Commissioning of an emergency faecal sludge treatment plant in Imvepi, Uganda

Maja Sternbeck; Annika Nordin

Abstract
This article evaluates the commissioning of an emergency faecal sludge treatment plant piloted in Imvepi refugee settlement, Uganda. The treatment plant is composed of screening and a settling tank, followed by a sequencing batch reactor (SBR) shifting between aerobic and anaerobic operation, which were evaluated in this study, and finally sand filters and chlorination. The study also explores the feasibility of adapting the units’ SBR for a cold-climate crisis scenario.

During commissioning in Imvepi, several challenges were encountered, such as poorly settling sludge, high pH and accumulation of nitrite and nitrate. The addition of lime improved the settling prior to the SBR, and polymer use improved the settling in the SBR. Feeding the SBR unit with new faecal sludge right before settling facilitated denitrification and indicated that the biodegradable fraction of the organic matter was low and probably not representative for fresh faecal sludge, which would be the case in a real crisis situation. Stable treatment performance was not achieved within the first 1.5 months of plant operation, although nutrients and organic matter were reduced in the SBR. A theoretical cold-climate adaptation for a Swedish scenario (fresh sludge, an internal SBR temperature of 12°C, and strict nitrogen removal targets) would require more than 16 times the SBR volume used in Uganda.

The findings of the study demonstrate that the emergency faecal sludge treatment plant, using SBR technology, has potential for use in both tropical and cold climates if adapted to the local context, preferably with fresh faecal sludge, and accompanied by critical operational controls. However, further adaptations are needed for a reliable deployment in a humanitarian emergency setting.

Sammanfattning
Denna artikel beskriver driftsättningen av en pilotanläggning för behandling av fekalt slam i flyktingbosättningen Imvepi, Uganda. Anläggningen består av gallerrens och sedimenteringstank, en satsvis biologisk reaktor (SBR) för växelvis aerob och anaerob behandling, vilka har utvärderats i denna studie, samt efterbehandling med sandfilter och klorering. Även möjligheter att anpassa systemets SBR till ett krisscenario i ett kallt klimat undersöktes.

Flera utmaningar uppstod under driftsättningen i Imvepi, såsom dålig sedimentering av slam, högt pH och ansamling av nitrit och nitrat. Genom att tillsätta kalk förbättrades sedimenteringen före behandling i SBR:en och polymertillsats förbättrade sedimenteringen i SBR:en. Genom att fylla på med nytt, fekalt slam strax före sedimenteringsfasen underlättades denitrifikationen, vilket indikerar att andelen bionedbrytbart organiskt material var låg och troligen inte representativ för färskt slam. Detta skulle vara fallet i en krissituation. Stabil behandling uppnåddes inte under de första 1,5 månaderna av anläggningens drift, men näringsämnen och organiskt material minskade i SBR:en. En teoretisk anpassning för ett kallt klimat baserad på ett svenskt scenario (färskt, fekalt slam, en intern SBR-temperatur på 12°C samt strikta krav på kväverening) skulle kräva mer än 16 gånger den SBR-volym som användes i Uganda.

Denna studie visar att nödreningsverket med SBR-teknik har potential att användas både i tropiska och kalla klimat om det anpassas till lokala förhållanden, företrädesvis med färskt fekalt slam och åtföljs av kritiska driftkontroller. Detta kräver dock vidare anpassning för att säkerställa en tillförlitlig insats vid en humanitär kris, d.v.s. att reningen är stabil och att det fekala slammet renas till önskad nivå.