utgående vatten. Efterföljande dygn var halterna åter 0,03 mg/L. Det var möjligt att hålla en hög slamhalt i Sjöstadsverket Linje 1, 4000 -10 000 mg/L, genom hela försöket. Även den totala slamåldern var hög jämfört med traditionella system; 15-50 dygn. En jämförelse mellan slammets aktivitet; nitrifikations- och denitrifikationshastighet, visade dock att aktiviteten var lägre i MBR-systemet än i Henriksdal. Nitrifikation noterades i MBR-reaktoren vid belastningstoppar av ammonium.  Detta gjorde att nitrifikationen, från systemet i sin helhet, var fullständig under hela försöksåret.

• There is a growing interest for municipal wastewater treatment with membrane technology in Sweden. The advantages of membrane technology are a high effluent quality with very low concentrations of organics, nutrients and particles.  At the same time, the spatial footprint of the technology is much smaller compared to other systems. The main disadvantage is higher power consumption due to air use for membrane scouring and large recirculation flows due to pumping energy. Stockholm Water Company (Stockholm Vatten VA AB) has decided to implement membrane separation in existing volumes at the Henriksdal wastewater treatment plant (Henriksdal WWTP) to meet stricter effluent requirements and increased loads due to the shutdown of Bromma WWTP and combined with a general population growth. Tests with a membrane bioreactor (MBR) have been carried out for one year at the R&D-facility Hammarby Sjöstadsverk where a pilot-scale plant with membrane technology was compared with the conventional Henriksdal WWTP. The loads during the tests were according to predicted loads for Henriksdal WWTP in year 2040. Four different operating conditions were studied in which the inflow of wastewater ranged between: constant mean flow, dynamic mean flow and maximum flow (expected maximum weekly load in year 2040). The following main conclusions were drawn: Targeted effluent qualities of <0.2 mg/L Tot-P and <6 mg/L Tot-N, were possible to achieve at least during one month for all operating conditions. At maximum load a higher dose of both ferrous sulfate and carbon source was allowed. At normal dosage of ferrous sulfate no adverse effect of fouling of the membranes was noted. Further, the consumption of ferrous sulphate, with normal doses applied did not differ from Henriksdal WWTP. Under maximum load conditions, with higher iron sulfate doses, effluent phosphate concentrations of around 0.1 mg/L were achieved. However, there was an indication that the molar ratio between removed phosphorus and iron dosage was decreased at the higher doses. The membranes had a high average permeability and a robust separation of particulate material throughout the test period was achieved. Sludge filterability was analyzed by two methods as part of a master’s thesis, and improved while the tests were going on, and was satisfying considering the methods reference values. The membranes were cleaned with chemicals, oxalic acid and sodium hypochlorite, on five occasions. At one of these occasions the content of organochlorine compounds, AOX, was analyzed in the effluent. AOX increased during the day the cleaning was conducted from 0.03 to 0.6 mg/L. The following day, the levels returned 0.03 mg/L. It was possible to maintain a high level of suspended solids, 4000 -10 000 mg/L in the process throughout the whole study. The total sludge age was high compared to traditional systems, 15-50 days. A comparison between sludge activity; nitrification and denitrification, however, showed that the activity was lower in the MBR-system than in Henriksdal WWTP. At peak ammonium loads, nitrification was observed in the MBR-reactor, which for the system as a whole implied complete nitrification throughout the test period. This report is only availabe in Swedish.

Nyckelord

membranteknik

avloppsvattenrening

utsläppskrav

fouling

flux

permeat

permeabilitet

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)