Nya forskningsresultat kan förbättra kväverening
Kvävereningen i våra reningsverk sker med hjälp av mikroorganismer, där ammonium omvandlas till kvävgas genom så kallad nitrifikation. För att reningen ska ske så effektivt som möjligt krävs god kunskap om mikroorganismernas egenskaper. I en avhandling från Göteborgs universitet visas bland annat att nitrifikationshastigheten är störst när mängden ammonium varieras.
Mänskliga aktiviteter, som till exempel ökad gödsling, har gjort att mängden lättillgängligt kväve i naturen ökat kraftigt. Eftersom kväve är ett näringsämne kan stora mängder leda till övergödning, vilket i sin tur leder till algblomning och döda havsbottnar. För tio år sedan började de flesta svenska reningsverk rena sitt avloppsvatten från kväve, vilket sker med hjälp av olika grupper av mikroorganismer.
Eftersom reningen sker genom biologiska processer är den svårare att kontrollera än kemiska vattenbehandlingar. Studier har också visat att många olika populationer av bakterier kan vara inblandande i processen. Pär Lydmark från Göteborgs universitet har studerat hur sammansättningen av dessa populationer utvecklas i olika miljöer och hur de påverkas av faktorer i sin omgivning. Han visar bland annat att ammoniumkoncentrationen är avgörande för mängden bakterier av den särskilda typen N. europaea, som bland annat hittades i Ryaverket i Göteborg. De lever mycket nära sin undre toleransnivå för ammonium i de koncentrationer som finns i Ryaverkets avloppsvatten. Men när dessa bakterier, efter perioder i dvala, väl får tillgång till ammonium sätter de snabbt igång nitrifikationsprocessen.
Försök visade också att de ammoniumoxiderande bakterierna snabbt kunde ändra egenskaper från ett lågaktivt till ett högaktivt stadie, när de yttre förutsättningarna ändrades. Det vill säga när de antingen svältes eller fick tillgång till mycket ammonium . Fick bakterierna pulser med ammonium tre dagar i veckan räckte det för att hålla processen igång på samma sätt som om man tillsatt ammonium konstant, medan en gång i veckan var för lite. Dessa värden kan vara av stor betydelse för utformningen av processcheman på reningsverk för att upprätthålla en stabil nitrifikation.
Tvärtemot vad man kanske kunde tro visar Pär Lydmark i sin avhandling att de populationer som konstant fått mest näring i form av ammonium inte är de som har visat de högsta nitrifikationshastigheterna. Högst hastighet fanns istället i de delar av systemet där koncentrationen av ammonium varierade. Troligen beror det på att de som fått mycket näring konstant vuxit till sig i en tjockare biofilm, det vill säga en yta med en stor mängd bakterier, än de populationerna som upplevt varierande ammoniumtillgång. Den tjocka biofilmen gör att bakterierna i undre delen av filmen inte kommer åt näringen. Dessutom kan bakterierna som upplevt varierande ammoniumtillgång tänkas vara bättre förberedda på att ta hand om mycket ammonium när det väl kommer.
Resultaten visar därmed att reningsverk troligtvis skulle försöka konstruera ett reningssystem som gör att alla ingående bakterier får uppleva varierande ammoniumkoncentrationer hela tiden, för att få en förbättrad kväverening.
Kontaktinformation
För mer information, kontakta:
Pär Lydmark
Institutionen för cell- och molekylärbiologi
Tel: 0703-940121
E-post: par.lydmark@kustobsar.se
Handledare: Malte Hermansson, tel: 031-773 2574
Avhandlingen har titeln: “Population dynamics of nitrifying bacteria in biological wastewater treatment”. Disputationen har ägt rum.
