Kalvobioreaktoriprosessin lietteenkäsittely yhdyskuntien jätevedenpuhdistamoilla

Abstract

Tiivistelmä

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää eroaako kalvobioreaktoriprosessin eli MBR-prosessin (membrane bioreactor) lietteen laskeutuvuus- ja kuivattavuusominaisuudet perinteisen aktiivilieteprosessin (CAS-prosessi) lietteistä. Työssä pyrittiin myös selvittämään onko MBR-lietteessä laskeutumatonta ainesta, joka saattaisi jäädä prosessin rejektivesikiertoon, esimerkiksi käytettäessä painovoimaista lietteen sakeutusta. Lisäksi kirjallisuustiedon perusteella pyrittiin selvittämään lietteen kuivattavuutta, sopivaa polymeeriannosta kuivauksessa sekä, onko MBR-prosessissa biologisen lietteenkasvu vähäisempää kuin perinteisessä aktiivilieteprosessissa.

Lietteen laskeutuvuus- ja kuivattavuusominaisuuksia tutkittiin Parikkalan kunnallisella jätevedenpuhdistamolla olleen MBR-pilot-laitoksen ja puhdistamon pääprosessin lietteiden avulla. Testit suoritettiin loka- ja marraskuun aikana vuonna 2014. Kaikki testit suoritettiin puhdistamon pääprosessin (perinteinen aktiiviliete) sekä MBR-pilotin lietteille. Laskeutuvuutta tutkittiin määrittämällä lietteille laskeutuvuusominaisuuksia kuvaava lieteindeksi (DSVI). Kuivattavuutta tutkittiin CST-testin, painesuodatuskokeen sekä kartiosuodatuskokeen avulla. Kaikki testit suoritettiin ilman polymeerin tai muun apuaineen syöttöä lietteeseen.

MBR-lietteen todettiin DSVI tuloksien perusteella olevan hieman huonommin laskeutuvaa kuin perinteisen aktiivilieteprosessin liete. Myös kuivattavuus, ilman apuaineita, oli MBR-lietteellä heikompi. Laskeutustestien selkeytetystä vedestä tehtyjen kiintoainemäärityksien perusteella MBR lietteessä havaittiin hieman suuremmat kiintoainepitoisuudet kuin perinteisessä aktiivilietteessä. Määrät eivät kuitenkaan olleet merkittäviä. Kirjallisuusselvityksen perusteella MBR-prosessin lietteenkasvu voi olla hieman perinteistä aktiivilieteprosessia alhaisempi. Kirjallisuustiedon perusteella voidaan myös todeta, että MBR-lietteen kuivauksessa päästään samoihin tai lähes samoihin kuivaustuloksiin CAS-lietteeseen verrattaessa, nostamalla kuivaukseen syötettävän polymeerin annostusta hieman suuremmaksi kuin CAS-lietteen kuivauksessa.

Abstract

The first aim of this thesis was to research the differences between the sludge from a conventional activated sludge process (CAS) and a membrane bioreactor (MBR) in terms of dewaterability and settleability. The second aim was to determine the cumulation of nonsettleable particles in the MBR process. Differences in a sludge yield, dewaterability and optimal polymer dosing in the CAS process and the MBR process were also studied by a literature research.

The tests were done at Parikkala’s municipal wastewater treatment plant where MBR pilot was fed by the same influent as the main wastewater treatment process during October and November 2014. All the tests were done sim-ultaneously for the sludge from the main process (CAS process) and the sludge from the MBR pilot plant. The sludge settleability was studied by determining a diluted sludge volume index (DSVI). The dewaterability was studied by a CST (Capillary suction time), pressure filtration test and a filterability test. All the tests were done without adding any polymer or other auxiliary substances.

From DSVI results it was found that the settleability of the MBR sludge was slightly weaker when compared to the CAS. The supernatant of the MBR sludge had a bit higher solids concentration than the CAS. However, this difference was not significant. Also the dewaterability of the MBR sludge was weaker than the sludge from the CAS process. Based on the literature research it can be concluded that sludge yield in the MBR process could be slightly lower than in the CAS process with the same sludge age and the same dewatering result as the CAS can be reached in the MBR sludge by a slightly higher polymer dosage.