Academic literature on the topic 'Biologisk kväverening'

Lakvatten innehåller ofta stora mängder föroreningar som kan vara skadliga för människor och miljön. På Löt avfallsanläggning som ägs och drivs av Söderhalls renhållningsverk AB (SÖRAB) finns en aktiv deponi för icke-farligt avfall (IFA-deponi) som ger upphov till ett lakvattenflöde med höga halter av ammoniumkväve. Om höga halter av kväve läcker ut i naturen kan det påverka biologiska processer negativt och orsaka problem som övergödning. Fram till 31/12 2014 står Löt avfallsanläggning under prövotid. Under prövotiden har SÖRAB fått ålagt att bland annat utvärdera den kemiska karaktären på samtliga vattenströmmar på anläggningen och optimera vattenreningen för de olika delströmmarna utifrån vattnets karaktär. Under prövotiden har SÖRAB tilldelats provisoriska utsläppsvillkor i form av riktvärden.  På grund av de höga halterna av kväve i lakvattnet från IFA-deponin har SÖRAB haft svårt att klara de provisoriska riktvärden som satts upp för utsläpp av kväve. För att undvika skadlig miljöpåverkan i recipienten dit vatten från anläggningen avleds har SÖRAB utvecklat och konstruerat en pilotanläggning för kontinuerlig biologisk rening (KBR-anläggning) där lakvattnet från IFA-deponin ska behandlas för att reducera utsläppen av kväve från avfallsanläggningen. I KBR-anläggningen utnyttjas de biologiska processerna nitrifikation och denitrifikation för att avskilja kväve från lakvattnet. Detta projekt syftar till att optimera driften av SÖRAB:s anläggning för kontinuerlig biologisk rening av näringsrikt lakvatten med avseende på avskiljning av kväve. I projektet undersöktes olika parametrars inverkan på avskiljningen av kväve. De parametrar som utvärderades var, uppehållstid i reningsstegen, vattentemperatur, fosforbehov samt behov av extern kolkälla. Resultaten visade att vid ett flöde på 420 m3/d genom KBR-anläggningen kunde fullständig nitrifikation och denitrifikation uppnås vid vattentemperaturer över 14 °C om en fosfatfosforhalt över cirka 1 mg/L upprätthölls i dessa reningssteg. Utöver detta krävdes en tillsats av kolkälla i denitrifikationssteget motsvarande en COD-tillsats på fyra gånger nitratkvävehalten i inkommande vatten till denitrifikationssteget. Med dessa parameterinställningar kunde närmare 100 % av det oorganiska kvävet i vattnet avskiljas i KBR-anläggningen, vilket motsvarade en reningseffekt på 66-85 % med avseende på avskiljning av totalkväve. I projektet gjordes även en jämförelse mellan KBR-teknik och andra tekniker för behandling av näringsrikt lakvatten. Jämförelsen visade att KBR-tekniken utgör ett mycket gott alternativ för avskiljning av kväve från näringsrika lakvatten med avseende på både reningseffekt och kostnad. Då reningseffekt och kostnad sammanvägdes var det enbart rening i konventionella avloppsreningsverk som kunde konkurrera med kontinuerlig biologisk rening i den form som användes i detta projekt.
Landfill leachate often contains contaminants that can be harmful if they are discharged into the environment without proper treatment. At SÖRAB’s (Söderhalls renhållningsverk AB) waste treatment site in Löt there is an active landfill for non-hazardous waste that generates leachate containing high levels of nitrogen in the form of ammonium. If large amounts of nutrients leak out into the environment it can have a negative impact on biological processes and cause problems such as eutrophication and acidification. The waste treatment site is until 31 December 2014 under a trial period where the owner company is obliged to, amongst other things, characterise the chemical composition in the runoff from the treatment areas and leachate from the landfill. The characterisation is done in order to find the best treatment methods for the different streams of water. Due to the high levels of nitrogen in the leachate from the landfill at Löt waste disposal plant the current regulations that are set up for the plant have been difficult to follow. To avoid negative environmental impact on the receiving waters and surrounding lands SÖRAB has constructed a pilot treatment plant for continuous biological treatment (KBR) where the nutrient rich leachate will be treated to reduce the total emissions of nitrogen from the waste disposal plant. The KBR-plant uses nitrification and denitrification to remove nitrogen from the leachate. This project is aimed at optimising SÖRAB’s plant for continuous biological treatment with respect to removal of nitrogen. An important part of the project was to examine the effect of different parameters on the removal of nitrogen in the KBR-plant.  The parameters examined and optimised were retention time in the treatment basins, water temperature, phosphorus demand, and the need of external carbon source. The results showed that for a operational flow of 420m3/d, complete nitrification and the denitrification could be achieved for temperatures above 14°C if the phosphate content was more than 1mg/L in the water. Furthermore, a need for an external carbon source in the denitrification basin was identified. It was found that the need of an external carbon source corresponded to a COD-addition of four times the content of nitrate in the incoming water. With these parameter settings almost 100% of the inorganic nitrogen in the water could be separated in the KBR-plant. The removal of total nitrogen was 66-85%. In the project a comparison was also done between the KBR treatment method and other available treatment methods for nitrogen removal from nutritious leachate. The comparison showed that the KBR treatment method is a very good alternative for removal of nitrogen with regard to treatment efficiency and costs. When both removal efficiency and costs were taken into account only traditional wastewater treatment plants could compete with the KBR treatment method used in this project.

På Himmerfjärdsverket söder om Stockholm finns åtta luftade bassänger för biologisk rening av avloppsvatten. Genom att syresätta vattnet skapas en miljö där mikroorganismer kan arbeta och omvandla organiskt material och ammonium till koldioxid, vatten och nitrat. Bara luftningen av dessa aktivslambassänger på Himmerfjärdsverket står för nästan en femtedel av verkets totala energiförbrukning och är därför en viktig process att optimera. Under hösten 2011 har några olika reglerstrategier utvärderats genom fullskaleförsök på verket. Denna rapport handlar om dessa försök. Arbetet bygger på ett tidigare utfört examensarbete vid Himmerfjärdsverket och ingår i en större forskningsstudie som leds av IVL Svenska Miljöinstitutet i samarbete med Uppsala Universitet. Syftet med studien är att utvärdera metoder för att optimera luftningen med avseende på reningsgrad och energiförbrukning. Målet med detta examensarbete har varit att implementera ammoniumåterkoppling och att jämföra denna reglerstrategi med en strategi som innebär att luftningen styrs på konstanta syrebörvärden, så kallad syreprofil. Grundtanken var att tre olika reglerstrategier skulle undersökas. Dels en där luftflödet styrs individuellt till sex olika zoner i luftningsbassängen med konstanta syrehalter. Dels två olika strategier där luftningen styrs med hjälp av ammoniumåterkoppling, som innebär att börvärdet för syrehalten hela tiden beräknas av ammoniumregulatorn utifrån värdet på utgående ammoniumkoncentration. På grund av olika begränsningar i anläggningen, såväl fysiska som reglertekniska, har endast två reglerstrategier utvärderats. Dels strategin med konstanta syrehalter och dels en snabb ammoniumåterkoppling där syretillförseln styrs efter den momentana utgående ammoniumhalten. Tanken var att även utvärdera en långsam ammoniumåterkoppling, som reglerar efter ett önskat dygnsmedelvärde för utgående ammoniumhalt, men begränsningar i framför allt styrsystemet tillät inte någon implementering av denna reglerstrategi. Regleringen av lufttillförseln görs med kaskadreglering. Det innebär att vid t ex ammonium-återkoppling är ammoniumregulatorn överordnad syrehaltsregulatorn, som i sin tur är överordnad luftflödesregulatorn. Regulatorerna har i detta arbete trimmats med hjälp av Lambdametoden och i rapporten beskrivs förhållandet mellan dessa regulatorer i praktiken. Utifrån de olika försöken har energiförbrukningen beräknats och resultaten visar att den mest effektiva reglerstrategin är konstanta syrehalter sett till både energiförbrukning och reningsgrad. Resultatet blir att ammoniumåterkopplingen kräver 22 Wh per kilo reducerad ammonium. Den ursprungliga regleringen kräver 21 Wh och reglerstrategin med konstanta syrehalter kräver 14 Wh per kilo reducerad ammonium. För att minimera syretopparna bör varje zon i bassängen kunna regleras individuellt och tekniken med en stegrande syreprofil längs med bassängen bör användas för att jämna ut ammoniumbelastningen i luftningssteget.

The most common type of nitrogen removal in wastewater treatment plant is to use abiological treatment. When biological treatment is used, the two most common processes fornitrogen removal is pre and post denitrification. In the biological treatment A (BA) atKungsängsverket the nitrogen removal process used is intermittent aeration. Whenintermittent aeration is used, the wastewater is aerated at specific time intervals. This allowsboth nitrification and denitrification to occur in the same water volumes. It is of great interestto find a control strategy for controlling the air supply which is both cost effective and leadsto low emissions of nitrogen. The aim of this project was to improve the intermittent aeration at Kungsängsverket, Uppsala.The project was divided into two parts. The first part consisted of experiments carried out infull scale on the plant and the second part was a simulation study. In the experimental partdifferent time intervals for aeration were evaluated. The aim of the simulation part was toevaluate different control parameters and to find which parameters that should be used for anoptimal control strategy. The results showed that the best combination of aerated time and un-aerated time is 50minutes aerated and 50 minutes unaerated. It is recommended that the wastewater should beadded in the beginning and after half of the plant. The simulation results showed that thecontrol strategy can be improved by using a PI-regulator. The experiments and thesimulations both showed clear signs of variations in the inflow during the day. Because of thisit is recommended to establish a control strategy which easily can change the aeration timedepending on low and high flows.
Biologisk rening av avloppsvatten är den vanligaste typen av kväverening vidavloppsreningsverk. Bioblock A, Kungsängsverket Uppsala, har efter en renovering fått dettidigare driftsättet, kaskadkväverening, utbytt mot intermittent luftning. Intermittent luftninginnebär att nitrifikation och denitrifikation sker i samma zoner. Luftningen startas och stängsav med jämna tidsintervall vilket skapar en miljö för både nitrifikation och denitrifikation. Detär av stort intresse att finna en fungerande styrstrategi för luftningen som både ärkostnadseffektiv och som ger låga halter av kväve i utgående vatten. Syftet med examensarbetet var att effektivisera den intermittenta luftningen vid bioblock Avid Kungsängsverket, Uppsala. Tillvägagångsättet var att genom en utvärdering av detnuvarande driftsättet se vad som kunde förbättras. Det ställdes därefter upp ett antal försöksom var inriktade på att finna bättre driftparametrar. Dessa experiment genomfördes ifullskala. Därefter genomfördes en simuleringsstudie där dagens relästyrning jämfördes medtre regleralternativ. Det första alternativet var att reglera luftningen med hjälp av en PIregulator.De andra två alternativen var att styra luftningsperioderna efter utgåendeammonium-respektive nitrathalt. Fullskaleförsöken indikerade att luftning påslagen i 50 minuter följt av avslagen i 50 minutergav den högsta kvävereduktionen av de undersökta alternativen. Bioblock A är uppdelad ifem olika linjer vilka i sin tur är uppdelade i zoner. Utifrån försöken kan det rekommenderasatt avloppsvattnet tillsätts till första zonen och efter hälften av linjen, istället för som vid dennuvarande driften då vattnet tillsätts efter en fjärdedel och efter hälften av linjen. Simuleringsstudien visade att om dagens relästyrning byttes ut mot en PI-regulator skullesyretopparna minskas och syrehalten stabiliseras vid det förinställda börvärdet. Resultatenfrån både simuleringsstudien och fullskaleförsöken visar att en tidsstyrning avluftningsperioderna är av intresse för att spara energi och få en bättre kväverening.

Biologisk lakvattenrening, med hjälp av mikroorganismer, används på Häringetorp avfallsanläggning för att bland annat reducera mängden kväve i lakvattnet. För att möjliggöra en längre reningsperiod, eftersom mikro­organismernas tillväxt hämmas vid låga temperaturer, vill Tekniska förvaltningen på Växjö kommun studera möjligheten att värma upp nitrifikationsdammen på Häringetorp avfallsanläggning med hjälp av grön energi. Kvantifiering av effektbehov för förlängning av reningsperioden har gjorts utifrån en simuleringsmodell. Studie av tillförd effekt har gjorts under det första året med tillförd effekt. Jämförelse mellan de tekniska lösningarna solfångare, värmepump och biobränslepanna har gjorts gällande aspekterna driftsäkerhet, praktisk genomförbarhet, enkelhet och ekonomi. Utifrån diskussion ges rekommendation att installera en värmepump, vilken utnyttjar intern energi, för att levererar en effekt till nitrifikationsdammen på 100 kW under temperaturstyrda förhållanden. Denna tillförsel av effekt förväntas ge en förlängning av reningsperioden på fyra veckor.

It has been illegal to deposit household waste in Swedish landfills since 2005. The large amount of waste deposited prior to this does however continue to pose an environmental concern, mainly in the form of leachate water. This study focused on enhancing the denitrification process in a leachate water treatment plant through bioaugmentation. The two strains Brachymonas denitrificans and Comamonas denitrificans as well a commercial seed mix from ClearBlu Environmental® (CBE-mix) containing amongst others, Pseudomonas putida AD 21 and Pseudomonas fluorescens, were investigated as candidates. Nitrite, nitrate, and ammonium concentrations were measured in laboratory-, and pilot-scale studies to follow the processes of nitrification and denitrification. The pilot study was conducted for 10 days in the middle of May 2020 with leachate from the treatment plant in an aerated and nonaerated setup in open field conditions. C. denitrificans and B. denitrificans were both shown to be able to adapt to growth in landfill leachate. The addition of these strains led to a higher rate of nitrate reduction compared to the control during the first days of the pilot experiment but showed no difference in the total amount of nitrate reduced. The combined nitrogen concentration of ammonium, nitrate, and nitrite was 6.7% lower than the control when using a culture augmented with the CBE-mix in the aerated setup. This could indicate aerated denitrification. The amount of nitrate reduced during the pilot experiment was increased with 32% when augmenting the community with the CBE-mix in a nonaerated setup. An explanation could be that certain strains in the mix were able to utilize hard to degrade organic carbon present in the leachate or that the mix had a higher ratio of reduced nitrate to consumed organic carbon than the indigenous community.
Det har varit olagligt att deponera hushållsavfall i Sverige sedan 2005, den stora mängd avfall som deponerats innan dess fortsätter dock att utgöra ett miljöproblem, främst genom genereringen av lakvatten. Den här studien fokuserade på möjligheten att förbättra denitrifikationen i ett reningsverk för lakvatten genom bioaugmentation. Två stammar tillhörande Brachymonas denitrificans, och Comamonas denitrificans, samt en kommersiell bakterieblandning från ClearBlu Environmental® innehållande bland andra Pseudomonas putida AD 21 och Psedomonas flourescens, undersöktes som möjliga kandidater. Ammonium-, nitrat- och nitritkoncentrationer mättes i odlingsstudier i labbskala och i en pilotstudie för att undersöka nitrifikation och denitrification. Pilotstudien utfördes i en luftad och en o luftad konfiguration utomhus i mitten av maj 2020, med lakvatten från reningsverket under en 10 dagars period. C. denitrificans och B. denitrificans klarade båda av att anpassa sig till tillväxt i lakvatten. Tillsats av dessa arter ledde till en ökning i nitratreduktionshastighet i början av pilotexperimentet men gav ingen total minskning av nitratmängden. Den sammanlagda slutkoncentrationen av ammonium-, nitrat- och nitritkväve var 6,7% lägre än i kontrollen när en kultur argumenterad med den kommersiella bakteriemixen användes i den luftade konfigurationen. Mängden reducerat nitrat ökade med 32% när en kultur augmenterad med den kommersiella mixen användes i den oluftade konfigurationen. En möjlig förklaring är att vissa stammar i mixen klarade av att tillgodogöra sig svårnedbrytbara kolföreningar i lakvattnet eller att ration mellan reducerat nitrat mot konsumerat organiskt kol var högre än i det ursprungliga microbsamhället.

The electricity demand of a waste water treatment plants follows the diurnal pattern of society, and this generally leads to higher demand when the market price is high. The possibility to adapt the operation after price variation has been known since long, but few studies have been published. It has been suggested that the influent can be redistributed using an equalization basin, and one study showed 16 % reduction in cost with equalization to constant flow. Oxygen supply by aeration uses the major part of electricity, and adaptation of aeration intensity has also been suggested. However, this requires respect for effluent limits, especially for nitrogen, as larger plants are often equipped with nitrogen removal. In this study, optimal control of aeration was used to evaluate the potential of adapted aeration. Use of an equalization basin was also studied. A reduced version of Benchmark Simulation Model no. 1 was used, with only one basin. Aeration was optimized for minimal cost given a price profile for 24 hours, under a constraint on ammonia discharge. Cost was reduced with 1-2.5 % compared to energy-optimal control. Constant flow equalization showed an energy reduction of 2.5-12 %, and a cost reduction of additionally up to 5 %. Control adapted after price gave another 1-3 % savings. The nitrification process is sensitive to oxygen and ammonia concentration. This makes it difficult to redistribute nitrification over the day, especially with a one basin model. It is therefore motivated to study a model with more basins.