Vidareutveckling av beräkningsmodell för reduktionsgrader och avkylningseffekter i luftade dammar

Sammanfattning: Rapporten behandlar arbetet med att förfina, utveckla och dokumentera en beräkningsmodell för simulering av biologisk nedbrytning och temperaturförhållanden i luftade dammar. En luftad damm är en enkel typ av biologisk rening där mikroorganismernas biologiska nedbrytningen av oganiskt material påskyndas genom att syre tillförs – vanligen med hjälp av ytluftare.  Arbetet är ett examensarbete inom ramen för högskoleingenjörsutbildning i kemiteknik vid KTH och har utförts på uppdrag av ÅF Industry AB som har använt beräkningsmodellen sedan 1970-talet. Modellen togs fram med hjälp av tidigare forskning, data från befintliga anläggningar och nedbrytningsförsök utförda i laboratorieskala. I arbetet har ingått att sammanställa och dokumentera erfarenheter och bakgrund till de beräkningsformler och konstanter som används i modellen. Vissa förenklingar har gjorts genom att lösa ut parametrar ur ingående beräkningssamband och genom att avläsningar ur diagram och successiv anpassning har ersatts med beräkning från en kurvekvation.   En kortfattad bakgrundssammanfattning av biologisk rening och luftare finns för att ge läsaren en uppfattning om grunderna till arbetet. Vidare finns bakgrund om Korsnäs Gävle vars luftade damm har legat till grund för simuleringar för att visa att modellen fortfarande ger pålitliga resultat efter ovan nämnda förändringar. Vissa kontrollberäkningar har också gjorts på data från Billerud Karlsborgs luftade damm. Dessa verifierade att trots att simuleringarna under examensarbetet gjorts med Korsnäs data fungerar modellen på olika dammar. Känslighetsanalys för att studera hur förändringar i olika indata påverkar beräkningsresultatet har visat hur viktigt det är att ha god felmarginal på de temperaturer och hastighetskonstanter som ska användas i modellen. Vissa av de i modellen ingående historiskt framtagna ”standardvärden” måste användas med viss försiktighet, eftersom sammansättningen av olika delavlopp från skogsindustrin har ändrats sedan modellen togs fram. Detta gäller framförallt hastighetskonstanter vilka förändrats kraftigt med nya processer inom pappersindustrin. Modellen är ett bra redskap för översiktliga simuleringar av reningseffekter och avkylning vid processförändringar om man håller sig någorlunda nära de förhållanden för vilka olika faktorer för aktuell luftad damm är framtagna. Modellens ekvationer bygger på nedbrytning av organiskt material uttryckt som biologisk syreförbrukning BOD (biological oxygen demand). Användbarheten skulle öka om motsvarande samband skulle kunna tas fram även för COD (kemisk syreförbrukning) eller TOC (totalt organiskt kol), idag vanligare analysmetoder. Detta skulle dock kräva en stor omarbetning av modellen, för att kunna ta hänsyn till svårnedbrytbart organiskt material. Med hjälp av omräkningsfaktorer mellan BOD och TOC eller COD i in och utgående avlopp kan modellen användas i sin nuvarande utformning även med ett fåtal BOD-analyser och löpande data för COD eller TOC.   Nyttan av modellen skulle öka väsentligt om den kunde anpassas till aktivslamanläggningar, som idag är en betydligt vanligare reningsmetod. En sådan anpassning skulle dock kräva både laboratorieförsök och omfattande kontroller mot data från fullskaleanläggningar.