Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

spildevandsrensning

Oprindelige forfattere BLMa og MHen Seneste forfatter Redaktionen

Spildevandsrensning. Rensningsanlæg kan bestå af forskellige kombinationer af de viste elementer. Fx kan et biologisk rensningsanlæg være med eller uden forudgående bundfældning (mekanisk rensning), og den videregående rensning kan enten være kvælstoffjernelse eller fosforfjernelse eller bestå af begge processer. Slam transporteres undertiden til et andet rensningsanlæg til behandling. Den viste slambehandling er blot et eksempel på, hvordan processen kan foregå.

Spildevandsrensning. Rensningsanlæg kan bestå af forskellige kombinationer af de viste elementer. Fx kan et biologisk rensningsanlæg være med eller uden forudgående bundfældning (mekanisk rensning), og den videregående rensning kan enten være kvælstoffjernelse eller fosforfjernelse eller bestå af begge processer. Slam transporteres undertiden til et andet rensningsanlæg til behandling. Den viste slambehandling er blot et eksempel på, hvordan processen kan foregå.

spildevandsrensning, behandling, som spildevand gennemgår i et rensningsanlæg. I bl.a. Danmark skal kvaliteten af det rensede vand sikre, at spildevandet kan udledes i recipienten (det vandområde, der modtager spildevand) uden at ændre vandområdets miljøkvalitet så meget, at vandområdet ikke kan anvendes til det politisk fastlagte formål. Rensningsindsatsen skal sikre, at målsætningen i recipientkvalitetsplanen (se recipientkvalitetsplanlægning), dvs. kvalitetsplanen for vandområdernes miljøkvalitet, kan opfyldes. Der er fastlagt kvalitetsmål for fx badevand og fiskevand, og man kan tilstræbe ringe påvirkning af naturen i de vandområder, hvor spildevandet udledes.

Den danske lovgivning på området er beskrevet i Bekendtgørelse om kvalitetskrav for vandområder (1996), hvor mængden af specifikke stoffer er reguleret. EU's vandrammedirektiv skal benyttes til at sikre den ønskede kvalitet i danske vandområder fra 2015.

Det er muligt at rense spildevand til enhver kvalitet, også således at det efter rensning kan bruges som drikkevand. Rensningsprocesserne indrettes efter spildevandets sammensætning og de afløbskrav, der gælder for det pågældende sted. Der sker i dag en kraftig energioptimering for at nedsætte el-forbruget på rensningsanlæggene. Fx producerer Marselisborg Rensningsanlæg nu 30 % mere el, end de forbruger.

Annonce

Rensningsgrad ved forskellige typer af rensning
rensningstypereduktion i %
mekaniskpartikler 60-70
organisk stof 25-30
kvælstof og fosfor 10-20
biologiskorganisk stof 80-95
mikroorganismer 95-99
videregåendepartikler 50-90
kvælstof 70-90
fosfor 80-95
bakterier 99-99,9

Spildevandsrensning i større skala blev taget i anvendelse i begyndelsen af 1900-t., men efter 100 år er det næppe mere end 10-15 % af verdens spildevand, der renses. I Danmark renses 90-95 % af spildevandet for organisk stof og næringssalte.

Et typisk rensningsanlæg består af en række åbne og lukkede tanke samt bygninger til maskineri og mandskab. Spildevandsrensning omfatter vandbehandling og slambehandling. Slammet består af partikler, der produceres fra spildevandet under rensningen. Slambehandlingen fylder meget mindre end vandbehandlingen på et rensningsanlæg, men koster ofte det samme. Spildevandsrensning foregår i en række trin, der hver fjerner skadelige indholdsstoffer. Man opdeler normalt rensningen i tre trin: mekanisk, biologisk og videregående rensning og et rensningsanlæg kan benytte enten et, to eller alle tre trin.

Mekanisk rensning

Mekanisk rensning fjerner partikler i tre enheder: rist, sandfang og primær bundfældning. Risten fjerner klude, pinde og andet materiale, der er større end 5-10 mm, og som kan tilstoppe og genere de efterfølgende rensningsprocesser. Det fjernede ristestof brændes eller deponeres på losseplads.

Sandfang fjerner sand og grus, som ellers kan give tilstopninger og sandaflejringer i de efterfølgende rensetrin. Sandfang kan være kombineret med fedtfang, som fjerner flydestoffer, ved at disse stoffer afskrabes fra tankens overflade. Affaldsprodukterne fra disse første rensningstrin er stærkt smittefarlige. Sandet deponeres på losseplads, mens fedt og olie afbrændes eller føres til en biogastank.

Primær bundfældning fjerner organiske partikler fra spildevandet. Det sker i en tank, hvor spildevandet opholder sig 1-2 timer. Fra tanken skrabes bundfald sammen og pumpes til slambehandlingen, mens det mekanisk rensede spildevand løber ud af toppen af tanken. Mekanisk rensning fjerner 30-50 % af spildevandets organiske stof og 10-20 % af kvælstof og fosfor.

Biologisk rensning

Biologisk rensning. I biologiske rensningsanlæg indgår mange processer; nogle foregår i åbne udendørs tanke, andre indendørs pga. støj eller lugt. Her ses åbne bundfældningstanke og aktiv slamtanke på Viborg renseanlæg til fjernelse af organisk stof, fosfor og kvælstof. Slambehandlingen foregår i rådnetankene og i de lukkede bygninger. I Norge, Sverige, Japan og Sydeuropa har man bygget helt lukkede og underjordiske anlæg pga. kolde vintre og arealproblemer samt for at mindske miljøgener.

Biologisk rensning. I biologiske rensningsanlæg indgår mange processer; nogle foregår i åbne udendørs tanke, andre indendørs pga. støj eller lugt. Her ses åbne bundfældningstanke og aktiv slamtanke på Viborg renseanlæg til fjernelse af organisk stof, fosfor og kvælstof. Slambehandlingen foregår i rådnetankene og i de lukkede bygninger. I Norge, Sverige, Japan og Sydeuropa har man bygget helt lukkede og underjordiske anlæg pga. kolde vintre og arealproblemer samt for at mindske miljøgener.

Biologisk rensning omdanner organisk stof i aktive slamanlæg og i biologiske filtre (se biofilm). Rensningen sker ved, at mikroorganismer omsætter organisk stof. Hovedparten af det organiske stof i indløbet omdannes til vand, kuldioxid og biologisk slam, resten findes i udløbet fra rensningsprocessen. Det dannede slam består af levende mikroorganismer samt organiske og uorganiske partikler. Ved rensningen omdannes omkring halvdelen af det organiske stof i spildevandet til slam. Det producerede overskudsslam pumpes til viderebehandling i rensningsanlæggets slambehandlingsdel.

Slammet rummer en stor mængde af de forureninger i form af metaller, mikroorganismer og miljøfarlige organiske stoffer, som fandtes i spildevandet. Disse stoffer er slet ikke eller kun delvis nedbrudt og bliver opkoncentreret i slammet. Ved mange spildevandsrensningsprocesser flyttes forureningen fra et medie til et andet, fx fra vand til slam, uden at stofmængden mindskes.

Spildevand, der udledes i ferskvand, skal som minimum være biologisk renset, for at søers og vandløbs selvrensning kan fungere og yderligere rense spildevandet. Se biologisk rensning.

Videregående spildevandsrensning

Fjernelse af kvælstof og fosfor er de mest almindelige videregående rensningsprocesser. Kvælstoffjernelse sker i en totrins mikrobiologisk proces med nitrifikation og denitrifikation (se også nitrifikationsanlæg og denitrifikationsanlæg). Kvælstoffet omdannes ved disse processer til frit atmosfærisk kvælstof. Det er et af de få eksempler på, at det forurenende stof bliver omdannet til et harmløst produkt. Da der kræves organisk stof til kvælstoffjernelse, kombineres processen ofte med fjernelse af det organiske stof fra spildevandet. Hvis der ikke er tilstrækkelig med organisk stof, tilsætter man det i form af eddikesyre, alkohol eller forskellige industrielle organiske affaldsprodukter. Kvælstoffjernelse kan foregå i aktiv slamanlæg og biologiske filtre.

Fosforfjernelse kan ske biologisk eller kemisk. Biologisk fosforfjernelse sker i aktiv slamanlæg og kræver to tanke, som spildevandet ledes igennem. I den første tank, hvor der ikke tilledes luft, optager de fosforakkumulerende mikroorganismer organisk stof fra spildevandet. I den efterfølgende tank benyttes det optagne organiske stof til at optage spildevandets indhold af fosfor. De fosforakkumulerende mikroorganismer kan oplagre store mængder fosfor, som derved fjernes fra spildevandet og indbygges i slammet. Når slammet adskilles fra spildevandet ved den efterfølgende bundfældning, er spildevandet renset for fosfor. Biologisk fosforfjernelse sker ofte i en kombineret proces sammen med kvælstoffjernelse.

Kemisk fosforfjernelse sker, ved at opløst fosfor udfældes som partikler ved tilsætning af jern eller aluminiumsalte. Processen kaldes forfældning, når den sker i kombination med mekanisk rensning, og simultanfældning, når kemikalierne tilsættes til den biologiske rensning. I begge tilfælde dannes en større mængde kemisk slam, som fjernes sammen med det slam, rensningsprocesserne i øvrigt producerer. Hvis der efter den biologiske rensning er yderligere behov for at fjerne fosfor og partikler, kan dette ske ved filtrering gennem en metaldug eller i et filter med sand. Fosfor kan desuden udvindes i form af mineralet struvit, der kan sælges som fosforgødning

Septiktank med to kamre. Vandoverfladen er normalt dækket af et lag flydeslam, som fjernes sammen med slammet i bunden, når tanken tømmes. Tanken er udluftet for derved at undgå, at det opsamlede methan eksploderer, hvis der dannes en gnist, fx når et af dækslerne fjernes, for at man kan tømme eller inspicere tanken. Udluftningen har derudover til formål at mindske den uønskede kemiske nedbrydning (korrosion) af tanken, som ellers kan være et problem, bl.a. pga. den svovlbrinte, der dannes i bundslammet.

Septiktank med to kamre. Vandoverfladen er normalt dækket af et lag flydeslam, som fjernes sammen med slammet i bunden, når tanken tømmes. Tanken er udluftet for derved at undgå, at det opsamlede methan eksploderer, hvis der dannes en gnist, fx når et af dækslerne fjernes, for at man kan tømme eller inspicere tanken. Udluftningen har derudover til formål at mindske den uønskede kemiske nedbrydning (korrosion) af tanken, som ellers kan være et problem, bl.a. pga. den svovlbrinte, der dannes i bundslammet.

Spildevandets høje indhold af mikroorganismer nedsættes betydeligt ved de forskellige rensningsprocesser. Undertiden suppleres rensningen med desinfektion ved hjælp af ultraviolet belysning. I Danmark benyttes desinfektion kun på få rensningsanlæg.

Medicinrester i spildevand er erkendt som et stigende miljøproblem, og man arbejder på større hospitaler med at bygge anlæg, der kan fjerne medicinrester fra spildevandet.

Spildevandsrensning i mindre skala

Ved små bebyggelser op til et par hundrede personækvivalenter kan spildevandet renses i mindre komplicerede anlæg som biologiske sandfiltre, nedsivningsanlæg eller rodzoneanlæg. Disse metoder er alle biologiske og vil normalt have en forudgående mekanisk rensning i en septiktank. Metoderne fjerner hovedsagelig organisk stof fra spildevandet.

Ved spildevandsrensning produceres store mængder slam. Slammet rummer en stor del af spildevandets forurening, især metaller og miljøfremmede organiske stoffer. Det ved spildevandsrensningen producerede råslam behandles i forskellig grad, inden det transporteres fra rensningsanlægget. Al slambehandling giver lugtproblemer, der kan sprede sig til rensningsanlæggets omgivelser.

Spildevandsslam

Biogas. Biogasproduktion i Danmark 1975-2005. Biogasproduktion og -forbrug øger ikke atmosfærens indhold af kuldioxid på længere sigt, fordi affaldet eller biobrændslet tidligere har bundet den samme mængde kuldioxid, som igen frigives ved afbrændingen af biogassen.

Biogas. Biogasproduktion i Danmark 1975-2005. Biogasproduktion og -forbrug øger ikke atmosfærens indhold af kuldioxid på længere sigt, fordi affaldet eller biobrændslet tidligere har bundet den samme mængde kuldioxid, som igen frigives ved afbrændingen af biogassen.

Slamkoncentrering

Inden råslammet viderebehandles ved forskellige processer, er det vigtigt at mindske dets volumen, idet de fleste slambehandlingsprocesser har kapacitet bestemt af volumenet af slammet. I en slamkoncentreringstank mindskes slammets volumen til 20-40 % af råslammets volumen.

Slamstabilisering

Ved slamstabilisering mindskes slammets evne til at udsende ildelugt, dets indhold af mikroorganismer samt dets samlede vægt. Små rensningsanlæg har oftest ingen mekanisk rensning; det betyder, at alt slam samles i den biologiske rensningsproces, hvor slammet stabiliseres aerobt ved iltning af organiske stoffer. I større rensningsanlæg produceres oftest både mekanisk og biologisk slam. Disse slamtyper kan blandes og stabiliseres i en anaerob (uden ilt) proces i en biogastank (se biogas), hvor en del af det organiske stof omdannes til methan og kuldioxid. Tankene kaldes rådnetanke og er normalt opvarmet til 35 °C, såkaldt mesofil udrådning. Biogasprocessen kan også foregå termofilt (55 °C) eller kryofilt (10-15 °C).

Den dannede methan kan bruges til at producere el i en generator. Spildvarmen bruges til at opvarme rådnetanken til driftstemperaturen. Både aerob og anaerob stabilisering nedbringer slammængden ved at forgasse en del af det organiske stof. Slamstabilisering kan også ske i slammineraliseringsanlæg, hvor slammet udlægges i lave bassiner, der beplantes med tagrør.

Tagrør. Typiske plantearter i den ydre rørsump ved en næringsrig dansk sø er tagrør 1, søkogleaks 2, smalbladet dunhammer 3 og dyndpadderok 4. De tre førstnævnte arter er enkimbladede frøplanter, mens dyndpadderok er en karsporeplante. Fælles for dem er, at de er sumpplanter, som er tilpasset til at vokse i vand eller vandmættet jord, hvor deres stængler og blade rager op over vandet.

Tagrør. Typiske plantearter i den ydre rørsump ved en næringsrig dansk sø er tagrør 1, søkogleaks 2, smalbladet dunhammer 3 og dyndpadderok 4. De tre førstnævnte arter er enkimbladede frøplanter, mens dyndpadderok er en karsporeplante. Fælles for dem er, at de er sumpplanter, som er tilpasset til at vokse i vand eller vandmættet jord, hvor deres stængler og blade rager op over vandet.

Slamstabilisering kan ske kemisk ved at blande kalk i slammet, så pH øges til omkring 11. Det inaktiverer mikroorganismerne og standser de biologiske processer i slammet, som forårsager den ilde lugt.

Slamafvanding

Slamafvanding kan ske ved dræning og fordampning samt maskinelt. Ved store rensningsanlæg benyttes oftest mekanisk slamafvanding, hvor en stor mængde vand presses ud af slammet. Det kan ske i en centrifuge, en sibåndspresse eller en kammerfilterpresse. Det udpressede vand ledes tilbage til vandrensningen, mens det afvandede slam kan skovles på lastbil og køres væk til slutanvendelse, fx jordforbedring. Der benyttes kemiske tilsætningsstoffer, kalk, jernsalte eller organiske polymerer, for at forbedre adskillelsen mellem vand og partikler.

Slamafvanding kan ske ved dræning og fordampning i slambede med og uden plantevækst, hvilket oftest benyttes ved mindre rensningsanlæg. Afvandet slam kan komposteres som alternativ til de nævnte slamstabiliseringsmetoder. Herved hygiejniseres slammet, og lugtproblemer ved dets senere anvendelse mindskes. Det komposterede slam kan benyttes som jordforbedringsmiddel.

Slamdeponeringsmetoder

I Danmark udbringes dele af det producerede slam på landbrugsjord, noget forbrændes, mens andet tørres, og fosfor udvindes.

Anvendelse af spildevandsslam som gødning

Ved rensningen af byspildevand, hvor der bl.a. fjernes plantenæringsstofferne kvælstof og fosfor, er det samtidig målet, at det producerede slam skal kunne genanvendes som gødning på landbrugsjord. I sidste halvdel af 1990'erne blev der i gennemsnit årlig udbragt over 100.000 t slamtørstof på landbrugsjord indeholdende ca. 4600 t kvælstof og 3400 t fosfor, hvilket svarede til hhv. ca. 1 % og 5 % af den samlede næringsstoftilførsel. Imidlertid har skrappere krav til slamkvaliteten mindsket denne mængde.

Spildevandsslams sammensætning i g/kg slamtørstof
primær slam (fra mekanisk rensning)aktiv slam med fosforfældning
organisk stof (COD)50-10010-15
total kvælstof20-4030-50
total fosfor10-2030-50
uorganisk stof200-300400-500

Slammængder og grænseværdier

I 2009 blev der i Danmark produceret 144.000 t spildevandsslam målt som tørvægt. Heraf blev 52 % spredt på landbrugsjord, 24 % blev brændt, 12 % blev sendt til slammineraliseringsanlæg, og 1 % blev deponeret.

Slammet kan supplere brugen af importeret fosforgødning. I 2009 var det gennemsnitlige indhold af fosfor 2,8 % af slammets tørvægt; der er sket en stigning fra 1,9 % i 1987 pga. udvidet rensning for fosfor.

Det slam, der bruges på markerne, skal overholde bestemte grænseværdier for tungmetaller og for en række miljøfremmede organiske stoffer; der er grænseværdier for tungmetallerne cadmium, kviksølv, bly, nikkel, chrom, zink og kobber. For cadmium er grænseværdien 0,8 mg pr. kg tørstof. Da slammet erstatter fosforgødning på markerne, sættes grænseværdien ofte i forhold til fosforindholdet i slammet. Grænseværdien er 100 mg cadmium pr. kg fosfor. Udgangspunktet er, at der ikke må tilføres mere cadmium fra slam end fra den handelsgødning, det skal erstatte.

Desuden er der grænseværdier for nogle miljøfremmede organiske stoffer i slammet, bl.a. blødgøreren DEPH (diethylhexylftalat): 50 mg pr. kg tørstof, og LAS (lineære alkylbenzensulfonater), der bruges i nogle vaskemidler: 1300 mg pr. kg tørstof. For ftalaten NPE mindskedes grænseværdien på 30 mg pr. kg til 10 mg pr. kg tørstof i juli 2002.

Der er sket et betydeligt fald i indholdet af tungmetaller i spildevandsslam. Fx var der i 1987 4,99 mg cadmium pr. kg slamtørstof, mens der i 2009 var 0,9. Størst fald skete i slam fra store byområder: Fx havde slam fra Lundtofteområdet i begyndelsen af 1970'erne 110 mg cadmium pr. kg; det var faldet til ca. 10 mg i 1977.

For at sikre, at en stor del af slammet også under de kommende strengere krav kan genanvendes som gødning, arbejdes der på at reducere indholdet af især de organiske problemstoffer i spildevandet. En af vejene er renere teknologi, hvor fx NPE og LAS kan erstattes af mindre farlige stoffer. Et væsentligt skridt er, at industrien har udfaset stoffet nonylfenol, der bl.a. har været et af de mest anvendte emulgeringsmidler i vaskemidler.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Bent Lauge Madsen, Mogens Henze: spildevandsrensning i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 18. juni 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=163230