Kommer de biologiska processerna att utarmas eller ställer vi till med “fosforbrist” i våra reningsverk?  Det är frågor som många reningsverksägare ställs inför nu när en serie nya lagar och förordningar redan är i kraft eller är på väg. Baltic Sea Action Plan, EU:s vattendirektiv och marina direktiv, de nationella miljömålen och miljöbalken är några av dem.

Cirkulation har undersökt läget vid tre kommunala reningsverk där de ansvariga kommit en bit på väg i anpassningen av nya utbyggnader och drift till nya, tuffa processkrav: Nykvarnsverket i Linköping, Sjölundaverket i Malmö och Ryaverket i Göteborg.

För alla tre gäller att deras verksamheter är kvalitetssäkrade, med alla åtföljande dokumentations- och rapporteringskrav. Målsättningar och åtgärdsplaner är därför ganska likformiga. Vår analys av verksamheterna har därför inriktats på hur personalen anpassat sina planeringar och åtgärder till de olika förutsättningar som råder vid de tre anläggningarna.

Nykvarnsverket anpassades till nya krav inom befintliga volymer genom inköp av styrsystemet Star och processen Sharon (se Cirkulation 3/10). Båda betalas via licensavtal. De samkörs nu med de gamla väl inkörda systemen. Den biologiska reningen har fått en avsevärt förstärkt kväveavskiljning med styrsystemet Star, med sin intermittenta luftning. Så stort flöde som möjligt genomgår efterdenitrifikation. Allt poleras genom kemisk fällning. Slambehandlingen har kompletterats med den nya Sharonanläggningen, placerad i den gamla SBR-reaktorn. Den ger en  mycket effektiv nitrifiering av ammonium i rejektvattnet.

De nya reningsprocesserna tillsammans med de gamla moderniserade innebär stora möjligheter till anpassad drift men också ökad känslighet för nya drift­-störningar.

– Vi har i stort sett inte några kombinerade ledningar kvar. Halten totalkväve i inkommande avloppsvatten är hög, i genom­snitt 50 mg/l. Utsläppskravet 70 procent innebär alltså 15 mg/l. Det rådde tidigare i stort sett balans året runt mellan BOD, N och P och de inkörda reningsprocesserna, berättar process- och miljöchefen Magnus Arnell.

– Vi vill helst rena så långt det går, förklarar Magnus vidare. Vi kan avskilja 68 procent BOD och 72 procent  P genom förfällningen. Sharon tar 97 procent av rejektets ammonium.  Även om vi i princip klarar de nuvarande kraven är det mycket angeläget att utveckla driften för att klara högre krav. Det talas redan om krav på fosforrening ner till 0,1 mg/l och kväverening till 80 procent. Men den naturliga näringsbalansen räcker inte till för det. Kolkälla och fosfor behöver sättas till. Bakterietillvänjning gör det svårt att byta kolkälla. För att kunna garantera årsmedelvärdet 70 procent N-reduktion måste vi trimma tillsatsen av kolkälla och fosfor och dessutom tillsätta spårämnen i både efterdenitrifikationen och Sharonproces­sen.

Ryaverket byggdes ut för kväverening 1994 – 97, villkor 15 mg/l, efter driftstart ändrat till 10 mg/l. Förberedande undersökningar inleddes direkt. Beslut: kväve- och fosforreningen ska förstärkas med efterdenitrifikation och filtrering i skivfilter. Den nya anläggningen invigdes 3 juni 2010.

Denitrifikation kräver tillgång till både kol och fosfor. Men det mesta av näringen som kommit in med avloppsvattnet, har renats bort. Därför måste både kol (metanol) och fosforsyra tillsättas, vilket blir dyrt.

– Misstag kan bli kostsamma. Vi vill ha pålitlig och beprövad reningsteknik. Men vi var bundna till tidigare processval, berättar driftchefen Douglas Lumley. Mycket utvecklingsarbete har skett i nära samarbete med leverantörer som upphandlats så tidigt som möjligt.

– Vår denitrifikation har hittills fun­-gerat mycket bra, N< 3 – 5 mg/l. Men vi måste än så länge ha relativt hög dos kolkälla. Det behövs också för att i tid gardera årsmedelvärdet, 10 mg/l, vi hade sämre effekt under bygge och intrimning. Vi vill inte dosera en massa kemikalier i höst för att klara kraven.

– En utmaning är att fördela nitrifierat vatten från biobädd till för- och efterdenitrifikation. Fördenitrifikationen är känslig, för lite nitrat kan leda till anaerob process. Det ger dåliga slamegenskaper som kan medföra en slamflykt från eftersedimenteringen, som inte filtren klarar. För mycket nitrat kostar energi. Vi vill uppnå rimliga dosnivåer och energibehov. Och det tog tio år innan vi hade någorlunda god kontroll över driften efter förra utbyggnaden – det får inte ta lika lång tid att köra in den nya.

En förstudie för att med hydrolys internt tillverka kolkälla för denitrifikationen i aktivslamanläggningen är klar. Projektet spar pengar och medför miljöanpassning. Det finns nu med i Gryaabs framtidsplaner.

Sjölundaverkets reningsprocess består av: förbehandling med järnsulfatdosering för fosforavskiljning, högbelastad aktivt-slamprocess för BOD-reduktion, biobäddar för nitrifikation, en process med bassänger med bärarmaterial med tillsats av externt kol för denitrifikation, slutbehandling i en flotationsanläggning.

Vid höga flöden leds ett delflöde till bräddvattenanläggningen, i drift sedan 2008. Vattnet leds tillbaka till verket eller renas. Tidigare bräddades cirka 2 procent av totala inflödet mot cirka 0,1 procent nu. Utsläppsresultaten har påverkats signifikant.
Extern kolkälla sparas genom att nitrifierat avloppsvatten från biobäddarna recirkuleras till en anoxzon i den nya aktivtslamanläggningen. Rejektvatten från avvattnat rötslam behandlas  i en SBR-anläggning, där ammonium blir nitrit, som leds till verkets inlopp och denitrifieras i anoxzonen. Det spar också extern kolkälla.

– Vår driftstrategi är att undvika att dosera fosforsyra i efterdenitrifikationen, berättar Christopher Gruvberger, driftchef avloppsverk. I dagens läge vet vi i princip vilken fosfathalt som behövs för att bakterierna i denitrifikationen ska trivas.

– Fosfathalten mäter vi med en on-linemätare i inloppet till Kaldnesanlägg­ningen, förklarar Maria Mases, processingenjör. Avläsningarna styr doseringen av järnsulfat för förfällning. Fosforn fälls ut både före och i aktivslamanläggningen. Mycket järn lagras i aktivslam. En ändring av förfällningen slår därmed inte igenom direkt på fosfathalten i denitrifikationen, som måste anpassas för att det steget ska rena bra. Det är en balans att ta bort tillräcklig mängd fosfat men inte för mycket.

– En överdos av kolkälla innebär en BOD-ökning som inte kan avläsas omedelbart. Fosforsyretillsats kan förhindra att fosforbrist medför sämre kvävereduktion och kolöverskott. Vår mångåriga drifterfarenhet gör att detta sällan inträffar.

Maria Mases konstaterar också att man i vid Sjölundaverket justerar ner fällningskemikalier efterhand som fosforbelastningen minskar. Hon efterlyser mer VA-forskning om hur ersättningskemikalierna för fosfat i tvättmedel (till exempel zeoliter) påverkar reningsprocesserna.

Text: P-O Hakeman

Fler bilder, faktarutor, tabeller, etc, kan finnas i den tryckta utgåvan av Cirkulation.