Karaktärisering av avloppsvatten

Fraktionering av avloppsvatten är steget i modelleringen där mätvärden från olika inflöden konverteras till variabler som modellerna kan använda. Typiskt är att mätvärden för COD, N och P fraktioneras till modellens tillstånds-variabler. Olika modeller kräver att parametrar fraktioneras på olika sätt. Generellt delas data upp i partikulära och lösliga delar och därefter kategoriseras de efter hur nedbrytbara de olika fraktionerna är. Exempelvis är modeller för aktivslamprocessen oftast baserade på massbalanser av COD men inte på de direkt uppmätta COD-halterna. Modellerna behöver dela upp uppmätt COD i modellspecifika komponenter som inte är direkt mätbara storheter, se figuren till höger för ett exempel på COD-fraktionering. Olika fraktioneringar krävs beroende på vilken typ av biokinetisk modell som används. Processen att dela upp olika indata i olika komponenter är det som kallas för karaktärisering eller fraktionering.
Ett generellt tillvägagångssätt för att fraktionera data är att mäta, beräkna eller uppskatta medelandelen av de olika fraktioner som behövs som indata i olika modeller och sedan multiplicera andelen med det totala uppmätta värde för variabeln. Detta tillvägagångssätt bygger på det förenklande antagandet att förhållandet mellan det uppmätta värde av en viss variabel och dess fraktioner är stabila över tid, detta kan dock variera då vattnet sammansättning ändras (Rieger et al., 2013).
COD-fraktionering kan göras på flera olika sätt och olika tillvägagångssätt kan ge olika fraktioner. Ingen standardmetod för karaktäriseringen av COD finns för närvarande men olika riktlinjer och tillvägagångssätt för att fraktionera avloppsvattens olika beståndsdelar finns sammanställda bland annat av Rieger et al. (2012), Melcer et al. (2003) och Roeleveld & van Loosdrecht (2002) och kan med fördel läsas av den intresserade läsaren eller aspirerande processmodelleraren. Fraktioneringsprocessen är en av de viktigaste delarna att säkerställa en välfungerade modell då fraktioneringen bland annat styr hur stor andel av de olika ingående variablerna är biotillgängliga, vilket exempelvis påverkar hur stor andel kväve som kan denitrifieras vilket i sin tur har stor påverkan på syreförbrukningen.
För kväve- och fosforfraktioner, exempelvis NHx-N, NOx-N och PO4-P och summorna tot-N, tot-P och TKN finns standardiserade analytiska metoder. Organiska fraktioner av N och P beräknas typiskt genom att subtrahera övriga uppmätta former.
Många delmodeller hanterar olika tillståndsvariabler för att beskriva den modellerade processen och det kan finnas ett behov av ett gränssnitt/interface för att konvertera tillståndsvariablerna i en delmodell till tillståndsvariabler som går att använda i en annan modell. Ett exempel på detta är ASM1-modellen som är en vanlig modell för aktivslamprocessen och ADM1-modellen som kan användas för att modellera rötningsprocesser. Båda modellerna hanterar vatten och slam i termer av COD och N men är använder olika fraktioneringsmetoder och är därigenom inte direkt kompatibla

När mätdata väl är konverterat till de nödvändiga fraktioner som krävs för at sätta upp en modell är nästa steg att kalibrera modellen. För mer läsning om fraktionering och hur fraktioneringsprocessen går till för olika modeller se boken Guidelines for Using Activated Sludge Modelsav Rieger et al. (2012) eller “Methods for Wastewater Characterization i Activated Sludge Modeling” av Melcer et al. (2003).