Webbsändningar av Water Environment Federation

Ikväll droppade det ned reklam om Water Environment Federations (WEF) kommande webbsändningar i min mailbox. De två nästkommande som handlar om näringsåterföring (2 maj kl. 19:00-21:00) och membranbioreaktorer (16 maj kl. 19:00-21:00) är gratissändningar. Jag har aldrig sett någon av WEFs webbsändningar, men jag tänkte bänka mig framför datorn vid nästa tillfälle. Ikväll handlade en sändning om DC Waters val att installera den termiska hydrolysprocessen CAMBI. Tyvärr missade jag precis den.

Kolfoten

Vi har inte bloggat så mycket på sistone eftersom vi har lagt mycket tid på ett projekt som vi kallar Kolfoten. Ifjol satt jag och Susanne på varsin kammare och räknade på koldioxidfotavtrycket för driften av Sjölunda avloppsreningsverk i Malmö respektive Ryaverket i Göteborg. Under hösten började vi samarbeta, vilket resulterade i en artikel om Sjölundas koldioxidfotavtryck som presenterades på NORDIWA i Helsingfors i december. I Helsingfors började vi smida planerna för nästa steg, projekt Kolfoten. Under våren har vi jobbat med att ta fram en enkel modell i Excel för att enkelt kunna beräkna koldioxidfotavtrycket, kolfoten, för driften av ett avloppsreningsverk baserat på driftdata, emissionsfaktorer och i de fall det finns, direkta mätningar av utsläpp av växthusgaser. Dessutom har vi kontaktat ett tiotal avloppsreningsverk (alla skandinaviska länder är representerade) och bett dem att skicka data till oss för att kunna beräkna deras kolfot, men också för att kunna jämföra olika kolfötter med varandra. I söndags skickade vi slutversionen till en konferensartikel, ”Carbon Footprints of Scandinavian Wastewater Treatment Plants”, som ska presenteras på IWA-konferensen EcoTechnologies for Wastewater Treatment, som arrangeras i Santiago de Compostela, Spanien, i juni i år. Dessutom ska vi presentera resultaten på Vattenstämman i maj samt på nätverksträffen för processingenjörer vid de stora reningsverken i Skandinavien, även det i maj.

Vi sänder många tack till alla de personer som arbetar på de avloppsreningsverk som har ingått i studien, och som har hjälpt oss att samla ihop de uppgifter vi har frågat efter. Dessutom vill vi tacka alla de kemikalieleverantörer vi har varit i kontakt med.

Det har gått mycket otid åt Kolfoten, men vi har fortfarande data kvar att analysera, och vi planerar redan för en uppgradering, Kolfoten 2.0. När den sistnämnda versionen är klar, lägger vi ut den här på bloggen!

Vår blogg uppmärksammades för något nummer sedan i branschtidskriften Cirkulation.

Hur stort är då kolfoten för de avloppsreningsverk vi har studerat? Jo, vi hamnar i samma storleksordning som Hofman et al. (2011), som estimerade utsläppen från avloppsvattenreningsverken i Nederländerna till ca 45 kg CO₂-ekvivalenter per personekvivalent och år. Dock är det oklart vilken systemgräns Hofman et al. (2011) använde i jämförelse med vår studie. Vi återkommer dock med bättre estimeringar när all data är analyserad.

Shit is life!

På Gryaab i Göteborg har det dragits igång en stor reklamkampanj som under vecka 16-17 kommer att synas på hundratals annonstavlor, spårvagnar och bussar i Göteborg, Ale, Partille, Härryda, Kungälv, Mölndal och Lerum.

Ett spel har även tagits fram som kan spelas på http://www.skitresan.se/. Dessutom kan man vinna Guldpass till Liseberg och äran att få hämta priset vid Gryaabs Öppet hus den 2 juni.

Så här står det på Gryaabs hemsida:

-Varför satsar Gryaabs på en reklamkampanj?
- För att öka kännedomen om vad vi gör och lära alla bättre avloppsvett. Gryaab tar bort övergödande ämnen från kiss, bajs och matrester i avloppsvattnet. Men vi kan inte trolla. Resten - det vill säga kemikalier, metaller och andra ämnen – hamnar förr eller senare i havet eller på marken. (Förutom en del lättnedbrytbara ämnen som bryts ner i vår reningsprocess.) Vi vill också att man slutar använda toaletten som en papperskorg.

Avløpshåndtering i Oslo

Förra veckan var jag i Oslo som tydligen är Europas snabbast växande stad (vår väldigt entusiastiska stadsguide hann berätta väldigt mycket om det på 1,5 timme)! Men när man bygger för allt vad tygeln håller så innebär det också en del problem med dag- och spillvattenhanteringen. Reningsverken Bekkelaget och VEAS tar hand om avloppsvattnet i Oslo-regionen idag och Bekkelaget kommer snart att behöva börja bygga ut. Politikerna har visst också bestämt att det ska gå att bada i området kring operan, så inget dagvatten ska släppas ut där, och man har bestämt att kombinerat system ska fortsätta användas…vilket känns lite ålderdomligt. Men det är klart, det ser väl inte så snyggt ut kanske. En smart grej jag fick veta var att ledningarna till Bekkelaget och VEAS sitter ihop i en punkt så man kan styra hur mycket vatten som går till vilket verk, så när VEAS har byggt om på sista tiden har Bekkelaget fått ta emot mer vatten. Bra att ha den flexibiliteten!

Ett studiebesök på Bekkelaget hanns såklart med och där fick vi se ett reningsverk som är ganska likt Ryaverket, fast det är helt insprängt i berget (eller fjället som de säger på norska). En annan skillnad är att de har sina reningskrav i procent istället för mg/l som de flesta svenska reningsverkt har. Det är också nytt, med mina mått mätta i alla fall, det stod färdigt 2001 och tar emot vatten för motsvarande ca 300000 personer. Duktiga Jessica Gunnarsson guidade oss runt där och svarade på våra tusen frågor. På Bekkelaget är de väldigt glada för de människor som är anslutna verkar det som, den här bilden fanns i entrén.

När jag var i Oslo kom jag att tänka på en gammal grej som jag läst om att man mätt hur mycket droger som stadsdelarna ”använder” eller det som speglas i avloppsvattnet i alla fall. Enligt Forskning & Framsteg släppte stadens befolkning ut ca 35 kilo kokain i Oslofjorden varje år! I Stockholm gjordes 2010 en undersökning som skrevs om i SvD och visades i Kalla Fakta. Lasse Wierup, journalisten som gjort reportaget säger: ”Vi kan se att stockholmarna använder mindre kokain än människor i till exempel Rom och London, men att vi ligger på ungefär samma nivå som München och Frankfurt”.

Programmet kan fortfarande ses här. 

Trevlig helg!

ps. På Bekkelaget upptäckte vi också en haj i en bassäng. 

Manammox - anammox i huvudströmmen

Manammox (mainstream anammox) är ett uttryck jag själv har myntat, och innebär implementering av betydande kvävereduktion genom anammoxreaktionen vid rening av avloppsvatten på kommunala avloppsreningsverk. Heterotrof denitrifikation ska enbart behövas för att reducera den nitrat som anammoxbakterierna producerar p g a att koldioxid reduceras (biomassaproduktion) kopplat till att nitrit oxideras till nitrat (teoretiskt 11 % av det kväve som reagerar i anammoxreaktionen).

Det har dock konstaterats att anammoxbakterierna kan genomföra organotrof nitratreduktion (Güven et al., 2005; Kartal et al., 2007). Acetat och propionat kan oxideras med nitrat som elektronacceptor. Nitraten omvandlas till ammonium med nitrit som intermediär. Dock överger inte anammoxbakterierna sin autotrofa livsstil, d v s de organiska ämnena bryts ned till koldioxid innan kolet tas upp (Kartal et al., 2007) och biomasseproduktionen förblir låg. COD/N-kvoter (g/g) över 1 har observerats gynna heterotrofer framför anammoxbakterier i anoxiska miljöer (Güven et al., 2005).

Världens första anammoxreaktor, som byggdes för rejektvattenbehandling på ett kommunalt avloppsreningsverk i Rotterdam, besökte jag och ett gäng från VA SYD (dåvarande VA-verket i Malmö) och LTH hösten år 2006.

Van Loosdrecht-stallet på Delft University släppte nyligen en intressant artikel med implementering av organotrof nitratreduktion av anammoxbakterierna för att minska nitratmängden ut från en bubbelkolumnreaktor med SBR-drift med granulärt slam (Winkler et al., 2012). De studerade ett syntetiskt avloppsvatten med en COD/N-kvot (g/g) på 0,5, ammoniumkoncentration lika med 190 mg N/l och en temperatur på 18 ± 3ºC i labbskala. De implementerade en nitratrecirkulation, vilket ökade kvävereduktionen utan att heterotrofer blev den dominerande bakteriegruppen i systemet, vilket delvis konstaterades genom att slamproduktionen blev fem gånger lägre än om denitrifierande heterotrofer hade dominerat.

Med fördel tas så mycket av den inkommande COD:n bort med effektiv mekanisk/kemisk rening och ett högbelastat aktivtslamsteg, och därefter implementeras manammox. En eventuell nitratrecirkulation i manammoxsteget för nitratreduktion av anammoxbakterierna kräver att det finns en tillgänglig kolkälla kvar i avloppsvattnet. Kanske kan en delström ledas förbi aktivtslamsteget, eller så används ett hydrolysat. Alternativet är ett efterföljande heterotrof denitrifikation med hydrolysat som kolkälla.       

På flera håll i världen sänks nu temperaturerna och kvävekoncentrationerna i anammoxreaktorerna för att studera hur manammox ska implementeras. De anammoxledande forskarna i Sverige, KTH med Elzbieta Plaza i spetsen, har ett SVU-Formas projekt tillsammans med Chalmers och Gryaab, där de för tillfället studerar en sänkning av temperaturen i en MBBR-pilot för rejektvattenbehandling. Doktoranden Razia Sultana på KTH och mikrobiologen Frank Persson på Chalmers är huvudpersonerna i projektet. VA SYD och LTH planerar pilotförsök med manammox efter det högbelastade aktivtslamsteget på Sjölunda avloppsreningsverk i Malmö. Som jag redan har nämnt här på bloggen planerar Delft och Paques att släppa resultat från en pilot i Rotterdam i augusti i år.  

Ammoniakoxidation och ammoniakhämning

Nitrifikationsprocessen består av två delprocesser, ammoniumoxidation och nitritoxidation. De mikroorganismer som genomför ammoniumoxidationen brukar kallas ammoniumoxiderare eller på engelska ammonia-oxidising bacteria (AOB) eller ammonia-oxidising archaea (AOA). De sistnämnda nyupptäckta ammoniumoxiderarna är alltså inte bakterier utan arkéer, men har, vad jag vet om, inte hittats på avloppsreningsverk ännu. Som ni märker är de engelska benämningarna ammonia-oxidising och inte ammonium-oxidising. Skälet till detta är att ammoniak (NH₃) anses vara det egentliga substratet för ammoniumoxiderarna. Ammoniak står i jämvikt med ammonium, och dess koncentration kan beräknas om pH, temperatur och ammoniumkoncentrationen är känd. På svenska borde vi alltså använda ammoniakoxiderare. Googlar man ammoniakoxiderare får en enbart en sökträff!

Ammoniak hämmar både ammoniakoxiderare och nitritoxiderare, men ammoniakoxiderare tål betydligt högre koncentrationer än nitritoxiderarna. Nyligen uppmärksammade Jaroszynski et al. (2011) att även anammoxbakterierna påverkas negativt av ammoniaken. Anammox står för den delen för anaerobic ammonium oxidation, men ofta skrivs det anaerobic ammonia-oxidising bacteria i litteraturen, och troligen är ammoniaken även substratet för anammoxbakterierna. Anammoxbakterierna är alltså också AOB, d v s på engelska bör man skriva aerobic AOB (aerAOB) och anaerobic AOB (anAOB). 

Nitritoxiderarna och dess substrat salpetersyrlighet (HNO₂) diskuterar vi en annan gång….

Enklare än så här blir inte kväverening

Den enklaste formen av kväverening på avloppsreningsverk är nitritation av rejektvattnet från avvattnat rötat slam i en kemostat. Rejektvattnet bidrar normalt med 15-20 % av den totala kvävebelastningen på ett reningsverk. Ofta värmeväxlar en inte ned ett mesofilt rötat slam, vilket gör att rejektvattnet inte bara innehåller höga halter av ammonium utan är också varmt, över 30ᵒC.

 I en kemostat är den hydrauliska uppehållstiden densamma som slamåldern (HRT = SRT).

Vid så höga temperaturer behövs ingen lång slamålder för att erhålla de kemoautotrofa ammoniumoxiderarna, och nitritoxiderarna kan tvättas ur på grund av att dessa växer långsammare än ammoniumoxiderarna vid temperaturer över drygt 20ᵒC. Genom att undvika nitritoxidationen kan upp till 25 % av luftbehovet minska teoretiskt. Hellinga et al. (1998) visar tillväxtkurvor för ammoniumoxiderare och nitritoxiderare som funktion av temperaturen, som är framtagna på labb.

Genom att hålla en aerob hydraulisk uppehållstid (HRT) i kemostaten på ca 0,5 dygn vid en temperatur på 35ᵒC ska en kunna få till en kultur av ammoniumoxiderare. Dock kan man inte räkna med att få en ammoniumoxidation som blir mer än ca 50 %. Problemet är att rejektvattnet enbart innehåller ca 1,1 mol alkalinitet (i HCO₃^-) per mol ammoniumkväve medan 1 mol oxiderat ammoniumkväve genererar 2 mol vätejoner. Alltså försurar ammoniumoxidationen sin omgivning, pH sjunker, vilket påverkar ammoniumoxidationen negativt genom att lågt pH i sig inte är bra, men också för att lågt pH innebär att det blir svårare för ammoniumoxiderarna att utnyttja det icke-organiska kolet i vattnet och ammoniumen. För att få tillstånd mer ammoniumoxidation måste alltså alkalinitet tillsättas antingen direkt genom t ex tillsats av lut eller indirekt genom denitrifikation med tillsats av extern kolkälla. Det sistnämnda är att föredra rent kostnadsmässigt.

Men återigen, det enda man behöver göra för att få bort ca 7-10% av sitt kväve på ett avloppsreningsverk är att lufta sitt rejektvatten i en kemostat med en HRT på 0,5 dygn och släppa vattnet till inkommande vatten för att därefter denitrifiera detta kväve i de inledande oluftade aktivtslamzoner med inkommande lättillgängliga organiska kolföreningar.  Nu vet inte jag om 0,5 dygn räcker i praktiken. Jag vet att man i Rotterdam använder sig av 1,4 dygns aerob HRT i en sådan här reaktor i fullskala. När man kom fram till 0,5 dagar på labb pH-justerades nog försöken.

Den svåraste typen av kväverening på avloppsreningsverk är nog anammox i huvudströmmen, eller varför inte ammoniumadsorption eller - jonbyte.