Minskning av det biologiska syrebehovet (BOD) i avloppsvattnet

• 1. Minskning av det biologiska syrebehovet
• 2. Vad är BOD?
• 3. Avlägsnande av BOD från avloppsvattnet.
• 4. Våra tekniker för att minska BOD-värdet i avloppsvattnet.
• 5. Jämförelsetabell över tekniker som används för att minska BOD.
• 6. Sammanfattning.

1. Minskning av den biologiska syreförbrukningen

Det biologiska syrebehovet (BSB) är ett mått på den mängd upplöst syre som aeroba mikroorganismer behöver för att bryta ned det organiska materialet i vattnet. Det är en parameter som används för att bedöma vattenkvaliteten utifrån dess förmåga att upprätthålla vattenlevande organismer.

BOD används som en indikator på vattenkvaliteten och graden av organisk förorening i vattnet. Höga BOD-värden i vattnet kan tyda på förekomst av organiska föroreningar, vilket kan leda till syrebrist och få negativa konsekvenser för vattenekosystemen. Myndigheterna kan övervaka vattenkvaliteten genom att mäta BOD-värdena och vidta åtgärder för att mildra effekterna av den organiska föroreningen.

2 Vad är den biologiska syreförbrukningen (BOD)?

Den kallas ofta för DBO och avser den biologiskt nedbrytbara delen av det organiska materialet ivattnet. Den ingår i den kemiska syreförbrukningen (KSB) och anges img_O2/l. Den används som ett mått på den organiska föroreningen i ett utsläpp.

Alla branscher som genererar avloppsvatten innehållande organiskt material eller andra föroreningar kan behöva rena vattnet från BOD för att skydda miljön och uppfylla lagstadgade krav.

Några branscher som ofta behöver rena sitt avloppsvatten från BOD är:

• Livsmedels- och dryckesindustrin: Livsmedels- och dryckesindustrin genererar stora mängder avloppsvatten som innehåller organiskt material, såsom oljor, fetter och smörjmedel.
• Pappersindustrin: Cellulos- och pappersindustrin genererar avloppsvatten som innehåller höga halter av organiskt material, lignin och cellulosa.
• Kemisk industri: Den kemiska industrin genererar avloppsvatten som innehåller olika organiska föreningar och andra föroreningar.
• Textilindustrin: Textilindustrin genererar avloppsvatten som innehåller organiska föreningar, färgämnen och andra föroreningar.
• Läkemedelsindustrin: Läkemedelsindustrin genererar avloppsvatten som innehåller organiskt material, kemikalier och andra föroreningar.

Industriellt, kommunalt och jordbruksavloppsvatten innehåller ofta höga halter av organiskt material som kan brytas ned av mikroorganismerna i vattnet. Denna process förbrukar det upplösta syret i vattnet, vilket kan få negativa konsekvenser för vattenlevande organismer om syrenivåerna sjunker för lågt.

Av denna anledning måste syre tillföras vid aerob oxidationsbehandling om man vill främja processen. Detta sker genom att blåsa in luft med hjälp av lämplig utrustning (fläktar, luftningsturbiner etc.) eller genom att tillsätta rent syre. Det finns beräkningssystem för att fastställa den mängd_O2 som krävs för en korrekt biologisk oxidation. Den ungefärliga förbrukningen ligger i storleksordningen 1,5–2 kg_O2/kg BOD. Den resterande nivån av_{löst O2} som vanligtvis upprätthålls i aeroba biologiska nedbrytningsprocesser är cirka 2 ppm och kontrolleras med hjälp av oximetrar och redoximetrar.

Man kan säga att avloppsvatten är biologiskt nedbrytbart när förhållandet BOD/COD är ≥ 0,6

BOD mäts vanligtvis genom att man tar ett vattenprov och låter det stå i mörker vid en kontrollerad temperatur under en viss tid (vanligtvis 5 dagar). Under denna tid bryter de mikroorganismer som finns i vattnet ned det tillgängliga organiska materialet och förbrukar det upplösta syret i vattnet. Därefter beräknas BOD genom att mäta skillnaden i halterna av upplöst syre mellan periodens början och slut.

Den enhet som används för att mäta BOD är_BOD5, vilket anger den mängd syre som bakterier och andra mikroorganismer i vattnet förbrukar under en period på fem dagar, vid en temperatur på 20 °C, för aerob nedbrytning av organiskt material.

Nedbrytningscykeln för biologiskt nedbrytbart organiskt material uppgår till 21 dagar, men vanligtvis kan föroreningen minskas med cirka 75 % redan efter 5 dagar.

TOC (totalt organiskt kol) har inget samband med ett utsläpps syrebehov, även om det kan användas för att fastställa samband med BOD och COD, vilket varierar från fall till fall.

3. Avlägsnande av BOD från avloppsvattnet

För att fastställa hur effektivt BOD avlägsnas ur avloppsvattnet mäts dess koncentration före (_BODi) och efter reningen (_BODf)_, varefter följande formel tillämpas:

Effektivitet vid BOD-avskiljning (%) = [(BODi – BODf) / BODi] × 100 %

Det finns flera behandlingsmetoder som används för att avlägsna BOD från avloppsvatten, däribland fysiska, kemiska och biologiska processer:

• Fysiska processer som siktning, sedimentering och filtrering avlägsnar stora partiklar och suspenderade ämnen från avloppsvattnet.
• Kemiska processer som koagulering, flockning och oxidation använder kemikalier för att avlägsna suspenderade fasta ämnen och organiskt material från vattnet.
• Biologiska processer, såsom rening med aktivt slam, utnyttjar mikroorganismer för att bryta ned och konsumera det organiska materialet i avloppsvattnet. I denna process blandas avloppsvattnet med en kombination av bakterier och andra mikroorganismer i en luftningstank (blandad vätska). Mikroorganismerna livnär sig på det organiska materialet och omvandlar det till koldioxid och vatten, samtidigt som de förbrukar upplöst syre i processen.

Valet av process för BOD-rening beror på flera faktorer, bland annat avloppsvattnets sammansättning, volym, önskad kvalitet på utflödet, gällande lagstiftning, tillgängliga resurser osv. Det är vanligt att använda en kombination av olika processer för att uppnå önskad reningsgrad för BOD.

PROCESSER	FÖRDELAR	NACKDELAR
Fysiska metoder (siktar, galler, sedimenteringsbassänger, flotationsanläggningar, filtrering…)	– Separerar stora fasta partiklar – Låg kostnad – Enkel process	– Påverkar varken suspenderade eller upplösta ämnen. – Kräver mycket underhåll och rengöring
Kemikalier (koagulering/flockning, neutralisering, oxidation…)	– Underlättar avskiljningen av suspenderade fasta ämnen. – Kan minska halten av lösta fasta ämnen och organiskt material. – Kan förbättra den biologiska nedbrytbarheten	– De är dyra och ger upphov till farligt avfall. – De kräver specialiserad teknisk övervakning.
Biologiska (luftningsbassänger, biodiskar…)	– De kan avlägsna upplöst och suspenderat organiskt material. – Låga kostnader. – Miljövänligt.	– Kräver stor yta och tankar med stor volym. – Känslig för pH, temperatur och andra faktorer. – Bildar slam.

Luftningsturbiner är ett klassiskt exempel på ett mekaniskt system för tillförsel av luft till avloppsvatten i syfte att rena det biologiskt, men de genererar biosol, vilket är farligt för miljön och hälsan.

4. Våra tekniker för att minska BOD i avloppsvatten

Avloppsvattnet innehåller organiska föroreningar vars sammansättning varierar beroende på varifrån det kommer. En betydande del av det organiska materialet förekommer vanligtvis i suspension i vattnet. Det är vanligt att mer än 30 % av dessa ämnen förekommer i kolloidal form, vilket ger en uppfattning om vikten av att ha ett primärt reningssystem som effektivt separerar dem, eftersom det organiska materialet som är upplöst inte kan separeras med fysikalisk-kemiska metoder.

4.1. Flotation med upplöst luft (DAF)

Flotation med upplöst luft (DAF) är en mycket effektiv teknik för att avlägsna BOD, särskilt vid behandling av industriellt avloppsvatten. Flotation med upplöst luft är en vattenreningsprocess som använder mikrobubblor för att binda föroreningarna och få dem att flyta upp till vattenytan, där de enkelt kan avlägsnas.

Ett DAF-system är effektivt för att avskilja suspenderade fasta ämnen, inklusive organiskt material. Det är särskilt effektivt för att avskilja fetter, oljor och smörjmedel som kan bidra till att höja BOD-värdena i avloppsvattnet. Dessutom kan en DAF-anläggning användas som förbehandlingssteg för andra processer för BOD-avskiljning, såsom biologisk rening. Detta leder till en förenkling av den efterföljande installationen och bättre reningsresultat.

Några av fördelarna med flotation med upplöst luft (DAF) är följande:

• Hög effektivitet vid avlägsnande av organiskt material och andra föroreningar.
• Den kan användas för ett brett spektrum av avloppsvattentyper och -koncentrationer.
• Det kräver mindre utrymme jämfört med andra fysiska behandlingsmetoder.

Förutom DAF-systemen erbjuder vi även andra lösningar för att eliminera och minska BOD, där våra tekniker för biologisk avloppsrening är särskilt värda att nämna.

4.2. MBR-system (membranbioreaktorer)

MBR-system (membranbioreaktorer) är en typ av avloppsrening som kombinerar biologiska processer med membranfiltrering. Den biologiska processen går ut på att använda mikroorganismer som finns i avloppsvattnet (biomassa) för att bryta ned det organiska materialet i avloppsvattnet, medan membranfiltreringssteget separerar det renade vattnet från fasta ämnen och mikroorganismer.

MBR-system är effektiva för att avskilja både suspenderade och lösta ämnen och kan uppnå höga reningsgrader av BOD. MBR-system är effektiva när det gäller att avlägsna BOD från avloppsvattnet av följande skäl:

• MBR-system har hög reningsgrad och kan avlägsna upp till 99 % av BOD i avloppsvattnet. MBR-system kan uppnå högre nivåer av BOD-avskiljning jämfört med konventionella reningssystem tack vare användningen av membranfiltrering, som kan avskilja de minsta partiklarna och suspenderade fasta ämnena mer effektivt än andra metoder. Dessutom möjliggör de högre biomassakoncentrationer i reaktorn, mellan 6000 och 12000 mg/L MLSS.
• De använder ultrafiltreringsmembran, som har en högre separationsgrad än konventionella metoder. Ultrafiltreringsmembranen har en porstorlek på 0,1 mikrometer eller mindre, vilket gör att suspenderade fasta ämnen, bakterier och virus kan avlägsnas bättre.
• MBR-system är mindre känsliga för variationer i kvaliteten på det inkommande vattnet och kan upprätthålla en jämn prestanda över tid samt producera ett utflöde av jämn kvalitet.
• MBR-system producerar renat vatten av hög kvalitet som kan återanvändas, till exempel för bevattning eller industriella ändamål.
• MBR-system genererar mindre slam än konventionella reningssystem, vilket kan sänka kostnaderna för slamhantering.
• Det är mångsidiga anläggningar som kan användas som ett fristående reningssystem eller integreras med andra reningsprocesser, beroende på de specifika behoven i den aktuella tillämpningen.
• MBR-system kräver mindre utrymme än konventionella reningssystem, eftersom de inte behöver någon sedimenteringsbassäng eller reningsbassäng för att separera fasta ämnen.

4.3. MBBR-reaktorer

MBBR-system (reaktorer med rörligt biofilm) är en annan typ av avloppsreningsmetod som är effektiv för att eliminera BOD.

MBBR-reaktorer använder en process med rörligt bädd-biofilmreaktor som innebär att det finns fastsittande biomassa (biofilm) som växer på ett bärarmaterial och rör sig i reaktortanken. Mikroorganismerna i biofilmen bryter ned det organiska materialet i avloppsvattnet och minskar därmed BOD-värdet.

Dessa reaktorer använder en kombination av biologiska och fysikaliska processer för att avlägsna organiskt material från avloppsvattnet. De är effektiva när det gäller att minska BOD-värdet och kräver dessutom mindre utrymme och energi jämfört med traditionella biologiska reningssystem. MBBR-reaktorer kan dock vara känsliga för variationer i temperatur och pH-värde.

MBBR-system är effektiva för att bryta ned BOD av följande skäl:

• Bärarmaterialen i MBBR-systemen har en stor yta, vilket möjliggör tillväxt av mikroorganismer med hög densitet och deras vidhäftning till materialet. Resultatet blir en hög reningsgrad för organiskt material och en effektiv rening av BOD, vilket beror på den höga biomassakoncentrationen på upp till 4000–8000 mg/l MLSS.
• MBBR-reaktorerna är modulära och kan utformas för att passa olika tillämpningar inom avloppsrening. Systemet kan enkelt utökas eller anpassas för att hantera förändringar i flödet eller i avloppsvattnets egenskaper.
• Det är anläggningar som tar mindre plats än konventionella reningssystem, eftersom de inte behöver någon sedimenteringsbassäng eller separat sedimenteringsbehållare för att separera fasta ämnen.
• En MBBR-reaktor kräver mindre energi för att drivas jämfört med konventionella reningssystem, eftersom det inte behövs någon mekanisk luftning eller omrörning.
• MBBR-systemen är robusta och klarar av variationer i avloppsvattnets kvalitet och flöde. De kan upprätthålla en jämn prestanda över tid, vilket gör dem till en pålitlig reningsmetod.

5. Jämförelsetabell över tekniker som används för att minska BOD

Utifrån ett exempel på ett typiskt biologiskt nedbrytbart avloppsvatten med följande föroreningskoncentrationer:

• COD = 1 000 mg_O₂/l
• BOD₅ = 600 mg O₂/l
• TSS = 500 mg/l
• Oljor och fetter = 30 mg/l

Teknik	COD mg/l	BOD mg/l	SST mg/l	Oljor/Fetter	Yta	Energi	Underhåll.	Fango
FQ (dekant.)	700	400	≤100	≤15	STOR	AVREGISTRERING	BAS	REGISTRERING
FQ(DAF)	500	300	≤50	≤5	MEDIA	MEDIA	BAS	MEDIA
Luftning + Dekantering 2	≤150	≤50	≤40	≤5	MYCKET STOR	AVREGISTRERING	BAS	MYCKET HÖG
Luftning + DAF	≤120	≤40	≤30	≤2	STOR	LÅG – MEDEL	BAS	REGISTRERING
Luftning + MBR	≤100	≤25	≤10	≤1	MEDIA	MEDIA	MEDEL	STOPP
MBBR	≤150	≤40	≤40	≤5	MEDIA	AVREGISTRERING	MEDEL – LÅG	AVREGISTRERING
Tertiär (UF)	≤50	≤10	≤1	≤0,5	AVREGISTRERING	MEDEL – HÖG	MEDEL – HÖG	AVREGISTRERING

De förväntade reningsresultaten och jämförelsen mellan processerna som anges i tabellen är endast vägledande.

6. Sammanfattning

Att minska BOD-värdet i avloppsvatten är avgörande för att det ska uppfylla kraven för slututsläpp. Det är kanske en av de vanligaste föroreningarna, men samtidigt en av dem som kan ha störst miljöpåverkan.

På SIGMADAF strävar vi efter att erbjuda skräddarsydda lösningar som tillgodoser våra kunders unika behov. Därför erbjuder vi ett brett utbud av behandlingsalternativ och samarbetar nära med våra kunder för att utveckla lösningar som är anpassade efter deras specifika behov. Oavsett om du är verksam inom livsmedels- och dryckesindustrin, kemikalietillverkning eller någon annan industriell verksamhet har vi den erfarenhet och de resurser som krävs för att erbjuda dig effektiva lösningar för BOD-avskiljning.

Kontakta oss redan idag för mer information om hur vi kan hjälpa dig att uppnå dina mål för avloppsrening och säkerställa hälsa och säkerhet i vår miljö.