Återvinning av vattenverksslam

More documents

Recommendations

Info

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
Page 1: VA-Forsk rapport Nr 2006-07 Återvi
Page 4 and 5: VA-Forsk Bibliografiska uppgifter f
Page 7 and 8: Innehåll Förord . . . . . . . . .
Page 9 and 10: Sammanfattning Vid produktion av dr
Page 11 and 12: 1 Bakgrund De försök i pilotskala
Page 13 and 14: koncentrerade svavelsyran lagras i
Page 15: 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Figur
Page 19 and 20: 7 Nanofiltrering NF I nanofiltrerin
Page 21 and 22: Flux (l/m2, h) 50 40 30 20 10 0 0 5
Page 23 and 24: KAl(SO4)2 (%) 0,55 0,5 0,45 0,4 0,3
Page 25 and 26: Figur 11-3. Fördelningen av COD om
Page 27 and 28: C: Flöde C utgör klarvattenfasen
Page 29 and 30: 4. 5. . (alternativ T5) eller till
Page 31 and 32: 13 .2 Alternativ 2 Kostnader altern
Page 33 and 34: 16 Slutsatser Slutsatserna avser be
Page 35 and 36: Bilaga A: 3-D bild över pilotanlä
Page 37 and 38: Bilaga C: Humusmolekyler (50-100 kD
Page 39 and 40: Bilaga E: Batchmodellen Arbets- tan
Page 41: Box 47607 117 94 Stockholm Tfn 08 5

Återvinning av vattenverksslam

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?