OH-B Flashcards
Externrening av vattenföroreningarna är?
Mekaniska reningsmetoder
- Silning/Flitrering
- Sedimentering
- Flotation
Biologiska reningsmetoder
- Aeroba processer för BOD-red. t.ex. aktiv slamprocessen, biotorn, luftad damm
- Anaeroba processer för BOD-red.
- Biologisk kvävereduktion
- Biologisk fosforreduktion
Kemisk fällning
- Utfällning av suspenderade ämnen, t.ex. fibrer
- Utfällning av metaller, fosfor m.fl.
Speciella metoder
- Jonbyte, adsorption, membranteknik m.fl. metoder
Metoder för avskiljning av sespenderat material
- Kvarhållning av partiklar av viss storlek
- galler
- silar
- filter (konventionella filter, sandfilter, mikrofilter)
- Densitetsskillnad mellan partiklar och vätska
- sedimentering
- flotation
Grovsil?
Grovsilar/Galler:
Grovsilar/galler används för att skydda pumpar, ventiler, rörledningar och annan utrustning från skador eller igensättningar av trasor och stora föremål. I kommunal avloppsrening är det standard att använda grovsilar men inom industriell avloppsrening är detta inte alltid nödvändigt (beror på avloppsvattnets egenskaper).
Gallret kan rensas med en fram- och återgående skrapa eller en kontinuerlig kedjedriven skrapa.
Silning, Filtrering?
Aerob biologisk renings
- Syfte
- Metod
- Processlösningar
- Bakterier vid biologisk vattenrening.
- Mikroorganismer av betydelse vid biologisk vattenrening
Mikroorganismer av betydelse vid biologisk vattenrening:
- Heterotrofa bakterier 8äter organisk material)
- Litautrofa bakterier, t.ex. nitrifierare och svaveloxiderare (äter oorganisk material)
- Svampar (äter organisk material - av betydelse i vissa tillämpningar)
- Protozoer ( encelliga djur t.ex. ciliater och flagellater) som äter fria bakterier
- Metazoer (flercelliga djur t.ex. rotatorier och nematoder) som äter både fria bakterier och bakterieflockar. Nematorer förekommer bara vid höga slamåldrar.
- Alger (mycket begränsad betydelse - kräver högre temperaturer och lång behandlingstid)
Bakterier vid biologisk vattenrening:
- Frisimmande bakterier
- Flockbildande bakterier
- Filamentbildande (trådformiga) bakterier.
Viktigt att få flockar med goda egenskaper. Slammet ska vara lätt att sedimentera och vara kompakterbart. Vattenfasen ska vara klar.
Vid stor mängd trådformiga bakterier bildas stora nätverk som hindrar flockarna att packa ihop sig - slamsvällning.
Om bakterierna bildar stora mängder extracellulära polymerer får man en slembildning.
Andra problem som kan uppkomma är flytslambildning och skumning.
För och nackdelar med aktivslam-anläggning
Fördelar:
- Litet utrymmesbehov
- Hög BOD-reduktion kan erhållas
- Litet temperaturfall
- Verkningsgraden kan styras med belastningen (inom begränsat intervall)
- Reningsförloppet kan styras
Nackdelar:
- Hög anläggningskostnad
- Hög driftkostnad
- Närsalttillsats krävs vanligen
- Arbetar i ett begränsat pH-intervall
- Känslig för snabba belastningsförändringar
- Känslig för förgiftning
- Lång uppstarttid efter kollaps
- Dålig utjämnande förmåga
- Stort styrbehov
För- och nackdelar med en luftad biodamm
Fördelar:
- Relativt låg investeringskostnad
- Relativt låg driftkostnad
- God förmåga att utjämna stötbelastningar
- Lägre närsaltbehov än andra reningssystem
- Relativt enkel skötsel
- Låg slamproduktion
Nackdelar:
- Reningseffekten dålig under vinterperioden
- Kräver stor utrymme
- Problem med buller och aerosolbildning (luftningsutrustningen)
För- och nackdelar med en biobädd/biotorn
Fördelar:
- Mycket lågt utrymmesbehov
- Stor belastningsområde
- Tålig mot snabba belastningsvariationer och förgiftning
Nackdelar:
- Hög anläggningskostnad
- Relativ hög driftkostnad
- Botorn kräver kosnstant hydraulisk belastning
- Arbetar i ett begränsat pH-intervall (vidare än för aktivslam-anläggning)
- Närsalttillsats krävs vanligen
- Relativt snabbt genomslag för chockförorening.
Dimensionering av en slam-anläggning
Aktivslamanläggning med selektor
Syfte?
Typer av selektorer?
Syfte: Gynna flockformiga mikroorganismer framför filamentbildande mikroorganismer. Detta kan ske genom att
- Utnyttja skillnader i tillväxthastighet - hög substratkoncentration gynnar de flockbildande mikroorganismerna
- Utnyttja att flockbildande mikroorganismerna har bättre förmåga att accumulera ett substrat.
Olika typer av selektorer:
Inverkan av slamåldern vid biologisk vattenrening
Konventionell akrivslam-anläggning
- För- och nackdelar?
Fördelar:
Mycket vanlig, tillförlitlig process med god rening. Kan anpassas för N-rening, selektor, stegbeskickning m.m.
Nackdelar:
Svårt styra O2-halt i anläggning. Är känslig för chockbelastning av organisk material och toxiska ämnen.
Totalomblandnings-anläggning
- För- och nackdelar?
Fördel:
- Vanlig, tillförlitlig process. Lämplig för många olika avloppsvattentyper. STor utspädningskapacitet för chockbelastning av organisk material och toxiska ämnen.
Nackdelar:
- Anläggningstypen ger ökad risk för slamsvällningsproblem
Biosorptions-anläggning
- För- och nackdelar
Fördelar:
- Kräver betydligt mindre luftningsvolym än konventionell aktivslam-anläggning. Klarar regnbelastning utan slamförlust.
Nackdelar:
- Ger p.g.a. kort behandlingstid ingen nitrifikation.
Ringkanal-anläggning
- För- och nackdelar
Fördelar:
- En enkel och tålig anläggning lämplig för mindre tätorter. Klarar chockbelastning av organisk material och toxiska ämnen. Ger lite slam som är välstabiliserat.
Nackdelar:
- Stor anläggning. Mer energikrävande luftning än för konventioner aktivslam eller totalomvlandad aktivslam.
Långtidsluftad aktivslam
- För- och nackdelar?
Ungefär samma som egenskaper som Ringkanal.
Fördelar:
- En enkel och tålig anläggning lämplig för mindre tätorter. Klarar chockbelastning av organisk material och toxiska ämnen. Ger lite slam som är välstabiliserat.
Nackdelar:
- Stor anläggning. Mer energikrävande luftning än för konventionel aktivslam eller totalomblandad aktivslam.
Varianter av aktivslam-anläggning?
- Kontaktstabilisering
- Stegbestickad anläggning
- Totalomblandad anläggning
Fördelar med syrgassystem?
- Slamkoncentrationen kan hållar mer än dubbelt så hög som i konventionell aktivslamanläggning samtidigt som luftningsanläggningens storlek är ca 25 - 50% mindre
- Energibehovet för överföring av syrgas till avloppsvattnet är ca 30 % av energibehovet vid användning av luft
- Den höga verkningsgraden för användning av syrgas gör att restgasmängden är ca 1 % jämfört konventionell aktivslamsystem. Luktproblem elimineras och risken för dim- och isbildning blir avsevärt mindre.
Varför cirkulationspumpning?
- Ger en konstant hydraulisk belastning härigenom erhålls en effektiv bortspolning av påväst slam.
- Ger en effektivare belastning och funktion hos de djupare delarna av bädden.
- Ger en ympning av det nytillförda vattnet med aktiva mikroorganismer vilket ger bättre rening.
- Ger en bättre syresättning av avloppsvattnet och luktproblemen minskar.
- Minskar olägenheter med flugor.
Kaldnesfyllkropp?
Natrixfyllkropp?
Fördelar med suspenderad biofilmprocesser?
- Rening med högre volymeffektivitet.
- Större mängd aktiv biomassa - andelen aktiva mikroorganismer är högre än för aktivslam-anl.
- Biomassan utgörs av mer specifika bakteriearter i stället för en blandning av bakteriearter.
- Stabilare reningsprocess som tål belastningsvariationer och störningar.
- Ingen returslamåterföring.
- Nedbrytningen ej beroende av goda slamegenskaper.
- Låg suspenderad belastning på efterföljande slamseparationssteg.
Natrix-processen används idag i ett flertal applikationer?
Tillämpningar för suspenderad biofilmprocesser som försteg till aktivslamprocess eller luftad damm?
Tillämpning för suspenderad biofilmprocesser - Natrix-steg som enda biologiskt steg.
Tillämpningar för suspenderad biofilmprocesser - Natrix-steg som efterbehandlingssteg till annan biologisk rening.
Jämförelse Aerob - Anaerob vattenrening.
Anaerob process kräver/klarar en hög COD - halt;
konventionell anaerob anläggning: > 5 - 10.000 mg/l
anaerobt filter; > 1.000 mg/l
Aerob process kräver/klarar en låg halt organiskt material.
Anaeroba processer är känsliga för toxiska ämnen.
Anaeroba processer kräver vanligen en lång behandlingstid.
Anaeroba processer kräver/klarar högre temperaturer än aeroba processer.
Fördelar med anaerob rening:
- Inget energibehov för luftning
- Huvuddelen av det organiska materialet blir biogas.
- Låg slamproduktion.
- Slutna tankar ger låg luktnivå.
- Lågt krav på näringstillförsel (närsalter frigörs vid anaerob nedbrytning)
Konventionell anaerob reaktor - Snabbreaktor?
Anaerob rening - Kontaktprocessen?
Anaerob filter - Submert filter?
Anaerob fluidiserad bädd.
UASB-reaktor (Upflow Anaerobic Sludge Banket Process)
Jämförelse mellan olika anaeroba processvarianter
Kemisk fällning av ammonium-N
Ammoniakavdrivning
Assimilation
- Nitrifikation
- Denitrifikation
Biologisk kvävereduktion i en AS-anläggning med både pre-anoxisk och post-anoxisk denitrifikation.
Biologisk kvävereduktion i en AS-anläggning med pre-anoxisk denitrifikation.
Biofilter är post-anoxisk denitrifikation.
Jämförelse mellan pre-anoxisk och post-anoxisk denitrifikation.
- Preanoxisk metod sparar lutningsenergi - del av BOD avskiljs innan luftningen.
- Vid preanoxisk metod produceras alkalinitet innan nitrifikationen som konsumerar mycket alkalinitet.
- Preanoxisk metod ger automatiskt en selektor för produktion av ett slam med goda slamavskiljningsegenskaper.
- Vid postanoxisk metod krävs en lättnedbrytbar extern kolkälla, t.ex. metanol.
- Postanoxisk metod ger en klart bättre kvävereduktion än preanoxisk metod (< 3 mg/l jämfört 5-8 mg/l).
Viktiga faktorer för dimensionering av en anläggning för kvävereduktion är:
- Verkningsgrad med avseende på kvävereduktion.
- Slamålder räknad på den luftade zonen (dvs. nitrifikationssteget) Slamåldern är starkt beroende av temperatur, vid 15ºC ger en slamålder på 6 dygn en stabil nitrifikation medans vid 5 ºC krävs en slamålder på ca. 20 dygn
- Medelslamhalten i bassängen för nitrifikation/denitrifikation Slamhalten begränsas av kravet på god avskiljning i sedimenteringsbassängen.
Uppodling av nitrifikationsbakterier.
Kväveavskiljning ur returvattnet från rötkammaren - 1 reaktor.
Biologisk kväveavskiljning - anammox-processen.
Kväveavskiljning ur returvattnet från rötkammaren - 2 reaktorer
Biologisk fosforavskiljning
- Anaerob miljö
- Aerob miljö
Biologisk fosforavskiljning i kombination med biologisk kväveavskiljning.
Kemisk fällning och flockning:
- Syfte
- Metod
- Exempel på kemikalier
Kemisk fällning / flockning
- Avskiljning av suspenderad (O-fibrer) och rest-fosfor inom skogsindustrin.
- Utfällning av metaller inom gruvindustrin (spec. problem här är stor flöden och låga halter)
- Utfällning av metaller inom ytbehandlings industrin (ofta små flöden och höga halten)
- Utfällning av fibrer, färgämnen, fosfater m.m. inom textilidustrin.
- Avlägsnande av olja i avloppsvatten från oljeraffinaderier.
Kemisk metallutällning
Fällningsreaktioner
Val av fällningskemikalie
- Avloppsvattenflöde och flödesvariation
- Avloppsvattnets sammansättning och variation i sammansättning
- Fällningsförfarande
- Kostnad för kemikalierna
- Behov av flockningshjälpmedel
- Flockningsbassängernas utformning
- Avskiljningsegenskaper hos flocken
- Förtjockningsegenskaper och avvattningsegenskaper hos slammet
- m.fl. faktorer
Förfällning
Fällningskemikalier är FeCl3, AVR, PAX.
- Utfällningen av fast organiskt material underättar biologisk rening - ger kraftig minskning i luftningsbehov i biologiskt steg.
- Stor slammängd erhålls men vid rötning av slammet erhålls mycket rötgas.
- Vid kväverening med fördenitrifikation kan för stor COD-reduktion ge problem.
- Vid kväverening med efterdenitrifikation förbättras nitrifikationshastigheten kraftigt.
Direktfällning
Fällningskemikalier är AVR, PAX, (FeCl3).
- Begränsad BOD-reduktion samt dålig kvävereduktion.
- Energisnål och billig i drift och investering. Kostnad för uppnått reningsresultat är klart bäst med direktfällning.
- Hög slamproduktion men vid rötning av slammet erhålls mycket rötgas.
Efterfällning:
Fällningskemikalier är AVR, PAX,PIX.
- Ger den bästa reningen med avseende på suspenderad, BOD och fosfor.
- Mycket hög kostnad för anläggningen - flera steg i anläggningen och luftningsbassängen måste byggas stor - eg. onödiga kostnader då nästan samman reningsresultat kan nås med förfällning!
- Hög slamproduktion och hög energiförbrukning för luftning.
Simultanfällning
Fällningskemikalier är främst FeSO4 men i vissa fall AVR, PAX eller FeCl3.
- Utfällningen ger främst en fosforavskiljning. Speciellt med FeSO4 som fällningskemikalie blir kostnaderna för kemikalier låga.
- För god BOD-reduktion krävs stor luftningsbassäng och omfattade luftning.
- Slamproduktionen är begränsad men vid rötning av slammet blir också rötgasmängden lägre.
- Vid kväverening funderar fördenitrifikation oftast bra.
Kemisk flockning
Kolloider har en ytladdning som gör att de repellerar varandra - de vill inte slå samman till stora aggregat som kan sedimentera.
Destabilisering av kolloidalt material kan ske genom:
- Tillsats av flervärda joner, t.ex. Fe3+ eller Al3+. Det s.k. elektriska dubbelskiktet som omger kolloidpartiklar minskar vilket möjliggör att partiklar kan slås samman. Man kan även få en inneslutning av kolloidala partiklar i bildade hydroxidflockar.
- Tillsats av långkedjiga polymerer s.k. flockningshjälpmedel. Polymererna innehåller grupper som kan adsorberas till kolloidpartiklarna - man får bryggbildning mellan kolloiderna dvs flockar bildas.
Kemisk cyanidavgiftning
Elektrokemisk rening
Elektrokemisk cyanidavgiftning
Våtoxidation
Genom att behandla organisk substans, som är löst i eller uppslammad i vatten, med syre i en reaktor som arbetar under högt tryck och en hög temperatur får man en partiell oxidation av den organiska substansen.
Genom våtoxidation kan toxiska ämnen bli mindre toxiska och svårnedbrytbara substanser bli delvis mer lättnedbrytbara. dvs, biologiskt behandlingsbara.
Metoden är lämplig för avfallstyper som är för “tjocka” för biologisk rening och för “tunna” för att förbränna.
Superkritisk vattenoxidation
Temperaturens inverkan på lösligheten i vatten.
Reaktioner vid superkritisk vattenoxidation
Nya reningsanläggning vid Hallsta pappersbruk
Nya reningsanläggning vid StoraEnso, Fors pappersbruk
Reningsanläggning vid ett pappersbruk (Braviken)
Reningsanläggning vid Östrands massbruk
Reningsanläggning vid Nynäs raffinaderi
Reningsanläggning med biofilmprocesser (AstraZeneca)
Margretelunds reningsanläggning, Åkersberga
Strömstads avloppsreningsanläggning
