Utredning av långsam denitrifikation på MBR- pilotanläggning

• Main Author: Giannoglou, Theodosis
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) 2021
• Subjects: denitrifikation; membranbioreaktor; kaskadprocess; stegbeskickning; kväverening; Chemical Engineering; Kemiteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-299639

Sydvästra stockholmsregionens va-verksaktiebolag – Syvab äger och driver Himmerfjärdsverket som just nu genomgår en storskalig om- och utbyggnad för att kunna hantera både ökad belastning och de strängare reningskrav som förväntas i framtiden. Reningsverket kommer att byggas om till en MBR-process, d.v.s. MembranBioReaktor. I samband med det här har en MBR-pilotanläggning tagits i drift. I pilotanläggningen fördelas avloppsvattnet i tre på varandra följande s.k. kaskader som vardera är utrustade för fullständig kväverening.  Syftet med detta projekt var att undersöka varför det observerats lägre denitrifikationshastigheter i pilotanläggningen jämfört med dimensionerande data vid tillsats av extern kolkälla (metanol). För att undersöka detta utfördes först en litteraturstudie för att få förståelse för processerna samt vilka parametrar som påverkar denitrifikationen.  Därefter gjordes tre olika typer av försök. Det ena var efterdenitrifikationsförsök som gjordes för att följa upp den maximala denitrifikationshastigheten i slammet. Det andra testet undersökte det linjära sambandet för denitrifikationshastighetens temperaturberoende. Slutligen gjordes kväveprofiler för att beräkna momentana denitrifikationshastigheter i processen genom att ställa upp massbalanser över de analyserade parametrarna. Data från resultaten utvärderades tillsammans med tidigare insamlade data från pilotanläggningen.  Resultaten från både efterdenitrifikationsförsöken och kväveprofilerna visade att denitrifikationshastigheten var lite högre än tidigare försök som gjorts (maximalt uppnåddes 2,0 mg NO3/gVSS, h) men fortfarande lägre än den dimensionerande hastigheten på 3,5 mg NO3/gVSS, h. Enligt temperaturförsöken som gjordes ökar denitrifikationshastigheten med 10,3% per °C.  De högre hastigheterna tros till viss del bero på högre temperatur men främst på lägre syrehalter i processen vilket kan ha förändrat bakteriesammansättningen i slammet till fördel för denitrifikationen. Utifrån försöken som gjorts verkar den dimensionerande denitrifikationshastigheten vara orimligt hög.  === Sydvästra stockholmsregionens va-verksaktiebolag – Syvab owns and operates the Himmerfjärdsverket plant, which is currently undergoing a large-scale refurbishment and expansion to cope with both increased loadings and the stricter treatment requirements expected in the future. The plant will be converted to an MBR process, i.e. Membrane BioReactor. In conjunction with this, an MBR pilot plant has been commissioned. In the pilot plant, the wastewater is distributed in three successive cascades, each equipped for complete nitrogen removal.  The aim of this project was to investigate why lower denitrification rates were observed in the pilot plant compared to the design data when an external carbon source (methanol) was added. To investigate this, a literature study was first carried out to gain an understanding of the processes and the parameters affecting denitrification.  Thereafter three different types of experiments were performed. One was a post- denitrification experiment to monitor the maximum denitrification rate of the sludge. The second test examined the linear relationship for the temperature dependence of the denitrification rate. Finally, nitrogen profiles were made to calculate denitrification rates in the process by setting up mass balances over the analysed parameters. The data from the results were then evaluated together with previously collected data from the pilot plant.  The results from the post-denitrification experiments and the nitrogen profiles showed that the denitrification rate was faster than in the previously performed experiment (maximum of 2,0 mg NO3/gVSS, h was achieved) but still lower than the designed rate for the process of 3,5 mg NO3/gVSS, h. According to the temperature experiments performed, the denitrification rate increases by 10.3% per °C.  The faster denitrification rates can be explained partly due to higher temperatures in the process but mainly due to lower oxygen levels in the process which may have altered the bacterial composition of the sludge in favor of denitrification. Based on the experiments carried out, the designed denitrification rate appears to be higher than what can be achieved in the pilot plant.