Återvinning av vattenverksslam

VA-Forsk rapport Nr 2006-07
Återvinning av
vattenverksslam
Hans Ulmert
Ida Fritzdorf
Börje Gestlöf
Kjell Stendahl
Kenneth M Persson
VA-Forsk

VA-Forsk
VA-Forsk är kommunernas eget FoU-program om kommunal VA-teknik. Programmet finansieras i sin
helhet av kommunerna, vilket är unikt på så sätt att statliga medel tidigare alltid använts för denna typ
av verksamhet. FoU-avgiften är för närvarande 1,05 kronor per kommuninnevånare och år. Avgiften är
obligatorisk. Nästan alla kommuner är med i programmet, vilket innebär att budgeten årligen omfattar
drygt åtta miljoner kronor.
VA-Forsk initierades gemensamt av Svenska Kommunförbundet och Svenskt Vatten. Verksamheten
påbörjades år 1990. Programmet lägger tonvikten på tillämpad forskning och utveckling inom det
kommunala VA-området. Projekt bedrivs inom hela det VA-tekniska fältet under huvudrubrikerna:
Dricksvatten
Ledningsnät
Avloppsvattenrening
Ekonomi och organisation
Utbildning och information
VA-Forsk styrs av en kommitté, som utses av styrelsen för Svenskt Vatten AB. För närvarande har
kommittén följande sammansättning:
Anders Lago, ordförande Södertälje
Olof Bergstedt Göteborgs VA-verk
Roger Bergström Svenskt Vatten AB
Daniel Hellström Stockholm Vatten AB
Stefan Marklund Luleå
Mikael Medelberg Roslagsvatten AB
Anders Moritz Linköping
Peter Stahre VA-verket Malmö
Jan Söderström Sv Kommunförbundet
Göran Tägtström Borlänge
Agneta Åkerberg Falkenberg
Steinar Nybruket, adjungerad NORVAR, Norge
Thomas Hellström, sekreterare Svenskt Vatten AB
Författarna är ensamma ansvariga för rapportens innehåll, varför detta ej kan
åberopas såsom representerande Svenskt Vattens ståndpunkt.
VA-Forsk
Svenskt Vatten AB
Box 47607
117 94 Stockholm
Tfn 08-506 002 00
Fax 08-506 002 10
svensktvatten@svensktvatten.se
www.svensktvatten.se
Svenskt Vatten AB är servicebolag till föreningen Svenskt Vatten.

VA-Forsk Bibliografiska uppgifter för nr 2006-07
Rapportens titel: Återvinning av vattenverksslam
Title of the report: Recycling of waterworks sludge
Rapportens beteckning
Nr i VA-Forsk-serien: 2006-07
Författare: Hans Ulmert, Lunds tekniska högskola; Ida Fritzdorf, Börje Gestlöf, Mälarenergi
AB; Kjell Stendahl, Feralco AB och Kenneth M Persson, Sweco Viak AB
VA-Forsk-projektnr: 24-102
Projektets namn: Återvinning av vattenverksslam
Projektets finansiering: VA-Forsk, Sydvatten AB, Mälarenergi AB, Karlskrona kommun, Feralco AB,
Sweco Viak AB och Mercatus Engineering AB
Rapportens omfattning
Sidantal: 38
Format: A4
Sökord: Vattenverksslam, slam, hydrolys, nanofiltrering, ultrafiltering, humus, återvinning,
alumiunium, kalialun, REAL
Keywords: Waterworks sludge, sludge, hydrolysis, nanofiltration, ultrafiltration, humic
acids, recycling, aluminium, alum, REAL
Sammandrag: Rapporten redovisar pilotförsök med slamhydrolys följt av upprening med
ultrafiltrering, nanofiltrering och kemisk fällning för vattenverksslam från
ytvattenverk. Resultaten visar att 90 % eller mer av fällningskemikalierna kan
återvinnas.
Abstract: In the report, results from pilot plant studies of sludge hydrolysis prior
cleaning and concentration with ultra filtration, nanofiltration and chemical
precipitation are presented. The results show that at least 90 % of the
coagulation chemicals can be recycled from the sludge.
Målgrupper: VA-chefer, driftingenjörer, miljöinspektörer, konsulter, högskolelärare
Omslagsbild: Vänster: Tredimensionell bild av REAL-anläggningen för slamåtervinning
Höger: Ida Fritzdorf (v) och Carina Färm (h) visar slam och återvunna fällningskemikalier.
Fotograf: Lennart Hyse
Rapporten beställs från: Finns att hämta hem som pdf-fil från Svenskt Vattens hemsida
www.svensktvatten.se
Utgivningsår: 2006
Utgivare: Svenskt Vatten AB
© Svenskt Vatten AB
Grafisk formgivning: Victoria Björk, Svenskt Vatten

Förord
Ytvattenverk svarar för hälften av Sveriges dricksvattenförsörjning. Vid de allra
flesta ytvattenverk fälls föroreningar som humus och partiklar genom tillsats av
polyvalent järn eller aluminium. Avskiljt slam är ur ekotoxikologisk synpunkt
inte särskilt problematiskt, men slamvolymerna är stora och hanteringskostnaderna
betydande. I de fall slammet leds tillbaka till vattentäkten kan slamflykt och missfärgning
av ytvattnet påverka vattenmiljön negativt. Vidare är det principiellt
otillfredsställande att själva kretsloppets hjärta, vattenverket, saknar förmåga att
ta tillvara järn­ och aluminiumjonernas fällningsegenskaper mer än en gång.
Här recirkuleras vattnet hundratusentals gånger på jordens yta, medan fällningskemikalierna
bara kommer till nytta vid ett tillfälle för att sedan omedelbart bli
avfall.
Hans Ulmert forskarstuderar vid Lunds tekniska högskolas avdelning för
VA­teknik med ambitionen att utveckla en teknik för att återvinna fällningskemikalier
med hjälp av hydrolys och ultrafiltrering. Han kontaktade vid ett
tillfälle Kenneth M Persson vid Sweco Viak för att stämma av relevansen i sina
tankar och få en uppskattning av kundernas, VA­verkens, intresse för en sådan
metod. Gemensamt hittade de några intresserade VA­verk som vågade se över sin
slamhantering. Karlskrona var först, Sydvatten och Mälarenergi kom därefter.
Tillsammans söktes anslag hos VA­Forsk för att finansiera ett pilotprojekt där
Hans tankar för recirkulation av aluminiumslam kunde förverkligas. VA­Forsk
beviljade klokt nog anslaget och REAL­processen var född.
I projektgruppen medverkade från Mälarenergi Carina Färm, Göran Vikergård,
Börje Gestlöf och Ida Fritzdorf, från Karlskrona VA­verk Mats Strand samt från
Sydvatten Stefan Johnsson och Jakob Schuster. Till gruppen knöts också membranerfarenheter
från Mercatus Engineering (Jan Kastensson) och fällningskemikalietänkande
från Feralco AB (Kjell Stendahl).
Försöken pågick med slam från Hässlöverket under hösten 2004 och våren
2005. Dessutom gjordes försök med slam från Karlskrona vattenverk i Lyckeby
och från Sydvattens Ringsjöverket i Stehag.
Det alltigenom intressanta och lyckade återvinningsprojektet avslutades som
sig bör med en presskonferens, slutredovisning och gourmetmåltid på restaurang
Real i Västerås den 2 september 2005. Till alla inblandade riktas ett ärligt känt
tack!
Malmö 2005­10­24
Kenneth M Persson
Projektledare

Innehåll
Förord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Sammanfattning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1 Bakgrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Hässlö vattenverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Karlskrona vattenverk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3 Ringsjöverket, Stehag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3 REAL-processen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4 Försöksanläggning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5 Surgörning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.1 Aluminiumslam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
5.2 Järnslam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
6 Ultrafiltrering UF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
6.1 Val av membrantyp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
6.2 Retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
6.3 Flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
6.4 Dia-filtrering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.5 VRF/ UF-koncentrat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
6.6 Avvattning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
6.7 Tvättning av UF. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
7 Nanofiltrering NF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
7.1 Retention/NF-permeat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
7.2 NF-koncentrat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
7.3 Flux, gångtid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
7.4 Tvätt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
8 Biologisk nedbrytbarhet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
9 Indunstning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
10 Kalialunfällning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
11 Fällt NF-koncentrat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
12 Fullskaleanläggning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
12.1 Surgörningssteg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
12.2 UF-steg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
12.3 NF-steg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
12.4 Fällning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
12.5 Efterbehandling av fällt koncentrat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
13 Ekonomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5

13.1 Alternativ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
13.2 Alternativ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
16 Slutsatser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Referenser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Bilaga A: 3-D bild över pilotanläggningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Bilaga B: Flödesschema över pilotanläggningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Bilaga C: Humusmolekyler (50–100 kDa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Bilaga D: Flödesschema över fullskaleanläggning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Bilaga E: Batchmodellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Bilaga F: Julgransmodellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Sammanfattning
Vid produktion av dricksvatten från ytvatten är den vanligaste reningsmetoden
kemisk fällning. I fällningssteget tillsätts oftast ett aluminiumsalt för att fälla
ut föroreningar som humus och partiklar från råvattnet. Reningsmetoden producerar
ett slam som utöver föroreningarna från råvattnet även innehåller tillsatt
fällningskemikalie. Slammet ger upphov till ett kvittblivningsproblem och en
negativ miljöpåverkan.
För att lösa problemet med det aluminiumhaltiga slammet har en ny process
– ”REAL­processen” – testats under ett år i pilotskala vid Hässlö vattenverk i
Västerås. Byggandet av pilotanläggning och arbetet med att utföra testerna har
genomförts som ett VA­Forsk projekt i vilket Mälarenergi AB, Sydvatten AB,
Karlskrona kommun, Feralco AB, LTH, Mercatus Engineering AB och Sweco
Viak AB deltagit.
REAL­processen är en metod för att i fyra steg återvinna aluminium från
slammet. I det första steget löses aluminiumhydroxid genom tillsats av svavelsyra.
I det andra steget används ultrafiltrering (UF) för att separera allt suspenderat
material och större molekyler. Slammängden reduceras i UF­steget 20 gånger och
slammet innehåller en mycket liten mängd aluminium. Permeatet som innehåller
aluminiumjoner leds till det tredje processteget som utgörs av ett nanofilter (NF).
I NF­steget höjs aluminiumkoncentrationen. Koncentratet från NF leds till ett
fjärde steg – fällningssteget. I fällningssteget tillsätts kaliumsulfat varvid ett helt
rent salt (kalialun) bildas. Det rena återvunna saltet kan återanvändas i vattenverket.
Återvinningsgraden är ca 90 % eller bättre.
REAL­processen skall inte enbart ses ur ekonomisk synvinkel utan även ur ekologisk
genom att ett avfall istället återanvänds som ny råvara. Även ur ekonomisk
synvinkel hävdar sig dock REAL­processen väl.

Summary
When producing drinking water from surface water sources, the most common
treatment method is chemical coagulation and precipitation. In the coagulation
step, an aluminium salt is often added in order to cause impurities such as humic
acids and particles to coagulate and precipitate from the raw water. The treatment
method produces sludge which in addition to the impurities from the raw water
also consists of added precipitation chemical. The problem of handling the sludge
always has to be solved at the waterworks. Sludge causes sometimes a negative
environmental impact.
In order to solve the problem with aluminium­containing sludge, a new
process called “the REAL­process” has been tested during a year in pilot scale at
the Hässlö waterworks in Västerås, Sweden. The construction of the pilot plant
and the work during the test period has been carried out as a VA­Forsk project,
where Mälarenergi AB, Sydvatten AB, Karlskrona municipality, Feralco AB,
University of Lund, Mercatus Engineering AB and Sweco Viak AB participated.
The REAL­process is a recycling process with four steps for aluminium recovery
from waterworks sludge. In the first step, aluminium hydroxide is hydrolysed by
addition of sulphuric acid to the sludge. In the second stage, ultrafiltration (UF)
is utilised for separating all suspended material and macromolecules from the
dissolved aluminium ions. The sludge volume is reduced by the UF approximately
20 times and the sludge contains a very small amount of aluminium. Permeate
from the UF contains the vast part of the aluminium ions. It is led to the third
process step, a nanofilter (NF), where the concentration of the aluminium is
increased. In the fourth step, the aluminium is precipitated by addition of
potassium sulphate, causing the aluminium to form potassium aluminium
sulphate dodekahydrate crystals (alum). The pure salt can be reused as coagulation
chemical in the waterworks. The recovery is approximately 90 %.
The REAL­process is not to be seen purely from an economical point of view,
but also from an ecological, since a solid waste (waterworks sludge) is recycled
as new chemical. Also from an economical point of view, the REAL­process is
keeping up well.

1 Bakgrund
De försök i pilotskala som redovisas här har haft som
målsättning att utvärdera och optimera en tidigare
föreslagen process (REAL­processen) för återvinning
av ett rent aluminiumsalt ur vattenverksslam. En
pilotanläggning installerades på Hässlö vattenverk i
Västerås under oktober 2004. Efter provdrift och
modifieringar kunde anläggningen drivas kontinuerligt
från februari månad 2005. Under juni månad
2005 gjordes försök med aluminiumslam hämtat
från Karlskrona vattenverk och under juli månad
med järnslam som hämtat från Stehags vattenverk.
Av naturliga skäl är de flesta försöksdata som presenteras
baserade på försök med slam från Hässlö
vattenverk.
2 Vatten och
slamproduktion
2 .1 Hässlö vattenverk
Hässlö vattenverk tar sitt råvatten från sjön Mälaren.
Vattenverket producerar ca 15 milj. m vatten per
år. Råvattnet fälls med polyaluminiumklorid som
innehåller 9 % aluminium. Beroende på råvattnets
kvalitet varieras dosen från till 4 g/m med en
medeldos om 40 g/m . Totalt produceras ca 500 ton
(100 % torrsubstans, TS) slam per år, varav 54 ton
utgörs av aluminium eller 15 ton av utfälld aluminiumhydroxid
(ca 0 %). Av glödförlustbestämning
framgår att av de utfällda föroreningarna utgör organiskt
material ca 50 %.
Slammet tas ut från sedimentationsbassängerna
utan att vidare förtjockas och leds till en våtmark i
anslutning till Mälarens strand. Med en TS halt på
tunnslammet om 0,5 % blir den avledda tunnslammängden
därmed ca 100 000 m per år. Det är
9
realistiskt att anta att en lågbelastad förtjockare skulle
kunna öka TS halten till 2 % vilket skulle reducera
tunnslammängden till 25 000 m /år. Därmed skulle
en fullskalig REAL­anläggning vid Hässlö vattenverk
dimensioneras för en daglig kapacitet om 0 m
( ,5 m /h). Denna kapacitet ger utrymme för 20 h
behandling av slam per dygn samt 1 h drift för diafiltrering
och h för tvätt, tömning av UF arbetstank,
underhåll etc.
2 .2 Karlskrona vattenverk
Karlskrona vattenverk tar sitt råvatten från Lyckebyån.
Vattnet är av mycket dålig och dessutom kraftigt
varierande kvalitet. Råvattenuttaget var år 2000 ca
5,9 milj. m , dricksvattenproduktionen ,9 milj. m
och tvättvattenmängden för rening av kontinuerliga
filter 1,2 milj. m .
Som fällningsmedel används aluminiumsulfat
med 9 % Al och år 2004 doserades i medeltal 112 g
aluminiumsulfat per m dricksvatten ( 9 g/m råvatten).
Minidosen är 0 g/m och maxdosen 140
g/m räknat på dricksvattenproduktionen. Detta
resulterade i en slamproduktion om 1 214 ton/år avvattnat
slam med en TS halt av 15, % dvs. 1 9 ton
TS/år. Med en TS halt om 2 % skulle man årligen
få en för­förtjockad slammängd om 9 450 m eller
ca 2 m /dygn. En återvinningsanläggning skulle
därmed dimensioneras för en kapacitet om 1, m /h
(20 timmars drift per dygn). Den årliga mängden
tillsatt aluminiumsulfat är 4 ton varav aluminiummängden
utgör 9,4 ton. Som aluminiumhydroxid
blir detta 114 ton. Av den producerade slammängden
(100 % TS) utgörs därmed 0 % av aluminiumhydroxid.
2 .3 Ringsjöverket, Stehag
Ringsjöverket i Stehag tar sitt råvatten från sjön
Bolmen. Bolmens vatten är relativt humusrikt. Råvattenmängden
uppgår till ca 40 milj. m /år. Fällningsmedel
är järnklorid (14 % järn) och medeldosen
är 45 g/m . Slammängden är ca 00 m /år med
2,5 % TS. Detta slam avvattnas till ca 14 % TS

vilket motsvarar en årlig deponimängd om 000 m
eller 40 ton TS/år. Med en för­förtjockad slammängd
om 00 m /år skulle en återvinningsanläggning
dimensioneras för en kapacitet om 5,2 m /h
(20 timmars drift per dygn). Den årliga mängden
tillsatt järnklorid är 1 00 ton varav järnmängden
utgör 252 ton. Som järnhydroxid blir detta 4 2 ton.
Av den producerade slammängden (100 % TS) utgörs
därmed 0 % av järnhydroxid.
3 REAL-processen
REAL­processens huvudsakliga processteg kan ses
i figur ­1 nedan.
H2SO4
K2SO4
Figur 3-1. REAL-processens fyra huvudsteg.
Slam (2 % TS)
SURGÖRNING
Löser upp aluminiumhydroxid
ULTRAFILTRERING – UF
Separerar SS och stora
organiska molekyler
NANOFILTRERING – NF
Ökar aluminiumkoncentrationen
FÄLLNING
Utfällning av ett rent
aluminiumsalt
ÅTERVUNNEN ALUMINIUM
10
4 Försöksanläggning
Med ledning av tidigare utförda försök i pilotskala
har en pilotanläggning byggts för att under kontinuerlig
drift kunna utvärdera REAL­processen. Efter
kompletteringar och ombyggnader, vilka skedde i
steg dels under hösten 2004, dels under vintern
2004/05, kan anläggningen drivas kontinuerligt.
Tömning av UF/NF­arbetstankar liksom återstart
och tvättning måste dock göras manuellt liksom tillsats
av kaliumsulfat och filtrering av utfällt kalialun.
För närvarande finns så mycket drifterfarenheter från
REAL­processen, att det bör gå att göra en tillförlitlig
dimensionering av en fullskaleanläggning (Stendahl
et al. 2005).
Bilaga A visar en ­D ritning över pilotanläggningen
och bilaga B visar ett flödesschema över densamma.
Beteckningarna nedan hänvisar till bilaga B.
Slam från vattenverket pumpas med pump 100P1
till feedtanken 101T1 (Volym 500l). Nivån i tanken
registreras av nivåkännaren 101LS1 som stoppar
100P1 vid nivå A, startar pumpen vid nivå B. Vid
lågnivå C stannar UF­anläggningen. Feedtanken
är försedd med en intensivomrörare 101M1 för inblandning
av syra. En pH mätare/regulator (pH)
styr en doseringspump 101P1 för svavelsyra. Den
Koncentrat
Permeat
Filtrat

koncentrerade svavelsyran lagras i en cipaxbehållare.
Med hjälp av högtryckspumpen 101P2 pumpas det
surgjorda slammet till arbetstanken 101T2 (Volym
00l). Tryckkännaren 101PIC2 stannar pumpen
vid bar och startar den vid ,9 bar. En nivåvakt
101LS2 i arbetstanken stänger UF­anläggningen vid
låg nivå i arbetstanken. Mellan pumpen och arbetstanken
finns en värmeväxlare 101VVX1 där kall
inkommande feed värmeväxlas med hett utgående
permeat. Då fluxet i UF har varit långt högre än
beräknat har värmeväxlaren, trots att den byggts ut
med maximalt antal plattor, varit för liten vilket
orsakat värmeförluster vid höga flöden. Med cirkulationspumpen
101P pumpas det surgjorda slammet
genom membranen 101UF1. Tryckkännare finns på
inloppet till membranet 101PIC , på utloppet från
membranet 101PIC4 och på permeatsidan 101PIC5.
Tryckfallet över membranet (inlopp/utlopp) ställs in
manuellt med ventilerna 101V12 och 101V1 . Tryckfallet
från koncentrat­ till permeatsida regleras automatiskt
genom att differensen mellan 101PIC och
101PIC5 mäts, varefter en styrsignal reglerar automatventilen
101V15 så att ett konstant tryckfall om
bar erhålls. Om tryckfallet trots reglering skulle
bli för högt stannar UF anläggningen. En elektromagnetisk
flödesmätare 101FIC1 mäter kontinuerligt
permeatflödet. En kontinuerlig registrering av flödet
görs också. En temperaturmätare 101TIC mäter
temperaturen i cirkulationsflödet. Temperaturen registreras
även kontinuerligt. Vid för hög temperatur
öppnas automatiskt ventilen 101V14 och kallvatten
tillförs värmeväxlaren 101VVX2, varvid cirkulationsflödet
kyls ned. Då maximal koncentration nåtts i
arbetstanken stängs anläggningen av manuellt och
koncentratet trycks ut ur arbetstanken då bottenventilen
101V1 öppnas manuellt.
UF­permeatet kan antingen ledas till avlopp eller
till NF arbetstank 102T1 (Volym 500 l). Detta sker
genom styrning av ventilerna 102V1 och 102V2. Då
NF är i drift och permeat produceras kan arbetstanken
kontinuerligt fyllas på med UF­permeat.
Signal från nivåkännaren 102LIC1 stänger då ventilen
102V1 och öppnar ventilen 102V2 vid hög nivå.
Vid låg nivå sker det omvända. Vid koncentrering är
ventilen 102V1 stängd och 102V2 öppen, och nivån
tillåts minska i arbetstanken till dess att mininivå
uppnåtts och NF­anläggningen stängs av. Koncentratet
leds därefter antingen till avlopp genom att
ventilen 102V5 öppnas eller så pumpas koncentratet
till fällningskärl med pump 102P1. (Visas inte på
11
flödesschemat.) Högtryckspumpen 102P2 cirkulerar
UF­permeatet över NF­membranet 102NF1. Pumpen
är frekvensstyrd och frekvensen regleras av tryckkännaren
102PIC1 på membranets inloppssida.
Önskat arbetstryck inställs (0– 0 bar) och pumpen
startas. Med handventilen 102V inställs flödet så
att differenstrycket mellan membranets inlopps­
och utloppssida (102PIC1/102PIC2) inte överstiger
1 bar. Pumpen kommer nu automatiskt att hålla det
inställda trycket. Vid för högt differenstryck mellan
inlopps­ och utloppssidan stannas anläggningen.
Med hjälp av de automatiska ventilerna 102V11 och
102V12 kan permeatet antingen återföras till arbetstanken
eller ledas till avlopp. Permeatflödet registreras
kontinuerligt av den elektromagnetiska flödesmätaren
102FIC1. Temperaturen på cirkulationsflödet mäts
och registreras av temperaturgivaren 102TIC1. Vid
för hög temperatur öppnas automatiskt ventilen
102V10 och kallvatten leds till värmeväxlaren
102VVX1 varvid cirkulationsflödet kyls ned. Utrustning
för pH höjning av NF­koncentratet, en komplettering
som gjorts senare, visas inte på flödesschemat.
NF­koncentratet som pumpats till fällningstanken
(Volym 500 l) tillsätts kaliumsulfat och blandas med
hjälp av en omrörare. Då utfällning av kalialun skett
pumpas NF­koncentratet med kristaller till ett bandfilter
där avskiljning av kristallerna sker. Innan kristallerna
lämnar bandet spolas de av med renvatten.
Avspolning sker över den vakuumzon som finns på
mitten av bandets avrinningssträcka. (Behandling av
NF­koncentrat visas inte på flödesschemat.)
5 Surgörning
5 .1 Aluminiumslam
Det är väl känt att surgörning av slam, innehållande
aluminiumhydroxid, löser upp hydroxiden varvid fria
aluminiumjoner bildas (om surgörningen görs med
svavelsyra) (Sengupta och Shi 1995) enligt:
2Al(OH) + H + + SO 4 2– → 2Al + + SO4 2– + H2O

Då hydroxiden löses upp frigörs samtidigt det suspenderade
material och de organiska ämnen (humus)
som varit bundna till hydroxiden. Även tungmetaller
kan till viss del frigöras.
Aluminiumhydroxid är lättlösligt i syra. Tidigare
försök utförda i laboratorieskala har visat att bara ett
litet överskott svavelsyra (5,4 g/gAl) behöver tillsättas
för att all aluminiumhydroxid skall lösas upp. Figur
5­1 nedan visar aluminiumhydroxidens löslighet som
funktion till pH enligt laboratorieförsök.
Försök i pilotanläggningen med att surgöra feeden
till pH 2,0, 2, och 2,5 har gjorts utan att retentionen
har påverkats av stigande pH. Av ”säkerhetsskäl” har
dock feeden normalt surgjorts till pH 2. Analyser av
aluminiumhalten (avser Hässlö) har visat att ett slam
med 2 % TS innehåller ca 2 kg Al/m vilket med en
årlig tunnslammängd om 25 000 m skulle ge en
totalmängd aluminium om 50 ton per år. Detta värde
stämmer väl överens med den mängd aluminium
som tillförs som fällningskemikalie.
Aluminiumhalten i råvatten från Mälaren analyserades
(utfört av externt laboratorium) och befanns
vara 0,1 mg/l. Aluminiumhalten i råvattnet vilket
surgjorts till pH ca 1 med saltsyra analyserades och
var 0, 0 mg/l. Dessa analyser visar att fria aluminiumjoner
i råvattnet, vilka kan utnyttjas i fällningsprocessen,
minst bidrar med en mängd om 0,1 g/m
x 15 milj. m /år = 2, ton/år vilket motsvarar ett 5
procentigt tillskott. Jämför man detta tal med det
tillskott som ”svårlösligt” aluminium i råvattnet utgör,
dvs. 0, – 0,1 = 0,42 mg/l, får man ett bidrag
med 0,42 g/m x 15 milj. m /år = , ton/år vilket i
sin tur motsvarar ca 12 % av det aluminium som
tillförs som flockningsmedel. En vidare diskussion
rörande tillsatt mängd svavelsyra återkommer under
punkt nedan.
Löst Al 3+ (%)
100,0%
80,0%
60,0%
40,0%
20,0%
0,0%
Figur 5-1. Lösligheten av trivalenta Al-joner som funktion av pH.
12
5 .2 Järnslam
Järn (III) hydroxid uppför sig som aluminiumhydroxid
vid surgörning men är svårare att lösa upp.
Vid de temperaturer som råder i processen skall dock
en fullständig upplösning vara möjlig. Den stökiometriska
mängden svavelsyra är 2, g/g Fe för fullständig
upplösning.
6 Ultrafiltrering UF
Tidigare försök utförda med polymera CR­membran
har visat, att det inte är möjligt att finna ett UFmembran
som både har hög retention av organiskt
material (humus) och låg retention av aluminium.
Detta kan ses i figur ­1 nedan (nästa sida).
6 .1 Val av membrantyp
Syrabehandlat slam innehåller förhållandevis stora
mängder suspenderad substans. Detta faktum gör att
konventionella spirallindade och ”billiga” membran
inte kan användas. Återstår gör membrananläggningar
av typ CR­filter (Fabrikat Metso OY), där
en rotor mellan plana membranytor förhindrar att
en oönskad kakbildning uppstår på membranytan,
0 1 2 3 4 5
pH

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Figur 6-1. Retentionen av Al och humus vid olika avskiljning.
samt keramiska filter. Av bl.a. underhållsskäl, samt
att keramiska membran tål höga temperaturer, föll
valet på de sistnämnda.
De membran som använts har en kanaldiameter
om ,2 mm och en yta om 0,2 m 2 . Det installerade
tryckkärlet rymmer st membran vilket ger pilotanläggningen
en membranyta om ca 0, m 2 . Några
försök har även genomförts med membran med en
kanaldiameter om mm och en yta om 0,1 m 2 .
6 .2 Retention
100kD 30kD 15-30kD 10kD 5kD 2kD
Retention definieras enligt följande:
1 – C permeat/C feed (C=koncentration).
Vad det gäller UF är det framför allt storleken av löst
och suspenderat material som avgör vad som skall
avskiljas och vad som passerar igenom membranet.
Silmekanismen dominerar alltså, men också interaktion
mellan membranet och de lösta ämnena är
av viss betydelse (Scott 1995).
Två typer av keramiska membran har testats i
anläggningen: ett med en avskiljning på 20 000 Da
och ett med 00 000 Da. Avskiljning är ett mått på
membranets separationsförmåga. Ett membran med
en avskiljning på 20 000 Da håller alltså tillbaka
molekyler med en molmassa större än 20 000. Det
finns ingen accepterad standardmetod för bestämning
av avskiljning och separationsgränserna är långt ifrån
skarpa. Ett UF separerar alltid alla suspenderade
1
ämnen vilket i detta fall innebär att alla salter samt
lösta organiska ämnen upp till en viss molekylvikt
kommer att passera membranet. Saltet utgörs här
främst av aluminium­ och sulfatjoner och de organiska
ämnena av humus­ och fulvosyror. Den av
fabrikanten angivna avskiljningen är förmodligen
korrekt för diskformade, lägre för lineära och mycket
högre för sfäriska molekyler (Membralox 2001).
6 .2 .1 Retention av humus
Al
COD
Humus består av ett mycket komplext system av
molekyler med en stor variation i molekylvikt. Den
medelstora humussyramolekylen har en molekylvikt
mellan 50 000 till 100 000 Da medan få molekyler
överskrider en molekylvikt på 250 000 Da. En ”typisk”
fulvosyra har en molekylvikt varierande mellan
500 till 2 000 Da (Stevenson 1994). Som framgår
av massbalansen i figur ­2 nedan är reduktionen av
organiska ämnen låg, ca 50 % som COD.
Den låga reduktionen kan troligtvis förklaras av
humussyramolekylens form som till stor del är pH
beroende. Vid svagt alkaliskt eller neutralt pH är
molekylen linjär eftersom karboxylgrupper (COO – )
100 %
UF-membran
53 %
47 %
Figur 6-2. Massbalansen av COD över UF-membranet.

längs molekylen repellerar varandra. Vid lågt pH
upphör denna repulsion eftersom neutrala grupper
(COOH) har bildats och molekylen bildar nystan
med närmast sfärisk form (Stevenson 1994). Se vidare
bilaga C. Detta är en sannolik förklaring till att man
vid dessa och även tidigare försök inte erhållit en
låg retention av aluminium, samtidigt med en hög
retention av organiska ämnen. Något märkligt är
det dock att försöken inte visat någon skillnad i reduktion
av COD och TOC mellan de olika membranen
på 20 000 respektive 00 000 Da.
Förhållandet COD/TOC har analyserats och är
följande:
•
•
•
Surgjord feed 4,4
UF­permeat 2,
NF­koncentrat ,
Då trycket reduceras från bar i arbetstanken till
atmosfärstryck sker särskilt vid höga temperaturer
och flöden en kraftig gasavgång från UF­permeatet
med tillkommande skumbildning. Det är känt att
hydrolys av humusämnen med syra ger upphov till
en kraftig avgång av CO 2 pga. av dekarboxylering av
strukturer där OH och C=O grupper är i α och β
position till en COOH grupp, se bilaga C (Stevenson
1994). Man kan därför på goda grunder anta att
den gas som avgått vid pilotförsöken är CO 2.
6 .2 .2 Retention av aluminium
Det är givetvis önskvärt att man erhåller en så låg
retention av fria aluminiumjoner som möjligt. Vid
surgörning till pH 2 och vid temperaturer över 100 °C
i arbetstanken är det helt osannolikt att inte all aluminiumhydroxid
löses upp. Däremot kan mycket svårlösliga
föreningar som aluminiumoxid förbli oupplösta
och kan därmed inte passera membranet. Retentionen
av trivalenta joner som aluminium skall
teoretiskt vara noll vid en avskiljning på 20 000 Da
och detta gäller även för motjonen; sulfat. Samma
sak gäller även för membranet med en avskiljning på
00 000 Da. Ingen skillnad i retention för de båda
membrantyperna har heller noterats. Medelhalten
aluminium i feeden har varit 1 mg/l, i UFpermeatet
1 254 mg/l och i koncentratet 4 5 mg/l.
Aluminiumhalten i koncentratet är analyserad vid
VRF 20 (Volume Reduction Factor). Vid en första
beräkning skulle man därmed kunna konstatera
att retentionen av aluminium är så hög som 25 %.
14
Skulle retentionen vara så hög skulle å andra sidan
halten aluminium i koncentratet vara 9 4 mg/l
vid VRF 20 och inte 4 5 mg/l. Utgår man i beräkningen
istället från aluminiumhalten i permeatet
och koncentratet skulle feeden hålla en aluminiumhalt
om 1 42 mg/l och retentionen skulle därmed
vara 12 %. Denna siffra stämmer helt överens med
de 12 % som skulle utgöra svårlösligt aluminium
enligt analysen av råvattnet. Om man istället antar
att aluminiumhalten i feeden och koncentratet är
korrekt analyserad innebär detta att permeatet skulle
hålla en aluminiumhalt om 1 52 mg/l. Retentionen
skulle därmed vara 9 %. Spridningen i retention beroende
på vilka analysdata som utnyttjas blir stor.
Lösning på detta problem kan vara att man studerar
förhållandet aluminium och svavel och detta är
möjligt eftersom båda ämnena analyserats samtidigt.
Förhållandet aluminium och svavel skall vara 1:1,
om ett stökiometriskt förhållande gäller. Slam med
2 % TS, utan tillsats av svavelsyra, innehåller ca
150 mg S/l. Svårigheten här är att man inte vet hur
mycket av denna svavelmängd som passerar membranet
och därför har ingen hänsyn tagits till detta i beräkningarna
nedan utom vad det gäller beräkningen
av kvoten för feeden. Likaså kan man med de analyser
som gjorts inte fastställa hur mycket svavelsyra
som åtgår för att lösa upp andra ev. metallhydroxider.
Mängden fria aluminiumjoner i tabellen nedan är
beräknad utgående från att förhållandet Al/S är 1:1, .
Tabell 6-1. Fria aluminiumjoner i olika delflöden.
tot Al
mg/l
Al/S fri Al
mg/l
ej upplöst Al
mg/l
Feed 1 683 1,56 1 462 221
UF perm. 1 254 2,05 1 428 0
UF konc. 4 635 0,55 1 415 3 185
Tabell ­1 visar att den fria aluminiumhalten i koncentratet
skulle vara lägre än den i feeden. Det är
föga sannolikt. Om vi därför antar att koncentratet
håller samma halt som feeden samt adderar den halt
som retentionen bidrar med (1 – 1,42 /14 2) erhåller
vi en halt fria aluminiumjoner i koncentratet om
2 10 mg/l. En massbalans beräknad med motsvarande
data ger en totalförlust av fria aluminiumjoner
om ,2 %. Halten ”ej upplöst aluminium”
(221 mg/l) i feeden utgör 1 % av totalhalten aluminium
vilket även det stämmer väl överens med analysen
av råvattnet. Tyvärr stämmer massbalansen
dåligt vad det gäller halten ej upplöst aluminium.

Under de första månadernas drift samlades UFkoncentratet
upp i en container. Det uppsamlade
koncentratet har neutraliserats till pH med kalk.
Kalkåtgången var 10 g/l. Om vi antar att all kalk
åtgår för att fälla ut fria aluminiumjoner som aluminiumhydroxid
skulle aluminiumhalten vara 2 400
mg/l. Detta tyder på att ovanstående beräkning av
den fria halten aluminium i koncentratet (2 10 mg/l)
kan vara korrekt.
6 .3 Flux
Flux definieras som permeatflöde per kvadratmeter
membranyta och timme (l/m 2 , h). Det är givet att
man eftersträvar ett så högt flux som möjligt eftersom
detta dels ger en mindre membranyta dels mindre
pumpenergi för att behandla ett givet flöde. Membranytan
(antalet membran) är den enskilt dyraste komponenten
i en UF anläggning. Minskad viskositet,
en högre avskiljning samt ett ökat differentialtryck
över membranet ger normalt ett ökat flux. Dessutom
skall cross­flowflödet ligga i intervallet –5 m/h för
att undvika beläggningar. Cross­flowflödet i pilotanläggningen
är 5 m/h för membran med kanaldiametern
,2 mm och 4 m/h vid kanaldiametern
mm. Differentialtrycket, mellan inlopp och utlopp
på membranet, har varit 2, bar (in 1 ,4 ut 10, bar),
enligt figur ­ nedan. Det optimala differentialtrycket
mellan koncentrat och permeatsida ligger i storleksordningen
–4 bar. Därefter ökar inte fluxet i någon
större utsträckning men risken för att man pressar ned
suspenderat material i membranporerna ökar. I pilotanläggningen
regleras differentialtrycket automatiskt
till bar. (Inlopp 1 ,4 bar – permeat 10,4 bar.)
Flux (l/m2,h)
1000
800
600
400
200
0
65
70
75
15
Medeltryckdifferensen är dock betydligt lägre eller ca
2 bar. En högre avskiljning skall i normalfallet ge ett
högre flux men så icke vid pilotförsöken. Ingen skillnad
i flux har noterats mellan 20 kDa och 00 kDa.
Den enda rimliga förklaringen är att interaktion
mellan de lösta ämnena i koncentratet och membranet
snarare än porstorleken styr fluxet. En filterkaka
har bildats på membranet.
13,4 bar
Figur 6-4. Flux genom UF-membran som funktion av temperaturen.
80
85
90
95
100
105
UF-membran
Figur 6-3. Tryckskillnader i UF-membranet.
10,4 bar
Som figur ­4 visar ökar flux med ökande temperatur.
Från 5 till 120 °C följer ökningen av flödet
ganska väl viskositetsminskningen vid ökad temperatur.
Vid 115 °C–1 0 °C blir ökningen av flux större
än viskositetsminskningen. En möjlig förklaring till
detta kan vara att humusämnenas plasticitet kan
antas minska vid temperaturer strax över 100 °C.
Därmed skulle även filterkakans tjocklek och koncentrationsgradienten
vid membranytan minska
vilket i sin tur ökar fluxet. Bakom denna teori ligger
det faktum att humusämnena i sin kemiska uppbyggnad
är mycket lika ligninmolekyler och man vet
att ligninets plasticitet minskar vid just en temperatur
strax över 100 °C.
110
Temperatur (C)
115
120
125
130
135
140
145

6 .4 Dia-filtrering
Dia­filtrering innebär att arbetstanken tillförs rent
vatten som feed efter det att maximal koncentrering
uppnåtts (vid VRF 20). Detta leder till att man
tvättar ur exempelvis fria aluminiumjoner ur koncentratet.
Försök har gjorts där rent vatten tillförts i
samma mängd som den kvarvarande mängden koncentrat.
Halten aluminium i permeatet har analyserats
och medelhalten var 0 mg/l. Om aluminiumhalten
i koncentratet var 2 10 mg/l före diafiltreringen
blir halten efter 1 4 mg/l. Totalförlusten
av aluminium skulle därmed reduceras från ,2 till
5 %. Istället för rent vatten kan NF permeat med
fördel användas eftersom detta vatten är surt.
6 .5 VRF/ UF-koncentrat
Med ett medelvärde om 1,4 % TS i slammet (2,2 %
med svavelsyra) har det utan svårighet varit möjligt
att nå VRF 20. TS halten i slammet är då 11, %.
Den högsta halt som uppnåtts vid försöken är 1 , %
TS vid VRF 2 . Räknar vi med att en förtjockare
skall uppnå 2 % TS så kommer UF­koncentratet vid
VRF 20 att hålla en TS halt om ca 14 %. Vid en
TS halt om 14 % är koncentratet i varmt tillstånd
relativt lättflytande. Då det kallnat till rumstemperatur
blir det visköst. Vid höga VRF i UF delen har
problem uppstått med att slammet sätter igen kanalerna
i membranen om koncentratet tillåts att svalna.
Det är därför viktigt att man inte låter arbetstanken
svalna (stänger av anläggningen) om ett högt VRF
uppnåtts. UF­koncentratet vid en VRF om 20
kommer att hålla en COD halt om ca 50 000 mg/l.
TOC halten har visat sig svår att analysera på det
högviskösa slammet. Föroreningshalten (före diafiltrering)
per kg TS kommer att vara som visas nedan
i tabell ­2. (Avser UF­koncentrat från Hässlö vattenverk.)
Tabell 6-2. Föroreningshalten i UF koncentratet
COD
(g/kg)
Cu
(g/kg)
Zn
(g/kg)
Ni
(g/kg)
350 0,079 0,107 0,031
1
6 .6 Avvattning
Att avvattna vattenverksslam i centrifug eller filterpress
ger normalt inte TS­halter över 1 % även om
polymerer använts. En normal polymertillsats är 10–
12 kg polymer per ton TS. Startar man med ett förförtjockat
slam med en TS halt om 2 % motsvarar
detta en VRF på .
Försök har gjorts att avvattna UF­koncentrat i en
filterpress vid 5 bars arbetstryck. UF koncentrat från
både Karlskrona och Hässlö vattenverk neutraliserades
med kalkslurry till pH . Avvattningen i pressen
av det neutraliserade koncentratet gick mycket snabbt
och en ”torr” filterkaka lossade lätt från filterduken.
Rejektet var svagt gulfärgat men fritt från suspenderad
substans, SS. TS­halten i filterkakan var i båda
fallen 5 %. Detta betyder att koncentrat vid VRF
20 och en TS­halt på 14 % kan koncentreras ytterligare
i en filterpress och att volymen därmed minskar
till mindre än hälften (Total VRF = 50). Den snabba
avvattningen och den höga TS­halten kan förklaras
med att gips bildas vid kalktillsatsen samt slammets
låga halt av hygroskopisk aluminiumhydroxid. För
effektiv avvattning fordras också en filterpress.
6 .7 Tvättning av UF
UF­membranen har inte behövt tvättas trots att de
varit i drift under flera månader. Efter varje tömning
av arbetstanken och återstart med nytt surgjort slam
har fluxet blivit detsamma dock med två undantag.
1. Vid ett tillfälle då tryckkännaren på permeatsidan
gick sönder blev signalen till reglerventilen felaktig
varvid membranen tidvis belastades med
en tryckdifferens på över 10 bar. Detta medförde
att membranen satte igen och trots att rengöringsförsök
gjordes med både alkaliskt och surt
tvättmedel förblev membranen igensatta.
2.
Vid ytterligare ett tillfälle skedde en irreversibel
igensättning av membranen. Ingen nedgång av
flux hade noterats före igensättningstillfället och
heller inga fel på tryckregleringen. Det är därför
inte möjligt att klargöra vad som orsakade igensättningen.

7 Nanofiltrering NF
I nanofiltreringssteget skall UF­permeatet koncentreras
så att en högre koncentration av aluminium
erhålls. Två separationsprinciper gäller vid nanofiltrering:
dels avskiljning av oladdade föreningar beroende
på storlek, dels avskiljning av joner beroende
på elektrostatisk interaktion mellan jon och membran
(Scott 1995, Persson och Billqvist, 2004).
De organiska ämnena (humus) är vid rådande
pH oladdade och har en storlek överstigande 200–
00 Da, vilket är en normal avskiljning för nanofiltermembran.
Retentionen av organiska ämnen är därför
mycket hög i NF­steget. NF­membran av den
typ som här används är kompositmembran av polymera
material vilka är negativt laddade. Trivalenta
positiva joner som aluminium kommer därför att ha
en låg retentionsgrad men motjonen sulfat kommer
att ha en hög retentionsgrad. Jonkomplexet blir därför
som helhet svår att transportera genom membranet
beroende på att neutralitetsvillkoret skall uppfyllas.
Till detta kommer att jonkomplexet aluminiumsulfat
har en rad vidhängande vattenmolekyler vilket
också bidrar till en hög retentionsgrad. Dessa faktorer
innebär att retentionen av aluminium blir mycket
hög i NF­steget.
I pilotanläggningen har ett spirallindat membran
använts med en yta av 2,4 m 2 . Membranet tål ett
tryck av 40 bar vid 40 °C eller max 0 bar vid 0 °C.
7 .1 Retention/NF-permeat
Retentionen av samtliga ämnen av intresse ur återvinningssynpunkt
är mycket hög vilket framgår av
tabell ­1 nedan, vilken avser slam från Hässlö.
Tabell 7-1. Retention i NF-membranet
COD
(%)
Al
(%)
Fe
(%)
Cu
(%)
Zn
(%)
Ni
(%)
99,7 99,9 99,7 98,6 99,8 99,4
Detta betyder att permeatet kommer att innehålla
tungmetallhalter

inte helt. Någon ytterligare metod för att helt eliminera
utfällningen av humus har i nuläget inte hittats.
pH sänkningen i NF koncentratet ger en intressant
koppling till tidigare konstaterade resultat vad avser
aluminiumkoncentrationen. Vid koncentration av
aluminiumhalten i UF permeat kunde man konstatera
att man kunde nå halter högre än vad van’t
Hoffs lag (Л = R T Σ Ci) tillåter. Vid koncentrering
av en ren aluminiumsulfatlösning blev koncentrationen
lägre än vad van’t Hoffs lag tillåter, se figur
­1. Det sistnämnda är ett förväntat resultat eftersom
man förutom att överkomma det osmotiska trycket
behövs en drivande kraft för att pressa lösningen
genom membranet. Förklaringen till att man kunde
nå en högre koncentration av aluminium när UF
koncentrat behandlades måste bero på att ”i­faktorn”
dvs. summan av valensen för aluminium­ och sulfatjonen
ej är 5 utan lägre. En reducerad valens kan uppstå
genom att aluminiumjonen kopplas till ­COOH
grupper i humusmolekylen, antingen inom samma
molekyl eller genom sammanbindning av två eller
tre humusmolekyler. Samtidigt frigörs vätejoner vilka
ger den pH sänkning som noterats, se bilaga C.
7 .3 Flux, gångtid
De allra flesta NF­försök har gjorts vid ett tryck på
40 bar och temperaturer mellan 5–40 °C. Några
enstaka försök har gjort vid 0 bar och temperaturer
mellan 25– 0 °C. Ingen signifikant skillnad i medelflux
mellan tvättningarna har kunnat noteras varför
drift vid 0 bar knappast kan motiveras ur energikostnadssynpunkt.
Orsaken till att skillnaden inte
Tryck (bar)
70
60
50
40
30
20
10
0
0 5 10 15 20
Al3+ (g/l)
25 30 35 40
Figur 7-1. Koncentrering av Al 3+ som funktion av tryck.
1
är signifikant är att temperaturen måste begränsas
till 0 °C om drifttrycket är 0 bar. Viskositeten
är ca 2 % högre vid 0 °C än vid 40 °C; till detta
kommer säkerligen en viss kompression av membranen
vilket kan minska fluxet.
Som tidigare nämnts har fouling (beläggning av
utfälld humus på membranytan) orsakat det största
driftproblemet. De åtgärder som vidtagits har visserligen
minskat problemet men utfällning reducerar
fortfarande gångtiden mellan tvättning. Ju högre
humuskoncentrationen (högre VRF) är, desto kortare
tid kan löpa mellan tvättning. För att nå en acceptabel
driftekonomi i NF­steget har ett medelflux om
20 l/m h sats som ett framtida riktvärde för när
tvättning skall ske. Figur ­2 nedan (nästa sida) visar
fluxet som en funktion av producerad mängd permeat
mellan varje tvätt. En kvadratmeter kan därmed producera
ca 125 liter permeat innan fluxet har sjunkigt
från ca 45 till ca 15 l/m 2 , h före första tvätt. Mellan
första och andra tvätt produceras ca 5 l och ca 50 l
efter andra tvätt. Noteras bör att detta är medelvärden
och att variationen kan var mer än +/–50 %.
Konsekutiva koncentreringar på ”samma slam” kan
uppföra sig helt olika. Vad som orsakar dessa mycket
stora variationer är för närvarande oklart.
7 .4 Tvätt
Tvättning har skett genom att NF­koncentratet som
stått i ledningar och membran först förträngts med
rent kallt vatten. Därefter har tvättningen börjat med
tvättlösning bestående av vatten blandat med tvättmedel
eller ren lut till pH 12. Tvättningen har alltid
UF permeat som feed
Ren Al2 (SO4)3 som feed
Al2 (SO4)3 enligt van't
Hoff

Flux (l/m2, h)
50
40
30
20
10
0
0 50 100 150 200 250 300
Figur 7-2. Flux som funktion av producerad mängd NF-permeat.
skett med kall tvättlösning. Genom att de slangar
som anslutits för tvätt har varit genomskinliga PVCslangar
har man kunnat följa tvättprocessen. När
tvättlösningen börjar ledas över membranet blir tvättlösningen
nästan svartfärgad av borttvättad humus.
Efter mindre än 0 sekunder är tvättlösningen klar,
dvs. all humus är borttvättad. När membranet tvättades
med lut tog tvättprocessen upp till en minut.
Tvättiden är dock fortfarande extremt kort, jämfört
med de 0– 0 minuter som brukar behövas i vanliga
membrananläggningar. Både när tvättlösning och lutlösning
användes kunde samma lösning användas
upp till 10 ggr utan att tvättprocessen försämrades.
Efter avslutad tvätt förträngdes tvättlösning med
renvatten varefter renvattnet i sin tur förträngs med
NF­koncentrat. Det manuella tvättförfarandet i pilotanläggningen
har tagit ca 5 minuter. Med automatiserad
tvätt kan man därmed förvänta att en tvättcykel
skall ta mindre tid än 5 min. Samma membran
har varit i drift under hela försöksperioden och någon
försämring av vare sig flux eller retention har noterats.
Fluxet har helt återställts efter varje tvätt. Man kan
därmed på goda grunder anta att membranlivslängden
blir minst 1 år.
8 Biologisk nedbrytbarhet
Den biologiska nedbrytbarheten för de olika fraktionerna
har studerats genom att förhållandet COD/
BOD har analyserats. Resultaten av analyserna visas
i tabell ­1.
Producerat NF permeat (liter/m2)
19
Tabell 8-1. Förhållandet COD/BOD
Feed 281:1
UF-koncentrat 368:1
NF-koncentrat (efter fällning) 23:1
Analyserna visar att feeden och UF­koncentratet inte
är biologiskt nedbrytbara. Humus brukar inte brytas
ned. Analysen av NF­koncentratet visar att en hydrolys
av slammet har skett vid det låga pH och den
höga temperatur som råder i processen. En faktor 2 :1
visar dock att andelen lättillgängligt kol fortfarande
är liten varför NF­koncentratet knappast lämpar sig
som kolkälla i ett kvävereduktionssteg. Å andra sidan
kan man konstatera att utsläpp av fällt NF­koncentrat
till recipient inte kommer att ge någon negativ miljöpåverkan,
eftersom nedbrytbarheten fortfarande är
mycket låg.
9 Indunstning
För att minimera förlusten av aluminium i fällningssteget
som uppstår genom kalialunets löslighet skall
man fälla en lösning med så hög aluminiumhalt som
möjligt. Utfällning av humus med syra för att minska
COD­halten gynnas av en hög humushalt. Som
framgår av NF­försöken är det relativt lätt att nå en
VRF på 5 med en medelflux på 20 l/m 2 , h utan att
behöva tvätta allt för ofta. Vill man nå ett högre
VRF behövs täta tvättningar. Försöken har även visat
att det inte är realistiskt att försöka nå en högre VRF

än –10 vid en ingående TS­halt av ca 2 %. För att
kunna återföra fällt NF­koncentrat till processen
krävs att syrabehandling ger en hög utfällning av
humusämnen med en åtföljande hög reduktion av
COD. Detta kräver i sin tur att humuskoncentrationen
är högre än den som kan nås vid VRF –10.
Skall man därför utnyttja möjligheten att återföra
den största delen av det fällda NF­koncentratet krävs
en ytterligare koncentrering. För detta ändamål kan
vakuumindunstning utnyttjas. Vakuumindunstning
med värmeåtervinning är investeringsmässigt en
ganska dyr process men energiåtgången är relativt
andra indunstningstekniker låg eller ca 0,040 kW/l.
Ett försök har gjorts med vakuumindunstning av fällt
NF­koncentrat (VRF 5 och slam från Hässlö). Indunstningsförsöket
som gjordes vid 0 °C visade inga
tecken på beläggningar på värmeytor eller tendens
till skumning. Kondensatet var klart. Vid ett VRF
på 9 började humus fälla ut varför försöket avbröts.
Total VRF dvs. NF + indunstning var då 45. Vid
rumstemperatur har aluminiumsulfat en löslighet
motsvarande ca 4 g Al /l ( , % Al2O ), vilket figur
9­1 visar. Med en ingångshalt av aluminium i NFfeeden
på 2 000 mg/l bör man därför inte överskrida
ett VRF på 20–25 för att undvika utfällning av aluminiumsulfat,
dvs. VRF 4–5 i NF­steget och VRF
4–5 i indunstningssteget.
Temperatur (C)
40
30
20
10
-20
20
10 Kalialunfällning
Genom att tillsätta kaliumsulfat till en lösning som
innehåller aluminiumjoner och sulfatjoner kan man
fälla ut (kristallisera) vita kristaller av kaliumaluminiumsulfat
(eller kalialun) enligt följande:
K + + Al + +2SO 4 2– + 12 H2O ­­­­ KAl(SO 4) 2 x 12 H 2O
Kristallbildningen sker snabbt och inom 0 minuter
till en timme har man så stora kristaller att de lätt
kan avskiljas genom sedimentering eller med filtrering.
Denna metod har utnyttjats för att fälla ut aluminium
från NF­koncentratet. Tyvärr bildar inte trivalent
järn samma förening varför denna metod inte
kan tillämpas på NF­koncentrat från Ringsjöverket.
Andra möjliga metoder studeras.
Kalialuns löslighet är beroende av temperaturen
enligt vad som framgår av figur 10­1 nedan (nästa
sida).
För att öka utbytet i fällningsprocessen är det därför
viktigt att temperaturen hålls så låg som möjligt
i fällningssteget. En grundkylning med vatten kan
göras till ca 10 °C. Därefter kan en kylmaskin användas
för kylning till 0 °C. Kylningen från 10 °C
till 0 °C kostar energi (1,2 kW/m , °C), men den merkostnad
som kylning till 0 °C förorsakar är motiverad.
Orsaken till detta är att lösligheten för kalialun är
ca 2, g/l vid 0 °C mot ca 5 g/l (som Al) vid 10 °C.
Den merkostnad som uppstår då fällt NF koncentrat
med en överhalt på 2,4 g Al/l återförs och skall återfällas
med kaliumsulfat är högre än kostnaden för
energi för kylning. Då NF­koncentratet fälldes vintertid
var temperaturen på koncentratet 0 °C och restaluminiumhalten
var då 2, g/l vilket stämmer med
0
0
-10
1 2 3 4 5
Al3+ (%)
Figur 9-1. Löslighetstemperaturen för aluminiumsulfat som funktion av Al-halten (som viktprocent Al 3+ ).

KAl(SO4)2 (%)
0,55
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Figur 10-1. Löslighet av KAl(SO 4) 2 respektive Al som funktion av temperaturen.
diagrammet. Aluminiumhalten bestämdes med densiometer
enligt figur 10­2 nedan då det befanns vara
en god överensstämmelse mellan densitet och aluminiumhalt.
Kaliumsulfat doserades i stökiometrisk mängd.
Metoden att bestämma aluminiumhalten med hjälp
av densiteten kommer att användas vid kommande
fullskaleanläggningar. I pilotanläggningen samlades
NF­koncentratet upp i en 500 l tank försedd med
omrörare. Kaliumsulfat tillsattes manuellt. Då kalialunkristallerna
utvecklats pumpades det fällda NFkoncentratet
över till ett bandfilter. Bandfilterduken
hade en maskvidd om 0 mikrometer. Kalialun är
extremt lätt att filtrera varför det är mycket enkel att
nå en torrhalt på över 90 %. Kristallerna sköljdes
med renvatten över en vakuumzon. Tungmetallhalten
har analyserats i det utfällda kalialunet men dessa har
varit så låga att mätnoggrannheten varit för dålig.
Tidigare analyser visar dock att det utfällda kalialunet
har en så låg halt av tungmetaller att det uppfyller
Europe standard (EN 199 ) för fällningskemikalier
och SLV FS 2005:10. TOC­halten som
Al-halt (%)
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
KAl(SO4)2 Al
Temperatur (C)
21
6,00%
5,50%
5,00%
4,50%
4,00%
3,50%
3,00%
2,50%
2,00%
1,50%
1,00%
0,50%
0,00%
inte finns med i dessa standarder var ca 100 mg/kg
Al.
11 Fällt NF-koncentrat
Figur 10-2. Al-halten i NF-koncentratet kan bestämmas med hjälp av densiteten.
Al (%)
Det fällda NF­koncentratet kan neutraliseras och
ledas till avlopp. Aluminiumförlusten blir dock stor
då resthalten aluminium efter fällning blir ca 2, g/l.
Om vi antar att inkommande feed till NF håller 2 g
Al/l och att NF drivs till VRF erhåller man ett
koncentrat med halten 1 g Al/l. Förlusten av aluminium
skulle då utgöra ca 1 %. Dessutom skulle
lösningen efter neutralisation bli slamhaltig av utfälld
aluminium och humus. Enbart utfällning av
aluminium skulle bidra till en SS­halt om ,5 g/l.
Detta gör det osannolikt att man skulle kunna leda
0
0,95 1 1,05 1,1
Densitet (g/cm3)
1,15 1,2 1,25

denna delström tillbaka till råvattenkällan men den
kan givetvis ledas till avloppsreningsverk. Två andra
lösningar är dock tänkbara (se vidare även option
T5 och T under rubriken Fullskaleanläggning).
Alternativ 1. Det fällda NF­koncentratet blandas
med inkommande slam till slamförtjockaren. Som
figur 11­1 nedan visar är slammets buffertkapacitet
inte tillräcklig för att ett acceptabelt pH om min 5,
skall kunna upprätthållas, efter det att slam blandats
med koncentrat. Det blir därför nödvändigt att neutralisera
koncentrat med MgO eller Mg(OH) 2.
Att använda CaO eller Ca(OH) 2 som neutralisationsmedel
kan ge problem med scaling och bör därför
ej användas och att använda NaOH blir för kostsamt.
MgO mängden för neutralisation kan beräknas
uppgå till ca g/l. Om man antar att inkommande
slam till förtjockaren håller en TS halt om 0,5 % och
förtjockas till 2 % har vi har en VRF om 4. Eftersom
det är nödvändigt att veta hur mycket COD i det
fällda NF­koncentratet som kommer att bindas till
den restmängd aluminium som återstår efter fällning,
har följande försök utförts i laboratorieskala:
pH
7
6
5
4
3
2
1
0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0
Tillsatt fälld NFK (%)
Figur 11-1. pH i obehandlat vattenverkslam från Hässlö som en funktion av tillsatt mängd fällt NF-koncentrat (NFK).
COD i Al-slam (mgO/l x
1000)
35
30
25
20
15
10
5
Figur 11-2. Mängden humusämnen som de kvarvarande 2 600 mg/l Al kan binda.
22
COD halten bestämdes på fällt NF­koncentrat. Därefter
neutraliseras vätskan och den uppkomna fällningen
filtrerades bort varefter COD mättes på nytt
i filtratet. För att gradvis höja COD­koncentrationen
indunstades fällt NF­koncentrat vid 105 °C. Då även
aluminiumhalten kommer att öka vid indunstningen
kyldes den indunstade vätskan till 0 °C och den uppkomna
fällningen av kalialun filtrerades bort. Därefter
upprepades fällningsproceduren enligt ovan.
Resultatet av försöket framgår av figur 11­2 nedan.
Som framgår av figur 11­2 förmår de kvarvarande
2 00 mg/l Al ej binda mer än ca 0 000 mg/l COD
(humusämnen).
Flödesschemat/massbalansen, figur 11­ (nästa
sida), visar hur COD kommer att fördelas om fällt NF
koncentrat kommer att återföras till slamförtjockaren.
(Mängderna redovisas som massflöden kg/h COD.)
Inkommande tunnslamflöde om 4 m /h och
en COD­mängd om kg/h.
Eftersom all COD i flöde A är bundet till slammet
kommer detta att till 100 % falla till botten
av förtjockaren och bidra till COD i flöde D.
0
0 20 40 60 80 100
Inkommande COD (mgO/l x 1000)
A:
B:

Figur 11-3. Fördelningen av COD om fällt NF-koncentrat återföres till slamförtjockaren.
C:
D:
E:
F:
I
A
Slamförtjockare
C
B J K
K2SO4
Fällning
Flöde C utgör klarvattenfasen från förtjockaren
dvs. m /h (vid VRF 4 avseende flöde A). CODmängden
är 2, 5 kg/h. COD­halten i klarvattenfasen
blir därmed ca 900 mg/l.
Flödet i denna ström (UF feed) är 1,25 m /h
dvs. 1/4 av flöde A samt hela det tillkommande
flödet från G (0,25 m /h). COD i denna ström
är summan av COD från flöde A (B), J och K.
Permeatflödet från UF. Eftersom ingen hänsyn
har tagits till koncentratflödet från UF (F) blir
detta flödet lika med D dvs. 1,25 m /h. CODmängden
är ,45 kg/h vilket utgör summan av
50 % av B och J samt hela mängden från K. B
är inkommande förtjockat slam och försöken
har visat att reduktionen av COD är ca 50 %
dvs. ström B reduceras från kg till 4 kg. Laboratorieförsök
har visat att COD­mängden i slam
från fällt NF koncentrat reduceras med lika
mycket dvs COD­mängden i flöde J reduceras
från 2,5 kg/h COD till 1,25 kg/h. Det har
vidare antagits att den mängd COD som inte fälls
ut från flöde H helt passerar UF­membranet.
All COD i flöde K (1,2 kg) återfinns därför i
flöde E.
Flöde F dvs. UF­koncentratet har för enkelheten
skull antagits vara noll men skall vid VRF 20
vara 0,0 25 m /h. COD­mängden är 5,25 kg/h
dvs. 50 % av summan av COD i flöde B och J.
5,25 kg COD i UF­koncentratet plus den mängd
COD som går ut med klarvattenfasen från
L
H
D
2
G:
H:
I:
J:
NF
G
UF
F
förtjockaren (C=2, 5 kg/h) är kg/h COD dvs.
lika med den mängd som tillförs systemet från
flöde A. Inkommande COD = Utgående COD.
Permeatflödet från NF­steget som vid VRF 5 är
1 m /h. Inkommande flöde (A) är 4 m /h vilket
är lika med klarvattenfasen från förtjockaren (C)
plus NF­permeatet om 1 m /h. COD­halten i
permeatflödet har antagits vara noll.
Vid ett VRF om 5 blir NF­koncentratflödet
0,25 m /h. Med antagandet under G blir COD
mängden densamma som för flöde E dvs. ,45
kg/h. COD­halten blir 25 00 mg/l. Fällningssteget
med kaliumsulfat innebär ingen förändring
av COD­mängden. Förlusten av vatten som kristallvatten
antas kompenseras med att kristallerna
behöver sköljas.
Markerar tillförseln av MgO slurry vilket fäller
ut resthalten om 2 00 mg/l aluminium.
Som figur 11­2 visar förmår 2 00 mg/l aluminium
fälla ut ca 10 g/l COD om COD i NF­koncentratet
är ca 2 g/l COD. Detta betyder att
fällningen J som sedimenterar i förtjockaren
kommer att innehålla 2,5 kg COD. Fällningsvolymen
har antagits bli 0,25 m /h. Detta antagande
baseras på följande resonemang – 2, g
aluminium motsvarar ca ,5 g aluminiumhydroxid.
Denna mängd beräknas utgöra ca 40 % av
fällningen dvs fällningen skulle få en TS­halt
om 2 %. Detta motsvarar den TS­halt som förväntas
uppnås i förtjockaren.
E

K:
Eftersom fällningen kommer att innehålla 2,5 kg
COD kommer restmängden av löst COD att
bli ,45 kg/h COD–2,5 kg/h COD = 2,95 kg/h
COD. Vid en fördelning av ca 0 % av inflödet
till förtjockaren till klarvattenfasen och ca 0 %
som förtjockat slam kommer därmed 1,2 kg/h
COD att återfinnas i flöde K och 2, 5 kg/h COD
i flöde C.
Motsvarande massbalans med aluminium blir som
följer:
A: I de 4 m /h tunnslam som tillförs förtjockaren
antas halten aluminium vara 500 mg/l dvs. 2
kg/h Al tillförs systemet.
B: I flöde B om 1 m /h antas vi ha en aluminiumhalt
om 2 000 mg/l (4 x 500 mg/l vid VRF 4).
I flöde J och K om 0,25 m /h har vi en halt om
2 00 mg/l, dvs 0, 5 kg/h Al. Detta ger en medelhalt
om 2 120 mg/l aluminium i UF­feeden (D)
och en totalmängd aluminium om 2, 5 kg/h.
C: Förutsatt att mängden fritt aluminium är försumbar
och att all aluminiumhydroxidflock separeras
i förtjockaren blir aluminiummängden
i detta flöde noll.
H: Om vi antar att förlusten av aluminium i UF
och NF är noll kommer strömmen H vid VRF
5 att hålla en aluminiumhalt om 10 00 mg/l.
Totalmängden blir densamma som i flödena D
och E dvs 2, 5 kg/h Al.
L: Vid fällningen separeras 2 kg/h Al dvs samma
mängd som tillförs med flöde A. Övrigt löst aluminium
0, 5 kg/l återfinns som utfälld aluminium
i flödet J.
A Slam- C
förtjockare
B
O
D
H2SO4
Figur 11-4. En alternativ processuppbyggnad utan COD-utsläpp till recipient.
N
Syratillsats
E
L
24
Sammanfattningsvis kan man konstatera följande:
Baserat dels på fullskaleförsök dels på laboratorieförsök
är det sannolikt möjligt att leda det fällda och
neutraliserade NF koncentratet till slamförtjockaren.
Man bör dock utföra försök i pilotskala för att studera
hur processen påverkas. Detta har tyvärr inte varit
möjligt med den utrustning som varit installerad i
Hässlö. I en sådan studie bör man studera hur inblandningen
av koncentratet påverkar slammets
sedimentationsegenskaper, eventuell ackumulering
av metaller etc. De uppenbara nackdelar processen
har är att man får en ökning av syraåtgången med
25 % (vid VRF 5 i NF steget) dessutom åtgår det
magnesiumoxid för neutralisationen och man får en
nästan 25 procentig förlust av kaliumsulfat. Vidare
kan man inte utesluta att processen kan kritiseras
eftersom man får ett utsläpp av COD från slamförtjockaren
– även om man kan hävda att man enbart
återför en del av den COD som man tagit från råvattnet.
Fördelen är att processen är installationsmässigt
billigare och enklare att sköta än alternativ 2.
Alternativ 2. Ett annat alternativt sätt att lösa problemet
är som flödesschemat/ massbalansen nedan,
figur 11­4, visar:
UF NF
K2SO4
M
F
G
Fällning I Indunstare
K
A:
B:
Inkommande tunnslamflöde om 4 m /h och en
COD­mängd om kg/h.
Eftersom all COD i flöde A är bundet till slammet
kommer detta att till 100 % falla till botten
av förtjockaren och bidra till COD i detta flöde.
Flöde B kommer vid VRF 4 att uppgå till 1 m /h
och innehålla kg/h COD.
J
H

C: Flöde C utgör klarvattenfasen från förtjockaren
dvs. m /h. COD­mängden är 0 kg/h.
D: Utgör feeden till UF steget och innehåller 1 kg/h
COD efter det att flöde O har adderats. Flödet
är 1 0 0 m /h.
E: Är koncentratflödet från UF­steget och har för
enkelheten skull beräknats till 0 l/h dvs. VRF
ca 1 . Reduktionen av COD över UF­steget är
enligt utförda försök 50 % dvs. kg/h COD
avskiljs. Därmed avskiljs lika mycket COD här
som den mängd som kommer in till systemet
med flöde A.
F: Efter reduktionen över UF­steget återstår ett
permeatflöde om 1 m /h och en COD­mängd
om kg/h.
G: Koncentratflödet från NF­steget är 250 l/h vid
VRF 5. Eftersom COD­retentionen antas var
100 % förblir COD­mängden kg/h.
H: Permeatflödet från NF vilket är 50 l/h vid VRF
5.
I: Koncentrat från en indunstare vilken arbetar
vid VRF ca 4. Koncentratmängden blir därmed
0 l/h med en COD­mängd om kg/h. Total
VRF blir därmed ca 1 . COD­halten blir ca
1 000 mg/l.
J: Destillatet från indunstaren är 190 l/h med en
COD­mängd om 0 kg/h. Därmed har hela den
inkommande vattenmängden om 4 m /h blöds
ut genom flödena C ( m /h), E (0,0 m /h), H
(0, 5 m /h) och J (0,19 m /h).
K: Avskiljt kalialun. Ingen COD avskiljs här och
”förlusten” av vatten via kristallvatten kompenseras
genom tvättning av kristallerna.
L: Lika I avseende flöde och COD­innehåll.
M: Möjlighet att avleda en liten delström av flödet
för att förhindra eventuella ackumuleringsproblem.
Delströmmen blandas med UF­koncentrat
och neutraliseras.
N: Syratillsättning till pH < 1 vilken vid en halt
av ca 1 0 g/l COD ger en utfällning av COD.
Fällningen avskiljs i UF steget. Laboratorieförsök
har visat att COD­reduktionen genom utfällningen
uppgår till minst 50 %.
O: Syrafällt ”vatten” tillförs UF­anläggningen. Överskottet
av syra används för surgörning av totalflödet
D.
Motsvarande balans för aluminium är enkel att utföra.
Blöder man inte ut något via delströmmen M är
förlusten 0. Blöder man ut hela mängden om 0 l/h,
25
vilket aldrig kan bli fallet, blir förlusten vid en inkommande
mängd om 2 000 g/h Al , % ( 0 x
2, g/h Al / 2 000 g/h Al).
Sammanfattningsvis kan man konstatera att denna
process är installationsmässigt betydligt mer kostsam
och krångligare än den föregående. Energiåtgången
blir högre. Fördelarna är dock;
•
•
•
•
obetydliga förluster av såväl aluminium som kalium,
obetydlig eller ingen extra syra­ eller magnesiumoxidtillsats,
inget utsläpp av COD till recipient,
den totala driftskostnaden blir något lägre.
12 Fullskaleanläggning
En fullskaleanläggning skulle kunna vara uppbyggd
enligt nedan, se även bilaga D.
12 .1 Surgörningssteg
Inkommande slam (för­förtjockat till 2 % TS)
pumpas med P1 till en surgörningstank T1. T1 är
en mantlad tank där mantelvolymen är tillräcklig
för att rymma innehållet i UF arbetstank T2. Surgörningstanken
är försedd med en omrörare för inblandning
av syra samt 1 st pH meter/regulator
vilken reglerar tillförsel (P1 ) av ”syra” så att ett
konstant lågt pH upprätthålles.
12 .2 UF-steg
Med hjälp av pumpen P2 hålls UF­arbetstank trycksatt
och fylld. Tanken är dimensionerad för en maximal
drifttemperatur om 150 °C. Då ångtrycket vid
denna temperatur är 4, bar får trycket i arbetstanken
inte underskrida detta. Med pumpen P cirkuleras
feeden över UF­membranen. Differentialtrycket

mellan feed och permeat mäts av tryckkännarna PIC
1 och PIC 2 och konstanthålls vid bar med hjälp
av reglerventilen RV 1. Skulle temperaturen (TIC1)
i arbetstanken överskrida 150 °C öppnas kallvattentillförseln
till värmeväxlaren VVX 2. Permeatet
värmeväxlas med det inkommande surgjorda slammet
i värmeväxlaren VVX 1. Permeatflödet mäts
och registreras av flödesmätaren FIC 1. Då ett visst
VRF uppnåtts stannas UF­anläggningen och PV1
öppnas. Genom det övertryck som råder i arbetstanken
trycks koncentratet automatiskt över till surgörningstankens
mantel där det heta koncentratet
får förvärma nästa omgångs feed. Permeatet leds till
bufferttanken T . Tanken har till uppgift att möta
kapacitetsvariationer i NF­delen dvs hög kapacitet
(flux) vid låg VRF och efter tvätt, och låg kapacitet
vid hög VRF och före tvätt samt stillestånd under
tvätt.
De erfarenheter som pilotkörningarna gett visar att
UF­membranen inte skall behöva tvättas. Möjlighet
skall dock finnas att manuellt slangansluta den tvättutrustning
som finns installerad i NF­steget.
Då en maximal VRF (20) har nåtts kan dia­filtrering
ske med en vattenvolym som motsvarar arbetstankens
volym. Därefter följer tömning, förvärmning
och återfyllning av arbetstanken. Den totala tiden
mellan varje sats beräknas bli 22 timmar per dygn.
De kvarvarande 2 timmarna på dygnet utgör en
reserv för underhåll, eventuell tvätt behandling av
vätska som återförs till T1 etc.
12 .3 NF-steg
Med pumpen P4 pumpas UF­permeatet till NFarbetstank
T4 så att en konstant volym (nivå) upprätthålles.
Med pumpen P5 pumpas NF­feeden först
genom ett backspolningsbart finfilter (ca 0 mikrometer)
därefter genom en värmeväxlare VVX . Förbrukat
backspolvatten leds till T1. Vid hög temperatur
(40 alt 50 °C beroende på val av membran och
arbetstryck) öppnas kallvattentillförsel så att feeden
kyls. Vid låg temperatur värmeväxlas feeden med
utgående permeat. Med pumpen P tryckförhöjs därefter
feeden till 40 alternativt 0 bar. Trycket konstanthålles
genom att tryckregulatorn PIC frekvensstyr
pumpmotorn (P ). Den tryckförhöjda feeden
cirkuleras över membranen med hjälp av pumpen P .
2
Se bilaga E ”batchmodellen”. (Om man istället väljer
julgransmodellen kan pumpen P utgå, se bilaga F.)
Differenstrycket mellan inkommande feed/utgående
feed (koncentrat) mäts av tryckregulatorerna PIC4
och PIC5 och konstanthållning sker genom att pumpmotorn
(P ) frekvensstyrs.
Då medelfluxet sjunkit till 20 l/h skall membranen
tvättas automatiskt. (Tvättutrustningen samt utrustning
för justering av pH på koncentratet visas ej
på flödesschemat.) Tvättprocessen tillgår så att först
förträngs den feed som står i membrantuberna och
rörloopen runt membranen med rent vatten. Den
förträngda feeden leds till tank T4. Därefter pumpas
tvättlösning över membranen. Den första tvättlösningsmängden
som blir starkt förorenad leds till
avlopp därefter cirkuleras lösningen och när tvättprocessen
är klar förträngs lösningen till tvättlösningstanken
med rent vatten. Därefter sköljs membranen
rena från kvarvarande tvättlösning med rent vatten.
Detta vatten leds till avlopp. När ett visst VRF uppnåtts
stoppas NF­processen och NF­koncentratet
pumpas till tanken T5 eller T beroende på vilken
processlösning som valts.
Alternativ T5 (Indunstning)
NF­steget har i detta alternativ drivits till en VRF om
5. I en vakuumindunstare koncentreras NF­koncentratet
ytterligare 4–5 ggr. Detta koncentrat pumpas
till tank T . Kondensatet leds till vattenverket.
Alternativ T6
I detta alternativ drivs NF­steget så att en så hög
VRF som är ekonomiskt försvarbar nås. Koncentratet
pumpas därefter direkt till tank T .
12 .4 Fällning
Från tank T pumpas med pump P9 koncentratet
till fällningstanken T . T är försedd med en omrörare
samt en silduksklädd perforerad botten. Fällning
och efterbehandling sker i följande steg.
1. Kaliumsulfat tillsätts i proportion till aluminiumhalten
varvid en utfällning av kalialun sker.
2. Lösningen kyls till ca 0 °C för att minimera den
lösta andelen aluminium.
.
Med pumpen P10 pumpas den fällda lösningen
antingen i retur till återvinningsanläggningen

4.
5.
.
(alternativ T5) eller till slamförtjockaren (alternativ
T ). Det utfällda kalialunet kvarhålls på silduken.
För att få bort rester av lösningen i den utfällda
kristallmassan spolas denna med kallvatten. Spolvattnet
pumpas med P10 till T1.
Kalialunfällningen löses upp i varmvatten. Därefter
pumpas lösningen med P10 till lagertank
för flockningsmedel.
Eventuellt utfällt humus som avskiljts av silduken
spolas bort genom att duken backspolas med kallvatten.
Förbrukat spolvatten leds till avlopp.
12 .5 Efterbehandling av
fällt koncentrat
Alternativ T5
Det fällda koncentratet kan nu i sin helhet pumpas
(P10) till tank T . Om en viss utblödning skall ske
pumpas denna mängd till tank T9 där det blandas
med kalk till en kalkslurry. När pump P4 pumpar
ut UF­koncentrat från tank T1 mantel startas samtidigt
pump P15 och kalkslurryn blandas med det
sura UF­koncentratet. Det sålunda neutraliserade UFkoncentratet
kan därefter deponeras eller blandas
med jord. En ytterligare avvattning i kammarfilterpress
kan även göras. Om endast en liten eller ingen
mängd fällt NF­koncentrat blöds ut kan kalken
blandas med vatten. Den mängd fällt NF­koncentrat
som pumpats till tank T tillsätts, med hjälp av P11,
koncentrerad svavelsyra från lagertanken T10 varvid
en utfällning av humus sker. Den sura lösningen
används därefter för att surgöra inkommande slam.
Detta sker genom att en pH mätare/regulator (pH 1
QC) i surgörningstanken T1 styr doserpumpen P12.
Den i tank T utfällda humusen avskiljs i UF­steget.
Alternativ T6
Det fällda NF­koncentratet pumpas med P10 till
slamförtjockarens inlopp efter det att koncentratet
neutraliserats med magnesiumoxid. Magnesiumoxidslurry
bereds i tank T11 varifrån slurry tillförs fällt
NF­koncentrat med pump P14. Neutralisationen regleras
genom att en pH mätare/regulator (QC2) styr
P14.
2
13 Ekonomi
REAL­processen skall inte enbart ses ur ekonomisk
synpunkt utan även ur ekologisk synpunkt genom
att ett avfall omvandlas till ny råvara. Även ur ekonomisk
synpunkt hävdar dock sig REAL­processen
väl. Nedan visas ett exempel där processen jämförs
med alternativet att avvattna slammet med centrifug
för vidare deponering.
Utgångspunkten för beräkningen är ett vattenverk
som behandlar 50 miljoner m vatten per år.
Fällningsmedlet är aluminiumsulfat (med 9 % aluminium)
som doseras i en mängd av 40 g/m . Den
utfällda aluminiumhydroxiden utgör 5 % av den
totala slammängden (100 % TS). Detta ger följande:
•
•
•
•
•
Kemikaliebehandlad vattenmängd = 50 miljoner
m /år
Kemikalieförbrukning: = 2 000 ton/år (varav ren
aluminium 1 0 ton)
Slamproduktion 100 % TS = 1 500 ton/år
Slamproduktion 15 % TS = 10 000 ton/år
Slamproduktion 2 % TS = 5 000 ton/år (aluminiumhalt
2 400 mg/l)
I båda fallen måste en slamförtjockare installeras,
varför kostnad för denna inte tas med i kalkylen.
Kostnad för driftpersonal och underhåll har inte medtagits,
eftersom det antagits vara lika för båda anläggningarna.
Samma gäller för investering i byggnad
och VVS.
Driftkostnad för en slamcentrifug
Den behandlade slammängden har beräknats till
10 m /h vid 20 h drift per dag.
• Elenergi 50 kW x 20 h/dag x
SEK/kWh = 2 4 kSEK/år
5 dagar/år x 0, 5
• Polymer 1 500 ton TS/år x 12 kg/ton TS x 40
SEK/kg = 20 kSEK/år
Den totala driftkostnaden blir då 994 kSEK/år.
Investeringen har uppskattats till ,5 miljoner som
med 15 års avskrivning och 4 % ränta ger:
• Avskrivning 2 kSEK/år
•
Ränta 0 kSEK/år
Den totala kapitalkostnaden blir då 303 kSEK/år.
Total årlig kostnad 994 kSEK/år + 303 kSEK/år
= 1 297 kSEK

Driftkostnad för REAL-processen
Beräkningen är gjord för två alternativ. Det första
alternativet avser en anläggning där det fällda NFkoncentratet
(VRF 5) återförs till slamförtjockaren.
Det andra alternativet avser en anläggning innefattande
en indunstare (VRF 4). I båda alternativen är
aluminiumförlusten satt till 10 %.
Drifttiden är satt till 500 drifttimmar per år
vilket inkluderar dia­filtrering. UF­membranytan
i alternativ 1 är beräknad till 40 m 2 mot 5 m 2
för alternativ 2, eftersom detta alternativ medför att
2,5 m /h vatten/slam återförs till slamförtjockaren.
Motsvarande ytor för NF­steget är 00 respektive
500 m 2 .
Noteras bör att kostnaden för punkter 1.1, 1.11
och 1.12 nedan minskar med 10 % och kostnaderna
för punkter 1.2, 1.4, och 1.5 minskar med 50 % om
VRF uppnås i NF­steget.
13 .1 Alternativ 1
Kostnader alternativ 1
1.1 Elenergi avseende UF­anläggning med 40 m 2
membranyta och NF­anläggning.
500 h x 120 kW/h x 0, 5 SEK/kWh = 675 kSEK/år.
1.2 Elenergi för att kyla 2,5 m /h NF­koncentrat
från 10 °C (temperatur på koncentrat efter kylning
med vatten) till 0 °C under 1 timmes tid.
500 h x 2,5 m /h x 10 °C x 1,2 kW/m , °C x 0, 5 SEK/
kWh = 168 kSEK/år.
1.3 Svavelsyra för att lösa upp 520 ton aluminiumhydroxid
motsvarande 1 0 ton Al.
1 0 ton Al/år x 5,4 ton H 2SO 4/ton Al x 500 SEK/ton
H 2SO 4 = 486 kSEK/år.
1.4 Svavelsyra för att återupplösa aluminium i återfört
– neutraliserat – fällt NF­koncentrat.
500h x 2,5 m /h x 0,002 ton Al/m x 5,4 ton H 2SO 4/
ton Al x 500SEK/ton H 2SO 4 = 131 kSEK/år.
1.5 Magnesiumoxid för att neutralisera fällt återfört
NF­koncentrat.
500 x 2,5 m /h x 0,002 ton Al/m x 2, ton MgO/ton
Al x 1 50 SEK/ton MgO = 185 kSEK/år.
2
1.6 Magnesiumoxid för att neutralisera UF­koncentrat.
Koncentratmängden beräknas vid VRF 20
och oxidmängden till 5,5 kg/m .
5 000 m /år / 20 x 0,0055 ton/m x 1 50 SEK/ton
MgO = 34 kSEK/år.
1.7 Kaliumsulfat för att fälla ut 90 % av den totalt
tillförda mängden aluminium.
1 0 tonAl/år x 0,9 x ,2 ton K2SO4/ton Al x 2 00
SEK/ton K2SO4 = 1 192 kSEK/år.
1.8 Kaliumsulfat för att återfälla återfört NF­koncentrat.
21 h/dag x 5 dagar/år x 2,5 m /h x 0,002 ton Al/m
x ,2 ton K2SO4/ton Al x 2 00 SEK/ton K2SO4 =
367 kSEK/år.
1.9 Tvättmedel för tvätt av NF.
1 kg/dag x 0 SEK/kg x 5 dagar/år = 22 kSEK/år.
1.10 Byte av membran i UF vart :e år (avser membran
med en håldiameter på mm, vilka är nästan
dubbelt så dyra som membran med en håldiameter
på ,2 mm).
40 m 2 /år x 12 000 SEK/m 2 / = 160 kSEK/år.
1.11 Byte av membran i NF varje år.
00 m 2 /år x 2 0 SEK/m 2 = 156 kSEK/år.
Den totala driftkostnaden blir då 3 558 kSEK/år
Intäkt genom återvinning av aluminiumsulfat:
2000 ton x 0,9 x1800 SEK/ton = 3240 kSEK/år
Netto driftkostnad blir då 3558 kr – 3240 kr =
318 kSEK/år
Investeringen har uppskattats till 14 miljoner SEK
som med 15 års avskrivning och 4 % ränta ger:
Avskrivning 9 kSEK/år
Ränta 2 0 kSEK/år
Den totala kapitalkostnaden blir 1 213 kSEK/år
Total årlig kostnad blir 1 213 kSEK + 318 kSEK
= 1 531 kSEK/år

13 .2 Alternativ 2
Kostnader alternativ 2
Avser en anläggning med indunstare NF (VRF 5)
och indunstare (VRF 4).
2.1 Elenergi avseende UF­anläggning.
500h x 105 kW/h x 0, 5 SEK/kWh = 590 kSEK/år.
2.2 Elenergi för avdrivning av 1,9 m vatten/h
500 h x 0, 5 SEK/kWh= 421 kSEK/år.
2.3 Elenergi för att kyla 0, m /h NF­koncentrat
från 10 °C (temperatur på koncentrat efter kylning
med vatten) till 0 °C under 1 timmes tid.
500 h x 0, m /h x 10 °C x 1,2 kW/m grad C x 0, 5
SEK/kWh = 39 kSEK/år.
2.4 Svavelsyra för att lösa upp 520 ton aluminiumhydroxid
motsvarande 1 0 ton Al.
1 0 ton Al/år x 5,4 ton H 2SO 4/ton Al x 500 SEK/ton
H 2SO 4 = 486 kSEK/år.
2.5 Magnesiumoxid för att neutralisera UF­koncentrat.
Koncentratmängden beräknas vid VRF 20
och oxidmängden till 5,5 kg/m .
5 000 m /år/20 x 0,0055 ton/m x 1 50 SEK/ton MgO
= 34 kSEK/år.
2.6 Kaliumsulfat för att fälla ut 90 % av den totalt
tillförda mängden aluminium.
1 0 ton Al/år x 0,9 x ,2 ton K 2SO 4/ton Al x 2 00 SEK/
ton K 2SO 4 = 1 192 kSEK/år.
2.7 Kaliumsulfat för att återfälla återfört NF­koncentrat.
500 h x 0, m /h x 0,0024 ton Al/m x ,2 ton K 2SO 4/
ton Al x 2 00 SEK/ton K 2SO 4 = 79 kSEK/år.
2.8 Tvättmedel för NF.
1 kg/dag x 0 SEK/kg x 5 dagar/år = 22 kSEK/år.
2.9 Byte av UF­membran vart :e år (avser membran
med en håldiameter på mm, vilka är nästan dubbelt
så dyra som membran med en håldiameter på ,2
mm).
5 m 2 /år x 12 000 SEK/m 2 / = 140 kSEK/år.
29
2.10 Byte av NF­membran varje år.
500 m 2 /år x 2 0 SEK/m 2 = 130 kSEK/år.
Den totala driftkostnaden blir då 3 133 kSEK/år
Intäkt genom återvinning av aluminiumsulfat:
2000 ton x 0,9 x1800 SEK/ton = 3 240 kSEK/år
Netto driftkostnad blir då 3 133 kr – 3 240 kr =
–107 kSEK/år
Investeringen har beräknats till 1 miljoner SEK med
15 års avskrivning och 4 % ränta:
Avskrivning 1 200 kSEK/år
Ränta 0 kSEK/år
Den totala kapitalkostnaden blir 1 200 kr + 360
kr = 1 560 kSEK/år
Total årlig kostnad blir 1 560 kSEK – 107 kSEK
= 1 453 kSEK/år
Eftersom skillnaden mellan alternativ 1 och 2 är
relativt liten har kostnaden för REAL­processen fortsättningsvis
antagits vara ett medeltal mellan alternativen,
dvs. 1 490 kSEK/år, som skall jämföras med
kostnaden för centrifugalternativet 1 29 kSEK/år
”Centrifugalternativet” producerar 10 000 ton
slam/år. REAL­processen producerar 50 ton/år.
Centrifugalternativet producerar därmed 250 ton
mer slam. Om man nu antar att man i båda fallen
måste deponera både slammet från centrifugen och
koncentratet från UF, får man det samband mellan
lönsamhet (REAL­process kontra ”centrifug”) och
total kvittblivningskostnad, dvs frakt + deponikostnad
+ ev. skatter, som figur 1 ­1 (nästa sida) visar.
Som framgår av figur 1 ­1 ligger break­even för
en REAL­installation på en kvittblivningskostnad
om 10 SEK/ton. Vid en kvittblivningskostnad om
2 SEK/ton blir besparingen 1 miljon per år. Till
detta skall givetvis läggas de minskade negativa
miljökonsekvenserna som en REAL­installation ger,
även om dessa är svåra att kvantifiera i kronor och
ören.

ReAl processens lönsamhet
kontra "centrifug" (milj. SEK)
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2
0 50 100 150 200 250
-0,4
-0,6
-0,8
Figur 13-1. REAL-processens lönsamhet kontra ”centrifug” som funktion av kvittblivningskostnad.
14 Försök med slam från
Karlskronas vattenverk
Ca 12 m slam från Karlskrona vattenverk har transporterats
till Hässlö. Försök utfördes på detta slam.
Nya membran med en avskiljning på 00 000 Da
och en kanaldiameter på mm hade anskaffats för
detta försök. Tyvärr uppstod det återkommande felet
att anläggningen inte automatiskt kunde hålla ett
konstant differenstryck på bar mellan UF­stegets
feed och permeatsida. Detta betydde att anläggningen
beträffande denna funktion fick regleras manuellt
och detta i sin tur betydde att maximal VRF i UFsteget
fick begränsas till 1 . För övrigt kunde man
konstatera att slammet från Karlskrona uppträdde
på samma sätt som slammet från Hässlö. De data
som presenteras avseende behandling av slam från
Hässlö vattenverk kan därmed på goda grunder även
anses gälla för slam från Karlskrona vattenverk. Vad
gäller VRF kan man dock anta att en högre VRF i
UF­steget borde kunna uppnås eftersom mängden
aluminiumhydroxid i slammet är betydligt högre än
för det från Hässlö.
Kvittblivningskostnad (SEK/ton slam)
0
15 Försök med slam från
Ringsjöverket, Stehag
Ca 12 m slam från Ringsjöverket har transporterats
till Hässlö. Två försök utfördes på detta slam. Liksom
i försöken med slam från Karlskrona utfördes försöken
på slam från Ringsjöverket med membran med
en håldiameter på mm och en avskiljning på
00 000 Da. Skillnaden med slammet från Ringsjöverket
och slammen från Hässlö och Karlskrona är
att fällningskemikalien är järnbaserad istället för
aluminiumbaserad. Detta betyder att endast UF­ och
NF­stegen testades eftersom järn inte bildar någon
svårlöslig förening då kaliumsulfat tillförs NF­koncentratet.
Det finns dock en rad andra alternativ att
avskilja järnet vilka först kommer att testas i laboratorieskala
på producerat NF­koncentrat och därefter
i pilotskala då anläggningen under hösten flyttas till
Stehag. Retentionen av järn i UF­steget var vid surgörnings
pH om 2 så hög som 19 % medan retentionen
reducerades till blygsamma % vid ett surgörnings­pH
om 1,5. Detta kan indikera att all
järnhydroxid inte hinner lösas upp av syran vid den
uppehållstid och temperatur som råder i surgörningssteget.
I övrigt indikerade försöken att järnslammet
uppträder på samma sätt som aluminiumslammet
från Hässlö och Karlskrona. De försök som
skall utföras under hösten/vintern vid Stehag kommer
att ge svar på hur järnslammet kan behandlas med
REAL­processen.

16 Slutsatser
Slutsatserna avser behandling av aluminiumslam.
• Surgörningssteget fungerar som tänkt dvs. processen
kan enkelt styras med en pH mätare/regulator
som styr syratillförseln så att ett konstant pH
om ca 2 upprätthålles.
• UF­steget fungerar bättre än förväntat med en
mycket hög flux och VRF. Dessutom behöver
membranen troligtvis aldrig tvättas. Retentionen
av aluminium är som förväntad. En hydrolys av
slammet sker i UF­steget men inte så mycket att
det fällda NF­koncentratet kan användas som kolkälla
i ett avloppsreningsverks kvävereduktionssteg.
Å andra sidan så påverkas inte recipienten
om det fällda NF­koncentratet skall återföras till
denna.
• NF­steget fungerar sämre än förväntat beroende
på utfällning av humus vilket medför att tvätt
måste ske relativt ofta. Även den VRF som kan
nås är lägre än förväntat om ett rimligt flux skall
upprätthållas. Tvättprocessen går dock mycket
bättre än förväntat och membranets renvattenflux
försämras inte. Permeatet är så rent att det kan
ledas till vattenverkets råvattenintag.
• Fällningen av NF koncentratet fungerar som förväntat
och ett lättavvattnat och rent kalialun kan
återvinnas.
• Det skall enligt teoretiska beräkningar vara fullt
möjligt att återföra fällt NF koncentrat till REALprocessen.
• Den totala förlusten av aluminium i processen kan
uppskattas till 10 % +/–5 %.
•
Förutsatt att vattenverket har en kostnad för kvittblivning
av slam är REAL­processen lönsam jämfört
med en installation av centrifug för avvattning
av slammet.
1

Referenser
www.exekia.fr/us/support.htm (2005­09­ 0)
Membralox® Users´ Manual, updated 2001­0 ­25.
Persson K.M. & Billqvist S. (2004). Pilotförsök med nanofiltrering av fluoridhaltigt
vatten, VA­Forsk 2004­1 .
Scott K. (1995). Handbook of Industrial Membranes, 1st ed., Elsevier.
Sengupta A.K. & Shi B. (1995). Selective Alum Recovery from Clarifier Sludge,
JAWWA, January.
Stendahl K., Färm C., Fritzdorf I. & Ulmert H. (2005). The Real Process – A
process for recycling of sludge from water works, IWA, Johannesburg, Sydafrika.
Stevenson F.J. (1994). Humus Chemistry; Genesis, Composition, Reactions. John
Wiley & Sons NY, 1994
Svenska vatten­ och avloppsverksföreningen (VAV) (1990). Vattenverksslam,
Rapport .
Öman J. (199 ). Överledning av vattenverksslam till reningsverk, Diploma work
199 :2 , Luleå Technical University, Sweden.
2

Bilaga A: 3-D bild över pilotanläggningen
Dimensioner:
Längd 4 00 mm
Höjd 2 50 mm
Bredd 1500 mm

Bilaga B: Flödesschema över pilotanläggningen
4

Bilaga C: Humusmolekyler (50–100 kDa)
HOOC
HOOC
- OOC
- OOC
COO -
COO -
Neutralt/Alkaliskt
2H +
COO-Al + -OOC
Komplex med Al 3+
COOH
COOH
5
HOOC
COOH
HOOC
COOH
Surt

Bilaga D: Flödesschema över fullskaleanläggning

Bilaga E: Batchmodellen
Arbets-
tank
Permeat

Bilaga F: Julgransmodellen
Arbetstank
Koncentrat
Permeat

Box 47607 117 94 Stockholm
Tfn 08 506 002 00
Fax 08 506 002 10
E-post svensktvatten@svensktvatten.se
www .svensktvatten .se
Återvinning av vattenverksslam