Minirenseanleggs egnethet for bruk på hytter: Reaktivering av biologisk rensetrinn etter tre måneders belastningsstopp

Abstract

Standarden på norske hytter har vært stigende de siste tiårene, og stadig flere hytteeiere ønsker innlagt vann på hyttene sine. Det er da påkrevd å rense avløpet som slippes ut slik at utløpskvaliteten tilfredsstiller kravene i forurensningsforskriftens §12. Disse kravene skal forhindre forurensning og eutrofiering i resipientene hvor utløpsvannet slippes ut. Mange hytteeiere ønsker å benytte kjemisk-biologiske minirenseanlegg til avløpsrensing på sine hytter. Dette er et omdiskutert tema, da ytelsesevnen til minirenseanlegg som utsettes for varierende belastning ikke er tilfredsstillende dokumentert. Denne studiens hovedformål var å undersøke hvorvidt det biologiske trinnet i et minirenseanlegg tålte å stå i tre måneder uten å få tilført avløpsvann, uten at bakteriekulturen døde ut, og dermed om minirenseanlegg egnes for hyttebruk.

Studien er delt i to; en feltstudie og en laboratoriestudie. I feltstudien ble det tatt prøver av fire kjemisk-biologiske minirenseanlegg, installert på hytter i Skiptvedt kommune i Østfold, for å kartlegge renseeffekt og biologisk aktivitet i minirenseanlegg som ikke belastes kontinuerlig. I laboratoriestudien ble tre aktivslam-reaktorer og tre MBBR-reaktorer (Moving Bed Biofilm Reactors) studert gjennom en oppstartsperiode på én måned, for å se hvordan den biologiske aktiviteten var påvirket av en hvileperiode (sulteperiode) på tre måneder.

Minirenseanleggene fra feltstudien ga hovedsakelig en tilfredsstillende utslippskvalitet med hensyn til Tot-P og BOF5, i forhold til kravene fastsatt i forurensningsforskriftens §12 (90% reduksjon av både Tot-P og BOF5). E. coli-konsentrasjonene i utløpsvannet fra mini-renseanleggene var i størrelsesorden 101-103. Gjennom laboratoriestudien ble det bekreftet at den biologiske aktiviteten i bioreaktorene tok seg opp allerede to dager etter oppstart, etter en tre måneders hvileperiode. Biologisk aktivitet ble målt ved hjelp av SOUR (spesifikk oksygenopptaksrate), som økte betraktelig allerede to dager etter at første dose avløpsvann ble tilsatt reaktorene. Aktivslamreaktorene hadde signifikant (90% KI) høyere SOUR-verdier gjennom oppstartsperioden sammenliknet med MBBR-reaktorene (p= 0,083). Bioreaktorene i laboratoriestudien hadde en gjennomsnittlig reduksjon av KOF (filtrert) > 90% gjennom oppstartsperioden, og det var ingen signifikant forskjell mellom reaktortypene (p= 0,707) med hensyn til reduksjon av KOF. Med tanke på muligheten for å bruke minirenseanlegg på hytter var resultatene i denne studien positive.

At bioreaktorene evnet å bryte ned det tilførte organiske materialet allerede fra første dag i oppstartsperioden viste at bakteriene ikke hadde dødd ut i løpet av hvileperioden, noe som indikerer at bakteriene er «klare» for å bryte ned organisk materiale også etter lange sulteperioder. Dette kom også tydelig frem av den raske økningen i SOUR. Mengden biomasse hadde avtatt gjennom hvileperioden, som følge av endogen respirasjon, men dette virket ikke å ha negativ effekt på reaktorenes evne til å bryte ned organisk materiale. Dette er positivt i et «minirenseanlegg-perspektiv»; fordi dette viser at utløpskvaliteten fra anleggene trolig ikke vil svekkes som følge av redusert biomasse etter lengre bruksopphold på hytter. Sett i lys av denne studien, antar vi at det ikke er problematisk å benytte minirenseanlegg som rensemetode for hytteavløp ved belastningsstopp opp til tre måneder. Studien kan derimot ikke si noe om hva som blir utfallet av belastningsstopp lengre enn tre måneder.

The standard of Norwegian cabins has been increasing over the last decades, and many cabin-owners want to improve their cabins by installing indoor plumbing. It is then required to treat the wastewater from the cabins so that the effluent quality meets the limits given in the Norwegian law “Forurensningsforskriften” §12. These claims are meant to prevent pollution and eutrophication in recipients where wastewater is discharged. Many cabin-owners want to use chemical-biological package treatment plants to treat the wastewater from their cabins, but there is some disagreement about whether these treatment plants are suitable for cabin use. The treatment plants will not be continuously loaded with wastewater and the treatment efficiency for periodic loading is not satisfying documented. The main aim of this study was to examine whether the bacteria in the biological step in the package treatment plants could survive for a long period (three months) without receiving wastewater, as a measurement of the package treatment plant’s suitability for high loading variations.

This study has two parts; a field study and a laboratory study. In the field study, samples were taken from four package treatment plants installed in cabins in Skiptvet municipality in Norway, to examine the biological activity in the biomass and the effluent quality from non-continuously loaded treatment plants. In the laboratory study, the performance of three activated sludge reactors and three MBBR reactors (Moving Bed Biofilm Reactors) where examined through a startup-period of one month, after a starvation period of three months, to see how the biological activity was influenced by the starvation.

The package treatment plants in the field study showed a satisfying effluent quality for Tot-P and BOD5, compared to the limits given in Forurensningsforskriftens §12 (90% reduction of both Tot-P and BOD5). The concentrations of E. coli in the effluent from the package treatment plants ranged from 101 to 103. The laboratory study confirmed the assumed quick reactivation of the biological activity. Already two days from the startup, the biological activity in the reactors was measurably higher than right after startup. The biological activity was measured by SOUR (specific oxygen uptake rate), which increased already two days after adding the first dose of wastewater. On a 90% confidence level, the activated sludge reactors had significantly higher SOUR-values compared with the MBBR-reactors (p= 0,083). The bioreactor’s average COD-reduction in the laboratory study (measured on filtrated COD) was > 90 %, and no significant difference in COD-reduction between the two reactor types was found (p= 0,707). Considering whether the package treatment plants are suitable for periodic loading from cabins, these results are positive. The bioreactor’s ability to degrade the supplied organic matter, already from the first day of the startup period, indicated that the bacteria did not die in the starvation period, but were “ready” to degrade organic matter even after a long starvation period. The quick increase in SOUR confirmed this finding. Through the starvation period, the biomass in all the reactors had been reduced, because of the endogenous respiration, but this did not influence the reactors’ ability to degrade organic matter. These results showed that the effluent quality from the package treatment plants will most probably not be impaired, even if the treatment plant is left for long periods without fresh wastewater. The main conclusion from the study is that the use of package treatment plants in cabins is not problematic if the cabins is left for up to three months. However, the study does not show what will be the case if the cabins are left for more than three months.