Avløpsvann kan renses enklere og billigere

Klart vann helles ut av et rør av en ansatt på renseanlegget.

Forurenset avløpsvann truer fiskebestanden og naturlivet i innsjøer og fjorder.

En ny norskutviklet rensemetode med bakterier som spiser fosfor og nitrogen, kan gjøre avløpsvannet renere på en miljøvennlig måte, slik at fisken overlever, og du ikke blir syk når du bader i vannet. Metoden kalles Hias-prosessen.

Karbon i vannet utnyttes effektivt for å drive prosessen.

Den nye metoden trenger mindre plass enn de tradisjonelle vannrensemetodene, og krever mye mindre kjemikalier for å fjerne fosfor og nitrogen.

Det trengs også mindre energi, da det ikke er noe spyling av filtre eller resirkulering av slam, og mindre renhold av bassenger.

Metoden gjør det også lettere å gjenvinne fosfor, som igjen kan brukes som gjødsel.

Kan reguleres bedre

For å gjøre renseprosessen så effektiv som mulig, må den reguleres etter hvor mye nitrogen og fosfor det er i vannet, og det varierer mye gjennom døgnet.

Sensorer kan registrere hvor forurenset vannet er, men de blir fort møkkete i det skitne vannet, og krever dyrt vedlikehold.

Virtuelle sensorer og tingenes internett

En sensor er et instrument som registrerer påvirkning, for eksempel av varme eller kulde, og omdanner registreringen til et signal som kan leses av en observatør eller et annet instrument.

Virtuelle sensorer skaper en måleverdi som ikke kan måles fysisk, og er basert på indirekte målinger og en matematisk modell. De er avhengige av at den matematiske modellen stemmer med prosessen og av tilgang til pålitelige data. De krever oppdatering, og relaterte fysiske sensorer krever kalibrering og service.

Industriell tingenes internett (IIoT) er sensorer, instrumenter og andre enheter koblet sammen med industrielle applikasjoner i datamaskiner, for eksempel for produksjon og energistyring. Tilkoblingen tillater datainnsamling, utveksling og analyse, som kan bidra til å forbedre produktivitet, effektivitet og økonomi.

Virtuelle sensorer kan effektivisere

Løsningen kan være å klare seg med færre fysiske sensorer og la matematiske modeller beregne konsentrasjonene av fosfor og nitrogen.

Dette kalles virtuelle sensorer, som ved hjelp av et begrenset antall målinger med fysiske sensorer kan estimere hvor mye fosfor, karbon og nitrogen det er i vannet i hvert basseng til enhver tid.

OsloMet skal sammen med teknologiselskapene Hias How2O og Digitread Connect utvikle virtuelle sensorer og en plattform for tingenes internett (IIoT) som kan gjøre det mulig å styre renseprosessen mer effektivt.

Tingenes internett innebærer at de fysiske sensorene kobles sammen og kan kommunisere.

Vann- og avløpsselskapet Hias IKS i Hamar-området, som har patentert og installert den nye vannrenseprosessen, skal så teste prosessen med virtuelle sensorer som OsloMet er med på å utvikle.

– Først prøver vi ut hvilke fysiske sensorer som er best til å måle hvor mye karbon, fosfor og nitrogen det er i avløpsvannet, forteller Tiina Komulainen, som leder prosjektet ved OsloMet. .

– Så bruker vi de fysiske sensorene sammen med virtuelle sensorer til å forutsi hvor mye karbon, fosfat og nitrogen det er i vannet i hvert basseng, og da kan dette brukes til styring av renseprosessen.

Bilde av bassengene i renseanlegget. De ligger i en stor hall med rekkverk rundt bassengene. Dagslys fra vinduene lyser opp i mørke lokaler med svakt lys fra taket.

Bassengene til vann- og avløpsselskapet Hias, hvor det gjøres biologisk rensing. Foto: Hias

Sparer kostnader

– Det hadde blitt veldig dyrt å ha for eksempel tre sensorer per basseng hvis du har ti basseng med avløpsvann, som Hias har.

– Når vi bruker fysiske sensorer i skittent avløpsvann, får de ofte belegg, og begynner å fungere dårligere. Og jo flere sensorer du har i avløpsvannet, jo mer vedlikeholdsarbeid blir det. Og jo flere sensorer du må bytte ut, jo dyrere blir det.

– Om du kan erstatte en del av de fysiske sensorene med matematiske modeller, det vil si virtuelle sensorer, har vi spart mye penger.

– Og vi ønsker å styre prosessen mer energieffektivt når det ikke kommer inn så mye forurensning i vannet.

– Belastningen av fosfor, nitrogen og karbon er ikke den samme hele døgnet, da de tilkoblede industrielle anleggene, for eksempel slakteri, kun er i drift i arbeidstiden, og avløpsvannmengden fra lokalbefolkningen er redusert om natten.

Viktig å fjerne fosfor og nitrogen

Det er særlig viktig å fjerne fosfor og nitrogen fra avløpsvannet før det slippes ut.

Økning i nitrogen og fosfor i elver, innsjøer eller fjorder, øker algevekst og reduserer forekomsten og mengden av bunndyr i området. Dette gir veldig dårlige levekår for fisk. I Oslofjorden er for eksempel vannmiljøet allerede truet (miljødirektoratet.no).

I den biologiske rensemetoden til Hias vokser forskjellige bakteriekulturer som biofilm på små plastbrikker i bassengene.

I noen av bassengene røres det rundt i vannet for å fordele biofilmbrikkene jevnt, mens i andre basseng tilføres det luft for at prosessen skal fungere ordentlig. Biofilmkubene sirkulerer rundt i bassengene med avløpsvannet.

Bilde av biofilmbrikker som holdes fram i to hender. Plastbrikkene er en centimeter eller to store, og ligner på små bikuber.

Bakteriekulturer vokser som biofilm på små plastbrikker som legges ut i bassengene. Biofilmbærerne i Hias-prosessen er spesialdesignet for biologisk fosforfjerning. Foto: Hias

Hias-prosessen

Hias-prosessen er en biofilmbasert renseprosess som fjerner fosfor og nitrogen ved hjelp av mikro-organismer som vokser i biofilm.

Karbon i avløpsvannet utnyttes for å drive prosessen, og eliminerer nærmest behovet for bruk av fellingskjemikalier for å fjerne fosfor, og reduserer behovet for innkjøpte karbonkilder for nitrogenfjerning.

Hias-prosessen legger til rette for gjenvinning av fosfor. (Kilde: hias.no)

Skjerpede krav til rensing

Forskrift om begrensning av forurensning skjerper kravene om rensing av avløpsvann i årene framover. Dermed må det bygges mange nye vannrenseanlegg, og flere av de eksisterende må øke kapasiteten.

Bildet øverst i artikkelen er fra Hias renseanlegg ved Hamar som gjør forurenset avløpsvann rent med den nye rensemetoden. Hias-prosessen produserer rent vann, tilnærmet uten bruk av kjemikaler.

Bildet av et basseng i rensanlegget, fylt av vann. Dt er lavt under taket.

Skjerpede krav gjør at det må bygges mange nye vannrenseanlegg. Her er et illustrasjonsbilde fra Oset vannbehandlingsanlegg, det største vannrenseanlegget i Oslo. Bildet er ikke knyttet til saken. Foto: Terje Bendiksby, NTB

Fakta om prosjektet

  • Professor Tiina Komulainen ved Institutt for maskin, elektronikk og kjemi, leder prosjektet ved OsloMet. Sammen med førsteamanuensis Arvind Keprate, førsteamanuensis Rafael Borrajo og utdanningsleder Simen Antonsen arbeider hun med forskjellige modelleringsmetoder.
  • Professor Olga Korostynska, førsteamanuensis Per Ola Rønning og professor Alex Alcocer arbeider med sensorteknologi.
  • Hias How2O tilbyr den nye løsningen til andre avløpsselskap. Bidraget fra OsloMet, Digitread Connect og Hias IKS kan medvirke til å utvikle og forbedre løsningen, øke konkurransekraften og skape nye arbeidsplasser.
  • Prosjektet er finansiert av Regionalt forskningsfond (RFF) Innlandet fra 1. oktober 2022 til 30. september 2023.

Kontakt

Laster inn ...

Mer om miljøteknologi

Undervannsglideren ved bassengkanten.
Dette kan bli en nyttig miljøovervåker

OsloMet-forskere utvikler en undervannsrobot som kan samle inn miljødata og langt billigere og mindre farlig.

Blått hav
Billigere og tryggere miljøovervåkning

Undervannsroboter kan overvåke havmiljøet billigere og med mindre risiko ved hjelp av droner og ubemannede fartøy.

Publisert: 16.08.22
Sist oppdatert: 26.08.22
Tekst: Olav-Johan Øye
Foto: Hias og NTB