Process

Under rubri­ken ”Lös­ning” finns en kort bak­grunds­in­for­ma­tion till pro­ces­sen.

Sche­mat visar en stan­dard­lös­ning för rening av avlopps­vat­ten med till­hö­ran­de kem­fäll­nings­steg. Vid rening av råvat­ten är endast kemste­get rele­vant. Kemste­get består i exemp­let av:

1= Inkom­man­de vat­ten, 2= Flö­des­mät­ning, 3= För­ore­nings­mät­ning, 4= Inten­sivin­bland­ning, 5= Flock­ning, 6= Sla­mav­skilj­ning, 7= Klar­vat­ten­fas, 8= Utgå­en­de vat­ten, 9= För­ore­nings­mät­ning.

Det uni­ka med Flo­Cells tek­nik är att den styr både koa­gu­lant­dos och basi­ci­tet dyna­miskt. På så sätt upp­nås en opti­mal renings­grad vid lägs­ta möj­li­ga kemi­ka­li­e­för­bruk­ning.

Pro­ces­sche­mat är här anpas­sat för ett stör­re renings­verk med en för­bruk­ning av >10 kg Al/h (som ren Al-jon) men pro­ces­sen kan utfor­mas på alter­na­ti­va sätt för mind­re verk. Meto­den är den­sam­ma.

Grund­läg­gan­de är att basi­ci­te­ten regle­ras genom att en kon­cen­tre­rad lös­ning av ett Al-salt till­förs en hyd­rox­id (rek­tions­kär­let i sche­mat). Al-sal­tet kan vara en lös­ning av Al-sul­fat eller klo­rid och hyd­rox­i­den exem­pel­vis kalk. I pro­ces­sen styrs kvo­ten OH-/Al 3+ där 1,5 mot­sva­rar 50% basi­ci­tet. Note­ra att hyd­rox­id­till­för­seln inte är kopp­lad till den juste­ring av fäll­nings-pH som kan före­kom­ma i kemste­get och att Flo­Cells pro­cess endast omfat­tar den begrän­sa­de mäng­den koa­gu­lant som leds till kemste­get.

I ver­ket mäter vi för­ore­nings­gra­den on-line, anting­en på inkom­man­de eller utgå­en­de renat vat­ten eller båda, samt flö­de och ev. tem­pe­ra­tur. Mät­vär­de­na ger oss möj­lig­het att dyna­miskt sty­ra både basi­ci­te­ten och koa­gu­lant­do­sen så att ett opti­malt för­hål­lan­de upp­nås. Basi­ci­te­ten regle­ras genom styr­ning av OH-till­för­seln till reak­tions­kär­let och koa­gu­lant­do­sen genom styr­ning av Al-till­för­seln.

Läs mer om FloCells process

Ny unik metod att rena avlopps- och dricksvatten med kemisk fällning.

Kemisk fäll­ning används när söt­vat­ten från sjö­ar och flo­der skall renas till dricks­vat­ten eller pro­cess­vat­ten och vid rening av indust­ri­ellt- eller kom­mu­nalt avlopps­vat­ten. De mest använ­da kemi­ka­li­er­na i renings­pro­ces­sen är mono­me­ra eller poly­me­ra alu­mi­ni­umsal­ter. Sal­tet blan­das med vatt­net och fäl­ler då ut för­ore­ning­ar som där­ef­ter sepa­re­ras från det rena­de vatt­net i form av slam. För­ore­ning­ar­na i vatt­net kan både bestå av par­tik­lar och lös­ta ämnen.

För renings­ver­ket är pro­ble­met att man anting­en mås­te väl­ja en mono­mer eller en poly­mer fäll­nings­ke­mi­ka­lie. Väl­jer ver­ket en poly­mer mås­te de dess­utom väl­ja mel­lan oli­ka poly­me­ri­sa­tions­gra­der. Valet blir all­tid en kom­pro­miss eftersom de oli­ka vari­an­ter­nas renings­ef­fek­ti­vi­tet är bero­en­de av den typ och grad av för­ore­ning som för stun­den finns i vatt­net. Vari­a­tio­ner­na kan vara års­tids­bund­na eller väder­be­ro­en­de, och kan exem­pel­vis vid regn änd­ras på någon tim­ma. Det enda ver­ket då kan göra för att möta des­sa vari­a­tio­ner är att änd­ra mäng­den till­satt fäll­ning­ke­mi­ka­lie vil­ket säl­lan blir opti­malt.

Med Flo­Cells nya metod kan både koa­gu­lant­do­se­ring och poly­me­ri­sa­tions­grad regle­ras på plats i ver­ket. Dess­utom styrs regle­ring­en auto­ma­tiskt med hjälp av direk­ta­na­lys av vatt­nets inne­håll av för­ore­ning­ar. Meto­den ger ver­ken en helt ny möj­lig­het att nå ett opti­malt renings­re­sul­tat och sam­ti­digt mins­ka kemi­ka­li­e­för­bruk­ning­en. Det­ta leder dess­utom till en minsk­ning av slampro­duk­tio­nen, vil­ket till­sam­mans med en mins­kad kemi­ka­li­e­an­vänd­ning inne­bär en kost­nads­be­spa­ring och en mins­kad mil­jö­be­last­ning.

Ett van­ligt sätt att behand­la avlopps­vat­ten är att först låta vatt­net pas­se­ra ett grov­gal­ler där stör­re för­ore­ning­ar, som tra­sor etc, avskiljs. Där­ef­ter avskiljs stör­re tyng­re par­tik­lar genom att de får sedi­men­te­ra i en tank. I näs­ta steg behand­las vatt­net bio­lo­giskt, vil­ket inne­bär att bak­te­ri­er till­sam­mans med inblåst luft bry­ter ned orga­nis­ka för­ore­ning­ar till bl.a. kol­di­ox­id. I mel­lan­se­di­men­te­rings­tan­ken avskiljs över­skot­tet av bil­da­de bak­te­ri­e­an­sam­ling­ar och and­ra par­tik­lar. Slut­re­ning­en sker med kemisk fäll­ning. Kemisk fäll­ning används även vid råvat­tenre­ning men då utan de före­gå­en­de behand­lings­ste­gen.

FloCell Process Vattenrening

Vat­ten­flö­det (1) till den kemis­ka rening­en mäts med en flö­des­mä­ta­re (2) – i Flo­Cells pro­cess även någon eller någ­ra av de för­ore­ning­ar som är kri­tis­ka för vatt­nets rening. Mät­ning­ar­na görs onli­ne och kan ske på både inkom­man­de (3) och utgå­en­de (9) vat­ten. I syn­ner­het för vat­ten­verk kan även vat­ten­tem­pe­ra­tu­ren vara en intres­sant para­me­ter att mäta. Alu­mi­ni­um­lös­ning­en till­sätts till­sam­mans med det ore­na­re vatt­net i en inbland­ningstank (4). Där­ef­ter sker en utfällning/flockning av alu­mi­ni­u­met i flock­ningstan­kar (5). Floc­ken avskiljs i en sedi­men­te­rings­tank (6) där en slam- och en vat­ten­fas (7) bil­das. Resul­tat blir ett renat vat­ten (8).

Flo­Cells metod utgår från ett mono­mert salt där alu­mi­ni­um har ladd­ning­en 3+. I en reak­tor blan­das sal­tet med hyd­rox­idjo­ner, i form av exem­pel­vis kalk, var­vid en poly­mer­sa­tion sker. Poly­me­ri­sa­tio­nen ger alu­mi­ni­um­kom­plex med en hög­re ladd­ning. För­hål­lan­det hyd­rox­id- /aluminiumjoner avgör gra­den av ladd­nings­ök­ning (även kal­lad basi­ci­tet eller poly­me­ri­sa­tions­grad). I Flo­Cells metod ana­ly­se­ras typ och grad av för­ore­ning samt even­tu­ellt vat­ten­tem­pe­ra­tu­ren. Mätre­sul­ta­ten behand­las i en dator som styr mäng­den dose­rad alu­mi­ni­um och poly­me­ri­sa­tions­grad så att ett opti­malt renings­re­sul­tat erhålls.

Kemisk/fysikalisk bakgrund

Par­tik­lar, även kal­la­de sus­pen­de­ra­de ämnen (SS), som avskiljs med kemisk fäll­ning är oftast så små att de svä­var runt i vatt­net utan att sjun­ka till bot­ten, vil­ket gör hela vatt­net grum­ligt. De kan röra sig om små oor­ga­nis­ka sand- och ler­par­tik­lar som består av oli­ka mine­ral, men även orga­nis­ka par­tik­lar som ansam­ling­ar av bak­te­ri­er och humusäm­nen från sko­gar och våt­mar­ker. Par­tik­lar­na kan även bestå av mikro­plas­ter från tex­tili­er och lik­nan­de. Par­tik­lar i vatt­net ana­ly­se­ras som turbiditet/grumlighet och anges ofta i NTU.

Fos­for: Fos­for ℗ finns i avlopps­vat­ten och är ett vik­tigt när­salt för all växt­lig­het. Släpps fos­for ut i sjö­ar och hav blir det pro­blem med oöns­kad alg­blom­ning och igen­väx­ning av sjö­ar. Fos­for binds vid kemisk fäll­ning och bil­dar svår­lös­ligt alu­mi­ni­um­fos­fat som avskiljs med slam­met.

Kvä­ve: Kvä­ve (N) finns i avlopps­vatt­nen och är som fos­for ett vik­tigt när­salt. Det kvä­ve som finns löst i avlopps­vatt­net binds inte till alu­mi­ni­um och avskiljs där­för inte vid kemisk fäll­ning. Men det finns par­tik­lar i vatt­net som inne­hål­ler kvä­ve och när des­sa fälls ut mins­kar kvä­vet i vatt­net.

Färg: Vatt­nets färg är av stor bety­del­se vid fram­ställ­ning av dricks­vat­ten. Kemisk fäll­ning är ett effek­tivt sätt att redu­ce­ra fär­gen. Orga­nis­ka humus- och fulvosy­ror, som är ned­bryt­nings­pro­duk­ter av väx­ter, ger vat­ten en brun färg och bidrar ock­så till att ge det en dålig smak. Des­sa syror avskiljs effek­tivt med kemisk fäll­ning. Fär­gen ana­ly­se­ras ofta som mg Pt/l.

Lös­ta orga­nis­ka ämnen: Vid rening av avlopps­vat­ten avlägs­nas huvud­de­len av des­sa för­ore­ning­ar i ver­kets bio­lo­gis­ka renings­steg. En del av de lös­ta orga­nis­ka ämne­na som åter­står efter biore­ning­en adsor­be­ras ock­så på de floc­kar som bil­das vid den kemis­ka fäll­ning­en. I vat­ten­verk vill man ock­så redu­ce­ra mäng­den lös­ta orga­nis­ka ämnen, eftersom des­sa dels kan ge vatt­net en dålig smak, dels orsa­ka bak­te­ri­e­till­växt i dis­tri­bu­tions­led­ning­ar­na. För att redu­ce­ra bak­te­ri­er i vatt­net är det van­ligt att vatt­net, efter fäll­ning och fil­tre­ring, klo­re­ras eller behand­las med UV-ljus. Även ult­ra­fil­tre­ring kan före­kom­ma. Orga­nis­ka ämnen kan ana­ly­se­ras som TOC (Total Orga­nic Car­bon) eller som adsorp­tion vid 254 nano­me­ter.

Alu­mi­ni­umjo­nen har i sin mono­me­ra form ladd­ning­en 3+. När jonen till­förs det vat­ten som skall genom­gå kemisk fäll­ning sker först en ladd­nings­ne­ut­ra­li­sa­tion av exem­pel­vis par­tik­lar i vatt­net vil­ka van­ligt­vis har en nega­tiv ladd­ning. Där­ef­ter sker en utfäll­ning av svår­lös­lig alum­ni­um­hyd­rox­id – en svep­flock bil­das.

Al3+ + 3 (OH)- = Al(OH)3(S) (Reak­tio­nen krä­ver att OH-joner finns när­va­ran­de eller till­förs). I avloppsre­nings­verk där fos­for ofta före­kom­mer fäl­ler Al-jonen ut fos­fa­ten som svår­lös­lig alu­mi­ni­um­fos­fat. Svep­floc­ken adsorberar/innesluter för­ore­ning­ar i vatt­net och en avskilj­bar flock bil­das. Floc­kav­skilj­ning­en kan sedan ske med hjälp av sedi­men­te­ring, flo­ta­tion eller fil­tre­ring eller en kom­bi­na­tion av des­sa.

I en poly­mer alu­mi­ni­um­ko­a­gu­lant, van­ligt­vis PAC (poly­a­lu­mi­ni­um­klo­rid), har Al-joner bil­dat poly­me­ra kom­plex genom att joner­na knyts sam­man av bryg­gor av OH-joner enligt bil­den nedan.

Flocell Process Aluminum chemistry in water

Som fram­går av bil­den så ökar ladd­ning­en med en ökad poly­me­ri­sa­tions­grad. Den öka­de ladd­ning­en gör att ladd­nings­ne­ut­ra­li­sa­tio­nen går snab­ba­re, dvs koa­gu­lan­ten blir mer reak­tiv. Se bil­den nedan.

FloCell Process Illustration Polymeric Aluminum

Det­ta leder till att en poly­mer koa­gu­lant är bätt­re på att fäl­la ut par­tik­lar i avlopps­vatt­net, men å and­ra sidan säm­re när det gäl­ler att fäl­la ut lös­ta orga­nis­ka sub­stan­ser. Eftersom reak­tions­has­tig­he­ten (flock­bild­ning­en) ock­så är bero­en­de av vat­ten­tem­pe­ra­tu­ren, kan en poly­mer pro­dukt vara lämp­lig att använ­da i vat­ten­verk vin­ter­tid, då vat­ten­tem­pe­ra­tu­ren är låg. Man bör dock obser­ve­ra att använ­dan­det av en hög­po­ly­me­ri­se­rad pro­dukt stäl­ler höga krav på inbland­ning­en i det vat­ten som skall fäl­las, så att koa­gu­lan­ten hin­ner blan­das in i hela vat­ten­mas­san, innan laddningsneutralisationen/flockbildningen star­tar.

Någ­ra orsa­ker till att vat­ten­kva­li­te­ten och fäll­nings­för­må­gan i kemste­get vari­e­rar:

Vat­ten­verk:

  • Vat­ten­tem­pe­ra­tur.
  • Alg­blom­ning.
  • Is- och snö­smält­ning
  • Neder­börd.
  • Oför­ut­säg­ba­ra utsläpp till råvat­ten­käl­lan.

Kom­mu­na­la avloppsre­nings­verk:

  • Aku­ta stör­ning­ar i det bio­lo­gis­ka renings­ste­get.
  • Mins­kad bio­lo­gisk fos­for­re­duk­tion vin­ter­tid.
  • Vari­e­ran­de pro­duk­tion eller stör­ning­ar i pro­duk­tio­nen i anslut­na indu­stri­er.
  • Dag­li­ga vari­a­tio­ner i belast­ning från anslut­na hus­håll.
  • Ökad belast­ning under semester­ti­der.
  • Neder­börd.

Indust­ri­el­la renings­verk.

  • Säsongsva­ri­a­tio­ner i pro­duk­tio­nen eller av råva­ran.
  • Aku­ta stör­ning­ar i pro­duk­tions­pro­ces­sen.
  • Stör­ning­ar i det bio­lo­gis­ka renings­ste­get, exem­pel­vis efter drif­tav­brott för under­håll.
  • Dag­li­ga vari­a­tio­ner i pro­duk­tions­pro­ces­sen. Exem­pel­vis ren­gö­ring.

Begrep­pet vat­ten­kva­li­té är mång­fa­set­te­rat. I det­ta sam­man­hang är föl­jan­de ana­lyspa­ra­met­rar, som samt­li­ga kan ana­ly­se­ras on-line, mest aktu­el­la för Flo­Cells pro­cess:

Tur­bi­di­tet, TOC, ”254” nm, P (avlopp), färg (vat­ten­verk).

Ver­ket väl­jer att mäta en eller fle­ra av de para­met­rar som åter­speg­lar vari­a­tio­ner i vat­ten­kva­li­te­ten och som histo­riskt sett varit kri­tis­ka för renings­re­sul­ta­tet.

Exem­pel:

Ett vat­ten­verk använ­der mono­mer Al-sul­fat. Vid häf­ti­ga regn sti­ger tur­bi­di­te­ten, var­för man ökar Al-dosen. Efter instal­la­tion av Flo­Cells pro­cess ökar man istäl­let pri­märt poly­me­ri­sa­tions­gra­den men behål­ler Al-dosen på en låg nivå. Den­na åtgärd mins­kar slampro­duk­tio­nen eftersom en höj­ning av poly­me­ri­sa­tions­gra­den inte bidrar till slam­bild­ning­en. Dess­utom är det väsent­ligt bil­li­ga­re att till­sät­ta en hyd­rox­id än att öka Aldo­sen. Krä­ver dess­utom flock­nings­pro­ces­sens pH att hyd­rox­id till­sätts, blir till­för­seln av hyd­rox­id för att höja basi­ci­te­ten ett noll­sum­me­spel.

Exem­pel:

Ett vat­ten­verk använ­der en alu­mi­ni­um­ko­a­gu­lant. Under som­mar och tidig höst ökar tur­bi­di­te­ten pga alg­blom­ning, men sam­ti­digt ökar ock­så den lös­ta mäng­den orga­nisk sub­stans. Här upp­står ett dilem­ma eftersom en poly­mer koa­gu­lant bätt­re redu­ce­rar en hög tur­bi­di­tet men säm­re löst orga­nisk sub­stans och en mono­mer mot­sat­sen. Genom att mäta både tur­bi­di­tet och ”254” eller TOC på inkom­man­de råvat­ten och utgå­en­de renat vat­ten, ger Flo­Cells pro­cess dyna­miskt den opti­ma­la balan­sen mel­lan poly­me­ri­sa­tions­grad och Al-dos.

Exem­pel:

Vi utgår från att ett kom­mu­nalt avloppsre­nings­verk dose­rar sin koa­gu­lant flö­des­pro­por­tio­nellt. På mor­gon och kvälls­tid påver­kas ver­ket av att de anslut­na hus­hål­len pro­du­ce­rar både avlopps­vat­ten med en hög för­ore­nings­halt och stör­re volym. Koa­gu­lant­do­sen, g Al/m3, är där­för anpas­sad efter en hög för­ore­nings­grad och inte efter medel­hal­ten under res­ten av dyg­net.

Vid ett ”nor­mal­regn” späds avlopps­vatt­net, vil­ket leder till en ytter­li­ga­re överdo­se­ring. Ett kraf­tigt regn sköl­jer ini­ti­alt avlopps­led­ning­ar­na vil­ket inne­bär en kraf­tig belast­ning på ver­ket både hyd­rau­liskt och för­ore­nings­mäs­sigt. Efter renskölj­ning­en mins­kar hal­ten för­ore­ning medan den hyd­rau­lis­ka belast­ning­en kvar­står.

En flö­des­pro­por­tio­nell styr­ning blir där­med långt ifrån opti­mal. En del verk mäter exem­pel­vis fos­for­hal­ten och styr koa­gu­lant­do­sen både efter fos­for­hal­ten och flö­det. Som vi tidi­ga­re påpe­kat påver­kas utfäll­ning av löst fos­for endast av alu­mi­ni­umdo­sen inte av koa­gu­lan­tens poly­me­ri­sa­tions­grad. Den öka­de hyd­rau­lis­ka belast­ning­en ökar ofta anta­let par­tik­lar i utgå­en­de renat vat­ten (tur­bi­di­te­ten) och med det­ta även par­ti­kel­bun­den fos­for. Med Flo­Cells metod styr man där­för alu­mi­ni­umdo­sen efter den lös­ta mäng­den fos­for i inkom­man­de ore­nat vat­ten och poly­me­ri­sa­tions­gra­den efter bun­den fos­for eller tur­bi­di­te­ten i utgå­en­de renat vat­ten. Där­med upp­nås bäs­ta möj­lig renings­grad till lägst möj­lig drift­kost­nad.

De som öns­kar mer infor­ma­tion är väl­kom­na att kon­tak­ta oss.