BAAM-Phase 3 (Large-scale pilot plant for micropollutants removal with integrated hydrocyclone and bio-activated adsorption media)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 551.09.17

Schlüsselwörter (Französisch)

micropolluants, épuration des eaux usées, biomasse, charbon actif, installation pilote, hydrocyclone,

Kurzbeschreibung (Französisch)

Les projets précédents (UTF 472.02.14 et UTF 493.23.14) ont montré la faisabilité fondamentale du processus BAAM (Bio Activated Adsorption Media) à petite échelle. Les micropolluants ont pu être éliminés jusqu’à 75%. Avec 7.3 centimes par m³ d’eau traitée, les coûts sont comparables à d’autres technologies d’élimination. Dans la troisième phase le concept sera testé dans des conditions réelles, c’est-à-dire l’installation pilote à grande échelle sera testée sur la STEP de Triengen. Cet up-scaling implique plusieurs challenges: un hydrocyclone doit être intégré dans le processus pour éliminer la boue d’épuration activée qui s’infiltre dans le système. La biomasse granulée qui est perdue avec cette élimination doit être remplacée. La production de biomasse granulée doit pouvoir se faire sur place et le biofouling reste un problème à résoudre.
Pour les futures installations commercialisées, Puratis Sàrl sera responsable des aspects concernant la microbiologie. BSH fournira les installations et s’occupera de l’engineering.

Le projet a été accepté sur la base de la demande de subside du 09.12.2016.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Französisch)

1.1     La production de biomasse granulée sur site fonctionne. Le processus et les paramètres opérationnels ainsi que le charbon actif et le substrat pour cultiver la biomasse granulée sont décrits.

1.2     L’installation pilote avec hydrocyclone et dosage de la biomasse granulée est testée en fonctionnement continu (jalon 1)

1.3     Sur la base des données d’exploitation établies en conditions réelles et d’une analyse des coûts et performances, un design pour le basic engineering d’installations commercialisables est établi.

1.4     Rédaction d’un rapport final présentant les résultats des points 3.1 à 3.3.

1.5     Eléments de textes et illustrations et photos (voir annexe 2) pour l’impression des publications à l’adresse du public.

1.6     Eventuellement : présentation des résultats à l’OFEV dans le cadre d’un exposé avec Power-point.

Projektziele (Französisch)

La fonctionnalité du processus BAAM complété avec un hydrocyclone et avec production de biomasse granulée sur site est démontrée sur la STEP de Triengen. L’efficacité d’élimination est d’au moins 75% (comparaison affluent/rejet). Les coûts pour atteindre ce niveau d’élimination sont réduits au-dessous de 6 centimes/m³ d’eau traitée. Toutes les données nécessaires pour une commercialisation de cette technologie sont établies.

Beschreibung der Resultate (Englisch)

BAAM Project, was first applied 27^th of March 2014, with the main goal to develop a new micropollutants removal process, by means of  “bioactivation” of powder activated carbon (PAC). “Bioactivation” should be done by immobilization the selected nitrifying microorganisms onto activated carbon in order to produce “Active Bio-particles”, which can parallel carry out biodegradation and adsorption of micropollutants. “Bioactivated” PAC, combined with PAC-FIL filtration system (from BSH Umweltservice AG), should reduce activated carbon dosing quantity and its saturation, plus facilitate the activated carbon removal from the water.

The aim of BAAM project phase 03 (September– November 2017) was to evaluate the efficiency of the combined process i.e. powdered activated carbon and granular biomass in continuous process using hydrocyclone, while reducing the activated carbon 30-50%. Additionally, the pilot plant ran under the minimum hydraulic retention time of 1 hour, which was selected as the main operating parameter for the full-scale operation. The results obtained showed that the activated carbon from 10 mg/L, can be reduced to ca. 7.4 mg/L, which is 30% of activated carbon reduction. Operational costs per m3 based on the 5 millions of m3/year using the 4 module PAC-FIL filtration units are estimated as total: 4.8 cts/m3 with activated carbon only. Reduction in activated carbon for 30% with BAAM, might influence the PAC costs from 2 cts/m3 to 1.4 cts/m3, however in order to maintain stable filtration the addition of filtration material or higher hydraulic retention time has to be selected, which will affect the total operational costs to be below 6 cts/m3.

Umsetzung und Anwendungen (Englisch)

The results obtained from the large-scale pilot plant showed that dosing of 1.81 mg/L of granular biomass contributed to 16.8% of micropollutants reduction, while reducing activated carbon for 30% i.e. from 10 to 7.4 mgPAC/L. Granular biomass alone has the activity of 67 % micropollutants reduction, thus the operational and technical balance have to be found, between the activated carbon dosing and the concentration of granular biomass in the system. The higher the granular biomass concentration, more frequent filtration back wash is necessary and more filtration material has to be used. This will affect the operational costs for in application process.

Weiteres Vorgehen (Englisch)

Based on the on-site pilot plant tests, granular biomass showed the high potential to reduce the micropollutants in the final effluent, alone or in combination with powdered activated carbon. In continuation, the aim will be to integrate aerobic granular biomass into the global concept of biological wastewater treatment plant upgrade (WWTP). Integration will be based on installing of on-site propagation unit, which will use the centrate as the substrate for granular biomass cultivation. Since the centrate contributes ca. 20% of nitrogen load to WWTP, thereof the capacity of WWTP could be increased. The granular biomass cultivated in propagator will be used to upgrade both, the main biological system and post treatment of micropollutants removal. Summarizing, the BAAM process can tackle three important points: 1) the side stream nitrogen and carbon load reduction, 2) increase in oxidative capacity of the main stream biological system and 3) additional micropollutants removal in the main and post treatment system.

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

For the moment, aside general presentation of the project, no project principles due to the IP basis could not be published