Potential för biologisk fosforavskiljning vid Torekovs ... - Svenskt Vatten

Bio-P-drift
2 Bio-P-drift
Bio-P upptäcktes av en slump för mer än 50 år sedan i ett försök med risplantor i den aeroba
bassängen i en aktivslamanläggning. Man upptäckte att plantorna led av fosforbrist trots en
hög fosforhalt i inflödet (Srinath et al., 1959). Principen för bio-P-driften går enkelt förklarat
ut på att man ”stressar” bakterierna i den biologiska reningsfasen att ta upp mer fosfor än vad
som krävs för den normala celltillväxten (Metcalf & Eddy, 1991). Detta kan man åstadkomma
genom att utsätta dem för en anaerob miljö följd av en aerob eller anox miljö (Tykesson,
2005). Nedan följer en beskrivning av biokemin bakom bio-P-processen, vikten av en
kombinerad kväveavskiljning samt olika förutsättningar för en fungerande bio-P-drift.
2.1 Biokemin i ett bio-P-system
Bakterierna som tar upp fosfor kallas PAO (poly-P-ackumulerande organismer). Vissa av
bakterierna har man kunnat identifiera, medan andra fortfarande är okända (Tykesson, 2005).
I den anaeroba bassängen tar PAO upp flyktiga fettsyror (VFA) och lagrar det som PHA
(poly-β-hydroxyalkanoater) (Seviour et al., 2003). Den kemiska kompositionen av PHA beror
på vilken typ av VFA som tagits upp. Vid exempelvis upptag av acetat bildas poly-βhydroxybutyrat
(PHB) och vid upptag av propionat bildas poly-β-hydroxyvalerat (PHV)
(Seviour et al., 2003). I ett avloppsreningsverks biomassa kan man vanligtvis hitta en
blandning av olika PHA.
Flera empiriska modeller har gjorts för att försöka förklara de kemiska processer som sker i
PAO under bio-P-drift. Modellerna baseras på försök med en okänd sammansättning mikroorganismer
där acetat använts som kolkälla. Resultaten reflekterar alltså beteendet hos en
grupp okända mikroorganismer och är därför omöjlig att använda på en enskild population,
men man antar ändå i modellerna att alla PAO har samma metaboliska förhållanden (Seviour
et al., 2003). Alla modeller kan dock konstatera att vid en lyckad bio-P-drift skaffar sig PAO
en konkurrensfördel över andra bakteriepopulationer genom sin förmåga att syntetisera PHA
under anaeroba förhållanden (Seviour et al., 2003).
2.1.1 Anaerob bassäng
I den anaeroba bassängen syntetiserar PAO PHA. För att kunna genomföra denna process
använder PAO poly-P, som finns lagrat i cellen, som energikälla. Poly-P bryts då ned och
ortofosfat frigörs till den omgivande bulkvätskan (Seviour et al., 2003). Det finns två olika
teorier om varifrån processen får sin reducerande kraft; från citronsyracykeln, den så kallade
Comeau/Wenzel-modellen, eller genom nedbrytning av glykogen, den så kallade Minomodellen
(Tykesson, 2005). Mino-modellen har fått större genomslagskraft, men det har
också kommit teorier om att även citronsyracykeln bidrar när nedbrytningen av glykogen inte
räcker till (Seviour et al., 2003). Nedbrytning av glykogen bidrar också med mer energi till
syntetiseringen av PHA, utöver energin från polyfosfatnedbrytningen (Tykesson, 2005). Det
finns en teori om att tillgången på glykogen och inte mängden poly-P i cellerna kan vara den
begränsande faktorn, för hur mycket VFA som cellerna kan tillgodogöra sig (Seviour et al.,
2003). Figur 2.1 illustrerar de biokemiska processer som sker i PAO under anaeroba
förhållanden, enligt Mino-modellen.
7