Manammox - anammox i huvudströmmen

Manammox (mainstream anammox) är ett uttryck jag själv har myntat, och innebär implementering av betydande kvävereduktion genom anammoxreaktionen vid rening av avloppsvatten på kommunala avloppsreningsverk. Heterotrof denitrifikation ska enbart behövas för att reducera den nitrat som anammoxbakterierna producerar p g a att koldioxid reduceras (biomassaproduktion) kopplat till att nitrit oxideras till nitrat (teoretiskt 11 % av det kväve som reagerar i anammoxreaktionen).

Det har dock konstaterats att anammoxbakterierna kan genomföra organotrof nitratreduktion (Güven et al., 2005; Kartal et al., 2007). Acetat och propionat kan oxideras med nitrat som elektronacceptor. Nitraten omvandlas till ammonium med nitrit som intermediär. Dock överger inte anammoxbakterierna sin autotrofa livsstil, d v s de organiska ämnena bryts ned till koldioxid innan kolet tas upp (Kartal et al., 2007) och biomasseproduktionen förblir låg. COD/N-kvoter (g/g) över 1 har observerats gynna heterotrofer framför anammoxbakterier i anoxiska miljöer (Güven et al., 2005).

Världens första anammoxreaktor, som byggdes för rejektvattenbehandling på ett kommunalt avloppsreningsverk i Rotterdam, besökte jag och ett gäng från VA SYD (dåvarande VA-verket i Malmö) och LTH hösten år 2006.

Van Loosdrecht-stallet på Delft University släppte nyligen en intressant artikel med implementering av organotrof nitratreduktion av anammoxbakterierna för att minska nitratmängden ut från en bubbelkolumnreaktor med SBR-drift med granulärt slam (Winkler et al., 2012). De studerade ett syntetiskt avloppsvatten med en COD/N-kvot (g/g) på 0,5, ammoniumkoncentration lika med 190 mg N/l och en temperatur på 18 ± 3ºC i labbskala. De implementerade en nitratrecirkulation, vilket ökade kvävereduktionen utan att heterotrofer blev den dominerande bakteriegruppen i systemet, vilket delvis konstaterades genom att slamproduktionen blev fem gånger lägre än om denitrifierande heterotrofer hade dominerat.

Med fördel tas så mycket av den inkommande COD:n bort med effektiv mekanisk/kemisk rening och ett högbelastat aktivtslamsteg, och därefter implementeras manammox. En eventuell nitratrecirkulation i manammoxsteget för nitratreduktion av anammoxbakterierna kräver att det finns en tillgänglig kolkälla kvar i avloppsvattnet. Kanske kan en delström ledas förbi aktivtslamsteget, eller så används ett hydrolysat. Alternativet är ett efterföljande heterotrof denitrifikation med hydrolysat som kolkälla.       

På flera håll i världen sänks nu temperaturerna och kvävekoncentrationerna i anammoxreaktorerna för att studera hur manammox ska implementeras. De anammoxledande forskarna i Sverige, KTH med Elzbieta Plaza i spetsen, har ett SVU-Formas projekt tillsammans med Chalmers och Gryaab, där de för tillfället studerar en sänkning av temperaturen i en MBBR-pilot för rejektvattenbehandling. Doktoranden Razia Sultana på KTH och mikrobiologen Frank Persson på Chalmers är huvudpersonerna i projektet. VA SYD och LTH planerar pilotförsök med manammox efter det högbelastade aktivtslamsteget på Sjölunda avloppsreningsverk i Malmö. Som jag redan har nämnt här på bloggen planerar Delft och Paques att släppa resultat från en pilot i Rotterdam i augusti i år.