Dynamisk modellering av nitrifikation i biobädd

Rapport, 1993

En kortfattad sammanfattning av teorierna kring nitrifikation i biofilm liksom några resultat från tidigare arbeten inom området presenteras. Försöksdata från en pilotannläggning på Ryaverket i Göteborg har undersökts och några av resultaten redovisas. En dynamisk modell som modellerar de autotrofa nitrifierande bakterierna Nitrosomonas och Nitrobacter har formulerats och ett datorprogram för simuleringar har tagits fram. Modellarbetet har framförallt koncentrerats på dynamiken i biofilmen och transporten av substrat. Inkommande vatten till biobädden innehåller mycket låga halter av organiskt material. Därför har heterotrofa bakterier ej beaktats i modellen. Programmet beskrivs utförligt för att underlätta en utbyggnad av modellen och de numeriska problem som kan uppstå vid lösning av ekvationerna i den här typen av modeller kommenteras. Ett antal simuleringar, bl a ett simulerat faktorförsök, presenteras och kommenteras. Simuleringar som utförts ger anledning att misstänka att nitrithalten i utgående vatten från en nitrifierande biobädd ökar med ökande flöde upp till en viss nivå, varefter den kan tänkas sjunka igen då flödet ökas ytterligare. Stegsvar som genomförts visar att en dålig substrattillgång i bädden under en längre period minskar bakteriekoncentrationerna i biofilmen så mycket att effektiviteten hos bädden märkbart försämras. Studierna av experimentella data visar att inkommande vatten kan anses vara mättat, liksom även i de områden av bädden där nitrifikationen är mycket låg. Den uppmätta kvoten mellan nitrifierad ammonium och minskningen i alkalinitet över bädden stämmer med den teoretiska kvoten som utnyttjas i modellen. Därigenom beaktas även alkalinitetsbegränsning. I stort sett all nitrifierad ammonium övergår i nitrit och nitrat vilket även det stämmer med modellantagandena.