Labbtest: Optimera förfällning - Mineralisk eller organisk?

Transkript

1 Examensarbete Labbtest: Optimera förfällning - Mineralisk eller organisk? Anton Ellesjö VM _

2 Förord Jag vill tacka: Lena Lindborg - Snf Nordic - Handledare och hjälp vid frågor och tvivel Luis Escobar - Snf Nordic - Lån av utrustning och kemikalier och hjälp vid frågor och tvivel Gertrud Wallin - Labbet, Mjölkulla - All hjälp med att ta totalfosfor på mina tester och lån av utrustning. Nisse och Leif samt alla andra på Mjölkulla som varit behjälpliga och stått ut med en mängd mer eller mindre konstiga frågor! Elisabeth Hagberg - Kontaktperson från skolan

3 Innehållsförteckning Förord... 2 Inledning... 5 Syfte... 5 Bakgrund... 6 Verket... 6 Koagulanter... 7 PIX Järnkloridsulfat... 8 FL... 9 FLB Dosering Metod Urval Tillredning av koagulant Tillredning av 50 procentig Pix 118 lösning Uttag av labbvatten Jartest Uppfyllning Omrörning Dosering Bedömning Totalfosfor Uttag av provvatten Laboratoriet - Ampullmetod Dokumentering Resultat Labbtester... 21

4 Förtest PIX Polymerer - FL Blandprodukter - FLB Vinnare FLB PIX Totalfosfor Värden Priser Verkets förutsättningar Uträkningar på redovisade tester Diskussion Slutsats Källor Information Personer - Muntligt eller genom mejl Bilder Figurer... 40

5 Inledning Jag valde detta projekt då jag ville göra något praktiskt som skulle kunna appliceras på verkligheten och finnas någon nytta med. Då jag haft LIA både med SNF Nordic och inom Mjölby kommuns verksamhet tyckte jag att det skulle vara kul att använda mina kontakter och erfarenheter därifrån. Eftersom att SNF:s område är kemikalier och framför allt polymerer, var optimering av någon kemikalieapplicering ganska självklar. Då Mjölby till och från har problem med sitt biosteg och funderingar på att bygga om sin mellansedimentering, funderade jag på om man skulle kunna kolla över försedimenteringen och dess kemikalie, för att teoretiskt kunna slippa en ombyggnad genom ökad fällning och avlasta biosteget. Genom ett bättre fungerande biosteg kan man även få mindre att fälla i den kemiska slutsedimenteringen vilket medför lägre doseringar av järn. Tanken var att testa hur en organisk koagulant i form av en polymer skulle funka på deras vatten. Detta även då järnkloridens miljöeffekter kan ifrågasättas, samt att den inte alltid behöver vara det mest kostnadseffektiva. " En effektiv förfällning kan påverka processen positivt i hela verket, såväl på vattensidan som på slamsidan. Av stor betydelse är användning av fällningskemikalier som innehåller låga halter av tungmetaller för att inte tillåta dess ackumulering"(stockholm vatten) Syfte I detta projekt är syftet att jag genom labbtest ska hitta den kombination av fällningskemikalier som passar inkommande vatten till Mjölkulla reningsverk bäst. Detta för kunna se hur man kan förbättra verkets rening, sett både till miljö och ekonomi. Kan man fälla en stor mängd fast material i försedimenteringsbassängerna och låta biosteget ta hand om det lösta materialet? Kan man även ersätta den mineraliska fällningen på verket med en organisk? Målet är att undersöka vilken fällningskemikalie och vilken dos som ger bästa möjliga resultat. Främst kommer jag att gå efter den visuellt bästa sedimenteringen, då det främst är det fasta materialet jag vill åt. När jag fått några produkter som utmärker sig och gått vidare till "final" ska jag ta totalfosfor För att se om man kan effektivisera flockningen och minska dosering. I testet ska jag kolla på bl.a. flockar, sedimenteringshastighet, klarfas och dosering.

6 Jag kommer att i samråd med SNF Nordic att ta fram några polymerer som kan tänkas lämpliga för ändamålet. Jag ska även testa den PIX som verket idag använder. Dessa ska jag sedan testa genom att använda mig av metoden "Jartest", ensamma eller i kombination. Syftet med detta projekt är även att framställa en bra och lättförstålig rapport där jag på ett enkelt sätt visar på hur jag gjorde samt bra och intressant fakta som är relevant i sammanhanget. Rapporten kan även användas för att ytligt förstå och göra ett eget experiment inom området. Bakgrund Mjölkulla reningsverk är beläget i norra delen av Mjölby, vid Svartån. Förutom Mjölby tätort är tätorterna i Skänninge, Väderstad, Mantorp och Hogstad anslutarna till verket. Verket belastas av sammanlagt PE sett som medelvärde. Verket är dimensionerat för PE (Carlsson, 2015). Mjölkulla byggdes år 1959 och har sedan byggts om i omgångar för att ligga rätt i tiden och är just nu i en förändringsfas. Rötkammare har byggts och under våren tagits i bruk samt att man har stängt ner ett större reningsverk och istället pumpat vattnet till Mjölby. Verket står även inför ett stort generationsskifte (Mjölby kommun, 2011). Då Mjölby har en otillfredsställande mellansedimentering där bassängerna är små och man har börjat söka efter en lösning, kan en ombyggnad där kanske vara nästa projekt (Andersson, 2015). Verket Första frågan som man ska ställa är VARFÖR man fäller och hur MYCKET man vill ha kvar in till biosteget. Mjölbys anledning är att man vill avlasta biosteget för att få en ökad rening. Anledningen till att man använder järn är att det är billigt samt funkar bra på anläggningen. Järnet har även fördelen i att det motverkar svavelväten, som annars bildas i verkets gravitationsförtjockare. Produkten som man använder är PIX 118 från Kemira (Johansson, 2015).

7 In till biosteget har man ingen direkt siffra för vad man vill ha in i fosfor. Det är istället provresultat från bio- och kemsteget som man går efter och minskar respektive höjer dos av fällningskemikalien för att få en bra nivå på fällningsgraden (Johansson, 2015). Doseringen är flödesstyrd med kvot för att minska dosering vid höga flöden, tex snösmältningen med relativt rent vatten som inte behöver särskilt mycket kemikalier (Nilsson, 2015). Doseringen sker ner i en kanal strax efter sandfånget, kanalen blir ett rör och leder iväg vattnet de metrarna till försedd. I röret blir det en ganska bra omrörning genom turbulensen. Försedd består av tre linjer där ett kraftigare flöde hamnar i den första bassängen då vattnet kommer i ledning från grovrensningsbyggnaden och väljer den lättaste vägen. Detta gör att bassängerna är ganska ojämnt belastade. Uppehållstiden i bassängerna är teoretiskt lite mer än två timmar, men mellan bassängerna blir det vissa skillnader(carlsson, 2015). Koagulanter Det som karaktäriserar en koagulant är att de är katjoniska med en hög laddningsdensitet och låg molekylvikt. Katjonisk menas med att den är positivt laddad för att kunna fånga det negativt laddade materialet i avloppsvattnet. Den höga laddningsdensiteten gör den väldigt effektiv tillsammans med den låga molekylvikten som gör att den snabbt kan ta sig genom mediet och finna material och bilda microflockar (SNF Floeger).

8 Koagulering är nödvändig för att fånga mindre partiklar och löst organiskt material mindre än 1μ och för att lyckas sedimentera materialet inom den begränsade tiden som vattnet uppehåller sig i bassängen. Grunden är att ju större partikeln är, desto snabbare sjunker den. Koagulering innebär att man tillsätter en kemikalie som ska skapa bindningar mellan mikropartiklar för att samlas till större enheter som sjunker snabbare. Vissa partiklar kan en sedimenteringstid på flera timmar till år för att sjunka en meter. Koagulanten funkar som positivt laddad magnet som drar till sig de negativt laddade partiklarna i avloppsvattnet och bygger microflockar. Bindningar med organiska koagulanter är lite tåligare än med mineraliska, vilka istället är bättre på att fånga även jonisk fosfor som inte organiska klarar. Vanligast i Sverige är att man använder sig av mineraliska koagulanter baserade på järn eller aluminium. Detta då den är relativt billig i inköp, sett till "kilo produkt". På kontinenten är det istället betydligt vanligare att man använder sig av organiska koagulanter i form av polymerer, bl.a. polydadmac och polyamin (Snf Nordic). PIX Järnkloridsulfat Pix från Kemira är en koagulant som är baserat på trevärdigt järn, klor och sulfat. Färgen är mörkbrun och relativt lättflytande samt håller runt ph1 (Säkerhetsdatablad, PIX 118). När man tillsätter ett metallsalt till avloppsvatten fäller det ut löst fosfor som ett svårlösligt metallfosfat. Samtidigt bildas det även geléartade flockar genom att metallhydroxid har fällts ut (Stockholm vatten). Fördelar med järnklorid mot organiska koagulanter är att den är jämförelse billig och väldigt bra på att fånga löst material i mediet samt att det finns väldigt många möjligheter till appliceringar(escobar, 2014). En annan fördel som järndosering kan ha, är att den tillför spårelement till rötningen(hansen, 2015). Spårelement är livsnödvändiga grundämnen som finns i alla levande organismer och i jorden i mycket små mängder. Dessas närvaro är viktiga för aktiviteten i rötkammaren och ökar produktionen(escobar, 2015).

9 Nackdelar med pix är att den är väldigt basisk vilket gör att den kraftigt påverkar vattnets ph, vilket på vissa verk kräver att man gör en justering av ph efter dosering(escobar, 2014). Detta kan i vissa fall även vara positivt då en högre dosering med sänkt ph kan ge en bättre flockbildning, där det egentligen inte är den högre mängden metalljoner som förbättrar fällningen(stockholm vatten). Dess låga ph gör att den påverkar de flesta material, så som metaller, betong och murbruk. Den angriper/fräter på verket och utrustning i det vilket leder till kortare livslängd. Vanligen brukar man använda tankar och rör av vissa plaster eller glasfiber. Den kräver även en ganska hög dosering, sett till hur mycket som material som avskiljs. Detta tillsammans med att det är relativt låg procent verksam substans, gör att man fraktar runt en stor mängd vatten. Då järnet är oorganiskt blir det inte förbrukat utan finns kvar i slammet. Pix 118 håller en halt på 11,6% total järn, 80% av detta finns sedan i slammet och följer med genom processen. Detta järn är även sådana som man sedan får betala för att bli av med i form av en större slammängd. Tillsammans med järnet kommer det även mindre mängder tungmetaller, som även dessa kan tillgodoräknas slammet. Järnet binder även väldigt hårt till fosforn, vilket kan göra det svårt för växter att utnyttja näringen(escobar 2015). Järnklorid är troligen den vanligaste fällningskemikalien i Sverige. FL FL är en förkortning för Floquat som är SNF:s produktnamn för organiska koagulanter i form av polyamin och polydadmac. Polymer eller PAM är ett annat namn för PolyAkrylaMid och är syntetiska plastmaterial som är vattenlösliga. Den verksamma substansen är akrylamid monomerer (mono = en) som gått ihop till otroligt långa kedjor och blivit polymer (poly = många). En polymer funkar som en kemisk magnet som drar till sig partiklar av mottsatt laddning och bygger större flockar. Polymeriseringsprocessen blir aldrig 100 % utan snarare 99,9%. Därför finns det rest monomerer som inte har blivit upplockade i kedjor. Till användning inom reningsverk får det inte finnas mer än 0,1 % restmonomerer. En kedja kan tillexempel inte ta sig genom huden medans en ensam monomer fritt kommer igenom. Akrylamid är mycket giftigt och cancerframkallande,

10 därför är det viktigt att använda sig av lämplig skyddsutrustning då man handskas med polymerer(escobar, 2014). Hur miljön långsiktigt reagerar med polymer är i nuläget ganska osäkert. Vad man vet är att den är en kolkälla som bryts ner i naturen relativt fort både aerobt och anaerobt. Ett test där man testade nedbrytningen av en katjonisk polymer, Zetag 7652 applicerad i slam, uppgick nedbrytningen till 8-9% efter 28 dagar, trotts att den inte hade bedömts ha någon inneboende nedbrytbarhet. Vad man även är fundersam på är hur vida polymerer ackumuleras i naturen (Henriksson, m.fl. 2010). En effekt som man sett i ett test med rent vatten var att katjonisk PAM hindrade hemoglobinet i fiskarnas gälar att ta upp syre vilket leder till kvävning. Denna effekt är dock mycket begränsad och avtar snabbt då man använder dessa till smutsigt vatten där föroreningarna neutraliserar laddningarna (Henriksson, m.fl. 2010). Två av de viktigaste egenskaperna för en organisk koagulant är en mycket hög katjonisk laddning och en relativt låg molekylvikt. Laddningen neutraliserar negativt laddade kolloider och en låg molekylvikt gör att bindningarna snabbt kan ta sig till partiklarna. Det finns tre stora familjer av produkter används, nämligen polyaminer, polydadmac och dicyandiamidpolymerer hartser, där de två första finns representerade i detta test. Fördelarna med en organisk koagulant är att de endast krävs en dos som i allmänhet är 10 gånger lägre än med oorganiska ämnen, en dos på runt 1-10ppm. Flockarna är mycket komprimerbara och har även en bättre hållfasthet till följd av en elastisk bindning. En annan fördel är att de inte ökar mängden slam nämnvärt, vilket minimerar kostnaderna för slambehandlingen. De kan användas till en stor mängd av vattentyper då de inte är särskilt ph känsliga. Då FL produkternas ph ligger på mellan 5 och 6,5 och låg dosering förändrar de inte vattnets ph nämnvärt, så som t.ex. järnklorid kan göra med hög dosering och ett ph på 1. Nackdelar är att de är ganska dyra och ganska lätta att råka överdosera samt att det tillkommer en viss kostnad för spädvatten då emulsionen är väldigt koncentrerad. En annan nackdel är att de inte är särskilt bra på att fånga löst material. En bra lösning kan vara att kombinera t.ex. kombinera en organisk med en oorganisk, där man kan fånga in det bästa av respektive typ (SNF Nordic).

11 PolyDadmac PolyDadmac är en linjär polymer. Detta kan leda till väldigt låga doseringar när man träffar med rätt produkt. Den har även en lite högre molekylvikt och ger en bättre effekt vid reducering av turbiditet än polyamin. Polyamin Polyamin finns i flera olika varianter i form av linjär, förgrenad och flerförgrenad. En förgrenad polymer kräver ofta en lite högre dosering än med en linjär, men i gengäld kan man få väldigt starka bindningar. Polyamin har även en snabbare effekt än polydadmac samt är lite bättre på att reducera oganiska matrial.

12 FLB FLB är en blandprodukt där man har tagit det bästa mellan organiska och mineraliska koagulanter. Polymer som fångar stora mängder fasta partiklar och PAC (PolyAluminiumClorid) som är effektivare på löst fosfor. Man minskar även slammängden genom att man delvis har en polymer som inte ökar på slammet samt att doseringen är låg, oftast lägre än 1/3 av doseringen med en oorganisk. Den är svårare att överdosera än en ren polymer (SNF Floerger). Nackdelar med produkten är att den är relativt dyr. Det finns även en viss rädsla för aluminium då det finns tester som visat på att det hänger ihop med Alzheimers sjukdom (SNF Floerger). Det finns sex olika typer av produkten med olika andel polymer och olika typ av aktiv polymer.

13 Dosering När man pratar om doseringsmängder brukar det handla om ppm. Ppm står för parts per million, alltså en miljondel. I dessa sammanhang står det för andel koncentrerad mängd i ml per kubikmeter vatten det tillförs till (Escobar 2014). Metod Mina tester utfördes i ankomstbyggnaden på Mjölkulla reningsverk. Där ockuperade jag diskbänken med min utrustning.

14 Urval Kommunalt avloppsvatten är i princip alltid negativt laddat, därför behöver man en katjonisk polymer. Koagulanter är i princip alltid katjoniska. Till sin hjälp har man en karta där FL koagulanterna är utmärkta efter mängd aktivt innehåll och produktens viskositet. När man ska börja laborera behöver man först välja ut ett antal polymerer som ska täcka av hela skalan. När man har jobbat ett tag vet man vilka som troligen kommer att fungera, men som nybörjare kan man känna sig väldigt vilsen. När jag började att labba hade jag svårt att välja ut polymer till mina tester och testade lite hur som helst med helt fel doser. Jag tänkte inte på att använda schemat ovan och var relativt oorganiserad i mina försök. Efter flera misslyckade försök fick jag hjälp av Luis att begränsa mig till ett litet urval. Tillredning av koagulant En polymer är väldigt trögflytande och koncentrerad varför det är väldigt bra att späda ut den. Dels för att få mer precisa

15 doseringar samt att polymeren blandar sig lättare och snabbare när den tillsätts provet. Man kan även göra 1% lösningar för att kunna göra låga och tillförlitliga doseringar med relativt klumpiga instrument, som en spruta. Viktigt att man doserar precis lika med kemikalien samt eventuellt torkar av den så att man inte får med en högre dos utanpå sprutan. Att tänka på är att polymerer i svagare koncentrationer har en relativt begränsad aktiv livslängd innan effekten avtar. Kan vara så pass låg som ett tiotal minuter till veckor, väldigt beroende på vilken produkt det gäller(lindborg, 2014). Tillredning av 10 procentig lösning Jag tog en spruta och drar upp 9ml kranvatten till en bägare. Till detta tillsatte jag 1ml av aktuell kemikalie. För att få ut allt av kemikalierna från sprutan drog jag in vatten från bägaren och sprutar ut och tillbaks i bägaren några gånger och rör om ordentligt. Tillredning av 50 procentig Pix 118 lösning Jag var tvungen att spädda järnkloriden för att få bättre tillförlitlighet i doseringen då den var ganska trögflytande. Jag drog upp 10 ml vatten och 10 ml järnklorid som jag sedan blandade i en kopp. Uttag av labbvatten Vattnet till mina laborationer tog jag direkt efter grovgallret där vattnet rinner övervidare mot sandfånget. Direkt när jag kom på morgonen runt halv åtta, tog vatten för hela dagen under samma tillfälle, runt 40 liter. Vattnet stod sedan framme bredvid bänken eller uppe vid grovgallret tills det att jag använde det. Då byggnaden var ganska kall tror jag inte att detta påverkat resultatet nämnvärt.

16 Jartest Ett jartest ska simulera fällningen på ett reningsverk under optimala förhållanden. Meningen med testen är att man snabbt ska kunna se hur vattnet reagerar på olika kemikalier, doser samt hur sedimenteringen och flockar ser ut. Man ska komma ihåg att ett jartest bara är ett labbprov och under optimala förhållanden (Lindborg, 2015). Mina test har blivit genomförda med en "Flocculator 2000" som jag lånat av SNF. Uppfyllning När man ska fylla bägarna med provvatten är det viktigt är att se till att röra om ordentligt i hinkarna med provvatten, då materialet naturligt sedimenterar när det står en stund. Detta är väldigt viktigt för att få ett relativt rättvisande resultat i testerna med likvärdiga mängder sedimenterbart material(escobar, 2014). Jag borde ha haft vattnet i dunkar så att jag hade kunnat skaka om ordentligt, men jag tror inte att resultatet har påverkats av detta. Omrörning Omrörningen är väldigt viktig i testen. Det ska vara en ordentlig inblandning av kemikalierna samtidigt som omrörningen inte ska slå sönder flockarna. En teknik är att man ska försöka ha en omrörning som är relativt lik den inblandning som sker på verket. Man kan även försöka ha en så pass optimal inblandning som möjligt(lindborg, 2014). I Mjölby tillsätts kemikalien en kanal strax efter sandfånget, kanalen blir ett rör och

17 leder iväg vattnet de metrarna till försedd. I röret blir det en ganska bra omrörning genom turbulensen. Jag testade flera olika inställningar för omrörningen, men bestämde mig för en relativt lång långsamomrörning, vilket jag anser vara lite ordentligare omrörning än den som förekommer på verket. Inställning: 30 sekunder snabb omrörning (250rpm) 5 minuter långsam omrörning (50rpm) 20 minuters sedimentering Dosering Under mina tester har jag använt mig av en spruta på 2ml och pipetter med kapacitet på 100 och 200ul. Fördel med pipett jämfört med spruta då man ser dosen i mikroliter, vilket motsvarar samma mängd i ppm. Detta minskar risken för feltänk och feldoseringar. Det enda man behöver tänka på är att ställa om den och tänka på vilken procent som man har spätt ut produkten. Har man en lösning på 10% och vill dosera 5ppm ställer man in pipetten på 50ul. Sedan doserar man dosen precis samtidigt som man sätter igång omrörningen i bägaren. Till en början använde jag sprutan till att dosera, men den var i sammanhanget lite för stor och doseringarna kändes ganska otillförlitliga. Begränsningen fanns även i att dosera riktigt låga doser utan att späda lösningen betydligt mer. Testerna som är redovisade doserades med pipetter som jag fick låna av labbet på Mjölkulla.

18 Bedömning Direkt efter att omrörningen har tagit slut kollar jag på hur flockarna ser ut. Om det är väldigt små microflockar eller om det är större volymösa flockar. Kollar även på hur snabbt de sjunker mot botten. Vissa kan till en början nästan stå still, för att efter en stund komma igång och sjunka riktigt snabbt. När ett prov fått sedimentera 20 minuter ska en bedömning göras om den ska få gå vidare. Jag gick jag efter mängd sediment, typ av flockar och visuell klarhet på klarfasen. Vid mängden sediment är det inte alltid den som har "mest volym" som är bäst, då vissa flockar blir stora och tar stor plats sett till mängden sediment. Ibland kan det vara väldigt svårt att bestämma vilken man tycker är bäst. Då hjälper det oftast att backa några meter, då ser man klarheten på ett helt annat sätt. Totalfosfor I detta testet är mätningen av totalfosfor väldigt viktig, då respektive koagulant är bättre på den ena typen av fosfor. Polymer fäller främst de fasta partiklarna och kolloiderna, medans järnsalter är bäst på löst fosfat. Skulle man endast ta det enklare testet för löstfosfor skulle resultatet vara till polymerernas stora nackdel(escobar, 2015). Uttag av provvatten Hur man tar ut proverna är väldigt viktigt, framförallt att man tar ut proverna på samma sätt, för att få ett rättvisande resultat. Labb Efter att labbprovet sedimenterat i 20 minuter tog jag med en pipett ut ett prov på 10 ml strax under ytan i bägaren. Provet sprutade jag sedan ned i en kolv där jag skrivit produkt och dosering.

19 Bassäng Inkommande Försedimenteringsbassängen har som tre olika linjer. Från var och en av dessa tog jag en hink vatten som jag sedan hällde upp i en bägare och lät sedimentera i 20 minuter. Därefter tag jag ur 10 ml vatten från toppen av varje och hällde i en kopp. Av dessa 30 ml tog jag sedan ett referensprov som skulle få representera alla linjerna med verkets egna dosering av pix, som för dagen låg på 19 ppm. Utgående Jag fiskade upp 7 hinkar med vatten ur vilka jag tog 10 ml ur vardera och samlade i en bägare, vilken jag tog 10 ml ur till labbet. Referens Referensprov är ett prov för att se vad vattnet hade för totalfosfor obehandlat. Jag hade fyra hinkar med vatten som använde till mina tester. Ur dessa tog jag 10 ml vatten från varje, blandade samman proverna och tog ut 10 ml till labbet.

20 Laboratoriet - Ampullmetod Principen för ampullmetoden bygger på att fosfatjoner reagerar i en sur lösning med molybdat och antimonjoner till antimononylfosformolybdatkomplex. Genom askorbinsyra reduceras denna till fosformolybdenblått som kan läsas av i en fotometer. Till labbet kommer E-kolvarna med provvatten. Man tar ut 5ml av vattnet och blandar det i en mätkolv tillsammans med 50ml destillerat vatten. För att blanda slår man runt kolven halvvarv ett tiotal gånger utan att skaka. Ur mätkolven tar man sedan med en pipet ut 2ml och tillsätter vätskan till en ampull. Provet ska sedan stå 60 minuter i 100grader inuti ett värmeblock. Därefter ska provet i rumstemperatur svalna i 20 minuter innan man tillsätter 0,2ml svavelsyralösning och byta till ett annat lock innehållande askorbinsyra, varefter man skakar ampullen kraftigt och låta provet ska stå i 10 minuter. Vätskan har då fått en blå färg, vilken man läser av optiskt i en fotometer och får ett värde. Detta värde får man sedan multiplicera med 10 för att få mängden fosfor i mg/l(metodbeskrivning medföljande ampullerna).

21 Dokumentering I dessa tester har dokumentationen varit väldigt viktig för att hålla ordning på resultat. Jag använde mig av metoden att jag hela tiden skrev ner vad jag hade i bägarna med dosering och produkt. Under testets gång har jag sedan noterat hur jag uppfattat testet. När det sedan var dags att fotografera ett prov, fotade jag först anteckningen för att sedan ta kort på bägaren. Genom denna metod kunde jag alltid veta vad jag hade på bilden. Resultat Labbtester Under de fyra heldagar som jag labbade, utförde jag ett stort antal tester, både misslyckade och lyckade. Jag har valt att bara redovisa de huvudsakligen gjorde att jag kom fram till mitt resultat, vilket är några av de som jag gjorde den tredje dagen och alla som jag gjorde den fjärde labbdagen då jag även mätte totalfosfor på vissa prover.

22 Förtest 2650 och 3150 finast har visserligen minst sediment till volym men där är flockarna istället mindre och lägger därigenom mycket tätare i botten är den som har mest sediment i botten men är även den grumligaste. Polymeren funkar bra, men det är någon typ av partikel som den inte rår på.

23 Här är 2250 den snabbaste i sedimenteringen och fin klarfas väldigt tidigt bedömde jag som den som har klarast vattenfas samt mest sediment är den som har minst sediment, men även de tätaste flockarna, vilket gör att det ser ut att vara lite relativt grumlig och dålig i jämförelse med de andra. Då jag kände mig tvungen att börja begränsa mig valde jag att ta bort 2650 då den inte presterat anmärkningsvärt fick också gå åt sidan, trotts att den var snabb tillsammans med pix. Men efter att de andra fått sedimentera var de bättre och 2250 var även sämst i testet med bara polymer. Doseringen av 50ppm pix är i sammanhanget orealistisk, detta hade jag ännu inte fattat när testet genomfördes. Hade varit intressant att även gjort dessa tester med 5ppm polymer och ev 5ppm pix för att vara rättvis mot alla produkter. Tror dock inte att slutresultatet hade blivit annorlunda.

24 Alla är relativt lika får ses som grumligast har små flockar och var väldigt snabb i sedimenteringen. Låg slamnivå som troligen beror på att flockarna sjunkit ihop mycket i botten på bägaren.

25 Alla är jättebra, väldigt svårt att göra skillnad på dem anser jag vara bäst följd av Under testet valde jag att plocka bort 4540, då jag jämförde 4520 mot 4540 måste jag ha tyckt att denne var lite sämre. Orealistisk dosering av pix bäst i testet. Denna innehåller dos innehåller 50% polydadmac och 50% PAC vilket motsvarar 5ppm polymer och 5ppm PAC, vilket verkar vara en ganska bra dos innehåller 25% polydadmac och resten PAC. Det innebär 2,5ppm polymer, vilket visar på att en lite högre dos polymer ger ett bättre visuellt resultat består av 50% polyamin och ger ett sämre resultat visuellt än 4550, men bättre än Därför går blandprodukterna med 50% polymer vidare i detta test då dosen ska vara relativt låg. FL4440 den enda helt organiska i detta test och ger ett bra resultat. Detta är en relativt hög dosering där polymeren säkert hade presterat bra redan i en betydligt lägre dos. Samtliga doser är i fallet orealistiska ekonomiskt mot verkets nuvarande fällning.

26 Väldigt hög dosering, denna dosering av FLB motsvarar en kostnad av :-/år, ca 10 gånger dagens kemikaliekostnad. Skulle varit intressant att veta vilket totalfosfor som dessa prover håller. PIX 118

27 Bägare två är bäst visuellt, vilket är konstigt då en högre dosering bör ta bort mer material. Polymerer - FL 3050 och 4450 gick vidare ser bäst ut, men jag undrar nästan varför jag valde 3050 mot Troligen för att 3050 har finast klarfas och troligen små täta flockar med tanke på den låga mängden slam. Förmodligen har 3249 lite större och volymösa flockar som gör att slammängden ser stor ut. Svårt. Enligt SNF:s produktschema så skulle 3249 ha passat bra då övriga vinnare är runt om. Felbedömning? Kommer ihåg att det var väldigt svårt.

28 3050 och 4450 vidare även här med 5ppm järnklorid. Av någon anledning så råkade jag hälla ut 3249 med pix innan jag hunnit dokumentera. Hade varit väldigt intressant att även ha den med. Skulle egentligen ha passat väldigt bra på verkets vatten enligt SNF:s produktschema. Men troligen var den inte en av de bättre i detta testet bäst, väldigt klart vatten.

29 Missade att ställa om pipetten från 10 ul som jag doserade 50% järnkloridlösning med. Därav fick jag ett intressant fall av låg dosering. Väldigt svårt att skilja dem åt. Tillslut bestämde jag mig för 3150 och 4440, innan jag hunnit konstatera att detta test var "feldoserat" och hunnit kassera det, tog jag prov för totalfosfor. Detta test skulle visa sig vara ett av de mest relevanta av alla test och 4440 är bäst. De andra två är väldigt grumliga.

30 3150 och 4440 bäst även med pix. Tagit bort omrörarna då jag genomförde ett annat test samtidigt för att hinna ta prover till labb. Blandprodukter - FLB 4550 bäst. PolyDadmac är troligen bäst i detta fall.

31 4550 bäst i båda fallen. 7,5ppm FLB4550 är klarast. Vinnare I testerna har jag kunnat begränsa mig till fyra olika polymerer som jag har ansett vara de bästa. Tyvärr gjorde jag aldrig någon "final" där jag fotograferade de fyra bästa tillsammans under samma ljusförhållande. När jag kollade på schemat över var mina vinnare låg, kände jag mig väldigt säker på att jag gjort rätt då alla låg väldigt nära varandra gällande aktivt innehåll och viskositet Polyamin - Förgrenad Polyamin - Kraftigt förgrenad PolyDadmac - Linjär PolyDadmac - Linjär

32 FLB PolyDadmac/PAC - Linjär Med FLB kunde jag konstatera att för Mjölbys vatten passar en polydadmac bäst. Då det krävs ganska låga doseringar för att kostnadsmässigt jämföras med Pix, passar 4550 bäst då den består av 50% polymer. PIX Pix är bra och fällningen sker till viss del i proportion med hur mycket som doseras. Den är dock inte alls lika effektiv som en polymer sett till dosering. Totalfosfor Värden Provnummer Dosering/härkomst Avläst 8. Inkommande obehandlat referensprov 5,58mg/l 1. VBI (Verk Bassäng Inkommande) 19ppm PIX 3 linjer/snitt 5,83mg/l 2. VBU (Verk Bassäng Utgående) 19ppm, sedimenterat i bassäng, 7 snittprover 4,29mg/l 4. PIX 118, 17,5ppm 4,38mg/l 6. PIX 118, 25ppm 3,81mg/l 3. PIX 118, 50ppm 3,34mg/l 7. FL 3050, 5ppm 3,75mg/l 9. FL ppm + PIX 118 5ppm 3,62mg/l 14. FL ppm 3,70mg/l 11. FL ppm + PIX 118 5ppm 4,36mg/l 16. FL ppm + PIX 118 5ppm 3,50mg/l 15. FL ppm 3,48mg/l 10. FL ppm + PIX 118 5ppm 4,29mg/l 13. FL ppm + PIX 118 5ppm 3,48mg/l 5. FL ppm 3,60mg/l 12. FL ppm + PIX 118 5ppm 3,36mg/l 19. FLB ppm 4,03mg/l 17. FLB ,5ppm 3,52mg/l

33 18. FLB ppm + PIX 118 5ppm 4,01mg/l Priser Fällningskemikalier säljs i kilo och doseras i liter. Priset för pix är detsamma som Mjölby betalar medans FL och FLB priserna är ca priser som Mjölby teoretiskt skulle kunna få. Priser är ofta väldigt individuella och baseras på konkurrens och storleken(åtgången) på verket. Verkets förutsättningar Dagens dosering av järnklorid: 19ppm(19ml/m3(0,000019m3/0,019L)) Snittflöde: Pix 118: 350m3/h (350 X 24 = 8400m3 dygn) (8400 X 365 = m3 år) 2,1:-/L (1,5:- kg, 1,4kg/L) FL XXXX: 19:- kg/l FLB XXXX: 17:- kg/l Uträkningar på redovisade tester Kostnad för dagens dosering på verket(19ppm PIX) 0,019 X 350 = 6,65 liter/h 6,65 X 2,1 = 13,96:-/h 13,96 X 24 = 335:-/dygn 335 X 365 = :-/år Kostnad för 17,5ppm PIX 118 0,0175 X 350 = 6,12 liter/h 6,12 X 2,1 = 12,86:-/h 12,86 X 24 = 309:-/dygn 309 X 365 = :-/år Kostnad för 25ppm PIX 118 0,025 X 350 = 8,75 liter/h 8,75 X 2,1 = 18,37:-/h 18,37 X 24 = 441:-/dygn 441 X 365 = :-/år Kostnad för 50ppm PIX 118 0,05 X 350 = 17,5 liter/h 17,5 X 2,1 = 36,75:-/h 36,75 X 24 = 882:-/dygn 882 X 365 = :-/år Kostnad för 5ppm FL 0,005 X 350 = 1,75 liter/h 1,75 X 19 = 33,25:-/h

34 33,25 X 24 = 798:-/dygn 798 X 365 = :-/år Kostnad för 5ppm FL + 5ppm PIX 0,005 X 350 = 1,75 liter/h FL: 1,75 X 19 = 33,25:-/h PIX: 1,75 X 2,1 = 3,67:-/h 33,25 + 3,67 = 36,92:-/h 36,92 X 24 = 886:-/dygn 886 X 365 = :-/år Kostnad för 1ppm FL + 5ppm PIX 0,001 X 350 = 0,35 liter/h FL: 0,35 X 19 = 6,65:-/h PIX: 1,75 X 2,1 = 3,67:-/h 6,65 + 3,67 = 10,32:-/h 10,32 X 24 = 248:-/dygn 248 X 365 = :-/år Kostnad för 5ppm FLB 0,005 X 350 = 1,75 liter/h 1,75 X 17 = 29,75:-/h 29,75 X 24 = 714:-/dygn 714 X 365 = :-år Kostnad för 7,5ppm FLB 0,0075 X 350 = 2,62 liter/h 2,62 X 17 = 44,62:-/h 44,62 X 24 = 1071:-/dygn 1071 X 365 = :-/år Järninnehåll i slam 500:-/ton för bortforsling och hantering av slam(andersson 2015). 1 liter PIX väger 1,4kg PIX118-11,6% total järn, varav 80% (9,28%) som går med slammet ut(escobar 2015). EX: Dosering av 19ppm pix 6,65L/h X 24h = 159,6L/d 159,6L X 365 = L/år L X 1,4 = kg/år kg X 0,0928 = 7568kg Med en dosering av 19ppm järn till Mjölbys flöde, får man mer än 7,5 ton järn som man betalar för att bli av med. Detta kostar dock inte mer än ca 3750:-, vilket i sammanhanget är en struntsumma, men väl värd att tänka på. Till detta tillkommer minst lika mycket från slutsedimenteringen. Det innebär över 15 ton järn om året fraktade man bort 748 ton slam, varav mer än 2% bestod av järn enligt dessa uträkningar.

35 En dosering på 5ppm Pix i försedimenteringen skulle motsvara 1991 kilo järn per år till en kostnad av 950:- i hanteringskostnad per år För att kolla på en eventuell enkel kalkyl för att räkna hem en lösning som är delvis organisk, blandad med en oorganisk för att få med de fördelar som metallsaltet har. De som jag jämför är dagens dosering på verket (19ppm Pix), mot doseringen med 1ppm FL 4440 kombinerad med 5ppm Pix. Dessa hamnade väldigt nära varandra i totalfosfor testet och kan enkelt sätt ses som likvärdiga. Kalkyl för att räkna hem en förändring Investering Doseringsutrustning - POLYMORE mini 10-2, :-(Tomal) Besparing Slamhantering 19ppm Pix :- Slamhantering 5ppm Pix - 950:- 3750: :- = 2 800:- Kostnad för dagens dosering på verket(19ppm PIX) = :-/år Kostnad för 1ppm FL + 5ppm PIX = :-/år : :- = :- 2800:- (Slam) :- (Dosering) = :-/år :- (Doseringsutrustning) / :- (Besparingar) = 1,55 år Sett till dessa lösa spekuleringar, skulle ett försök med denna dosering kunna betala sig efter lite mer än 1,5 år med den fosforfällning som görs idag. Det finns troligen många olika variabler i kostnad och avskiljning som jag möjligen inte kan ha tagit hänsyn till. Diskussion Med FL kunde jag konstatera att de funkade väldigt bra och fällde stora mängder fosfor sett till dosering. Jag kunde konstatera att de 5ppm med järnklorid, som jag doserade tillsammans med en polymer, inte avskiljde särskilt mycket mer än en ren polymer. Fördelen med järnet i

36 doseringen är att man tar bort en del av de lösta föroreningarna i vattnet, vilket även syns i testen. En annan fördel är att järnet kan motverka svavelväten samt bidra med spårämnen som förbättrar rötningen. Skulle det bara vara för svavelvätet, finns det väldigt kostnadseffektiva tillsatser som kan motverka det. Gällande FLB produkterna tyckte jag att 4550 var den bästa. Detta beror troligen på att den innehåller 50% polymer, medans t.ex bara innehåller 25% polymer och resten PAC. Hade man haft en högre dosering hade troligen 4540 eller 4525 varit bättre med låg polymer och högre aluminium, då en polymer vid höga doser kan bli överdoserad. Detta är en relativt dyr produkt, som fungerade bra, men som i mina tester inte kan mäta sig ekonomiskt mot PIX 118. Järnet var stabilt och gjorde det som förväntades. Med ökad dosering, ökade även avskiljningen. Jag var lite förvånad över att vattnet genom sedimenteringsbassängen resulterade i ett värde som matchade liknande dosering i labben. Jag anser att den stora vinnaren bland de utvalda polymererna är FL 4440, den har fått genomgående bra resultat och klarar sig bra konkurrensmässigt vid doserring med bara polymer. Dessutom visade testet som jag feldoserade att den även var mycket bra i låga doseringar. Misstaget att klanta till ett test där jag endast råkade dosera 1ppm polymer(missat att ställa om pipetten från 10um som jag doserar järn i då lösningen är 50%, polymerlösningen ska istället doseras i 50um med den 10% lösning som jag använde mig av) och 5ppm järn, där jag även råkade skicka med testen till totalfosformätning. Genom detta lyckades jag se var en polymer i kombination med pix skulle kunna jämföras med dagens dosering sett till totalfosfor. Att det även var min senare vinnare och favorit 4440 som var inblandad gjorde inte saken sämre. Tur att få den vinnande kombinationen genom ett misstag!? Testernas med PIX och polymer kan ha blivit missvisande eftersom jag först tillsatte polymer och efter att jag läst av resultatet tillsatte PIX i samma test. Det är möjligt att flockarna slogs sönder i den nya omrörningen och därefter inte hade chans att återflocka. Resultatet hade därför kunnat bli annorlunda om jag gjort helt nya test för PIX och polymer efter att jag läst av polymertesterna. FL 4249 blev bortvald redan i ett tidigt stadium av testerna. Då denna polymer på schemat hamnar inom samma "område" som de polymer jag plockat ut som vinnare kan det tänkas att

37 den blev felaktigt bortvald. Enligt schemat borde den ha passat bra. Det är möjligt att den föll bort då testerna utfördes med fel dosering och sedan blev bortglömd när de senare testerna genomfördes. Om försöket skulle göras om bör denna få en ny chans. Det prov som jag tog på inkommande till sedimenteringsbassängen och sedan lät sedimentera i labbägarna blev väldigt fel av någon anledning, då fosforvärdet är bra mycket högre än obehandlat inkommande vatten. Funderar på om det skulle kunna bero på att dessa prover blev tagna lite senare på förmiddagen, då det hade kommit en högre belastning till verket? Ändå konstigt att detta sedimenterade test höll ett mycket högre värde än ett behandlat. När jag började med mina tester hade jag väldigt svårt att få något entydigt och jag hade sparat mig själv mycket tid och bekymmer om jag hade organisera mina tester bättre redan från början. Egentligen handlade det kanske inte så mycket om att jag var oorganiserad som om att jag hade bristande kunskaper och borde ha använt mig av schemat för polymer tidigare för att begränsa mig. Samtidigt har mina misslyckanden i början gjort att jag lärt mig mer och gjort mig mer motiverad genom resten av testerna. Det hade varit positivt för utförandet om jag hade sett till att få svar på hur mycket pix man doserade på verket redan från början. Det hade minskat antalet test med polymer som inte skulle ha varit realistiska. Jag hade även för höga referensvärden, hade information om att man "vanligen" doserar ppm vid fällning. Detta gjorde att mina doser blev väl höga i början av testerna. I efterhand känner jag att jag skulle velat ta lite fler totalfosfor, det hade varit intressant att se hur mycket som jag hade kunnat fälla. Det hade till exempel varit mycket intressant att se vad totalfosforhalten blir vid dosering av 1 ppm FL. Jag skulle också vilja testa polymer på mycket lägre doser för att få ett konkurrensmässigt pris mot pix, den dos som är samma i kostnad mot pix. Detta får bli förslag till fortsatta försök. Från början var tanken att ACH och PAX skulle vara med i testet, men dessa kom senare inte med. Det hade varit intressant att ha med dessa men jag är ändå väldigt nöjd med att testet istället blev lite mer av mineralisk mot organisk koagulant. Hade nog känts betydligt mycket jobbigare om jag hade haft de också att testa när jag höll på. Skulle jag gjort testet nu hade det varit väldigt intressant att se hur aluminium hade stått sig med de andra typerna. En annan tanke i efterhand är att jag borde ha läst på ännu mer innan jag genomförde testerna. Jag hittade informationen när jag redan var klar med labben, men hade jag haft den innan

38 hade det troligtvis gjort att genomförandet sett lite annorlunda ut. Det finns så mycket som jag hade velat testa men som jag inte hann med eller inte kände till när jag höll på med labben. Jag hade troligtvis testat andra doseringar för att utveckla mitt resultat. Samtidigt har bristen på kunskap tvingat mig att testa mig fram en hel del vilket jag lärt mig mycket av och jag har ju läst på allt i efterhand ändå. Beslutet att fotodokumentera både alla tester och mina anteckningar har hjälpt mig mycket i färdigställandet av rapporten, jag borde dock ha diskat bägarna jag använde för att få bättre bilder av resultaten. Slutsats Genom att man ändrar fällningen i försed ändrar man även förutsättningarna i övriga verket. Om man till exempel börjar fälla samma mängd totalfosfor, fast med en koagulant som fångar en annan typ av partiklar kan biosteget fungera bättre eller sämre med de näringsämnen som kommer in. En organisk fällning riktar in sig på att ta bort fasta föroreningar och lämnar det lösta materialet till biosteget. Bakterierna i biosteget större kapacitet att "äta upp" större mängd löst fosfor än fast. Detta kan leda till att vattnet som kommer ut ur biosteget är av annan karaktär och kanske inte behöver behandlas på samma sätt i kemsteget, vilket i sin tur kan leda till ytterligare miljö och kostnadsbesparing. Jag kan konstatera att ingenting är svart eller vit, utan att ju mer som man rotar i en sak, desto osäkrare blir man på hur det verkligen är. Jag tycker att många verk kan med befog vara fundersamma till att byta från en gammal trogen fällning med metallsalter till en polymer. Det finns mycket som kan komma att förändra sig, framför allt till det bättre, men det kräver engagemang och vilja samt att våga misslyckas. Min slutsats är att det troligen skulle fungera bra med en organisk koagulant, ensam eller i kombination med PIX för att komma åt lite löst material. Jag skulle rekommendera fler tester i lägre doseringar om man perfekt vill träffa verkets val av avskiljningsgrad.

39 Källor Information Hach Company (2003) Pocket Colorimeter II: Analyssystem Instruktionshandbok Henriksson, G., Castillo, M., Jakubowicz, I., Enocksson, H., Ascue Contreras, J., Lundgren, P. och Engström, T. (2010) Miljöeffekter av polymerer inom biogasbranschen - Förstudie, Waste Refinery: Borås Jartest (150327) KEMIRA (2011)Säkerhetsdatablad PIX-118, Ref.03830/1.2/SE/SV Mjölby kommun (2011) Tillstånd enligt 9 kapitlet miljöbalken till avloppsreningsanläggningen på fastigheten Mjölby 40:1 i Mjölby kommun(verksamhetskod 90:10), Miljöprövningsdelegationen; Länsstyrelsen Östergötland. SNF Floerger (2014) SNF: A company serving the environment - The world leader in Polymer Technology for Water Treatment and Enhanced Oil Recovery. SNF Floerger (2005) Water Soluble Polymers. Expression: Nanterre SNF Nordic - Koagulanter (150326) Stockholm vatten - Förfällning (150401) Personer - Muntligt eller genom mejl Luis Escobar - SNF Nordic Lena Lindborg - SNF Nordic Leif G Andersson - Mjölby kommun Nils Johansson - Mjölby kommun Daniel Nilsson - Mjölby kommun Per-Arne Carlsson - Mjölby kommun

40 Teddy Eriksson - Tomal Bengt Hansen - Kemira Bilder Pipett (150405) EW Spruta 2ml (150405) SE/ecom/Injektion_infusion/Engangsspr%C3%B8jter/BD_engangsproejter/prod_ aspx Figurer Figurer som finns i arbetet är målade av mig om inte annat anges. Schema över SNF:s organiska koagulanter (150320) Bild över organiska koagulanter (150320) 14.pdf Verkan av en koagulant, bild modifierad av mig (150320) 20Polymers%20E.pdf Produktinformation, SNF (150325)