Användning av Anammox för en förbättrad kväveavskiljning vid avloppsverk

Rapport, 2015

Man kan få stor energibesparing och minskad klimatpåverkan om deammonifikation kan användas för att avskilja kväve ur huvudströmmen vid kommunala avloppsreningsverk. Processen sker utan oxidation av organiskt material vilket ger möjlighet till ökad biogasproduktion. Deammonifikation består av biokemiska reaktioner i två steg: 1) partiell nitritation (då hälften av inkommande ammoniummängd oxideras till nitrit med hjälp av aeroba ammoniakoxiderande bakterier, AOB) och 2) anammox (då resten av ammonium och den bildade nitriten övergår till kvävgas med hjälp av anammoxbakterier). Syre behövs bara till steg 1, och ingen extern kolkälla behöver tillföras. I dag används deammonifikation för rening av varmt och kväverikt rejektvatten från slamavvattning, där det går att hålla hög hastighet på processen och undvika oxidation av nitrit till nitrat av nitritoxiderande bakterier (NOB). I reningsverkets huvudström med relativt kallt och kvävefattigt vatten är utmaningarna dels att behålla tillräcklig biomassa eftersom AOB och anammoxbakterier tillväxer långsamt, dels att undvika nitritoxidation av NOB som konkurrerar med AOB om syre. Forskare vid kth och chalmers har gjort pilotförsök vid Hammarby Sjöstadsverket i en reaktor på 200 l med biofilmsbärare (MBBR). Försöken drevs som en enstegsprocess med partiell nitritation och anammox i samma reaktor. Först studerades effekten av en gradvis sänkning av temperaturen från 19 till 10 °C, och därefter effekten av sänkt ammoniumhalt i inkommande avloppsvatten från 500 till 45 mg/l vid konstant låg temperatur (13 °C). Kväveföreningarnas koncentration mättes i inflöde och utflöde. Aktiviteten hos bakteriegrupperna mättes med tester av deras syreupptagning och kväveupptagning samt förmåga att bilda kvävgas. Den mikrobiella sammansättningen studerades. Resultaten visade att mellan 19 och 16 °C var kväveavskiljningen hög (> 70 procent). Vid 13 °C var kväveavskiljningen lägre (55 %) och vid 10 °C blev processen instabil med mycket låg avskiljningsgrad (< 20 %). Temperatursänkningen påverkade bakteriesammansättningen marginellt. Anammoxbakterierna dominerade biomassan, AOB utgjorde en lägre men stabil andel ytterst i biofilmen och NOB en mycket låg men stabil andel. Vid sänkningen av kvävehalten i avloppsvattnet vid låg temperatur (13 °C) var avskiljningsgraden måttlig (< 47 %). Oavsett syrehalten oxiderade NOB stora delar av all nitrit till nitrat. Det visar att det är svårt att undvika oönskad nitritoxidation enbart med styrning av syrehalten i en MBBR vid låga temperaturer och låga kvävehalter. Sänkt kvävehalt hade liten påverkan på den mikrobiella sammansättningen. Det var mikroorganismernas aktivitet snarare än antal och sammansättning som förändrades. Försöken visade att bärarna effektivt kvarhåller långsamväxande biomassa även i kalla och kvävefattiga vatten. För framtida tillämpning av deammonifikation av huvudströmsvatten måste betydelsen av NOB minska, något som kräver forskning och nya strategier.