Extern Vattenrening - Sidor i bok: 99-218

Question 1

Beskriv kortfattat vad kolloidala partiklar är? Vad finns det för problematik med dessa och för enkelhetens skull, nämn några reningssystem som passar och INTE passar!

Answer 1

Beskrivning: Det är fina och väldigt små partiklar som är fasta och suspenderade i vätskan. De är inte avsättbara ämnen.

Problematiken hör ihop med att ha rätt reningssystem för de. Eftersom att kolloidala partiklar är små och finpartikulära passar det inte att ha partikelavkiljningstekniker som sedimentering, flotation eller galler med större spaltvidd eftersom dessa lämpar sig för större föroreningar och partiklar, dvs suspenderat material. Tekniker som passar att ta hand om kolloidala partiklar är framförallt Silar med mycket liten maskvidd, exempelvis mikrosiling eller filtertekniker som sandfilter. Dessa är så kallade polermetoder och sätts oftast i slutet av anläggningen för att uppnå en högre reningsgrad.

Question 2

Beskriv kortfattat vad som inkluderar stora partiklar ? Vad finns det för problematik med dessa och för enkelhetens skull, nämn några reningssystem som passar och INTE passar!

Answer 2

Beskrivning: Det kan vara föroreningar som kommer i större storlekar eller fibrer. Dessa är avsättbara ämnen.

Problematiken med dessa är att om dessa inte avskiljs eller rensas så kan det förekomma problem i form av exempelvis igensättning eller driftstörningar i form av mindre reningsgrad för anläggningen. För att avskilja denna typ av föroreningsförekomst passar sedimentering, flotation, grovrensgaller, bågsilar i massaindustrin. Finrensgaller och andra metoder som är polersteg är inte passander

Question 3

Beskriv skillnaden mellan ett grovrensgaller och ett finrensgaller. Vad används dessa till och vad är egenskaperna med dessa reningsmetoder?

Answer 3

Galler används som ett förbehandlingssteg/avskiljningssteg för relativt stora uppslammade partiklar men även större föroreningar som exempelvis tygtrasor. De är alltså partikelavskiljningstekniker.

Mekanismen för galler är densamma, man utnyttjar att de inkommande partiklarna har en större storlek än spaltvidden i ett galler, vilket gör att de avskiljs från avloppsströmmen. Ett grovrensgaller har en större spaltvidd än ett finrensgaller men syftet är densamma.

Question 4

Vad är syftet med silar? Beskriv skillnaden i avskiljningsmetoderna för partikulära föroreningar mellan Trumsilar, Bågsilar och Mikrosiling. Vad är varderas mekanism?

Answer 4

Syftet med silar är att avskilja suspenderat material och silar används som ett alternativ till galler inom kommunal avloppsrening.

Trumsilar: En trumsil är en roterande trumma där mantelytan är en sil med en liten maskvidd. Trumman roterar genom förtjockade massa, extraherar vätska genom ett vakuum, och lämnar fastämnen, i form av en kaka, på ett permeabelt membran på trumänden.

Bågsilar: Dessa förekommer som ett processinternt steg inom massa- och pappersindustrin. Syftet med bågsilar här är att avskilja cellulosafibrer från avloppsvattnet och till fördel får man en återvinning av fibrer. Det ger alltså ett ökat råvaroutbyte.

Mikrosiling: Det är en sil med mycket liten maskvidd och mikrisiling används för att avskilja mycket finpartikulära föroreningar. Därav sätter man den som ett slutsteg, dvs en polermetod för att kunna bidra till en högre reningsgrad till anläggningen.

Question 5

Beskriv avskiljningsmekanismen med ett filter och funktionen med filterkakan? Beskriv och förklara hur ett kontinuerligt sandfilter fungerar. Även avskiljningsmekanismen skall förklaras

Answer 5

Ett filter består av en filterduk och dessa kan ge mycket rent vatten, de används som en polermetod. När partiklarna avskiljs byggs det upp ett lager på filterytan, vilket kallas för filterkaka. Filterkakan korrelerar med filtrets reningsförmåga, när det byggs upp för mycket lager på filterytan kommer det tillslut ge ett högt tryckfall över filtret. Det här hanteras genom filterspolning med hjälp av backspolning eller tryckluft.

Ett sandfilter är ett utformningsbart filter som ser ut som en sandbädd. Mekansimen bygger på att partikelföroreningar fastnar på fillermaterialet och fastnar i porer när de passerar genom filter och hålls kvar i porerna. Tillslut sätts filtret igen och därav måste det rensas med exempelvis spolning. Ett konventionellt sandfilter begränsas alltså av att inte kunna igenhålla större mängder av fastnade föroreningar men medan i ett kontinuerligt sandfilter sker en konstant filterrensning´.

Question 6

Beskriv mekanismen för Sedimentering och Flotation!

Answer 6

Sedimentering: Mekanismen med sedimentering bygger på att föroreningarna/partiklarnas densitet är lägre än den omgivande vätskan de ligger i. Därmed kommer de tyngre föroreningarna att sjunka till botten av sedimenteringsnläggningen när flödeshastigheten i omgivningen sjunker/retarderar tillräckligt mycket. Partiklar med längre densitet strävar mot ytan och denna avskiljningsmetod kräver ett uppsamlingssteg för flytande partiklar och sediment. Avskiljningsresultatet bygger på ytbelastningen, det vill säga bassängs yta i förhållande till ström som ska behandlas. Ju större ytbelastning i relation till flöde - desto större partiklar kan hanteras.

Flotation: Mekanismen med flotation bygger på att man tillför luft mekaniskt vilket gör att partiklar som önskas avskiljas får en lägre densitet än omgivande vätska och strävar därmed mot ytan, dvs de flyter. Luftbubblorna sätts alltså på slampartiklarna.

Question 7

Beskriv olika utformningar/mekanism av konventionell sedimentering, det vill säga bassängutformning (cirkulär och rektangulär) och mekanism.

Answer 7

Utformningen av konventionella sedimenteringsbassänger kan vara horisontell respektive vertikala genomströmning men utformningsvis kan de vara rektangulära respektive cirkulära bassänger. I cirkulära bassänger tas vatten in i centrumet och ut ur periferiet, vilket beror på att man vill undvika turbulens, vilket görs vid uttaget i periferi.

Question 8

Beskriv och förklara utformning samt avskiljningsmekanism för lamellsedimentering.

Answer 8

Sedimentering utnyttjar densitetskillnaden mellan partiklar och dess omgivande vätska, där genomströmningshastigheten retarderas tillräckligt för att tyngre partiklar ska kunna sjunka till botten av bassängen. Avskiljningsresultatet bygger på ytbelastningen, det vill säga bassängs yta i förhållande till ström som ska behandlas. Ju större ytbelastning i relation till flöde - desto större partiklar kan hanteras.
I lamellsedimentering placeras skivor (Lameller) snedställt i bassängen där vätskan ska passera igenom. Vätskan/vattnet får på grund av det här en längre vandringsväg i jämförelse med partiklarna och det här resulterar i att man får en mycket god avskiljning och en mycket kompakt anläggning.

Question 9

Beskriv och förklara utformning samt avskiljningsmekanism för mikroflotation samt konventionell flotation.

Jämför en fördel och en nackdel med flotation och sedimentering!

Answer 9

Flotation bygger på att tillförda luftbubblor gör att slampartiklar får en lägre densitet än omgivande vatten, vilket gör att slampartiklarna strävar mot ytan.
Mikroflotation bygger på att man i en annan mindre vätskeström tillför luft under högt tryck och sedan tillsätter detta behandlade vatten till flotationsbassängen med vatten som har vanligt atmosfärstryck. Det här kommer göra att en skillnad i densitet ges och luftbubblor bildas, vilket gör att partiklarna kan lyftas till ytan. I en konventionell flotation så blåses luft in direkt i flotationsbassängen med hjälp av hög tryckluft.

Fördelen med flotation är att man erhåller en mycket kompakt anläggning och att ytbelastningen kan vara upp till 10 gånger högre än sedimenteringen. Nackdelen är att flotation är en extremt energikonsumerande partikelavskiljningsmetod.

Question 10

Rymning av partiklar orsakar stora avskiljningsförluster i resultatet för en sedimenteringsbassäng. Ange och motivera 3 åtgärder för det här problemet.

Answer 10

• Byt riktning på inflödet. Flödet kan placeras uppifrån istället för ett plugg-inflöde.
• Minska turbulensen, sjunkna partiklar kommer därav inte sträva mot ytan igen.
• Ta ut vatten ett par dm under vattenytan så att partiklar på ytan inte kommer med i uttaget.

Question 11

Ange den aeroba nedbrytningsreaktionen och ange en mycket viktig förutsättning för dess funktionalitet. Beskriv även förändringen i näringsinnehållet i ett avloppsvattnet.

Answer 11

Org. mtrl + O2 -> CO2 + H20 + torrt slam + värme. En viktig förutsättning för aeroba processer är att de aeroba mikroorgansimerna som bryter ned BOD (lättnedbrytbart syrekrävande organiskt material) har fri tillgång till syre. Eftersom de aeroba bakterierna även kräver näring så erhåller man en reduktion av avloppsvattnets näringsinnehåll (fosfor och kväve) - detta kallas för mikrobiell assimilation.

Question 12

Ange den aneroba nedbrytningsreaktionen och ange en mycket viktig förutsättning för dess funktionalitet.

Answer 12

Org.mtrl -> Co2 + Metangas + H20 + torrt slam. Den anaeroba nedbrytningsreaktionen sker i frånvaro av syre. Tillskillnad från den aeroba där man får energi rik värme och kräver luftning (energikostsamt) så får man energirik metangas. Anaeroba processer lämpar sig när man har ett slam med väldigt hög organisk koncentration.

Question 13

Det förekommer 2 typer av mikroorganismer, bakterier och mikrodjur. Förklara inom dessa två kategorier de olika typer av bakterier/mikrodjur, samt deras funktion. Vad är resultatet av att ha för många mikrodjur eller för lite?

Answer 13

Bakterier: I bakteriekulturen förekommer frisimmande bakterier, dessa bryter ned löst organiskt material. Det förekommer även flockformiga bakterier som bildar flockar (avkiljbart slam) men även trådformiga bakterier som bildar filament.

Mikrodjur: Dessa kan inte bryta ned löst organiskt material och deras förekomstformer är encelliga mikrodjur som äter de frisimmande bakterierna. Men även flercelliga mikrodjur som äter frisimmande samt flockbildande bakterier men även organiska partiklar.

Det är viktigt att ha en balans mellan mängden av dessa mikroorganismer. För lite mikrodjur kommer ge för mycket frisimmande bakterier vilket skapar problem för sedimenteringen sen. För mycket mikrodjur ger för få bakterier, vilket i sin tur resulterar i dålig bakterierening.

Question 14

Beskriv och förklara hur en konventionell biologisk damm fungerar. Beskrivningen skall omfatta dels vilka föroreningar som avskiljs och fördelar respektive nackdelar med reningsmetoden. Berätta gärna hur och varför man kan optimera den biologiska bädden?

Answer 14

Den biologiska dammens utformning liknar en mindre sjö där reningen sker naturligt som i vattendrag. De föroreningarna som avskiljs är organiska material i suspenderad form. Den biologiska dammen har förutom sina mikroorganismer för nedbrytningen, även alger som hjälper till under de varma årstiderna. Org. mtrl + O2 -> CO2 + H20 + torrt slam + värme.

Nackdelar med biologiska dammen: Den är årstidsbegränsat till varmare klimat. När det är kallare får sämre avskiljningsgrad på grund av kallare temperatur och att det är mer syrefattigt. En annan nackdel är att den har väldigt stort ytbehov, vilket innebär att uppehållstiden är lång. Den långa behandlingstiden leder till en begränsad slamproduktion.

Fördelar: Den biologiska dammens anläggningskostnader är väldigt låga och skötseln är ej särskilt krävande.

För att öka den biologiska dammens kapacitet kan man tillföra mekanisk luftning, vilket förekommer i industriell rening av vatten. Luftningen gynnar mikroorganismernas nedbrytningsprocess då de är aeroba. Däremot blir anläggningarna väldigt stora.

Question 15

Beskriv och förklara hur aktivslam-processen (konventionellt utformad aktivslamanläggning) är utformad och fungerar. Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker, vad som sker med föroreningarna i vattnet samt hur processen, tekniskt genomförs.

Answer 15

En aktivslamprocess utformning är att man först har en luftningsbassäng där man behandlar försedimenterad avloppsvatten med hjälp av kraftig luftning och mikroorganismer. Luften trycks vanligen ned i bassängen med stora kompressorer och blåses ut som bubblor genom perforerade rör, gummimembran eller keramiska material. Luftningen leder även till att mikroorganismerna kan bryta ned det organiska materialet lättare. Följt av detta kommer en sedimenteringsbassäng där slammet och vattnet avskiljs. Slammet recirkuleras (returslammet) tillbaka till luftningsbasssängen. Anledningen till återföringen av slammet är att man önskar en hög koncentration av mikroorganismer, dvs en hög slamålder, för att erhålla en långgående reduktion av organiskt material.

Reaktionen som sker i processen är följande:

Organiskt mtr + O2 -> Co2 + H20 + Torrt Slam + Värme

Genom att låta mikroorganismerna utnyttja avloppsvattnets föroreningsinnehåll som föda kommer man åt även lösta organiska föroreningar. Mikroorganismerna växer till och förökar sig och denna cellproduktion kan avskiljas ur processen genom sedimentering (eller flotation). Mikroorganismerna kräver för sin tillväxt även näringsämnen av olika slag t.ex. fosfor och kväve. Vid en biologisk rening kommer man därför även att erhålla viss reduktion av avloppsvattnets innehåll av näringsämnen (s.k. mikrobiell assimilation).

Question 16

Förklara den processtekniska poängen med en stegsbeskickad anläggning.

Answer 16

En konventionell aktivslamanläggning utnyttjar inte sin hela bassängvolym med full effektivitet då mikroorganismer har mycket att bryta ned vid inloppet dock är det lite nedbrytning vid bassängutloppet. En så kallad stegsbeskickad anläggning utnyttjar att man tillför avloppsvatten på flera ställen så att man får en utjämning av belastningen, det ger alltså ett bättre reningsresultat.

Question 17

Vid en rätt dimensionerad Aktivslamanläggning kan det ändå förekomma problem med utrinnande avloppsvatten. Ange och förklara 4 olika orsaker till detta?

Answer 17

Förgiftning: AS-anläggningar är känsliga mot gifter och gifter kan slå ut deras system. Gifter kan komma från avloppsvattnet.

Variationskänslig: AS-anläggningar är känslig för variationer av belastning, det vill säga att avloppsvattnets innehåll i form av koncentration, halt och flödesstorlek kan variera starkt beroende på deras ursprung.

Styrning av bakteriemijön: Det är svårt att styra förhållandet mellan bakterier och mikrodjur i en AS-anläggning. De lever i en symbios och för att en god reningsgrad ska uppnås krävs en god balans.

pH-balans: Det tar lång tid för att få ett bra bakterieförhållande. Inkommande avloppsvatten kan resultera i kraftiga pH-förändringar vilket i värsta fall kan försämra reningen markant eller slå ut systemet.

Question 18

Beskriv och förklara hur en totalomblandad aktivslamprocess är utformad och fungerar. Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker, vad som sker med föroreningarna i vattnet samt hur processen, tekniskt genomförs.

Answer 18

En totalomblandad aktivslamanläggning har man en konsekvent och aktiv blandning i den luftade bassängen. Det här resulterar i en kraftig utspädning av höga föroreningskoncentrationer och eventuella toxiska ämnen.

Reaktionen som sker i processen är följande:

Organiskt mtr + O2 -> Co2 + H20 + Torrt Slam + Värme

Genom att låta mikroorganismerna utnyttja avloppsvattnets föroreningsinnehåll som föda kommer man åt även lösta organiska föroreningar. Mikroorganismerna växer till och förökar sig och denna cellproduktion kan avskiljas ur processen genom sedimentering (eller flotation). Efter den luftade bassängen tillkommer ett partikelavskiljningssteg, det vill säga sedimentering. Sedimenteringsmekanismen bygger på att föroreningar med högre densitet än omgivande vätska strävar mot botten medan de med lägre densitet strävar mot vätskeytan. Slammet som avskiljs i sedimenterisbassängen recirkuleras/returpumpas tillbaka till den luftade bassängen. Det här beror på att man önskar erhålla en hög koncentration av mikroorganismer. Mikroorganismerna kräver för sin tillväxt även näringsämnen av olika slag t.ex. fosfor och kväve. Vid en biologisk rening kommer man därför även att erhålla viss reduktion av avloppsvattnets innehåll av näringsämnen (s.k. mikrobiell assimilation)

Question 19

Beskriv och förklara Biosorptionsmetoden

Answer 19

Denna metod är en modifiering av en aktivslamprocess innebär att returslamemt först luftas i en reaktiveringbassäng och sedan blandas med avloppsvattnet i en kontaktbassäng och luftas där under kort tid. Man sparar på det här sättet anläggningsvolym.

Question 20

Beskriv och förklara hur en långtidsluftad aktivslamanläggning fungerar. Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker och vad som händer med föroreningarna i anläggningen.

Answer 20

Den långtidsluftade aktivslamanläggningen är en lågbelastad variant av konventionell aktivslamanläggning och de bygger på samma princip. Den låga belastningen leder till att svårnedbrutna föreningar hinner metaboliseras. Man får en bra minskning av COD och av toxiska organiska föreningar. En hög slamålder ger långsamväxande bakterier möjligheten att stanna kvar i systemet och ger en rikare mikroflora som bidrar till lägre utsläpp av organiskt material. Utformningen består till början av en luftningsbassäng, och istället för att luftningen sker upp till några timmar så kan i en LAS luftningen pågå upp till ett dygn. I luftningsbassängen sker en aerob nedbrytning av organiska kolföreningar till koldioxid, vatten och cellmassa. I ett efterföljande steg sker sedimenteringen, det vill säga där vattnet och slammet avskiljs genom densitetsskillnader mellan partiklar och omgivande vätska. Föroreningspartiklar med hög densitet sjunker mot botten, dvs sedimenterar och föroreningspartiklar med låg desitet strävar mot vätskeytan. Även här som i en konventionell ASA återpumpas slammet för att erhålla en god långtgående reduktion av organiskt material och för luftningsbassängen skapar recirkulationen av slammet hög slamhalt.

Question 21

Vad är skillnaden mellan en långtidsluftad aktivslamanläggning och konventionell aktivslamanläggning?

Answer 21

Belastningen för en långtidsluftad ASA är lägre än belastningen för en konventionell ASA. En specifik skillnad mellan LAS och ASA är att den hydraliska uppehållstiden är längre för LAS än ASA, vilket resulterar resulterar i att LAS tål belastningsvariatoner bättre än en konventionell ASA. Slambelastningen blir betydligt lägre för LAS och därav blir SLAMÅLDERN högre. Konsekvensen av detta är att LAS är mindre känslig för driftstörningar och den biologiska reningen kan fortgå med ökad nedbrytning och minskad slamproduktion.

Question 22

Ange och förklara 2 fördelar med LAS jämfört med en aktivslamaläggning.

Answer 22

• Processen är lägre belastad hos en LAS. Systemet är mindre känslig för störningar.
• På grund av den rikare mikrofloran i LAS så metaboliseras svårnedbrytbara bakterier bättre.

Question 23

Jämför en aktivslamanläggning och en luftad damm med avseende på tålighet resp. slamproduktion. Förklara skillnaden.

Answer 23

Den luftade dammen är mindre känslig mot chocker i form av belastningar, temperaturer eller gifter som kan störa den biologiska processen. Eftersom att den luftade dammen jobbar i princip som naturliga vattendrag gör med reningen så finns även alger (under varma årstider) i anläggningen för att hjälpa till med reningen. Den luftade dammen har även en större yta, det vill säga en längre uppehållstid än LAS, vilket innebär att luftade dammens biologiska nedbrytning är ökad och mindre slam produceras.

Question 24

Ett flertal massafabriker har under de senaste åren byggt om sina luftade dammar till så kallade långtidsluftade aktivslamanläggningar. Man har också kompletterat anläggningarna med en s.k. selektor. Förklara varför man har bytt anläggningstyp

Answer 24

Eftersom kraven skärptes blev resultatet av utvecklingen LAS. Man ville implementera, i metoden, aktivslamprincipen i de befintliga luftade dammarna i massaindustrin. Eftersom uppehållstiden är kortare för LAS så blir anläggningsvolymen inte lika stor. En selektor har placerats som ett försteg till den biologiska reningen för att gynna en viss typ av mikroorganismer.

Question 25

Beskriv och förklara hur en långtidsluftad biologisk bädd fungerar (biotorn). Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker och vad som händer med föroreningarna i anläggningen.

Answer 25

Utformningen av ett biotorn är en cylindrisk tank som är fylld med bäddmaterial. Bäddmaterialet kan vara makadam eller exempelvis kontinuerliga fyllekroppar av plast. På bäddmaterialens yta bildas en så kallad Biologisk Hud med mikroorganismer. Dessa mikroorganismer bryter ned föroreningarna (suspenderat material) i det inkommande avloppsvattnet. Om plast används som bäddmaterial kan man erhålla en högre anläggning, kallat biotorn. Från biotornets undre sida sker lufttillförsel och luften bemöter det inkommande vattnet. Flödet av avloppsvattnet får inte vara för hög, eftersom det kan dränka/sätta igen bädden. Däremot måste flödet vara tillräckligt högt för att man ska kunna spola bort påväxten av slam på bäddmaterialets ytor. Reningsgraden av en biologisk bädd kan försämras kraftigt under vintern eftersom att avloppsvattnet nedkyls, däremot går det här att åtgärda till vis mån men recirkulerande varm ventilationsluft. Avskiljningen av slambildningen görs efterföljt i en sedimenteringsbassäng. Det sker även en recirkulation av avloppsvattnet för att höja retningseffekterna men även för att ha en konstant vätskebelastning.

Question 26

Jämför Biotornet med Aktivslamanläggning med avseende på drifttålighet och beskriv för-/nackdelarna mellan anläggningarna.

Answer 26

I en filmprocess som tex ett biotorn finns Mikroorganismer i ett tjockt lager på bärarmaterialet. Det är ytterlagret som blir utsatt för ett gift o kan dö men under finns mkt stor mängd mikroorganismer som överlever o kan fortsätta nedbrytning. I en AS är mikroorganismer fria i vattnet o väldigt utsatta o kan lätt slås ut. Det tar mkt lång tid att bygga upp en stor mo- biomassa igen. Således blir en AS en känslig process. ASA har den bästa verkninggraden

Question 27

Beskriv och förklara utformningen av en Biorotor samt hur den fungerar. Hur kan dess reningsgrad optimeras?

Answer 27

En biorotor är en biobädd som är placerad på en roterande axel. Biobädden består av plast som bärarmaterial där mikroorganismerna bildar en biologisk hud och den erhåller även en stor specifik yta. Ungefär 40% av rotorn befinner sig i vattnet och på grund av roteringshastigheten så hindras igenväxning av cellerna på rotorn och ett fritt flöde av luft erhålls. Det går att uppnå en tillräckligt hög reningsgrad om rotorerna seriekopplas.

Question 28

Beskriv och förklara utformningen av en Suspenderad biofilmsprocess (MBBR) samt hur den fungerar. Ange även en tillämpning av den.

Answer 28

För MBBR utnyttjar man de positiva egenskaperna från ett biotorn, dvs dess tålighet samt driftsäkerhet och den goda reningsgraden från en aktivslamanläggning. En luftningsbassäng fylls med tusentals fyllekroppar av plast och ett mycket stort antal mikroorganismer växer på fyllekropparnas yta, det bildas alltså en biofilm. Fyllkropparna flyttas runt jämt och därav ges möjligheten att syrerikt vatten sköljer biofilmen, dessutom sätts inte slam igen. I luftningsbassängen sker en aerob nedbrytning av organiska kolföreningar till koldioxid, vatten och cellmassa. Efter biofilmsprocessen avskiljer man slammet i en sedimenteringsbassäng, det vill säga där vattnet och slammet avskiljs genom densitetsskillnader mellan partiklar och omgivande vätska. Föroreningspartiklar med hög densitet sjunker mot botten, dvs sedimenterar och föroreningspartiklar med låg densitet strävar mot vätskeytan. I efterföljande steg kan vattnet silas bort så att man inte får en rymning av fyllekropparna. MMBR kräver ej recirkulation eftersom att man får en påväxt av mikroorganismerna på ytan av fyllekropparna.

En tillämpning av MMBR skulle kunna vara som ett enda biologiskt reningssteg, vilket gör det steget väldigt drifttåligt, stabilt mot chocker men även en god reningsgrad till en kompakt anläggning.

Question 29

Beskriv och förklara utformningarna av en Membranreaktor (MBR) samt hur den fungerar.

Answer 29

MBR är en anläggning som kombinerar en biologisk rening följt av ett membranfilter för avskiljning istället för en sedimenteringsbassäng. Fördelen med MBR är att man kan kontrollera slamåldern eftersom här styrs den av att slamflockar inte kan passera membranfiltret. Man får dessutom ett vatten som är så gott som fritt från partiklar. Slamåldern som ges av MBR är hög till en lågproduktion av slam och jämför man MBR med exempelvis ASA så är slamåldern kopplat till vattnets uppehållstid. Nackdelarna med MBR är att det tillkommer höga investerings- samt energikostnader och risk för igensättning finns då det är ett membran, vilket kräver en filterrensning i form av exempelvis backspolning.

MBR kan förekomma som två varianter, IMBR eller SMBR. IMBR har membranet nedsänkt i luftningsbassängen medan SMBR har membransteget efter luftningsbassängen. IMBR har lägre energikostnader då SMBR kräver högre flux men det är lättare att rengöra SMBR.

Question 30

Beskriv och förklara utformningarna av en Rötkammare. Vad är syftet med en rötkammare?

Answer 30

I en reaktortank har man mikroorganismer som är suspenderade i vätskan, det är dessutom fria mikroorganismer. På grund de fria mikroorg. så kan inte en större genomströmning av avloppsvattnet uppnå, därav ges en högre avtappningsgrad av mikroorganismerna än de nybildade i tanken. Då det här är en anaerob process så är metanbildningsfasen sammanlänkad med den långa uppehållstiden, vilket medför en står anläggningsvolym. Anledningen till att slamrötning används är för att STABILISERA slammet från koncentrerat avloppsvatten. Slamrötning ger även en reduktion i slammvolym.

Question 31

Förklara kontaktprocessen.

Answer 31

Kontaktprocessen är den aeroba aktivslamanläggningens motsvarighet och den långsamma tillväxten av mikroorganismer kompenseras med en kraftig recirkulation av slammet från sedimenteringsbassängen.

Question 32

Beskriv och förklara utformningarna av ett Submersa-filter. Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker och vad som händer med föroreningarna i anläggningen.

Answer 32

Ett submersa-filter, även kallat anaerobt filter, liknar det aeroba biotornet i utformning. Dock används ingen luftning i denna anläggning och i detta torn så är bädden/filtret helt dränkt. Mekanismen är att mikroorganismer, som är anaeroba, bryter ned icke syrekrävande organiskt material. Uppehållstiden är då ej sammanlänkat till avloppsvattnet eftersom mikroorg. sitter på bärarmaterialet och den kemiska reaktionen ges av följande: Organiskt mtr -> CH4 +Co2 + Torrt Slam + Värme.

Question 33

Två viktiga delsteg vid avskiljning av kväveföreningar i ett avloppsvatten är Nitrifikation samt denitrifikation. Beskriv och förklara mekanismerna med vardera delsteg.

Answer 33

Nitrifikation: Nitfrikation går ut på att omvandla ammonium i inkommande avlopssvatten med hjälp av nitrfikiationsbakterier och syre till nitrat, väte och vatten. Nitrifikation är aerobiskt och pH-känsligt, vätejonerna som produceras konsumerar alkanitet och detta kan åtgärdas genom att tillsätta kalk. Nitrifikationsbakterierna har ej behov av organiskt material men ty den långsamma tillväxten av Nitrifikationsbakterierna så krävs en hög slamålder, vilket ger en stor bakteriemängd.

Denitrifikation: Denitrifikationen omvandlar organiskt material och nitrat med vatten samt denitrifikationsbakterierna till kvävgas, koldioxid och lut. Denitrifikationen kräver en kolkälla, oftast metanol. Syret som är inbundet i nitratet ger en oxidation av organiska materialet/slammet. Därav är denitrifikation en anoxisk process.

Question 34

Tekniskt kan kvävereduktion i ett reningsverk genomföra som en s.k. fördenitrifikations-process. Beskriv och förklara hur en sådan anläggning är utformad och fungerar.

Answer 34

Fördenitrifikation innebär att denitrifikationssteget har placerats innan nitrifikationssteget. Därav krävs det inte en kolkälla eftersom att ingående avlopssvatten emdför näringsämnen som exempelvis fosfor som är ett krav för denitrifikationssteget. Rent kemiskt sker följande i denitrifikationen innan nitrifikationen: Org. mtrl + NO3 + H2O -> Co2 + 2OH och N2, det bildas alltså kvävgas. Efter detta steg sker nitrifikationen (därav ges namnet fördenitrifikation), vilket innebär att Ammonium samt syre med hjälp av nitrifikationsbakterier producerar nitrat, väte och vatten. Detta steg är syrerikt och ammonium oxiderar till nitrat tu vattnets låga halt av organiskt material. En viktig del i denna anläggning är att det finns en kraftig recirkulation från nitrifik.steget till denitrifik.steget av nitrathaltigt vatten. Verkningsgraden för anläggningen styrs av recirkulationens storlek. Man har även i anläggningen uppdelningar av zooner med och utan luft.

Question 35

Redovisa 3 för- och nackdelar med en för-denitrifikations-process jämfört en efter-denitrifikations-process. Förklara skillnaderna.

Answer 35

Utformningsmässigt samt fördelar och nackdelar så innebär,
För-Denitrifikation: Denitrifikationssteget är placerad innan nitrifikationen. Fördelen med det här är att man besparar luftningskostnader ty inkommande avloppsvattnets innehåll av organiskt material. Man behöver alltså inte tillsätta en extern kolkälla. Dessutom minskar risken för oönskad avdrivning av VOC.

Efter-Denitrifikation: Här är denitrifikationssteget placerad efter nitrifikationen. Efter-denitrifikation har fördelen en mycket god kväveavskiljning. Nackdelar som tillkommer är att det krävs en extern kolkälla, och det är energikrävande och dyrt med luftningskravet.

Question 36

Kemisk rening används ofta inom industrin. En tillämpning är för avskiljning av mycket små partiklar i ett avloppsvatten. Redogör för hur den kemiska reningen genomförs (alla ingående steg skall beskrivas) samt förklara även hur reningen fungerar

Answer 36

Kemisk flockning av kolloidala, icke avsättbara, partiklar eller i suspenderad form är en mycket förekommande metod. Kolloidala partiklar har en negativ laddning på ytan, vilket gör att de repellerar varandra. För att flocka små partiklar finns två exempelvis alternativ, antingen koagulering eller tillsättning av flockningshjälpmedel vilket kan vara polymerer.

Koagulering: Denna metod går ut på att tillsätta högladdat (positiva) saltjoner t.ex. 〖Fe〗^(3+) eller 〖Al〗^(3+). När dessa tillsätts så sätter de sig på de kolloidala partiklarnas yta, vilket neutraliserar de. Därmed får Waan-Der-Waals krafterna verka och de kan bilda större partiklar. an kan även få en inneslutning av kolloidala partiklar i bildade hydroxidflockar. För att detta ska ske är det viktigt att ha rätt pH och en snabb inblandning. Svepkoagulering: Är en koagulering där inblandningen av koaguleringskemikalierna sker under en längre tid. Är en viktig mekanism vid flockning av flervärda joner. De tillsatta metalljonerna reagerar då med vattnet och bildar hydroxider. Metallhydroxidflockarna inabsorberar de kolloidala partiklarna. Metoden används ofta vid finvattenrening.

Polymerer/flockningshjälpmedel: Genom att tillsätta polymerer kan man mha bryggbildning mellan kolloidala partiklar och polymererna få en flockning. Polymererna adsorberar kolloidala partiklar och därefter kan flockningen sedimenteras

Question 37

Beskriv kemisk utfällning och beskriv mekanismerna samt stegen för:

1. Fosforrening (Vilka sätt kan det ske på)
2. Metallhaltigt vatten

Answer 37

Man tillsätter kemikalier för att kunna överföra föroreningar i löst form till fast, dvs partiklar. Därefter lämpar det sig att utnyttja ett partikelavskiljningsmetod.

För fosforrening inom kommunalt vatten så fäller man ut fosfor som befinner sig i löst form till svårlösligt med hjälp av trevärdiga metalljoner. Reaktionerna som sker ges nedanför:

Primär reaktion: Me^(3+)+ H_2 PO_4^- →MePO_4+2H^(2+)
Bireaktion: Me^(3+) +HCO_3 → Me(OH)3 + 3CO2

Primärreaktionen medför en sänkning i alkanitet (pH) och bireaktionen medför en förlust för fällningskemikalierna. Dock är bireaktionen viktig eftersom det bildas volymösa mängder slam, s.k hydroxidslam. Hydroxidslam är mycket bra på att adsorbera kollodiala ämnen. Därmed får man en fosforreduktion men även en reduktion av organiskt - samt oorganiskt material i suspenderad form.

Kalicum fungerar även också som fällningskemikalie. Dock måste stora mängder tillsättas (kalcium) om reaktionen erhåller stora mängder slam.

Kemisk fällning av metallhaltigt vatten förekommer inom ytbehandlningssindustrier. Reaktionen är av följande slag: Me^(2+)+2OH^- ↔Me(OH)_2.
Man utnyttjar att metallhydroxid är svårlösligt i högt pH och tillsätter lut. En tillämpning är att en anläggning kan utnyttja den kemiska utfällningen i 2 steg om inkommande avloppsvatten har för högt pH. Steg 1 sker grovneutralisering och i steg 2 sker en finjustering. Därefter, då partiklarna är mycket små kan ett flockningsmedel tillsättas, för att sedan kunna ledas till exempelvis lamellsedimentering.
Nackdelar med metallhydroxid:
- Lösligheten är starkt pH-bundet. Om inkommande avloppsvatten består av olika metaller kommer det kräva olika pH-miljöer. Att försöka lösa detta med att ha flera olika ph-bassägner är inte ekonomiskt hållbart. Därav sätter man ett generellt pH-värde men utfällningen blir därmed inte maximal.
- Komplexbildare i avloppsvatten hindrar metallen att fällas ut.
-Bildade slampartiklar är svåra att avskilja.