De små fede syrer (VFA) Tid til at revidere vor opfattelse af dem som vigtige drifts- og styringsparametre? Martin Hjorth Andersen Videnskabelig assistent Liping Hao og Per H. Nielsen CENTER FOR MICROBIAL COMMUNITIES
Brug af rådnetanke på renseanlæg Afvandet slam bruges til at gøde marker, renseanlæg skal betale for bortskaffelse. Rådnetank reducerer slammængden og producerer energi. Ressource genanvendelse (fosfor). http://www.vandcenter.dk/viden/spildevand
Brug af rådnetanke på renseanlæg Afvandet slam bruges til at gøde marker, renseanlæg skal betale for bortskaffelse. Rådnetank reducerer slammængden og producerer energi. Ressource genanvendelse (fosfor). http://www.vandcenter.dk/viden/spildevand
Renseanlæg med rådnetanke Omkring 680 renseanlæg i Danmark Ca. 60 anlæg over 50.000 PE 57 renseanlæg med rådnetank(e) Biogaspotentiale 4 PJ (husdyrgødning 25 PJ). Kun ca. 1/3 af biogaspotentialet fra spildevandsslam udnyttes 4
Mikrobiel database for rådnetanke 22 anlæg, 46 rådnetanke (1-4 pr. anlæg) 2011-2016 Formål: Opnå kendskab til den mikrobielle sammensætning Beskrive opbygning og de typiske driftsforhold af rådnetankene Design Stabilitet Effekt (metanproduktion, reduktion af tørstof) Finde sammenhænge mellem forekomst af specifikke bakterier, procesdesign, drift og fødestrømme Give anvisninger om procesoptimering
Flygtige syrer som driftindikatorer Ophobning af flygtige syrer når acidogenese forløber hurtigere end acetogenese og metanogenese Overbelastning og lave opholdstider kan føre til øgede koncentrationer af flygtige syrer fald i ph Lavere effekt end muligt
Indrapporterede koncentrationer
Måling af flygtige syrer Brugt på anlæg: Fotometrisk assay LCK 365 Cuvette Test (Hach) - 50-2500 mg/l eddikesyre (0,8-42 mm) - Begrænset til acetat, propionat og butyrat - Farve kan have indflydelse på resultatet Vores metode: Ion kromatografi - Mindst 0,15 mg/l eddikesyre (2,5 µm) - Alle syrer individuelt, ingen interferens
Måling af flygtige syrer med ion kromatografi (IC) Analyse af organiske syrer af længde C1-6 - Format (CH 2 O 2 ) - Acetat (C 2 H 4 O 2 ) - Propionat (C 3 H 6 O 2 ) - Isobutyrat (C 4 H 8 O 2 ) - Butyrat (C 4 H 8 O 2 ) - Isovalerat (C 5 H 10 O 2 ) - Valerat (C 5 H 10 O 2 ) - Hexanoat (C 6 H 12 O 2 ) - Laktat (C 3 H 6 O 3 )
Overestimering ved brug af LCK 365 kit Generelt er VFA koncentrationer under detektionsgrænsen for LCK 365 kittet (0,8 mm) Overestimering af VFA ved brug af LCK 365 kittet Renseanlæg VFA koncentration, LCK 365 kit [mm] VFA koncentration, ion kromatografi [mm] Esbjerg RA 2,4 0,6 Vest Fredericia 10,0 0,4 Randers 2,04 0,39 Aalborg Vest 3,34 0,67 Aalborg Øst 2,08 0,47
Overestimeringsfaktor ved LCK 365 Overestimeringsfaktor Op til 24x højere koncentration ved LCK 365 kit end ion kromatografi Termisk hydrolyse medfører farvede prøver efter filtrering stor overestimering 100 10 Overestimering ved lave koncentrationer 1 0 5 10 15 20 25 30 35 Syrekoncentration, ion kromatografi [mm]
Syrekoncentration, ion kromatografi (mm) Test af metodens pålidelighed Acetat som intern standard Slam tilsat forskellige koncentrationer af de 9 organiske syrer Syrekoncentration genfindes ved ion kromatografi Samme tendens for de 8 andre syrer Forventet syrekoncentration (mm)
Syrekoncentration, LCK 365 [mm acetat] Test ved tilsætning af interne standarder Større uoverensstemmelse ved lavere koncentration Uoverensstemmelse er delvist afhængig af slammets karakteristika Koncentrationer over 5 mm kan give mere pålidelige resultater Acids_Photometric (mm-acetate) 35 30 25 20 15 10 5 0 VFA_Photometric (mm-acetate) Photometric LCK365 vs vs. Ion ion Chromatography kromatografi 10 8 6 4 2 0 Photometric vs Ion Chromatagraphy 0 2 4 5 6 8 10 Syrekoncentration, ion kromatografi [mm acetat] VFA_IC (mm-acetate) 0 5 10 15 20 25 30 35 Acids_IC (mm-acetate) Pure Standard Randers-0712 Mølleåværket-0813 Esbjerg RT1A-0725 Esbjerg RT1B-0725 Fredericia-0718 Aalborg Ø RT2-0817 Aalborg V RT2-0817 Mariagerfjord-0803 y=x line Ren Pure standard Standard Randers-0712 Mølleåværket-0813 Esbjerg-hydrolysis-0725 Esbjerg RT1B-0725 Fredericia-0718 Aalborg Ø RT2-0817 Aalborg V RT2-0817 Mariagerfjord-0803 y=x line Slam tilsat interne standarder
Syreoncentration (mm) Lav koncentration i alle undersøgte rådnetanke Typisk koncentrationer <1 mm Acetat udgør største andel af de flygtige syrer Syrekoncentrationer målt med ion kromatografi 1.2 Myresyre 1 Acetat Propionat 0.8 Isobutyrat 0.6 Butyrat 0.4 Isovalerat 0.2 Valerat 0 Hexanoat Laktat
Kan vi stadig bruge VFA som driftsparameter? Anbefalede værdier (0,9 8 mm) er baseret på forskellige målemetoder og stammer også fra gyllebaserede anlæg så hvad er korrekt på renseanlæg? Typiske værdier på 0,1 0,5 mm er fundet i undersøgte rådnetanke uvist hvornår det giver problemer! Undersøgelser er påkrævet
Kan vi alligevel bruge målingerne? Stigning på ~2x mellem to målinger, kun for to af rådnetankene Ændring i fødeslam? Skumning i marts-maj 2016 Esbjerg renseanlæg Vest, LCK365
Konklusion De fleste rådnetanke har koncentrationer af flygtige syrer på <1 mm Koncentrationen af flygtige syrer overestimeres ved brug af LCK 365 kittet, størst overestimering under 5 mm Overestimeringsfaktor på 1,8-24 kan skyldes farve eller andre forstyrrende stoffer
Anbefalinger til renseanlæg Få analyseret prøver med IC ved et akkrediteret laboratorium. Hvis koncentrationer < 0,8 mm bør kittet ikke benyttes Hvis koncentrationer er 0,8 5 mm (målt med IC) tilsæt interne standarder for at estimere fejl fra LCK 365 kittet. Kittet kan bruges hvis fejlen er stabil Hvis rådnetankens koncentrationer er > 5 mm kan kittet sandsynligvis godt benyttes Behov for etablering af erfaringsgrundlag for brug af VFA som styringsredskab