Examensarbete om högbelastad primärslamrötning

Käppalaförbundets process- och utvecklingsenhet söker en examensarbetare för hösten 2020, som ska utvärdera maximal belastning för en stabil rötprocess samt vad som ytterligare kan göras vid processproblem i rötningen.

OBS! Platsen är tillsatt 

Bakgrund

Käppalaverket på Lidingö renar avloppsvatten från cirka 550 000 personer i nordöstra Stockholm. Från Käppalaverkets mekaniska, biologiska och kemisk rening fås ett blandslam innehållandes primärslam från försedimenteringen samt ett överskottslam eller sekundärslam från det biologiska reningssteget. Slammet rötas mesofilt (37 °C) i två steg där primärslammet rötas i en första kammare för att sedan efterrötas i ett andra steg tillsammans med överskottsslammet. Den totala utrötningsgraden för blandslammet är ca 55-60 % och biogasproduktionen är cirka 430 – 450 dm3 rågas/kg VSin.
  
Under kommande år ska stora anläggningsprojekt genomföras på Käppalaverket. Detta innebär att nya reningssteg byggs samt att befintliga anläggningsdelar kommer att renoveras. En viktig del i detta arbete är att en ny rötkammare (R300) har uppförts vilket medger att Käppalaverkets två äldre rötkammare kan renoveras och att rötningskapaciteten kan ökas med ca 8 000 m3. Ett möjligt framtida driftsätt för rötningsprocessen är en primärslamrötning i R300 och därefter en parallell eller seriell efterrötning i R100 och R200 tillsammans med överskottslam (se processchema i Fig. 1). Idag uppskattas den organiska belastningen för primärslammet i R300 till 3,9 kgVS/m3,d samt en hydraulisk uppehållstid på 13,2 dygn. Detta anses vara en relativt ansträngd belastning och kort uppehållstid. Eftersom antalet anslutna till  Käppalaverket ökar varje år och således också slammängderna som ska behandlas i rötprocessen kommer denna situation att  bli än mer ansträngd i framtiden. Dessutom måste det finnas redundans för att kunna ställa av en rötkammare för renovering och då säkerställa en säker rötning för hela slammängden trots hög belastning och kort uppehållstid.

Fig.1 Översiktlig processchema för möjlig framtida drift av mesofil rötning vid Käppalaförbundet.

För att utreda den maximala belastningen och den kortaste uppehållstiden som kan nås för rötning av primärslam i R300 har ett ”stresstest” genomförts under våren 2020. Detta har utförts som ett examensarbete där de lab-rötkammare (AMPTS-utrustning) på 2 dm3 som finns tillgängliga på Käppala har nyttjats. En viktig slutsats från detta arbete har varit att redan vid en organisk belastning på 4,4 kg VS/m3,d och en hydraulisk uppehållstid på 13,2 dygn har rötningen visat på en instabilitet med en ackumulering av fettsyror och ett lågt pH. För att säkerställa denna maximala belastning och minimala uppehållstid behöver ett utökat försök genomföras under hösten 2020 med en pilotrötkammare på 5 m3 som hyrs av RISE. Denna anläggning kan matas mer kontinuerligt och ge en jämnare beskickning och därmed mer likna den fullskaliga driften av primärslamsrötning i R300.

Projektbeskrivning

Syftet med examensarbetet är att utvärdera maximal belastning för en stabil rötprocess samt vad ytterligare som kan göras vid processproblem i rötningen. Processen drivs mesofilt vid en temperatur på ca 37 ˚C och normala belastningsvärden.

Följande frågeställningar kommer att beröras. 

  • Vad är maximal organisk och hydraulisk belastning för att erhålla en stabil rötprocess?
  • Hur ser processparametrar för uppföljning ut kring brytpunkter?
    • Alkalinitet
    • VFA
    • pH
    • Uppehållstid
    • Organisk belastning
  • Vilka åtgärder kan Käppala vidta för att utnyttja befintliga rötkammare maximalt vid maximal belastning? Kan tillsatts kemikalier användas?
  • Vad händer med gasproduktionen när den organiska och hydrauliska belastningen ökar och uppehållstiden i rötkammaren minskar?

Det mesofila försöket beräknar att påbörjas den 7 september och avslutas den 20 december 2020. Följande tre försöksomgångar genomförs med tre uppehållstider i varje omgång:

  1. Referensalternativ – 3,9 kgVS/m3,d – 13,2 dygns uppehållstid (5,9 %TS) – 40 dagars försök. 
  2. Försök 1 – 4,4 kgVS/m3, d – 11,7 dygns uppehållstid (5,9%TS) – 35 dagars försök.
  3. Försök 2 (Om inte instabilitet infunnit sig innan) – 4,7 kgVS/m3, d – 10,9 dygns slamålder – 33 dagars försök.

Total försöksperiod är 108 dagar. För etablering av pilotanläggningen krävs 1-2 veckor innan förväntad försöksstart, alltså den 24-31 augusti. 

Huvuddelen av det praktiska jobbet blir att sköta pilotrötkammaren tillsammans med projektanställd personal. Det innebär daglig kontroll och provtagning av reaktorn samt att löpande analysera driftdata genom (enklare) databehandling i Excel. Det kommer även ingå metodutveckling för att kunna göra bättre jämförelser mellan labb- och fullskala. För detta behövs ett visst praktiskt handlag och ett intresse för självständig problemlösning.

Den teoretiska delen kommer bestå av en litteratursammanställning samt att göra en steady-state modell avseende rötprocessen. Via massbalanser och resulterande svar i rötprocessen kan olika scenarion beskrivas, ex. vid vilken belastning måste tillsatskemikalier användas för att erhålla en stabil process. Data till modellen hämtas från den laborativa delen av exjobbet. Modellen kommer ge Käppala en möjlighet att hitta optimalt driftläge för olika scenarion med ökad/minskad belastning av substrat beroende på rådande driftläge vid reningsverket.

Övrigt

Examensarbetet skall vara en del av en civilingenjörsutbildning (300 hp) och påbörjas i augusti 2020. Exakta datum överenskommes i ett senare skede. Kemi-/biologi- och processkunnande är meriterande.

I examensarbetet ingår både teori och praktik men en stor del kommer innefatta arbete i Käppalaverkets laboratorium. Hög närvaro är därför en nödvändighet. 

Ersättningen för slutfört examensarbete är 20 000 kr.

Handledare och ansökan

Handledning utförs i första hand av Jesper Olsson, utvecklingsingenjör på Käppalaförbundet. Han besvarar också frågor om examensarbetet. Du når honom via vår växel på 08-766 67 00 eller via mejl, jesper.olsson@kappala.se

Ansökan ska innehålla betygsutdrag, CV och en kort beskrivning av dig själv. Skicka din ansökan via mejl till jesper.olsson@kappala.se. Märk ämnesraden med ”Högbelastad primärslamrötning Käppalaverket”.

Skärgård

Utökad verksamhet i Käppalaförbundet

Avloppstips

Ta del av alla våra tips och bidra till en bättre miljö.
Avloppstips
Skärgård

Anslagstavla - kungörelser, kallelse med handlingar och protokoll

Här hittar du kungörelser, kallelse med handlingar och protokoll från Käppalaförbundets förbundsfullmäktige, styrelse och valberedning.
Anslagstavla - kungörelser, kallelse med handlingar och protokoll

Följ Käppalaförbundet i sociala medier