Embed Size (px)
Citation preview
KEMISK FÄLLNING AV DAGVATTEN
Rening med hög verkningsgrad
Fredrik Nyströ[email protected]
#NAM19
Sundsvall, 7 februari
FÖRORENINGAR, PARTIKLAR OCH RENING
▪ Partiklar viktiga transportörer av föroreningar
▪ Små partiklar har högre koncentration av föroreningar
▪ Sedimenteringsprocesser
▪ Designstorlek för god reningseffekt
▪ Små partiklar avskiljs sämre
SEDIMENTERINGSTID
Particle size (mm)
Classification Examples Total surface Area (m2/cm3)
Time Required to Settle 1 m (Specific Gravity 2.65)
10 Coarse dispersion Gravel, coarse sand, mineral substances, preciptated and flocculated particles, silt, macroplankton
6 × 10-4 1 second
1 6 × 10-3 10 seconds
10-1 6 × 10-2 2 minutes
10-2 Fine particulate Mineral substances, precipitated and flocculated particles, silt, bacteria, plankton, and other organisms
0.6 2 hours
10-3 6 8 days
10-4 60 2 years
10-5 Colloidal dispersion Mineral substances, hydrolysis and precipitated products, macromolecules, biopolymers, viruses
600 20 years
10-6 6000 200 years
< 10-6 Solution Inorganic simple and complex ions, molecules and polymeric species, polyelectrolytes, organic molecules, undissociated solutes
(modified from Bratby, 2016)
KVOTEN YTAREA / VOLYM
Radie 1 2 3
Ytarea 4π 8π 12π
Volym 4π/3 32π/3 256π/3
Ytarea / Volym 3 0.75 0.33
YtavrinningTill recipient
Partikelstorlek % som sedimenterar
Större än 10 µm 100%
Mellan 2 och 10 µm 50%
Mindre än 2 µm 0%
100 % TSS
100 % Föroreningar (partikelbundna)4.5 % TSS
65 % Föroreningar (partikelbundna)
Partikelstorlek Andel av total (TSS)
Större än 10 µm 91.5 %
Mellan 2 och 10 µm 8 %
Mindre än 2 µm 0.5 %
Partikelstorlek Anrikningsfaktor
Större än 10 µm 1x
Mellan 2 och 10 µm 10x
Mindre än 2 µm 50x
(McKenzie, et al. 2008)
Viktigt att avskilja små partiklar
för hög reningseffekt!
KEMISK FÄLLNING
▪ Små partiklar aggregerar och kan sedimentera!
▪ Välkänd process men ej utbredd i en dagvattenkontext
(Suopajärvi, 2015)
MINA DOKTORANDSTUDIER
▪ Laboratorieutvärdering av kemisk fällning (med jar tests)
– Val av fällningskemikalie?
– Fällningskaraktäristik?
– Koaguleringsmekanism
– Fällningsprestanda
▪ Avskiljningseffekt för metaller i vägdagvatten med
kemisk fällning
I LABBET
Jar testing utrustning
Protokoll
▪ Snabb omrörning - 60 sekunder @ 200 rpm
▪ Långsam omrörning - 15 minuter @ 30 rpm
▪ Sedimentation - 30 minuter
KEMISK FÄLLNING AV VÄGDAGVATTEN
▪ Vägdagvatten
– Central väg i Luleå
– 2+2 väg med upphöjd grästbeväxt refug som avdelning, en körriktning provtogs
– ~ 17 000 fordon/dag
▪ Vägdagvatten från 4 regn under hösten 2017
– Första 25 L
▪ Fällt med två fällningskemikalier– PIX-111, järnklorid
– PAX-215, polyaluminiumklorid
EXPERIMENTDEISGN
Jar-test II: Avskiljningseffekt
3x Kontroll (Sedimentering) 3x Fällning
Parametrar: Turbiditet, TSS, konduktivitet, pH, alkalinitet,
metalhalter, organiskt material, PSD
Jar-test I: Bästämma dosering
Kontroll (Sedimentering) samt 5 bägare med fällningskemikalie
Parametrar: Turbiditet, TSS, konduktivitet, pH, alkalinitet, PSD
Insamling vägdagvatten
Parametrar: Turbiditet, total suspended solids (TSS), konduktivitet, pH, alkalinitet, metallhalter, organiskt material (TOC/DOC),
partikelstorleksfördelning (PSD)
KVALITET VÄGDAGVATTEN
Time since
last runoff
event
Turbidity TSS Conductivity pH Alkalinity
(hours) (NTU) (mg/L) (µS/cm) (mg/L as CaCO3)
2017-08-24 57 367 690 71.8 7.3 33.3
2017-09-19 81 331 390 73.4 8 38.1
2017-10-03 290 605 750 134 8.1 55.5
2017-10-10 73 1026 820 96 8.3 65.1
Date
KVALITET VÄGDAGVATTEN
Metal Total Dissolved
(<0.45µm)
Dissolved as a
fraction of total
Suggested
discharge limits* Exceedance
*
(µg/L) (µg/L) (% ) (µg/L) (% )
Cd 0.377 ± 0.669 ND - 0.4 / 0.5 -
Cr 61.6 ± 9.33 1.71 ± 1.7 3 10 / 25 516 / 146
Cu 182 ± 15.5 21.8 ± 4.71 12 18 / 40 900 / 355
Ni 30.3 ± 6.50 1.81 ± 2.16 6 15 / 30 102 / 1
Pb 36.6 ± 6.99 0.24 ± 0.71 1 8 / 15 358 / 144
Zn 802 ± 25.7 28.8 ± 5.21 4 75 / 125 969 / 542
* Discharge to: water body / separate sewer system; ND, not detected; -, not calculated
AVSKILJNINGSEFFEKT
AVSKILJNINGSEFFEKT METALLER
Sedimentation PIX-111 PAX-215
Turbidity 30 ± 10 98 ± 1 98 ± 1
TSS 74 ± 20 99 ± 1 99 ± 1
TOC 33 ± 23 71 ± 33 62 ± 40
DOC -36 ± 126 26 ± 13 2 ± 18
Total metal
Cd 41 ± 20 87 ± 7 92 ± 5
Cr 54 ± 15 98 ± 1 96 ± 2
Cu 43 ± 13 93 ± 2 88 ± 5
Ni 48 ± 17 90 ± 3 78 ± 12
Pb 46 ± 17 99 ± 1 98 ± 0
Zn 42 ± 16 83 ± 2 91 ± 4
Dissolved metal (<0.45 µm)
Cd - - -
Cr 0 ± 14 57 ± 21 34 ± 32
Cu -1 ± 6 47 ± 10 30 ± 6
Ni -11 ± 28 -26 ± 33 -182 ± 59
Pb 0 ± 15 50 ± 34 42 ± 37
Zn 4 ± 11 -417 ± 294 -105 ± 63
AVSKILJNINGSEFFEKTER (%)
PARTIKELSTORLEKSFÖRDELNING
SLUTSATSER FRÅN LABBTESTER
▪ Avskiljningseffekt
– > 90% reduktion av partiklar (mätt som turbiditet och TSS)
– > 90% reduktion av totalhalten metaller
• Löst krom, koppar och bly avskildes med 40%
• Löst nickel och zink ökade (↓pH ↑mobilitet)
▪ PIX-111 hade högst avskiljningsförmåga generellt, men
påverkade pH i större utstäckning
▪ Partikelstorleksfördelningen visar på en avskiljningeffekt
för de små partiklarna
PERSPEKTIV
▪ Processkontroll behövs
– Låg alkalinitet
▪ Ekonomi?
▪ Utforming?
Partners Sponsors
