Modellbaserad utvärdering av processlösningar och styrstrategier för den biologiska reningen vid Kungsängsverket i Uppsala

Sammanfattning

Rening av avloppsvatten är viktigt för att minska negativ påverkan på miljön och människors hälsa. Flera olika näringsämnen, patogener och föroreningar avskiljs därför i de svenska reningsverken. Kväve är ett av dessa näringsämnen eftersom utsläpp av höga koncentrationer kan leda till övergödning och syrefria bottnar hos recipienten. Kungsängsverket, Uppsalas största avloppsreningsverk, står inför ökade krav till följd av befolkningstillväxt, EU:s reviderade avloppsdirektiv samt ett nytt tillstånd med skärpta reningskrav. De ökade koncentrationerna av näringsämnen i kombination med skärpta utsläppsvillkor innebär att anläggningen behöver uppgraderas. I denna studie undersöktes möjligheten att öka avskiljningen av nitrat i en aktivslamanläggning genom tillsats av extern kolkälla eller modifiering av processlösningen. Tre olika processlösningar utvärderades: stegbeskickning (den befintliga processlösningen), stegbeskickning med efterdenitrifikation och kombinerad för- och efterdenitrifikation. Olika styrstrategier för dosering av kolkälla och nitratreturflöde undersöktes också: konstant, flödesbaserad och PI-reglerad styrning. Processlösningarna och styrstrategierna utvärderades med avseende på driftskostnad och klimatpåverkan. Utvärderingen genomfördes genom simulering av processmodeller, en effektiv metod som används alltmer inom VA-branschen. Metoden kan användas för att utvärdera nya tekniker, prediktera framtidsscenarion och optimera processer, utan att förändra den fysiska anläggningen. Resultaten från studien visade att samtliga processlösningar som undersöktes kan uppnå önskad nitratkoncentration i utgående vatten (4,8 mg NO3/l). Den kombinerade för- och efterdenitrifikationen uppvisade lägst driftskostnad och klimatpåverkan. För denna lösning gav PI-reglering av både metanoldosering och nitratreturflöde den lägsta metanolförbrukningen.