RENING AV KVÄVEHALTIGT GRUVVATTEN. Seth Mueller. VARIM 2014 (Jan-Eric Sundkvist, Paul Kruger)

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "RENING AV KVÄVEHALTIGT GRUVVATTEN. Seth Mueller. VARIM 2014 (Jan-Eric Sundkvist, Paul Kruger)"

Cecilia Blomqvist
för 8 år sedan
Visningar:

1 RENING AV KVÄVEHALTIGT GRUVVATTEN Seth Mueller (Jan-Eric Sundkvist, Paul Kruger) 1

2 BOLIDEN TEKNIK I FOKUS Teknik är nyckeln till Bolidens framgång som företag ( ) Samarbeta med utrustningsleverantörer Forskning i samarbete med universitet och i EU- projekt Först i Sverige med en Fentonprocess för rening av tiosalter i processvatten Ett av de första gruvföretag att installera kväverening i Sverige Filosofin är att utveckla / välja teknik efter behovet 2

Först i Sverige med en Fentonprocess för rening av tiosalter i processvatten Ett av de första

3 ÖSTERSJÖN Vattendirektivet: Ett EU-direktiv som syftar till att förhindra att övergödning, försurning, översvämningar och andra problem inte ska ställa till större skador än att naturen kan läka sig själv Övervakas av Vattenmyndigheterna, vilket är delar av Länsstyrelsen i olika län 3

inte ska ställa till större skador än att naturen kan läka sig själv

4 SPRÄNGÄMNE Sprängmedel som kommersiellt används i gruvor är ammoniumnitrat baserat Vid sprängning finns rester av sprängmedel kvar efter detonation, ca 5-10%, resterande blir kväveföreningar i gasform, främst som N 2. Odetonerat sprängmedel hamnar dels i gruvvattnet vid dammbekämpning, som innebär att man spolar vatten på salvan, dels i malmen som transporteras till anrikningsverket. 4

kväveföreningar i gasform, främst som N 2.

5 VATTENKVALITÉN Gruvvattenkvalitén kan variera otrolig mycket från ett området till ett annat Utsläppsvillkor kan också variera kraftig från ett området till ett annat pga. lokala faktorer Det finns ingen generisk lösning för alla gruvvatten Ofta utvecklar/utvärderar Boliden nya reningstekniker för att säkerställa att de krav som ställs kan uppnås 5

lokala faktorer Det finns ingen generisk lösning för alla gruvvatten Ofta

6 KVÄVEUTSLÄPP FRÅN BOLIDENS ANLÄGGNINGAR År Kväve (tonn) Brutet berg (Ktonn) Kväve kg/ktonn brutet berg , , , , ,53 Mål: Bibehålla kemiskt status i våra recipienter när vi inför processförändringar, expanderar produktion etc. Kväveprojekt status: Garpenberg: idrift Aitik: Idéstudie och labbförsök på konventionelteknik, DS labbförsök pågår Kankberg: labbförsök utförda, förprojekt 6

våra recipienter när vi inför processförändringar, expanderar produktion etc.

7 ALTERNATIV FÖR KVÄVERENING Bakteriella nitrifikations- och denitrifikationsprocesser, första val Aktivt slam (faller ofta på att den är väldigt energi- och utrymmeskrävande) Fastfilmsteknik (en variant som kallas Moving Bed Biofilm Reactor, MBBR, första val, kompakt och kostnadseffektiv) Ammoniakstrippning (temp och phberoende, ekonomiskt ohållbart) Jonbytesfilter (passande för små anläggningar) Kemisk (utfällning av struvit (MgNH 4 PO 4 ), främst för fosfatrening) 7

Reactor, MBBR, första val, kompakt och kostnadseffektiv) Ammoniakstrippning (temp och phberoende, ekonomiskt

8 GARPENBERGSPROJEKTET Målet är att rena uppfordrat gruvvatten som innehåller ca 40 mg Ntot/L, till 2 mg Ntot/l kväve för att klara miljövillkoret på max 10 mg N tot /liter i utsläppsvatten till recipienten MBBR-teknik blev processvalet; stabil process (biofilm) och liten footprint för anläggningen. Anläggning designad för både nitrifikation och de-nitrifikation. Utredningar inkluderade provtagning (gruvvatten och utskov) under ett helt år plus de-nitrifikationsförsök i en pilotanläggning för att säkerställa att vattnet inte är toxiskt. Utredningar började i 2011 och anläggning togs i drift under första hälften av

Anläggning designad för både nitrifikation och de-nitrifikation.

9 NYA INNOVATIONER (DS-KULTUREN) Vatten från våra gruvor och anrikningsverk innehåller förutom kväveföreningar ofta även tiosalter som tiosulfat (S 2 O 3 ) och tetrationat (S 4 O 6 ). Det har visat sig att det finns sk. autotrofa bakteriekulturer som kan nyttja tiosalter som reduktionsmedel vid de-nitrifikation. Dessa kulturer kan även nyttja löst syre (D.O) för oxidation av tiosalter. Anaerob biooxidation (ph , Thiobacillus Denitrificans) 5 S NO 3- + H 2 0 ==> 10 S N H + (ingen tillväxt) S 2 O 3 + NO CO CO NH H 2 O ==> C 5 H 7 O 2 N N SO H + (vid tillväxt) Aerob biooxidation (ph , Thiobacillus Denitrificans) S 2 O O 2 + H 2 O 2 SO H + (ingen tillväxt) 9

O) för oxidation av tiosalter. Anaerob biooxidation (ph 6.5-7.5, Thiobacillus Denitrificans) 5 S 2 0 3 + 8 NO 3- + H 2 0 ==> 10 S0 4 + 4 N 2 + 2 H + (ingen tillväxt) 0.844 S 2 O 3 + NO 3- + 0.

10 BOLIDENS PROCESS Boliden har i egen regi utvecklat en process där man i ett steg kan reducera både kväve- och tiosaltinnehållet i de fall då det föreligger ett stökiometriskt överskott av tiosalter. För att få processen att fungera krävs en väl balanserad syretillförsel. En för låg tillförsel av syre kan innebära höga resthalter av tiosalter. En alltför stor tillförsel av syre innebär att denitrifikationen upphör medan tiosaltoxidation blir mer eller mindre fullständig. Boliden har nyligen fått ett patent beviljat på processen. 10

För att få processen att fungera krävs en väl balanserad syretillförsel.

11 PILOTREAKTOR PILOT REAKTOR 11

12 RESULTAT: KONTINUERLIGA PILOTFÖRSÖK Reaktorvolym: 500 liter Fyllnadsgrad biofilmbärare: 60 % Typ av biofilmbärare: Anox-Kaldnes K1 Balanserad luftning Obalanserad luftning (underskott på O 2 ) 12

13 FÖRDELAR MED DEN NYA TEKNIKEN Några fördelar relativt konventionella metoder. Både de-nitrifikation och oxidation av tiosalter kan göras i ett steg. Större upptag av ammoniumkväve än vid konventionell de-nitrifikation indikerat då även oxidationen av tiosulfatöverskottet genererar biomassa. Krävs endast luft (eller annan syrekälla) och en koldioxidkälla (alt. CO 2, NaHCO 3, Na 2 CO 3, CaCO 3 ) som tillsats. Ev. P-tillsats i vissa fall. Miljöfördel. Inga organiska tillsatser krävs (ex.vis. metanol, etanol, acetat). Miljöfördel. Sker vid neutralt ph. Innebär att processen är mindre känslig för metaller, fluor etc. i jämförelse med en bakteriell tiosaltoxidation som sker vid lågt ph De-nitrifikation kan utföras effektivare vid lägre temperatur än vid konventionella metoder med organiska reduktionsmedel och kolkällor. Den autotrofa kulturen som vi använder tycks vara psykrotolerant alternativt psykrofil. Totalt lägre drifts och investeringskostnad. Genom MBBR teknik krävs endast en reaktor. 13

Krävs endast luft (eller annan syrekälla) och en koldioxidkälla (alt. CO 2, NaHCO 3, Na 2 CO 3, CaCO 3 ) som tillsats. Ev. P-tillsats i vissa fall. Miljöfördel. Inga organiska tillsatser krävs (ex.

14 Pilotkörning vid Hötjärnsmagasinet Bioreaktorkur 14

15 SAMMANFATTNING Det finns inga generiska lösningar som passar alla vattenkvalitéer, bästa lösningen är fallspecifik Trycket på miljön ökar med befolkningsökningen Miljökraven kommer att öka. Rent vatten bristvara i framtiden? Stort behov av nya vattenreningsprocesser som både är robusta och kostnadseffektiva Boliden som företag har satt upp mål som innebär att man skall minska sina metall- och kväveutsläpp till givna nivåer 15

16 Tack så mycket Har ni frågor? 16

Relevanta dokument

Jan-Eric Sundkvist Boliden Mineral AB. SveMins Miljökonferens - Falun, 2 oktober, 2012

Bildning och behandling av tiosalter i processvatten Jan-Eric Sundkvist Boliden Mineral AB 1 Svavel-H 2 O-systemet 2 Tiosalter Tiosalter är termodynamiskt instabila vattenlösliga svavelföreningar som långsiktigt