AGNES – Aerobt granulärt slam
Tuffare reningskrav och ökad belastning på grund av befolkningsökning och centralisering gör att de befintliga avloppsreningsverken behöver uppgraderas och byggas ut. Dessutom kryper bebyggelse allt närmare avloppsreningsverken, vilket ställer krav på om- och utbyggnationer som tar lite mark i anspråk. Samtidigt vill vi att reningsmetoderna ska vara robusta, energi-, kol- och kemikaliesnåla, ha liten klimatpåverkan och kunna underlätta för återföring av växtnäring.
Aerobt granulärt slam (AGS) är en innovativ, kompakt och energieffektiv avloppsvattenreningsteknik som nu är mogen för fullskaleimplementering världen över. Sweden Water Research drev två projekt åren 2017-2022 inom projektparaplyet AGNES, som står för Aerobic Granular sludge – Nutrient removal and recovery Efficiency in Sweden. Inom AGNES samarbetade vi med flera intressenter såsom universitet, företag och andra VA-bolag som var intresserade av forskning och utveckling samt implementering av tekniken.
AGNES I – en kunskapssammanställning
Vårt första projekt Aeroba granuler, en ny reningsteknik för kommunal avloppsvattenreningsverk – kunskapssammanställning (AGNES I) var ett SVU-projekt (nr. 2017-19) som genomfördes för att öka kunskapen om aeroba granuler hos VA-Sverige.
Aeroba granuler skiljer sig från traditionella aktivslamflockar genom att de är större, kompaktare och mer sfäriska. Det gör att de sedimenterar betydligt snabbare. De kan bidra till kompakta reningsprocesser eftersom slamhalten kan bli hög och sedimenteringstiden kort. För att granulering ska ske i reningsprocessen krävs det bland annat att biomassan utsätts för relativt höga koncentrationer av föroreningar i avloppsvattnet. Detta kan uppnås med en sekventiell satsvis reaktor (SBR) i stället för ett kontinuerligt flöde. Långsamt växande mikroorganismer gynnar också granulering och därför integreras gärna biologisk fosforavskiljning i AGS-processen. En relativt kort sedimenteringsfas gör också att andelen granuler ökar eftersom långsamt sedimenterande flockar sköljs ut ur systemet. Att granulerna är förhållandevis stora gör att det samtidigt kan ske nitrifikation i deras ytskikt och denitrifikation i deras inre, anoxiska delar. AGS är energisnål på grund av avsaknad av omrörare och returpumpning av slam och nitrat, drift med låga syrehalter samt att syreöverföringen i processen inte verkar vara lika beroende av slamhalten som i ett flockulärt slam.
AGNES II – en fullskalestudie
På Österröds avloppsreningsverk i Strömstad startades Nordens första AGS-anläggning upp under sommaren 2018. Ett Svenskt-Vatten-Utvecklingsprojekt Implementering av aerobt granulärt slam i Sverige – en fullskalestudie (AGNES II) under åren 2018-2022 studerade uppstarten och driften av anläggningen de första 3,5 åren. Parallellt till den nya AGS-anläggningen på Österröd finns även en aktivslamanläggning som vissa jämförelser kunde göras med.
En av de två parallella AGS-reaktorerna startades med granuler och en med flockulärt aktivt slam. I den reaktor som startades med flockulärt slam bildades granuler som ökade i andel och växte i storlek över tid. Det verkade därmed möjligt med uppstart med ymp av aktivslamflockar, men detta tog längre lägre tid än uppstart med granuler och diverse tekniska problem förlängde uppstarten.
AGS-anläggningen uppnådde utlovad prestanda under en ett års garantiperiod genom att de utgående koncentrationerna understeg 8 mg BOD7/l, 10 mg N/l och 1 mg P/l, som årsmedel och medel under perioden maj till augusti. Resultaten uppnåddes vid en belastning av kväve och fosfor som var ungefär 40 % under dimensionerande belastning och en hydraulisk belastning som i genomsnitt var 17 % lägre än den dimensionerande. Höga flöden, särskilt i kombination med låg temperatur, visade sig vara den begränsande faktorn för anläggningens prestanda.
Resultaten från Österröd tyder på en skillnad mellan AGS och aktivt slam när det gäller hur väl inkommande partiklar kan utnyttjas för kväve- och fosforavskiljning. Den lågt belastade försedimenteringen avskilde alltför mycket suspenderat organiskt material för att närsaltavskiljningen skulle fungera väl i AGS-linjen. Hydrolys av primärslam i försedimenteringen och förbiledning av försedimenteringen krävdes för att uppnå tillräckligt låga utgående N- och P-halter.
Volym- och ytbehovet per volym behandlat vatten beräknades vara 31 % respektive 48 % lägre för AGS-linjen än för aktivslamlinjen. Elanvändningen var 0,22 kWh/m3 för AGS-linjen och 0,26 kWh/m3 för aktivslamlinjen, alltså 15 % lägre för AGS-linjen. Ingen av linjerna hade ännu energioptimerats och det fanns utrymme att minska elanvändningen i båda linjerna. Resultaten bekräftade att en AGS-process kan vara kompakt utan att elanvändningen ökar kraftigt. För att erhålla en energieffektiv anläggning i sin helhet är det dock kritiskt att ställa rätt krav vid upphandling, särskilt gällande luftarsystem, blåsmaskiner och omrörning.
Behovet av tillsyn från driftpersonal var högre för AGS-linjen än för aktivslamlinjen och högre än förväntat. Styrningen av AGS-processen är till större del baserad på givare som kräver en ansenlig arbetsinsats för att fungera tillförlitligt. Skillnaden i tillsynsbehov har dock minskat och förväntas minska ytterligare med tiden. Projektgruppen kände att arbetet med idrifttagning och intrimning av AGS var väl omfattande och kan vara lämpligt för en något större VA-organisation än Strömstads kommun.
