Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning Flemming Bengtsson Handledare Gunno Renman, Kungliga Tekniska Högskolan Emma Breitholtz, Söderhalls Renhållningsverk AB Stockholm 2003 TRITA-LWR Master Thesis ISSN 1651-064X LWR-EX-03-9

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis ii

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning FÖRORD Denna rapport är resultatet av ett examensarbete inom Civilingenjörsutbildningen i Väg o Vattenbyggnadsteknik på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Examensarbetet har utförts vid Institutionen för Mark- och vattenteknik, avdelningen för mark och vattenresurser på uppdrag av Söderhalls Renhållningsverk AB, som driver den studerade återvinningsanläggningen i Hagby. Under examensarbetets genomförande har ett antal personer blivit mer eller mindre involverade i projektet, genom handledning, rådgivning eller rent praktisk hjälp. De personer som jag skulle vilja tacka är först och främst: Univ. Lektor Gunno Renman, handledare och examinator på KTH Emma Breitholtz, handledare på Söderhalls Renhållningsverk AB Tack även till: Bertil Nilsson, KTH, för diverse praktisk hjälp vid laborationsförsök Gunilla Bergwall, kontaktperson på Alcontrol laboratories AB Herman Arén, Per Hedman och Mari Kuokkanen, för diverse rådgivning och praktisk hjälp Stockholm, April 2003 Flemming Bengtsson iii

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis iv

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning ABSTRACT Bengtsson F. 2003. Treatment of run-off water from the sorting area at Hagby waste handling plant. TRITA-LWR Master Thesis. LWR-EX-03-9. Royal Institute of Technology, Stockholm. Due to more strict demands concerning landfilling in Sweden, there is an increase in sorting, recycling and reuse of waste materials. For this activity, sorting areas for wastes are created, were large amounts of different wastes are kept, usually unprotected against precipitation. When water from precipitation washes and infiltrates the areas with the waste, polluted water is generated that has to be taken care of. In this study, the possibility of removing pollutants in the water from a sorting area for industrial waste with a filter/filter system has been investigated. The place for the study has been at Hagby waste handling plant in northern Stockholm. The tested filter materials were sand, pine bark, blast furnace slag and Polonite in column experiments, following up the contaminants lead, copper, chrome, zinc and also PAH and EOX as organic parameters. The analyses of the water from the sorting area showed a very high content of organic material and particles, and that most of the studied pollutants were bounded organically or to particles. Because of this, it was the most efficient particle separators, the sand and the bark, that achieved the highest removal of the pollutants. In the column experiments it was found that saturated water flows through the filters were to prefer before unsaturated, due to its better contact to the filter materials. The study also showed that a step of sedimentation and equalization of the water stream from the sorting area, before it reaches the filters, would considerably increase the function and longevity of the filters. Keywords: Column experiments, filter materials, heavy metals, organic substances, sorting area. v

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis vi

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning SUMMARY Until 1995, the predominant activity at Hagby waste handling plant, 20 km north of Stockholm, was landfilling. Nowadays, Hagby is used as a place for sorting collected waste materials before recycling and reuse. From the old landfill there is leachate water generated with pollutants that has to be treated. SÖRAB, that now runs the former landfill, is because of the situation constructing a local treatment plant for the polluted water. In addition to the water from the landfill, there is also water generated from the waste treatment areas, and it has been recognized that the water from the area were industrial- and construction waste is sorted is relatively polluted. SÖRAB is now investigating the possibilities of a pre treatment of this water with a filter, before it is mixed with the leachate water from the landfill. The goal of this thesis has been to test and draw up a proposal for a filter that works for removal of both heavy metals and organic pollutants in the water that comes from this area were industrial- and construction waste is sorted. In the first phase of the thesis, water from the sorting area was collected and analysed to investigate the character of the water and to find out the most critical pollutants. Theoretical calculations have also been done for the water flows that come from the area, as a basis for dimensioning the filter system. In the next step, four different filter materials were chosen, in purpose to test those materials in column experiments. The chosen filter materials have been sand, pine bark, blast furnace slag and Polonite. The two firsts are materials with only particle separating capacity, and the two others are alkaline materials with a reactive reduction capacity. Column experiments were done with those materials in tree different trials, were water from the sorting area has been collected and pumped through columns filled with the materials, to evaluate their capacity and removal properties of some of the most critical pollutants in the water. The four different materials were tested with both saturated and unsaturated water flows through the columns. In one of the experiments, bark and blast furnace slag were tested in a serial connection and were also preceded by a step of sedimentation. The substances that were analysed and followed-up during the column experiments are the heavy metals lead, copper, chrome and zinc, and also the organic parameters PAH and EOX. The received results from the experiments showed that the water from the sorting area is very instable with a large content of organic material and particles. The results also showed that most of the studied pollutants in the water were bounded organically or to particles. Because of this, it was the most efficient particle separators, in this case the bark and the sand, that achieved the highest removal of the pollutants. The pollutant removal with blast furnace slag and Polonite was only marginally worse, but the much higher prises of those two materials make them less interesting for choosing them for the filter system. The column experiments also showed that saturated flows through the columns decreases the risk for inhomogeneous water flows through the filter materials compared to when unsaturated flows were used. Due to the very high content of particles in the water that rapidly results in clogging of the materials, the last of the column experiments were arranged with a sedimentation step for the water before it was pumped through the filters. The result of this showed that the longevity of the filter materials were increased by about 50 % compared to without sedimentation. On the basis of the results from the thesis, the suggestions for designing a future filter system for the water from the sorting area will be to construct a pool for sedimentation and equalization of the water flow before it goes to a filter. Suitable filter materials according to the experiments could be sand or bark or possibly a combination of those two materials. vii

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis viii

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning SAMMANFATTNING Hagby återvinningsanläggning i Täby norr om Stockholm, är en gammal deponeringsanläggning, som från 1996 endast använts för sortering och kompostering av inkommande avfall. Från den gamla deponiens avfall genereras ett lakvatten med mängder av föroreningar som måste tas om hand. SÖRAB, som nu driver anläggningen, bygger därför en lokal behandlingsanläggning för det förorenade vattnet. Förutom från deponien så kommer även vatten från anläggningens behandlingsytor och det har uppmärksammats att vattnet från sorteringsplattan för industri- och grovavfall är förorenat. SÖRAB undersöker nu möjligheten att förbehandla detta vatten i ett filter innan det släpps ut till övrigt lakvatten, vilket också är bakgrunden till detta examensarbete. Målet för examensarbetet har varit att utprova och utforma ett filter som fungerar både för tungmetaller och organiska ämnen i vattnet från sorteringsplattan. I examensarbetets inledande fas har vatten från sorteringsplattan insamlats och analyserats för att utreda vattnets karaktär och urskilja de mest kritiska föroreningarna. Det har även gjorts teoretiska beräkningar på vattenflöden från plattan som dimensioneringsunderlag för en filteranläggning. I nästa steg har fyra stycken olika filtermaterial valts ut för att testa dessa i kolonnförsök. De filtermaterial som valts ut har varit sand, bark, masugnsslagg och Polonite, där de två förstnämnda är enklare material med enbart partikelavskiljande förmåga, medan de två sistnämnda är två alkaliska material med reaktiva egenskaper. Kolonnförsök har utförts på dessa material i tre olika försök, där vatten från sorteringsplattan inhämtats och pumpats genom kolonner med dessa filtermaterial, för att utvärdera deras kapacitet och reningsegenskaper för ett antal valda föroreningsparametrar. I kolonnförsöken har samtliga filtermaterial testats med både mättade och omättade kolonnflöden. I ett av försöken testades även bark och masugnsslagg i en seriekoppling och föregicks av ett sedimentationssteg. De ämnen som har studerats och analyserats under kolonnförsöken är tungmetallerna bly, koppar, krom och zink, samt de organiska samlingsparametrarna PAH och EOX. De resultat som erhölls under examensarbetet visade att vattnet från sorteringsplattan är ett mycket instabilt och omoget vatten med mycket stort innehåll av organiskt material och partiklar. Resultaten visade även att större delen av de uppföljda föroreningarna i vattnet var bundna organiskt eller partikulärt. Detta medförde att barken och sanden, som i detta fall hade de fördelaktigaste kornstorlekarna för partikelavskiljning, också uppnådde den högsta avskiljningen av de studerade föroreningarna. Masugnsslaggen och Polonitens avskiljning av de studerade föroreningarna var endast marginellt sämre än för bark och sand, medan det höga priset på dessa material gör att de inte kan konkurrera i valet av filtermaterial. Vidare har det framgått av kolonnförsöken att mättade vattenflöden genom filtren minskar risken för ojämn flödesfördelning och kanalbildning i materialen jämfört med om omättade flöden används. På grund av det mycket höga partikelinnehållet i vattnet, vilket resulterade i snabb igensättning av filtermaterialen, anordnades det sista av kolonnförsöken så att vattnet genomgick ett sedimentationssteg före det pumpades genom filtren. Resultatet av detta, visade att filtermaterialens livslängd ökade med ca 50 % jämfört med utan sedimentationssteg. Den mest fördelaktiga filterreningsanläggning utifrån resultaten från detta examensarbete vore att först och främst anlägga en sedimentations- och flödesutjämningsbassäng som vattnet från sorteringsplattan går till innan det släpps vidare för filterrening. Lämpliga filtermaterial kan sedan vara bark eller sand, eller eventuellt en kombination av dessa två. ix

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis x

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRORD... III ABSTRACT... V SUMMARY... VII SAMMANFATTNING...IX 1. INLEDNING...1 1.1 Bakgrund... 1 1.2 Syfte... 1 1.3 Avgränsningar... 1 1.3.1 Målgrupp för rapporten...1 2. TEORI OCH PROBLEMANALYS... 3 2.1 Förorenat vatten från en sorteringsyta...3 2.1.1 Tungmetaller...3 2.1.2 Organiska ämnen...4 2.2 Filterrening av förorenat vatten...4 2.2.1 Rening med partikelfilter...5 2.2.2 Rening med reaktiva filter (sorbenter)...5 2.2.3 Processer vid föroreningstransport genom ett filtermaterial...6 2.3 Föroreningssituation - Hagby sorteringsplatta...6 2.3.1 Tidigare mätningar av föroreningar...7 2.3.2 Tidigare beräkningar av vattenflöden från sorteringsplattan...7 3 METODER OCH MATERIAL... 9 3.1 Insamling och provtagning av vatten från sorteringsplattan...9 3.1.1 Val av ämnen för analysuppföljning...9 3.1.2 Kemiska analyser...10 3.2 Bestämning av vattenflöden från sorteringsplattan...11 3.2.1 Årsmedelflöden...11 3.2.2 Flöden från sorteringsplattan vid 2, 5 och 10-årsregn...12 3.3 Fält och försöksutrustning... 13 3.4 Filtermaterial... 13 3.4.1 Sand...13 3.4.2 Bark...13 3.4.3 Masugnsslagg...14 3.4.4 Polonite...14 3.4.5 Karaktärisering av filtermaterialen...14 3.5 Kolonnförsök... 15 3.5.1 Kolonnförsök 1 Fyra filter, omättade kolonnflöden...16 3.5.2 Kolonnförsök 2 Fyra filter, mättade kolonnflöden...17 3.5.3 Kolonnförsök 3 - Två seriekopplade filter och sedimentationssteg...18 4 RESULTAT...21 xi

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis 4.1 Vatten från sorteringsplattan... 21 4.1.1 Vattenflöden från sorteringsplattan...22 4.2 Kolonnförsök 1 Omättade kolonnflöden... 22 4.3 Kolonnförsök 2 Mättade kolonnflöden... 22 4.3.1 Avskiljning av tungmetaller...23 4.3.2 Avskiljning av organiska föroreningar...24 4.4 Kolonnförsök 3 Seriekopplade filter, mättade kolonnflöden... 25 4.4.1 Avskiljning av tungmetaller...25 4.4.2 Avskiljning av organiska föroreningar...27 5 DISKUSSION... 29 5.1 Vatten från sorteringsplattan... 29 5.2 Kolonnförsök och filtermaterial... 29 5.2.1 Filtermaterialens uthållighet...31 5.3 Val och utformning av filteranläggning... 32 6 SLUTSATSER... 35 7 REFERENSER... 37 Bilaga 1. Provtagningsresultat av vatten från sorteringsplattan i jämförelse med riktvärden för ytvattendrag. Bilaga 2. Mätning av ph och konduktivitet under kolonnförsök 2. Bilaga 3. Mätning av ph och konduktivitet under kolonnförsök 3. Bilaga 4. Uppföljning av koncentrationer av DOC och suspenderad substans under kolonnförsök 3. xii

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning 1. INLEDNING 1.1 Bakgrund Hagby återvinningsanläggning, som ligger i Täby ca 2 mil norr om centrala Stockholm öppnades 1948 och drevs som deponeringsanläggning t o m 1995. Från 1996 har anläggningen endast använts för sortering och kompostering mm. Allt avfall som går in genom grindarna körs också ut igen. I deponin finns ca 3 miljoner ton avfall som genererar ett lakvatten med mängder av föroreningar som måste tas omhand. Lakvattnet har tidigare körts till Käppala (kommunalt reningsverk) för behandling men önskemål finns om bortkoppling därifrån. SÖRAB, som nu driver anläggningen, bygger därför en egen lokal behandlingsanläggning för det förorenade vattnet. Anläggningen består av översilningsytor, våtmarker, dammar och diken. Förutom från deponin så kommer även vatten ifrån anläggningens behandlingsytor och det har uppmärksammats att vattnet från sorteringsplattan för industri- och grovavfall är förorenat. SÖRAB undersöker nu möjligheten att förbehandla detta vatten i ett filter innan det släpps ut till övrigt vatten. 1.2 Syfte Syftet med detta examensarbete är att utprova och utforma ett filter/en filterkombination, vad avser filtermaterial och storlek, för rening av vatten från sorteringsplattan. Filtret ska fungera både för tungmetaller och organiska föroreningar. Denna rapport ska ligga som grund till beslut om hur en slutlig filterreningsanläggning skall utformas. 1.3 Avgränsningar I examensarbetet skall ett lämpligt filter (filtermaterial) för rening av vatten från sorteringsplattan testas fram i pilotskaleförsök. I detta ingår att bestämma vilken reningsgrad som uppnås med filtret, vilken kapacitet det har (rening, hydraulik och uthållighet), vilken storlek det bör ha i full skala, samt vilket underhåll som kommer att behövas på filtret. Vidare ingår i examensarbetet att diskutera och ge förslag på hur använt filter kan återanvändas eller slutförvaras, samt hur den fullständiga filterreningsanläggningen bör utformas. 1.3.1 Målgrupp för rapporten Eftersom detta examensarbete görs på uppdrag av och i samarbete med SÖRAB, kommer denna rapport i första hand vara riktad till den personal på SÖRAB som arbetar med och är insatta i de miljömål som sätts upp för Hagby avfallsanläggning. Andra målgrupper är personer som har goda kunskaper inom områdena vattenrening och avfallsproblematik, samt personer med teknisk/naturvetenskaplig kompetens, främst inom kemi och miljö. 1

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis 2

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning 2. TEORI OCH PROBLEMANALYS 2.1 Förorenat vatten från en sorteringsyta I och med de skärpta kraven på deponier och avfallsanläggningar i Sverige, innebärande minskad deponering och ökad sortering och återvinning av avfall, skapas fler och fler lokala sorteringsanläggningar för inkommande avfall. Behandling och sortering av avfallet sker oftast på stora, öppna och hårdgjorda ytor för att få en så enkel åtkomst av avfallet som möjligt. Eftersom nytt avfall kontinuerligt inkommer för behandling, lagras därför stora mängder av både osorterat och sorterat avfall på dessa ytor, vilka oftast ligger helt oskyddade mot nederbörd. Vid nederbörd sker en avspolning och infiltration av dessa ytor, vilket medför att vattenlösliga ämnen och partiklar sköljs och lakas ur avfallet på dessa ytor och att både farliga och ofarliga ämnen avrinns från dem. Det avfall som vanligtvis förekommer på behandlingsytor är bygg- och industriavfall som på något sätt avses återvinnas. Sammansättningen på detta avfall kan variera från gång till gång beroende på vad som inkommit till sorteringsytan. Det vatten som kommer från en sorteringsyta karaktäriseras av det avfall som lagras där för tillfället. Alltså förekommer stora variationer i ämnessammansättning och koncentrationer av olika ämnen i det vatten som lämnar ytan vid avspolning och urlakning. Vattnet kan allmänt sägas vara ett dagvatten, då det relativt snabbt avrinner upplagsytan, men har även vissa likheter med lakvatten eftersom vatten även infiltrerar och urlakar de avfallsvolymer som finns på ytan. En viktig skillnad från traditionellt lakvatten är dock att detta vatten inte genomgår en s.k. mognadsprocess innan det lämnar sorteringsytan eftersom inga eventuella nedbrytningsprocesser hinner ske i vattnet innan det avrinner. De föroreningar som förekommer i vattnet från en sorteringsyta kan vara av många skilda slag, medan de mest kritiska föroreningarna kan sägas vara tungmetaller och vissa svårnedbrytbara organiska föroreningar. 2.1.1 Tungmetaller Till tungmetaller räknas metaller som har större atomvikt än natrium, och vars densitet överstiger 5 g/cm 3. Ett stort antal grundämnen hör till den gruppen, och används i samhället inom bl.a elektronik, legeringar, ytbehandling, byggmaterial, glas, plast och medicin, men i miljösammanhang omtalas i första hand arsenik (As), bly (Pb), kadmium (Cd), kobolt (Co), koppar (Cu), krom (Cr), kvicksilver (Hg), nickel (Ni), tenn (Sn), vanadin (V) och zink (Zn). Övriga tungmetaller uppträder bara undantagsvis i så höga halter att de får skadliga effekter. Arsenik brukar räknas till de miljöfarliga tungmetallerna trots att den egentligen är en halvmetall. Metallernas förekomstform är av största betydelse för deras biotillgänglighet och toxicitet. I lakvatten och i naturen är dock förekomstformer svåra att förutse p g a. den höga komplexiciteten som oftast råder. Tillgängligheten, vilken ofta anses motsvara potentialen för en metall att orsaka miljöstörningar, kan antas vara större om metallen är löst i vatten än om den är bunden till partiklar. Fördelningen av metaller mellan fast fas och vattenfas i vattenmiljöer bestäms främst av processerna komplexbildning, sorption och utfällning. Komplexbildning orsakar ofta en förhöjning av metallkoncentrationen i vattenfasen medan sorption och utfällning normalt minskar koncentrationen i vattenfasen. Metallers löslighet i vatten bestäms i hög grad av ph, redoxpotential och koncentration av komplexbildande substanser (organiska och oorganiska). Metaller, som uppträder i lättlösligare 3

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis former och därmed högre koncentrationer vid lägre ph är bly, kadmium, koppar, zink och mangan (IVL 2000). 2.1.2 Organiska ämnen Organiska substanser och föreningar förekommer nästan överallt i samhället och går ej att uppskatta till antalet. En mycket stor del av alla de organiska föreningar som är ett resultat av mänsklig aktivitet och som förekommer i miljön kan betraktas som föroreningar. Därmed kan man förvänta sig att antalet organiska föreningar som förekommer i lakvatten från avfallsupplag är mycket stort, medan det bara finns analysmetoder för en bråkdel av dessa. Potentiella effekter av dessa föreningar varierar från inga till dramatiska och kroniska effekter. Den viktigaste faktorn för om en effekt uppstår är exponeringen, dvs. i vilken grad ämnet kommer i kontakt med en målorganism. Ju länge ämnet finns kvar i miljön, dvs. desto mer svårnedbrytbart ämnet är, desto större är risken för att en effekt uppstår. Om ämnet samtidigt är toxiskt, akut eller kroniskt, är risken för negativ effekt stor. Är ämnet dessutom bioackumulerbart kan höga koncentrationer byggas upp i individer och därmed spridas uppåt i näringskedjan (IVL 2002). Persistenta organiska föroreningar, definieras enligt Naturvårdsverket som de organiska ämnen som är stabila mot kemisk, fysikalisk och biologisk nedbrytning och samtidigt toxiska och/eller bioackumulerbara. Dessa föroreningar utgör ett av dagens största miljöproblem och en stor del av dessa finns upplagrade i avfallsupplag. Exempel på sådana föroreningar kan vara flamskyddsmedel (bromerade och klorerade), mjukgörare (ftalater), stabilisatorer (organiska metallföreningar) och PCB (IVL 2002). Vidare kan långlivade organiska föroreningar uppkomma som biprodukter vid olika tillverknings- eller förbränningsprocesser. Dit hör exempelvis hexaklorbensen (HCB), polycykliska aromatiska kolväten (PAH) och dioxiner (Naturvårdsverket 2002). 2.2 Filterrening av förorenat vatten Filterrening av förorenat vatten, bygger kortfattat på att vattnet som avses renas på något sätt samlas upp och leds genom ett filter/filtermaterial som via mekaniska, kemiska eller biologiska processer, fångar upp, binder till sig eller oskadliggör föroreningarna innan vattnet släpps vidare. I praktiken kan detta vara mycket svårt att uppnå då det inte existerar filtermaterial som kan rena alla föroreningar. I större och påkostade reningsanläggningar med komplexa utsläppssituationer, är det vanligt att filtertyper med olika egenskaper kombineras på så sätt att såväl mekanisk, kemisk och biologisk rening uppnås. Vid mindre reningsanläggningar med begränsade resurser väljs lämpligtvis ett filter som avskiljer de mest kritiska och skadliga föroreningarna. För att kunna skapa en funktionell filterreningsanläggning finns det några grundläggande problemställningar som alltid bör utredas (KTH, Industriellt miljöskydd 1998): Vilken är den aktuella utsläppssituationen, t.ex. totala flöden, föroreningshalter och driftförhållanden (kontinuerlig drift, satsvis etc.) Vad är det som skall avskiljas lösta ämnen, partiklar eller gasformiga ämnen? Vad gör man med det som skall avskiljas? Vilka reningskrav har man? Driftstabilitet, drifttillgänglighet. Utrymmesbehov Behov av kontroll, skötsel och försörjning 4

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning För att skapa en filterreningsanläggning som är hållbar även i ett längre perspektiv är valet av filtermaterial en viktig parameter. Materialets hela livscykel bör tänkas igenom, dvs. hela vägen från utvinning av materialet till och med dess slutliga förvaring. Förutom att materialet har en hög avskiljningskapacitet av föroreningar, bör även följande egenskaper hos materialet eftersträvas (Färm 2002): Materialet finns tillgängligt i stora kvantiteter Låg kostnad Materialet är naturligt eller framställt ur naturliga råmaterial Innehållet av toxiska ämnen är så lågt som möjligt Materialet kan återanvändas eller slutförvaras på vettigt sätt 2.2.1 Rening med partikelfilter Filtertyper och filtermaterial brukar skiljas åt som partikelfilter och reaktiva filter, utifrån deras fysikaliska, kemiska och biologiska reningsegenskaper. Partikelfilter kan allmänt sägas var den äldsta och enklaste formen av filter för rening av vatten, även om det idag finns högteknologiska partikelfilter för avskiljning av mikroskopiska partiklar. Partikelfilter renar i huvudsak på fysikalisk (mekanisk) väg, där tätheten hos filtermaterialet bestämmer storleken på vilka partiklar som fångas upp av filtret. Vid rening av vatten med stort innehåll av organiskt material och partiklar kan höga till mycket höga reningseffekter uppnås med enbart partikelfilter. Ett vanligt exempel på partikelfilter som använts i decennier för rening av vatten är sandfilter. Eftersom sand är ett mycket billigt och lättillgängligt material världen över är det ett mycket attraktivt material för bl.a. dagvattenrening (Färm 2002). Genom att välja kornstorlek på filtersanden går det till viss grad välja vilken storlek på partiklar i det förorenade vattnet som passerar filtret och inte. Det är också kornstorleken som bestämmer vilka vattenflöden som filtret kan belastas med eftersom den hydrauliska konduktiviteten (genomsläppligheten) vanligtvis minskar vid minskad kornstorlek, samtidigt ökar risken för igensättning av filtret ju mindre kornstorleken är. Andra exempel på partikelfilter i samband med dag/lakvattenrening är torvfilter och olika träfiberfilter. 2.2.2 Rening med reaktiva filter (sorbenter) Rening med reaktiva filter s.k. sorbenter är något som kommit mer och mer på senare år och som är under utveckling. Sorbenter är material med egenskaper som kan åstadkomma kemiska och/eller biologiska reningsprocesser som kan komplettera de fysikaliska reningsprocesserna. Vissa naturmaterial som är tillgängliga i stora mängder, speciella bi/avfallsprodukter från industri eller jordbruksverksamhet är några av källorna för potentiella sorbenter. Exempel på sorbentmaterial som används eller testats och visat sig vara speciellt lämpliga för reduktion av metaller är opoka (kalciumsilikat), tallbark, zeolit, rostjord, masugnsslagg och aktivt kol. Opoka, zeolit och tallbark har testats på dagvatten (Färm 2002), och visat hög reningskapacitet av koppar och zink (63-81 %). Masugnsslagg har testats vid ett flertal tillfällen för avskiljning av tungmetaller ur vatten och visat effektiv rening (Bockgård 1999). De viktigaste egenskaperna hos sorbentmaterial för att uppnå effektiv rening av vatten är att det har (Färm 2002): Hög sorptionskapacitet Stor specifik yta Lämplig hydraulisk konduktivitet Stort innehåll av aluminium, järn och kalcium. För de flesta av sorbenterna krävs fortfarande mer forskning och kunskap gällande livslängd, designkriterier, förbehandling, underhåll etc. En viktig fråga är också vad man gör med 5

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis förbrukade filtermaterial, om dessa kan återanvändas, användas i andra syften eller om de måste deponeras. En möjlighet för organiska filtermaterial är att bränna dessa som biomassa efter användning. Detta reducerar volymen avsevärt inför deponeringen och metallerna förblir i kvarstående aska. Organiskt material är också komposterbart, dock måste hänsyn till metallinnehållet tas utifrån hur komposten kommer att användas senare (Färm 2002). 2.2.3 Processer vid föroreningstransport genom ett filtermaterial För att välja rätt filter eller filtersystem för rening av ett specifikt förorenat vatten, är förståelsen för olika processer som kan uppstå vid transport av föroreningar genom olika filtermaterial mycket viktig. De olika processerna kan allmänt delas upp i masstransport-, kemiska och biologiska processer. Den viktigaste masstransportprocessen är advektion, vilket innebär att en löst förorening rör sig med vattenflödet. Advektion är beroende av den hydrauliska konduktiviteten i materialet, den effektiva porositeten och den hydrauliska gradienten. En annan masstransportprocess är dispersion, vilket innebär att en lösnings koncentrationer sänks när den passerar och sprids i ett poröst material. Diffusion är en process som innebär att lösta ämnen rör sig från områden med högre koncentration till områden med lägre koncentration. Det finns ett antal olika kemiska processer, som kan avskilja lösta substanser i förorenat vatten när detta passerar ett sorbentmaterial. Dessa processer är sorption, redoxreaktioner, komplexbildning och utfällning. Sorptionsprocesser inkluderar adsorption, kemisorbtion, absorption och jonbyte. Adsorption är den viktigaste och definieras som fastläggningen av en lösning på en fast yta. Adsorptionen är beroende av parametrar som specifik yta hos filtermaterialet, ph och föroreningskoncentration i vattnet. Redoxreaktioner i filtermaterial påverkar rörligheten hos metaller, och är beroende av syretillgänglighet, organiska nedbrytningsprocesser och andra kemiska reaktioner. Komplexbildning innebär att metaller kan avskiljas genom att kombinationer av metallkatjoner och anjoner bildar olika komplex. Metaller och andra föroreningar kan också avskiljas genom utfällning. Genom att använda filtermaterial med stort innehåll av metallsalter som järn, aluminium eller kalcium, kan utfällningsrektioner uppstå vilka reducerar föroreningar som metaller och fosfor i vattnet. Utfällningen är beroende av parametrar som innehållet av de nämnda metallsalterna, föroreningskoncentrationer och ph i vattnet. Biologiska processer i filtersystem bildas av mikroorganismer, vilka kan forma en biofilm på de fasta ytorna av filtermaterialet. Biofilter, bestående av biofilm växande på sandmaterial, har visat sig avskilja både partikulära såväl som lösta metaller i försök på dagvatten (Färm 2002). 2.3 Föroreningssituation - Hagby sorteringsplatta På sorteringsplattan som är belägen på en liten höjd i förhållande till sin recipient (lakvattenanläggningen på området), finns två typer av avfallsupplag. Det ena är ett skrotupplag där industri- och grovavfall läggs på hög och krossas till bränsle. Det andra är ett flisupplag som är resultatet efter nedmalning av energirika beståndsdelar från skrotupplaget, som sedan kan utnyttjas i förbränningsprocesser. De vanligast förekommande avfallstyperna är här trä, papper och plast, som i sig kan innehålla föroreningar som t.ex. giftiga mjukgörare och tryckimpregnat, men i stort sett så kan vilka ämnen som helst förekomma i dessa högar. Vid nederbörd sker en urlakning av många av dessa föroreningar, då vattnet infiltrerar och avspolar dessa avfallsytor. Vattnet med föroreningarna samlas i uppsamlingsdiken och leds sedan via två rörledningar, en för skrot- och sorteringsytan, och en för flisupplaget, till en lakvattendamm dit deponins lakvatten även utjämnas innan behandling. På rörledningarna finns 6

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning provtagningsbrunnar kallade D1 (flisupplagsytan) och D2 (skrot och sorteringsytan) installerade, där provtagningar på vattnet i D2 har gjorts tidigare. Numera, och i samband med detta examensarbete har två insamlings- och provtagningstankar, en för respektive rörledning grävts ned i marken nedströms plattan, så att effektivare provtagning och vatteninsamling kan genomföras. Den största mängden föroreningar avbördas via punkten D2, då motsvarande avrinningsyta är betydlig större än för D1 och genererar större vattenflöden i samband med nederbörd. Samtidigt är också koncentrationerna av föroreningar högre från denna yta, troligtvis pga. att avfallet behandlas (krossas) där. De stora variationerna i vattenflöden från plattan som uppstår är ett mycket stort problem för funktionen av en framtida filterreningsanläggning, då denna kräver relativt konstanta flöden av vatten för att uppnå någon effekt. Behovet av en eventuell utjämnings- och sedimentationsdamm innan vattnet når den tänkta filteranläggningen tas upp i kapitlet Diskussion. De föroreningshalter som förekommer varierar med de flöden som råder, och när under avrinningsskedet som provtagning sker. Föroreningshalterna kan förväntas vara som störst i början av ett regn efter en längre torrperiod, då allt som lagrats på plattan under torrperioden sköljs av, varefter koncentrationerna avtar i takt med att de upplagrade föroreningarna sköljts av. Tidigare gjorda mätningar av föroreningshalter har påvisat att höga till mycket höga halter av vissa tungmetaller och organiska substanser från ytan som avrinner via D2. Dessa halter ligger betydligt över de halter som uppmätts i den lakvattendamm som plattans vatten mynnar ut i och från vilken vatten pumpas vidare till ett lokalt behandlingssystem för lakvatten (SÖRAB 2002). För att inte belasta detta system ytterligare med vattnet från sorteringsplattan, finns nu önskemål att förbehandla vattnet från sorteringsplattan innan det når lakvattendammen. 2.3.1 Tidigare mätningar av föroreningar Tidigare mätningar som gjorts på framförallt tungmetaller i vattnet från sorteringplattan sträcker sig tillbaks till 1996 och är gjorda på vattnet från ytan som avbördas via D2. Från år 2000 finns mätresultat att jämföra från båda ytorna. Utförare av provtagnings- och analystjänst har varit Alcontrol laboratories AB på uppdrag av SÖRAB. Halterna av tungmetaller som uppmätts i D2 under åren 2000-2001 visar på extremt höga koncentrationer. De tros dock vara överskattade i och med de låga vattenflöden som förekommit vid provtagningen, vilket gjort att bottensediment i brunnarna virvlat upp och förhöjt metallkoncentrationerna betydligt. Utgångsvärdena för detta projekt m a p. föroreningskoncentrationer har istället varit en provtagning som SÖRAB gjort själva i februari 2002, där Alcontrol laboratories AB stått för den kemiska analysen. Vid denna provtagning har förutom tungmetaller även vissa organiska ämnen och samlingsparametrar analyserats. Resultaten visade på höga till mycket höga koncentrationer av framförallt bly, koppar, zink och krom i jämförelse med Naturvårdsverkets riktvärden (se bilaga 1), men även för organiska föroreningar som t.ex. PAH (Polycykliska aromatiska kolväten). 2.3.2 Tidigare beräkningar av vattenflöden från sorteringsplattan Tidigare beräkningar som är gjorda på vattenflöden från sorteringsplattan är baserade på total nederbörd år 2001, som var 637 mm med vindkorrektionsfaktor på 10 % inräknad. Vidare har ytan som avbördas via D2 bestämts till 27 000 m 2, och ytan som avbördas via D1 till 1000 m 2. Avrinningskoefficienten som användes var 0,4 med hänsyn till mycket vattenabsorberande material på plattan. Totala flödesmängderna från plattan under ett år blev då via D1= 255 m 3, och via D2 = 6800 m 3 (SÖRAB 2001). 7

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis 8

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning 3 METODER OCH MATERIAL 3.1 Insamling och provtagning av vatten från sorteringsplattan Strategin för insamling av vatten från sorteringsplattan har varit att vid nederbördstillfälle samla in de vattenmängder som antagits krävas för utförande av varje kolonnförsök. Vattnet skulle om möjligt tas direkt från vattenströmmen in i de nedgrävda uppsamlingstankarna vid ett pågående regn och fältmätningar av ph, konduktivitet och temperatur göras i samband med detta. Vattnet skulle sedan forslas omgående till KTH för förvaring i kylrum, för att förhindra organisk nedbrytning. Prover av vattnet på förbestämda föroreningsparametrar skulle skickas fortast möjligt för analys hos Alcontrol laboratories AB i Linköping. Insamling av vatten från sorteringsplattan för genomförande av kolonnförsök har gjorts vid två olika tillfällen, den första 2002-10-31 och den andra 2002-11-20. Vid båda tillfällena har vatten endast kunnat hämtas från tanken vars vatten kommer från skrot- och sorteringsytan (D2), då vattenflödet i tanken från flisytan varit obefintligt vid båda tillfällen. Troligtvis har nederbördsmängderna varit för små, eller igensättning av rörledningen skett, så att inga vattenflöden uppstått genom denna tank. Den första insamlingen gjordes under ett regn efter en extremt lång torrperiod på flera månader, vilket säkert gjorde att vattnet var extra förorenat av damm och andra partiklar som lagrats på sorteringsytan under sommaren. Vattnet var mycket grumligt, och innehållet av både finare och grövre partiklar kunde redan ute i fält konstateras vara mycket högt. Regnmängden som kom vid detta tillfälle var 3,4 mm, under ca 8 timmar (SMHI nederbördsdata över Stockholm). Sammanlagt insamlades ca 340 liter vatten vid detta tillfälle. Det togs direkt ifrån vattenströmmen in i tanken m ha. 2 st. 10-litershinkar fästa i rep som firades ned i tanken och som sedan fylldes upp i 25-liters plastdunkar vilka sedan transporterades till KTH för förvaring i kylrum. Vid det andra insamlingstillfället hade nederbörden dagarna innan insamling/provtagning kommit i form av snöblandat regn medan det vid själva insamlingstillfället var -1 C och ett tunt snötäcke låg på marken. Flödet in till uppsamlingtanken var nästan obefintligt vid detta tillfälle och vattenproverna fick tas av i stort sett stillastående vatten som lagrats i tanken från dagarna innan, vilket innebar att vattnet stått och sedimenterat i upp till 24 timmar. Följderna av detta blir att analysresultaten på detta vatten inte går att jämföra med första provtagningens eftersom en del av föroreningsmängderna redan sedimenterat. Dock påverkar detta inte resultaten som erhålls vid kolonnförsökens genomförande eftersom vattnet från de två insamlingstillfällena använts i två skilda kolonnförsök. Vid detta tillfälle insamlades en mängd av ca 300 liter vatten och själva insamlingssättet var detsamma som vid första, med ovan nämnda skillnader. Förvaringen av vattnet inför påbörjande av kolonnförsök har skett i kylrum på KTH som hållit en temperatur på ca 5 C, detta för att bromsa organisk nedbrytning i vattnet. De fältmätningar som gjordes på plats vid båda tillfällen var på ph, konduktivitet och temperatur, vilka mättes direkt när vattnet samlats i dunkarna. 3.1.1 Val av ämnen för analysuppföljning Vid projekt som detta uppstår det nästan alltid en kompromiss mellan vad som bör analyseras, och vad som kan analyseras. Utgångspunkten i detta fall har varit en provtagning som SÖRAB själva gjorde i februari 2002, där ett tjugotal parametrar, främst tungmetaller och organiska substanser, analyserades hos Alcontrol laboratories AB i Linköping. Genom att jämföra dessa med Naturvårdsverkets uppsatta riktvärden för vattendrag valdes de föroreningar ut, som visade 9

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis sig vara de mest kritiska (se bilaga 1). Utifrån detta har sedan projektets budget fått styra vilka parametrar som tagits med för analys, och hur ofta analys skall ske under projektets gång. En del lättflyktiga organiska ämnen har valts bort, då dessa ämnen lätt bryts ned och/eller förändras om vattnet får stå en tid och därför inte kan följas upp på ett bra sätt. Följande parametrar valdes ut för analys (IVL 2002): Bly (Pb), förekommer i vattenmiljö i huvudsak komplexbundet eller adsorberat till partikulärt material och sediment. Bly används idag framför allt i bensin, färg och batterier, men även som legeringsämne i stål. Koppar (Cu), är enligt Kemikalieinspektionen 1989, bedömt som bioackumulerbart i växter, toxiskt för akvatiskt liv och varmblodiga djur. Koppars förekomstform bestäms bland annat av vattnets hårdhet eller salthalt, vilket avgör dess toxicitet. Krom (Cr), är enligt Kemikalieinspektionen 1989, bedömt som bioackumulerbart i växter, toxiskt för akvatiskt liv och varmblodiga djur. De vanligaste förekomsformerna är trevärt krom (Cr III) och sexvärt krom (CR VI), och bestäms av syrenärvaro och ph. Cr VI är bedömt som cancerframkallande. Krom används på grund av sitt goda korrosionsskydd inom en rad former av ytbehandling, och även som legeringsämne i rostfritt stål. Zink (Zn), är för de flesta organismer en livsviktig metall, men kan vara toxisk för akvatiska organismer. Zink förekommer främst som svårlösligt sulfidmineral i berggrunden, men används som korrosionsskydd inom stålindustrin samt i legeringar. I avfallsupplag med organiskt material ökar lösligheten hos en del metaller, därav zink, när den sura anaeroba fasen inträder och ph sjunker. Förhöjda halter av zink, järn och mangan har uppmätts under denna fas. EOX (Extraherbar organisk halogen), är ett mått på mängden extraherbara organiska halogenerade ämnen eller ämnesgrupper (den mängd av grundämnena klor, brom och jod som i ett vattenprov är bunden i löst eller suspenderad organisk substans och som bestäms efter extraktion). EOX rekommenderas för lakvatten före AOX (adsorberbara organiska halogenerade ämnen eller ämnesgrupper), eftersom AOX störs av höga salthalter vilket ofta förekommer i lakvatten. EOX kan sägas vara den fettlösliga delen av AOX-innehållet, och därmed den del som kan befaras vålla störst störning i naturen genom bioackumulering. PAH (Polycykliska aromatiska kolväten), är lipofila, dvs. dåligt lösliga i vatten, vilket medför att de kan lagras i organismer. Vissa av dem är även cancerogena. PAH finns i tjära, asfalt, bilavgaser och tobaksrök, och bildas även vid koks och träkolstillverkning, samt vid förbränning av industriavfall och under vissa elektrolytiska processer. Övriga kemiska analysparametrar TOC (Total Organic Carbon), COD (Chemical Oxygen Demand), DOC (Dissolved Organic Carbon) och suspenderad substans har tagits med som kompletterande parametrar för att få bättre grepp om det organiska innehållet i vattnet. 3.1.2 Kemiska analyser För analys av de utvalda föroreningsparametrarna inför och under kolonnförsök har Alcontrol laboratories AB i Linköping anlitats. Proverna har skickats i specialbeställda provtagningsväskor med provtagningsflaskor lämpliga för de valda föroreningsparametrarna. Övriga provtagningar på 10

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning allmänparametrar som ph och konduktivitet har gjorts i egen regi med mätinstrument som tillhandahållits av SÖRAB eller KTH. Metoder för de olika analyserna har varit följande: Tungmetaller Cr, Cu, Pb och Zn har analyserats enligt metod AK EPA 6020 mod, dessutom har oorganisk Pb analyserats enligt EPA 200,8 mod. Organiska föroreningar PAH har analyserats m ha GC/MS dvs. gaskromatografi och masspektroskopi. EOX har vidaresänts till Holland för specialanalys via mikro-coulometri. Kompletterande parametrar Även innehållet av löst organiskt kol (DOC), suspenderad substans, BOD7, COD (Cr) och TOC har analyserats av Alcontrol laboratories AB. DOC enligt metod CORG-TI, SS028199, suspenderad substans enligt SFR-STG, SS028112-3. BOD7 enligt BOD7-NAE, SS028143-2, COD (Cr) enligt Merk Nova 60, ampull och TOC (2) enligt CORG-TKC, NPOC SS-EN1484. 3.2 Bestämning av vattenflöden från sorteringsplattan Tanken från början var att både teoretiskt beräkna och praktiskt bestämma de vattenflöden som kan uppstå från sorteringsplattans två ytor för att kunna dimensionera den framtida filteranläggningen. Då nederbördstillfällena varit få och nederbördsmängden varit ovanligt liten under examensarbetets framskridande har inga praktiska provmätningar av flöden i fält kunnat genomföras. Teoretiska beräkningar har gjorts på årsmedelflöden, samt på flöden som kan uppstå vid extremnederbörd som 2, 5 och 10-årsregn (regn som uppstår i snitt 1 gång vartannat, var femte respektive var tionde år). Beräkningarna som gjorts på extremflöden är tänkta att kunna fungera som underlag till dimensionering av en eventuell flödesutjämningsbassäng före filtren. 3.2.1 Årsmedelflöden Beräkningar av årsmedelflöden från sorteringsplattans båda ytor är grundade på årsstatistik över årlig nederbörd i Stockholm (SÖRAB 2002), samt ungefärliga uppskattningar av de båda ytornas storlekar och deras avrinningskoefficienter. Årsmedelflöden av vatten från sorteringsplattans båda ytor har beräknats enligt följande: F1 = N (m/år) x A1 (m 2 ) x K [m 3 /år] F2 = N (m/år) x A2 (m 2 ) x K [m 3 /år] där F1 = Årsmedelflöde från yta 1 (flisytan). F2 = Årsmedelflöde från yta 2 (skrot och sorteringsytan). N = Årsnederbörd = 700 mm, vilket medvetet är något högre än för ett normalår. A1 = Arean av yta 1 = 12 000 m 2. A2 = Arean av yta 2 = 22 000 m 2. 11

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis K = Avrinningskoefficient för plattan = 0,5 vilket betyder att hälften av nederbörden som kommer på plattan avrinner via D1 och D2, resten tas upp av absorberande mark och material på plattan, samt avdunstar eller läcker utanför uppsamlingssystemet. 3.2.2 Flöden från sorteringsplattan vid 2, 5 och 10-årsregn Beräkningarna som är gjorda på olika flöden som kan uppstå från sorteringsplattan vid mer extrema regn, är grundade på värden från figur 1, som anger vilka flöden som i medeltal uppstår vid olika varaktigheter för mera sällan återkommande regnintensiteter. Regnintensitet som funktion av varaktighet vid 2, 5 och 10-årsregn Liter/sekund o ha 350 300 250 200 150 100 50 0 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 40 min 45 min 50 min 55 min 60 min 10-årsregn 5-årsregn 2-årsregn Figur 1. Samband mellan regnvaraktighet och intensitet för Stockholm (medeltal 1907-1946), (KTH, VA-teknik 2000). Flöden som kan uppstå från sorteringsplattan har med hjälp av figur 1 beräknas enligt: F pl = R v x A pl x K pl [liter/sekund] där F pl = Medelflödet från plattan vid ett regn med ett visst återkomstintervall och en viss varaktighet. R v = Regnintensiteten för ett regn med en viss varaktighet [liter/sekund och hektar] A pl = Plattans totala area = 34000 m 2 (22000 + 12000) = 3,4 ha K pl = 0,8 = Antagen avrinningskoefficienten för plattan vid större regn, då absorberande material och ytor på plattan antas bli snabbt mättade. 12

Rening av vatten från sorteringsplattan vid Hagby återvinningsanläggning 3.3 Fält och försöksutrustning De resurser, i form av fält och försöksutrustning, som använts i detta examensarbete har till största del tillhandahållits av Institutionen för mark- och vattenresurser på KTH, men även delvis av SÖRAB själva, som bl. a. bekostat installationen av uppsamlingstankar för att underlätta vatteninsamlingen i fält. Utrustningen som använts vid de olika momenten är följande: Insamling av vatten 2 stycken 10-litershinkar (plast resp. stål), samt rep till dessa. 15 stycken 25-liters syradiskade plastdunkar för transport och förvaring av vatten. Fältmätning av ph och konduktivitet Fält- ph-meter Jenway 3150, samt fältkonduktivimeter Jenway 4200. Kolonnförsök Fyra stycken genomskinliga plastkolonner med innerdiameter 3,4 cm och höjd 19 cm, och med anslutninghattar för slangar. Ett kolonnstativ med vattenuppsamlingsplatta. En elektrisk pump med anslutning för 2+2 st. slangar. Ett antal slangar av plast, samt en 50 liters plastbalja med ett flytbräde i. Konduktivitets och ph-mätning under kolonnförsök Fältkonduktivimeter Hanna Instruments, HI 8733 Conductivimeter. Standard ph-meter PHM82 Glaselektrod med mättad KCl-lösning, kalibrerad med ph 7 och ph 10-buffert. Övrigt Specialflaskor till vatten för kemisk analys, siktredskap för framtagning av filtermaterial av rätt kornstorlek. 3.4 Filtermaterial Filtermaterialen som använts i kolonnförsöken har valts med inverkan av ett antal parametrar, bl.a. det som nämns i stycket 2.3. Primärt har varit att filtermaterialen skall ha potential att rena både tungmetaller och organiska föroreningar. Samtidigt har de olika materialen också valts för att kunna jämföra skillnader i reningskapacitet mellan ett enkelt och billigt material och ett dyrare och mer avancerat material. Att det blev just de materialen som beskrivs här nedan beror till stor del på att dessa var tillgängliga genom den forskningsverksamhet som pågår vid KTH. 3.4.1 Sand Sand är ett icke-reaktivt filtermaterial som främst består av kvarts och fältspat. Den är i jämförelse med de andra testade filtermaterialen ett billigt alternativ som finns tillgänglig i stora kvantiteter. Sanden har också en relativt hög hydraulisk konduktivitet som ligger på ca 200 m/dygn. Nackdelen med sanden dock, är just att den inte är reaktiv, vilket gör att den teoretiskt sett inte ger någon avsevärd rening av t.ex. lösta tungmetaller i en vattenström. Den sand som använts i denna försöksverksamhet, är en tvättad sand som såldes av f.d. Ahlsell AB i Sverige. 3.4.2 Bark Barkfiltret som använts i kolonnförsöken är tillverkat av Sydkraft AB och består av tallbarksflis som är upphettad, nästan förkolnad. Det är i torrt tillstånd vattenavstötande och måste blötläggas 13

Flemming Bengtsson TRITA LWR Master Thesis i ca ett dygn för att kunna fungera som ett vattenreningsfilter. Uppgifter om tillverkningsprocedur och exakt innehåll för barkfiltret som använts är i dagsläget okänt. 3.4.3 Masugnsslagg Masugnsslagg är en alkalisk biprodukt från järnframställning. I Sverige produceras årligen 550 000 ton slagg, och beroende på framställningsprocessen, kan slaggen antingen bli amorf, om den kyls med vatten eller kristallin, om den är luftkyld. Masugnslaggen som använts i kolonnförsöken i detta projekt är av det kristallina slaget. Den har en hög porositet och de vanligaste komponenterna i den är SiO 2, CaO, Al 2 O 3 och MgO (Lundström 2002). 3.4.4 Polonite Polonite är ett reaktivt material som utvinns ur kalciumsilikat. Ägaren av produktnamnet är Nordisk ekoteknik (Nordisk ekoteknik 2002), och produkten har utvecklats av Prof. Zygmunt Brogowski, Warszawa, och Prof. Gunno Renman, KTH, Stockholm. Huvudkomponenterna i Poloniten är SiO 2, CaO, Fe 2 O 3 och Al 2 O 3 (Cucarella Cabanas 2000). Kornstorleken på Poloniten som använts i försöksverksamheten ligger mellan 2 5, 6 mm. 3.4.5 Karaktärisering av filtermaterialen Vissa allmänna egenskapsbeskrivande parametrar, fysikaliska och kemiska, hos de utvalda filtermaterialen saknar tidigare dokumentation. Kompletteringar, genom egna laborationsförsök har då gjorts för att erhålla värden på de parametrar som är av stor betydelse för filtermaterialens funktion och egenskaper. Permeabilitet Permeabilitetsbestämning har gjorts på barkfiltret då inga tidigare dokumentationer av just denna typ av bark har hittats. Bestämningen har gjorts m ha en 80 cm långt plast rör med en innerdiameter på 10 cm, vilken man fyller upp med filtermaterial till en bestämd höjd (10 cm). Kolonnen fylls sedan med vatten som får sjunka igenom röret med filtermaterialet samtidigt som tiden mäts när vattenytan passerar ett antal förbestämda nivåer i kolonnen. Vattnets sjunkhastighet genom kolonnen kan därmed beräknas och vidare också materialets permeabilitet. Porvolym Porvolymen för ett material definieras som den volym porer (luft) som materialet har delat med den totala volymen för materialet. Porvolymen för samtliga material har bestämts genom att ett mätglas fyllts med filtermaterial till en bestämd volymsnivå. Vatten har sedan fyllts i detta till samma nivå så att filtermaterialet varit helt vattenmättat, dvs. vattnet har tagit all den plats som annars består av luft i materialet. Genom att känna till mängden vatten som tillsatts, samt materialets volym kan sedan porvolymen beräknas. Specifik yta Den specifika ytan definieras som den sammanlagda ytan hos alla partiklar i en viss mängd av ett material (SLU 2003) och anges vanligtvis i m 2 /g material. Bestämning och jämförelse av specifik yta för de olika filtermaterialen kan vara intressant då detta teoretiskt sett ger en fingervisning om vilken mängd föroreningar som de olika filtermaterialen har potential till att fastlägga. Den specifika ytan hos filtermaterialen bestämdes genom BET-analys, där kvävgas (N 2 ), med känd specifik yta (1ml (N 2 ) motsvarar 2,94 m 2 vid temp. 20 C, lufttryck 771 mmhg) pumpas in i materialet, varvid den åtgående mängden kan mätas och därav materialets specifika yta beräknas. Denna bestämning kan endast göras på materialfraktioner med storlek upp till 2 mm, vilket 14