Development, production and testing of a small-scale greywater biofilter

Abstract

Dette er en masteroppgave i maskin, prosess og produktutvikling ved NMBU for Fakultetet for Realfag og Teknologi. Behandling og gjenbruk av avløpsvann blir mer og mer viktig fremover. Ved å utvikle effektive løsninger i for behandling av avløpsvann, er det mulig å begrense den negative påvirkningen mennesker har på miljøet. Prosjektet har basert seg på et renseanlegg foreslått av førsteamanuensis Arve Heistad, og støttet av Ecomotive AS. Ved å skille avløpsvann toalettet (svartvann) og avløpsvann fra dusj, vask og vaskemaskiner (gråvann), og behandler dette lokalt, fremkommer det mange fordeler. Flere dyrebare ressurser i svartvannet kan utnyttes, det kreves mindre transport av vannet, og mindre energi kreves. Ecomotive har jobbet med slike systemer i over 10 år. A02 er et gråvannsanlegg fra Ecomotive og er designet for hus/hytter med opptil 6 personer. Ved å skalere opp dette systemet, ønsker Ecomotive å levere et system for bygg med opptil 50 personer. Denne oppgaven omhandler å utvikle og teste et testanlegg for å undersøke et foreslått forbehandlingstrinn for videre oppskalering eller redesign av gråvannsanlegg for urbant bruk. En småskala biofilter for forbehandling av gråvann har blitt utviklet, CFD testet, bygget, testet og sammenliknet med forbehandlings steget til Ecomotives A02 anlegg. Resultatene viste at småskala filteret presterte bedre for BOD5 og TSS på belastning på over 1.5 ganger A02s belastning. Forbehandlingssteget har potensiale til å øke effektiviteten for et oppskalert anlegg, både for anlegg opp til 50 personer og for større systemer. For videre utvikling av systemet, anbefales det å undersøke følgende: • Frekvensen av tilbakespyling • Valg av sekundærbehandling • Målinger av relevante utløpsparametre

This is a master thesis in machine and product development at NMBU by the Faculty of Science and Technology. Wastewater treatment and reuse is becoming increasingly important. By inventing efficient solutions regarding wastewater treatment, it is possible to limit the negative impact humans have on the environment. The project is based upon a wastewater treatment system proposed by associate professor Arve Heistad, and supported by Ecomotive As. Several benefits arise when you separate wastewater from toilets (blackwater) and sinks, showers, washing machines (greywater), and treat the wastewater locally. For example, more valuable substances can be extracted and utilized, less resources are needed, and less transportation of wastewater is needed. Ecomotive AS have been working successfully with both greywater and blackwater systems for over 10 years. A greywater system by Ecomotive is called A02 and is designed for households up to 6 people. By scaling up this system, Ecomotive is aiming for delivering a greywater treatment unit for clusters of houses of up to 50 people. This thesis is developing a small test filter for investigating a proposed pretreatment step for further upscaling or redesign of greywater treatment systems for urban use. A small-scale pretreatment biofilter was developed, CFD tested, built, tested and compared with the pretreatment step of the Ecomotive A02 plant. The results showed that the test pretreatment filter performed better regarding BOD5 and TSS at loading rate over 1.5 times the A02 loading rate. The pretreatment system has the potential to increase efficiency of the upscaled version, both for buildings of up to 50 people and for larger systems. For further development of the system, the following parameters should be considered: • Backwashing frequency • Secondary treatment • Measurements of relevant effluent parameters