Rejektivesien biologisen erilliskäsittelyn ANITA TM Mox -pilotointi Viikinmäessä. Vesihuolto 2017 Johanna Castrén

Transkriptio

1 Rejektivesien biologisen erilliskäsittelyn ANITA TM Mox -pilotointi Viikinmäessä Vesihuolto 2017 Johanna Castrén

2 Tarve rejektivesien käsittelylle Mädätetyn lietteen linkokuivauksessa syntyy typpipitoista rejektivettä Viikinmäen mittakaavassa sisäinen kuorma on yli 2000 kgn/d, mikä vastaa % tulevasta typpikuormasta Viikinmäessä typenpoisto aktiivilieteprosessissa ja DNsuodattimissa Tehokas typenpoisto > 90% Vaatii happea (ilmastus), alkalointia (nitrifikaatio) ja lisähiiltä (metanoli) Typpikuormitus kasvaa! 2

3 Anammox Perustuu anaerobiseen ammoniumin hajotukseen = deammonifikaatio Ammoniumtypen osittainen nitritaatio (AOB) +, +,, +, +, +, +, O 2 + Autotrofinen typenpoisto (anammox) +, +, +,, + +, + O 2 Suurin osa ammoniumista typpikaasuksi, noin 11 % nitraatiksi (+ hieman nitriittiä) Odotettavissa noin 80 % typpireduktio Säästää energiaa, metanolia ja alkalointikemikaalia Pienempi ilmastustarve Ei lisähiilen tarvetta Pääprosessin hiili-typpisuhde paranee 3

4 ANITA TM Mox -prosessi Kaupallinen prosessisovellus, jota ei ole pilotoitu Suomessa aiemmin Veolia/AnoxKaldnes: käyttötuki käynnistyksen ja puolen vuoden pilotoinnin ajan MBBR-prosessi: biomassa kantoaineen suojatulla pinnalla Kantoaineet suspensiossa ja jatkuvassa liikkeessä Happigradientti biofilmissä Ei palautuslietettä (toisin kuin IFASversiossa) Oikeat olosuhteet hidaskasvuisille anammoxeille Orgaanisen aineksen sisältö (kilpailu heterotrofien kanssa) Matala happipitoisuus (kilpailu NOB:ien kanssa) Oikea ph-alue (6,7-7,5) Kuvat: AnoxKaldnes ja HSY AnoxKaldnes K5 4

5 Reaktorin mitoitus ja laitteisto 15 % Viikinmäen rejektivesivirtaamasta Reaktori Hienokuplailmastimet Sekoittimet (2 kpl) Poistosiivilä Vaahdonestopumput (3 kpl) Jatkuvatoimiset mittaukset: ph x2 DO x2 (+ lämpötila) NH 4 tuleva NH 4 + NO 3 reaktorissa Sähkönjohtavuus Mitoitus Vesitilavuus 487 m 3 Kantoaineen täyttöaste 38 % Mitoitusvirtaama m 3 /d Ammoniumtyppikuormitus 300 kg/d Ilmantarve 500 Nm 3 /h Ammoniumreduktio 85 % 5

6 Pilotin käynnistys Kantoaineiden lisäys reaktoriin 2 päivän aikana (163 m 3 ) Esiselkeytetty vesi, sekoitus voimakkaalla ilmastuksella Siemenkantoaineiden lisäys (20 m 3 ) noin kuukauden kuluttua Voimakas jaksottainen ilmastus 6

7 Kokemuksia pilotoinnista Ohjaus Alussa manuaalinen ohjaus analyysitulosten perusteella, jaksottainen syöttö ja ilmastus (syöttöpumpun teho, sekoittuminen) Käyttökokemusten perusteella lisättiin ph-pohjainen säätö sekä ph/do säätö Suuremmilla kuormilla käytännössä jatkuva ilmastus ja syöttö Mittaukset Haastavat olosuhteet online -mittauksille Tulevan veden NH4 -mittaus todettiin käytännössä toimimattomaksi ja tarpeettomaksi Reaktorin NH4/NO3 -mittaus tuo hyvää lisätietoa ohjaukseen, mutta kestää huonosti puhdistusta Sähkönjohtokykymittaus otettu käyttöön myöhemmin: korreloi ammoniumtyppipitoisuuden kanssa Happimittaus likaantuu nopeasti Laboratorioanalyysit 2 krt/vko + kittitestit: näytteenottotiheyttä ja analyysimääriä on voitu laskea prosessin toiminnan vakiintuessa Lisäalkalointina käytettiin muutaman kuukauden ajan 50% lipeää 7

8 Ongelmatilanteita pilotoinnin aikana Rejektin syötön katkeaminen Laiterikot ja häiriöt Lämpötilan nousu Tekninen vesi jäähdytysvetenä Vaahtoaminen Vaahdonestokemikaali haittaa prosessin toimintaa (hapensiirto huononee) Mammut-pumppujen energiankulutus Ilmastuksen paineen nousu Hienokuplailmastimien tukkeutuminen Vastaanottavan ilmastuslinjan nitrifikaatio Nitriittipitoisuus koholla, nitrifikaation heikkeneminen muutamaksi kuukaudeksi (sittemmin normalisoitunut, seurantaa jatketaan) Syynä bakteeriymppi pilotista? Kuorma lähes kokonaan yhdelle linjalle 8

9 Tulokset Prosessin hapenkulutus mitoituskuormalla n. 400 Nm 3 /h Mammut-pumppujen ja poistosiivilän kulutus lisäksi jopa 50 % Vakaa toiminta n. 400 kgnh 4 -N/d kuormalla 9

10 Tulokset Nitraattipitoisuus on ollut pääosin alle 11% poistetusta ammoniumtypestä 10

11 Yhteenveto Pilotti pystyy käsittelemään mitoituskuorman, maksimikuorma tähänastisen kokemuksen perusteella ainakin 400 kgnh 4 -N/d Prosessi on toiminut vakaasti erilaisista häiriötilanteista huolimatta Ainoa pitkäaikaisempi häiriö tapahtui selvästi mitoituskapasiteettia korkeamman maksimikuorman testaamisen yhteydessä Prosessin ohjaus on onnistunut vähilläkin mittauksilla: ph -mittaus on noussut keskeiseen asemaan ja sähkönjohtavuus voisi mahdollisesti korvata ammoniumtyppimittauksen Kantoaineet ovat asettaneet rajoituksia ilmastuksen säädölle ja haasteita jatkuvatoimisille mittauksille Riittävä sekoittuminen ajoittain ongelmana Anturien suojaus häkillä täydessä mittakaavassa Käyttökustannukset Työmäärä ainakin alussa melko suuri: analyysit, ohjaus, anturien huolto Vaahdonestotavan valinta vaikuttaa ilmankulutukseen Pilotointia jatketaan täyden mittakaavan mitoituksen tarkentamiseksi Pilotin ohjaus on jo osittain siirtynyt osaksi laitoksen normaalia operointia Täyden mittakaavan prosessiin kaavailtu 3 linjaa: yksittäisen linjan ongelmien vaikutus kokonaiskapasiteettiin pienempi 11

12 Puhtaasti parempaa arkea En rent bättre vardag Purely better, every day KIITOS! Hanke sai rahoitusta ympäristöministeriön RAKI-ohjelman kautta. Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster Helsinki Region Environmental Services Authority