1. Analysis of municipal wastewater sand filtration with denitrification, phosphorus removal, and suspended solids separation : Limitations and solutions for full-scale operation
- Author
-
Jonsson, Lena Margareta and Jonsson, Lena Margareta
- Abstract
Utsläpp av höga koncentrationer av näringsämnen till hav och sjöar leder till övergödning och därmed ökad tillväxt av alger i vattnet. Vattendragen tar emot näringsutsläpp från flera källor t.ex. jordbruksverksamhet och avloppsreningsverk. Trots ansträngningar för att minska utsläppen från reningsverk till Östersjön kommer 16 % av fosfor och 33 % av kväve av de totala antropogena utsläppen från kommunala reningsverk. Henriksdals reningsverk i Stockholm beslutade redan för 25 år sedan att förbättra kvävereningen. För att åstadkomma både nitrifikation och denitrifikation i verket, var den hydrauliska uppehållstiden i biosteget nödvändig att förlängas. Luftningsbassängernas volym ökades från 65 000 m3 till 204 000 m3 genom att fördjupa dem från 4,9 m till 12,0 m. Ytterligare tre luftningsbassänger byggdes också till ett totalt antal av 14 st. För att ytterligare öka kvävereduktionskapaciteten, ökades susphalten (SS) i luftningsbassängerna från 1250 mg SS/L till 2500 mg SS/L. Detta skulle komma att överbelasta eftersedimenteringsbassängerna och därför byggdes de tre nya eftersedimenteringsbassängerna. Vid högflöden till verket kommer trots detta slamflykt att ske i eftersedimenteringsbassängerna. Därför byggdes 60 st. djupa tvåmedia nedströmsfilter med längden 10 m och bredden 6 m som ett slutsteg i verket. Detta gav 60 m2 filteryta per filter och en total filteryta på 3600 m2. Varje filter består av 0,5 m undre sandlager och ett 1,0 m övre bestående av filtermaterialet Leca®. Reningsverkets utsläppskrav är ≤10 mg N-tot/L som årsmedelvärde, ≤3 mg NH4-N/L som medelvärde under tiden juli – oktober, och ≤0.3 mg P-tot/L och ≤8 mg BOD7/L som kvartalsmedelvärden. Verket har idag ett medelflöde på 328 500 m3/d och 884 000 personer anslutna. En pilotstudie genomfördes innan filtren byggdes och en fullskalestudie utfördes efter några års drift av de nybyggda filtren. Målet var att undersöka samtidig kväve-, fosfor- och SS-reduktion i filtren. Resultaten från fullskalestudien, so, Discharge of high concentrations of nutrients to seas and lakes will lead to eutrophication and thereby increased growth of algae in the water. The water bodies receive nutrient discharges from several sources e.g. agricultural activities and wastewater treatment plants (WWTP). Despite efforts to reduce emissions from WWTPs to the Baltic Sea, 16% of phosphorus and 33% of nitrogen of the total anthropogenic emissions originate from Swedish municipal WWTPs. The Henriksdal WWTP in Stockholm introduced nitrogen removal to perform nitrification and denitrification. Following this decision, it was necessary to increase the hydraulic retention time in the biological treatment step. The volume of the aeration tanks was increased from 65 000 m3 to 204 000 m3 by increasing the depth of the tanks from 4.9 m to 12.0 m. Three more aeration tanks were also built and added to the 11 tanks, resulting in 14 tanks in total. To further increase the nitrogen removal capacity, the concentration of suspended solids (SS) in the aeration tanks was increased from 1250 mg MLSS/L to 2500 mg MLSS/L. This would overload the secondary sedimentation tanks, hence three more tanks were added to the 14 tanks. At high hydraulic loads, sludge overflow would probably occur in the secondary sedimentation tanks despite this measure, and 60 deep-bed two-media down-flow filters, with a length of 10 m and a width of 6 m, i.e. a surface area of 6o m2, as the final tertiary treatment step in the WWTP. This gave a total surface area of 3600 m2. Each filter was filled with 0.5 m sand on the bottom and above 1.0 m of crushed Leca® material, i.e. a total filter depth of 1.5 m. The effluent demands are ≤10 mg total N/L as a yearly average value, ≤3 mg NH4-N/L as an average value from July to October, and ≤0.3 mg total P/L and ≤8 mg BOD7/L as quarterly average values. The plant has an average hydraulic load of 328 500 m3/d and 884 000 persons connected. A pilot-scale filter study was performed before the filters we, QC 20241128
- Published
- 2024