Wastewater treatment with anaerobic membrane bioreactor and reverse osmosis

This master's theses was carried out on assignment from Stockholm Vatten AB as a part of a project developing new waste water treatment techniques. The goal of the theisis has been to evaluate an anaerobic membrane bioreactor for treatment of waste water from Hammarby Sjöstad. The bioreactor has not been heated and the main interest has been to study the gas production, power consumption and the reduction of organic matter and nutrients. The system has been completed with a reverse osmosis unit and a total of four batch runs have been made with good results. The use of reverse osmosis allows nutrient in the waste water to be reintroduced into circulation as the reverse osmosis concentrate can be used as crop nutrient. The membrane unit is of VSEP ("Vibratory Shear Enhanced Processing") type and an extensive membrane test has been conducted. This so called L-test helped determine the most suitable type of membrane for the system to allow a higher ±ux and thus lower power consumption. The L-test gave good results and a new membrane with a poresize diameter of 0,45 μm was used. The organic load on the bioreactor has been more or less constant, around 0,7 kg COD/day, during the seven weeks of testing. The reduction over the entire system including reverse osmosis has been large, around 99 % regarding organic matter and phosporus and 93 % for nitrogen, making the system suitable for waste water treatment except for high power consumption, around 2 kWh/m3. The production of methanegas has worked although it has been quite low, with average values of 0,13 m3 CH4/kg reduced COD.Examensarbetet är utfört på uppdrag av Stockholm Vatten AB som en del av det pilotprojekt som utvärderar nya tekniker för avloppsvattenrening för Hammarby Sjöstad. Målsättningen med studien har varit att utvärdera ett system bestående av en anaerob membranbioreaktor för behandling av avloppsvatten från Hammarby Sjöstad. Bioreaktorn har inte varit uppvärmd och det som har studerats är reningseffekten, biogasproduktionen samt energiåtgången. Systemet har även innefattat en omvänd osmosanläggning och totalt har fyra försök med denna gjorts med goda resultat. Analyser har koncentrerats till att utvärdera reduktion av organiskt material över membranbioreaktorn och av närsalter och metaller över omvänd osmos anläggningen. Bakgrunden till att använda omvänd osmos är att öka återföringen av näringsämnen från avloppsvatten. Resultatet av försöken med omvänd osmos gav ett koncentrat med högt näringsinnehåll och låg halt av tungmetaller vilket ger möjligheten att sprida det på åkermark. Membranenheten är av typen VSEP ("Vibratory Shear Enhanced Processing") och ett membrantest har även utfötts för att finna det membran som passar systemet bäst med avseende på flöde och energiförbrukning. Det så kallade L-testet var omfattande och gav en klar bild över vad som skulle vara det bästa membranet. Det membran som visade sig passa systemet bäst var ett membran med en porstorlek på 0,45 μm. Belastningen av organiskt material på reaktorn under försöksperiodens sju veckor har varit mer eller mindre konstant och låg, cirka 0,7 kg COD/dygn. Reduktionen över hela systemet inklusive omvänd osmosanläggningen med avseende på organiskt material och fosfor har varit mycket hög, omkring 99 %. Reduktionen av kväve var som högst 93 %. Gasproduktionen har fungerat och har i genomsnitt varit omkring 0,13 m3 CH4/kg reducerad COD. Energiförbrukningen för systemet i motsvarande fullskala blev omkring 2 kwh/m3