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

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

PRISLISTA VA Kvalitetskontroll

Spillvatten- bestämmelser för Skövde kommuns allmänna VAanläggning. Beslutad av kommunfullmäktige 15 december 2014, 174. Dnr KS2014.

ESKILSTUNA ENERGI & MILJÖ VATTEN & AVLOPP LABORATORIUM

Gruvmiljöforskning vid Umeå universitet Lars Lövgren Kemiska institutionen

Bilaga nr 8. Analys av mätdata i Telge Återvinning AB:s miljörapporter Mätpunkt YV3

AOT/AOP Avancerade OxidationsProcesser

ÄMNEN SOM INTE FÅR TILLFÖRAS AVLOPPS- VATTNET. Exempel på ämnen som inte får tillföras avloppsledningsnätet är;

Uppsala Ackrediteringsnummer Sektionen för geokemi och hydrologi A Ekmanhämtare Sötvatten Ja Ja. Sparkmetod Sötvatten Ja Ja

05/12/2014. Övervakning av processen. Hur vet vi att vi har en optimal process eller risk för problem? Hämning av biogasprocessen

SULFIDJORD Vad är det och hur karaktäriserar vi den? Lars G Eriksson Mark & Miljö AB

Avancerade Oxidationsprocesser för Ökad Reducering av COD i Avloppsvatten

Laboratorier MoRe Research Örnsköldsvik AB Örnsköldsvik Ackrediteringsnummer A

JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 3(3)

JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 2(2)

Avloppsrening för att uppnå morgondagens miljömål. Anneli Andersson Chan, Utvecklingschef VA

LENNART FRISCH. Agenda Enviro AB MILJÖKVALITETSNORM - MKN.

Provningslaboratorier Eskilstuna Strängnäs Energi och Miljö AB Eskilstuna Ackrediteringsnummer Kvalitetskontroll A

Dnr KK18/456. Taxa för provtagning av vatten- och avloppsprover på Vattenlaboratoriet. Antagen av Kommunfullmäktige

Uppsala Ackrediteringsnummer Teknikområde Metod Parameter Mätprincip Mätområde Provtyp Flex Fält Anmärkning.

Mätosäkerheter ifrån provningsjämförelsedata. Bakgrund, metod, tabell och exempel Bo Lagerman Institutet för Tillämpad Miljöforskning (ITM)

Grundvattenrening

Välkommen på Utbildningsdag. Processer i avloppsreningsverk

Syror, baser och jonföreningar

Försurning. Naturliga försurningsprocesser. Antropogen försurning. Så påverkar försurningen marken. Så påverkar försurningen sjöar

Riktvärden och riktlinjer för hantering av spillvatten i bergtunnlar

Bilaga D: Lakvattnets karaktär

Vägen till en förbättrad biologisk rening på ett koksverk. Erika Fröjd, SSAB Oxelösund

Provningslaboratorier Kretslopp och vatten Mölndal Ackrediteringsnummer 0045 Lackarebäcks vattenverk Laboratorium A

FÖRSURNING. Svavel, Svaveldioxid, Sulfat, Kväve, Kväveoxider, Nitrat Deposition, Vegetation, Mark, Vatten, Sjöar Kadmium, Bly, Kvicksilver

Testmetodik för behandling av sulfidjord och sur sulfatjord. Metodik för stabilisering utomhus i verkliga förhållanden av sulfidjord

Göran Stenman. Syror och Baser. Göran Stenman, Ursviksskolan 6-9, Ursviken

KILENE AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun

Bestämmelser VA. För Vara kommuns allmänna VA-anläggningar. Bilaga till ABVA. Antagen av kommunfullmäktige

Kväve former och transformering. Lars Leonardson Ekologiska inst/limnologi Lunds universitet

Biogödsel Kol / kväve Kväve Ammonium- Fosfor Kalium TS % 2011 kvot total kväve total av TS %

Tilläggsbestämmelser till ABVA

Anammox - kväverening utan kolkälla. Var ligger forskningsfronten? E. Płaza J.Trela J. Yang A. Malovanyy

Miljökunskap och miljöskydd Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för:

Parameter Metod (Referens) Mätprincip Provtyp Mätområde. Ammonium SS EN-ISO 11732:2005 Autoanalyzer III 1:1, 2, 4 0,04 0,2 mg/l

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Enhet Mätosäkerhet

F1 F d un t amen l a s KEMA00

Lackarebäcks vattenverk Laboratorium A Antimon, Sb EPA Method 200.8, mod ICP-MS 0,1 10 µg/l Dricksvatten Nej Nej

När det gäller normal- och utvidgad kontroll avseende dricksvatten utgår vi från Livsmedelsverkets aktuella föreskrifter.

KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KINETIK 2(2) A: Kap

Ackred. nr 1006 Provning ISO / IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

Inhibitorer Kylvattenkonferens Solna 3/5 2017

Ackred. nr 1006 Provning ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

Lösningar kan vara sura, neutrala eller basiska Gemensamt för sura och basiska ämnen är att de är frätande.

Kemisk stabilisering av spårämnen i förorenad jord: fungerar det? Jurate Kumpiene

Joner Syror och baser 2 Salter. Kemi direkt sid

Bindemedel för stabilisering av muddermassor. Sven-Erik Johansson Cementa AB

Kan gruvavfall utgöra en resurs? Lena Alakangas Avdelningen för Geovetenskap och Miljöteknik Luleå Tekniska Universitet

ICP-MS > 0,15 µg/g TS Biologiskt. Bly, Pb SS-EN ISO :2005 ICP-MS > 0,05 µg/l Dricksvatten Nej Nej

Ackred. nr 1006 Provning ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

Förklaring av kemiska/fysikaliska parametrar inom vattenkontrollen i Saxån-Braån

Tentamen för KEMA02 lördag 14 april 2012, 08-13

rökgaskondensat Matarvattenkonferensen Roger Lundberg Mälarenergi AB

Samrötning. Rötning av avloppsslam med olika externa material

Bilaga 1. Provtagningsplatsernas lägeskoordinater

Ackred. nr 1006 Provning ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

Lyft produktionen med rätt vattenrening

Ackred. nr 1006 Provning ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

Ackred. nr 1006 Provning ISO / IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

REPETITIONSKURS I KEMI LÖSNINGAR TILL ÖVNINGSUPPGIFTER

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet

Läkemedelsrester i avloppsvatten och kommunala reningsverk, nuläget. Nicklas Paxéus, Gryaab AB

Anammox för klimatsmart kväveavskiljning

Ackred. nr 1006 Provning ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

Institutionen för miljöanalys Nyköpingsån Spånga Latitud/longitud: , RAK X/Y: Län/kommun: 04 80, avrinningsområde: 3589 km2

Detta dokument är endast avsett som dokumentationshjälpmedel och institutionerna ansvarar inte för innehållet

Laboratorier SYNLAB Analytics & Services Sweden AB Umeå Ackrediteringsnummer 1006 Umeå A

FERMAWAY vattenreningssystem - i korthet -

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet

Ackred. nr 1006 Provning ISO / IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet Enhet

Rapport gällande provtagning av renat vatten efter sedimentering i nyinstallerat sedimenteringsmagasin i Blekholmstunneln

Kontrollprogram för Arbogaån Arbogaåns Vattenförbund

MILJÖRAPPORT 2013 SVENSK BIOGAS, NORRKÖPING TEXTDEL

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet

Tilläggsbestämmelser till ABVA 16 med Informationsdel

Kvartalsrapport 1, 2, 3 och 4 för Himmerfjärdsverket 2009

Försurning. Johan Ahlström

Kapitel Kapitel 12. Repetition inför delförhör 2. Kemisk kinetik. 2BrNO 2NO + Br 2

Dricksvattenkvalitet och distribution

Miljöpåverkan från avloppsrening

Naturliga försurningsprocesser. Försurning. Antropogen försurning. Så påverkar försurningen marken. Så påverkar försurningen sjöar

KEMA02 Föreläsningsant. F2 February 18, 2011

Kapitel Repetition inför delförhör 2

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Enhet Mätosäkerhet

RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI BIOLOGISKA RENINGSSTEGET KVÄVETS KRETSLOPP ANDRA BIOLOGISKA RENINGSMETODER

Laboratorier Karlskrona kommuns Laboratorium Lyckeby Ackrediteringsnummer 1042 Laboratoriet i Lyckeby A

Dammhöjning säkerställer fortsatt gruvdrift Hans Häggström Vattenkraftens FoU-dagar maj Stockholm, KTH

Repetitionsuppgifter. gymnasiekemi

VAD ÄR AVLOPPSVATTEN? VARFÖR BEHÖVS AVLOPPSVATTENRENING? AVLOPPSRENINGSVERKETS DELAR

Bilaga 1 Anslutning och belastning Sven Georg Karlsson Skara avloppsreningsverk, Horshaga Anslutning till verket

Kap 8 Redox-reaktioner. Reduktion/Oxidation (elektrokemi)

Vatten Avlopp Kretslopp

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F3

Sura sulfatjordar strategier och åtgärder för bättre vattenkvalitet i små kustmynnande vattendrag

EKA-projektet. Analysmetoder, mätkrav och provhantering av grundvatten

Transkript:

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 omvandlas via oxidation, reduktion eller disproportionering till sulfat (SO 4 ), elementärt svavel (S 0 ) eller sulfid (H 2 S, HS -, S ) beroende på aktuell redoxpotential och ph-värde. 3

Tiosalter Exempel: Tiosulfat ( S 2 O 3 ) Tritionat ( S 3 O 6 ) Tetrationat ( S 4 O 6 ) Pentationat ( S 5 O 6 ) 4

Nationella miljömål Nytt sandmagasin i Bolidenområdet 16 miljökvalitetsmål - Endast naturlig försurning - Giftfri miljö 5

Gillervattnet-Brubäcken 1973 6

ph-värdet i utskovet från det nya Hötjärnsmagasinet skall hållas inom intervallet 7 and 8. Ämne Halt Ämne Halt Cu 15 µg/l Zn 150 µg/l Cd 1 µg/l Pb 5 µg/l Cr 15 µg/l As 50 µg/l Olja* 0,5 mg/l N tot 20 mg/l Suspenderat material Utmaning <= 10 mg/l ph 7-8 (Villkor för det tidigare magasinet: ph >8, <=10 mg susp/l) Kräver bl.a. kontroll av tiosaltkoncentrationer 7

Problemet Tiosalter är inte toxiska i sig men genererar svavelsyra när de oxideras vidare till sulfat. Förbrukar syre. S 2 O 3 + 2O 2 + H 2 O 2SO 4 + 2H + Exempel Halt COD LSP ph* Species mg/l mg/l mg H 2 SO 4 /l drop till S 2 O 3 S 3 O 6 S 4 O 6 10.00 5.71 8.8 4.1 10.00 3.33 10.2 4.0 10.00 5.00 13.1 3.9 * från ph 7 utan buffrande ämnen närvarande Notera: Tiosalter ingår inte i BOD analys. 8

Problemet Tiosalter är relativt stabila i frånvaro av kemiska och biologiska katalysatorer vid neutrala ph -värden även om vattenlösningen luftas kraftigt (syremättad). Kemiska och biologiska katalysatorer ofta närvarande i recipienter okontrollerad syrabildning och risk för mobilisering av metaller som kan finnas i gammalt bottensediment. Svårt att förutsäga om, när och var den latenta syran frigörs i ett system. 9

Bildning av tiosalter - Gillervattnet Cum. Tiosulfatmängder, 2008-2009 Cum. Tetrationatmängder, 2008-2009 ton S2O3 600 500 400 300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Månad ton S4O6 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Månad Sandledning Utflöde Gillervattnet Sandledning Utflöde Gillervattnet Cum. Sulfatmängder, 2008-2009 7000 6000 5000 ton SO4 4000 3000 2000 1000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Månad Sandledning Utflöde Gillervattnet 10

Bildning av tiosalter Tiosalt och COD bildning i anrikningsverk vs. S-halt i malm 1000 900 Saltbildning, g/ton malm 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 S-halt, % Tiosulfat COD Tetrationat passning tiosulfat Passning COD Passning tetra 11

Tiosalter genereras i flotationsprocessen och i sandmagasin. Oxidation av sulfidiska malmer med syre i vatten (dominerar i flotationsprocessen) 2FeS 2 + 3.5O 2 + 2H 2 O Fe 2 O 3 + 2S 2 O 3 + 4H + Disproportionering av svavel genom reaktion med alkali (dominerar förmodligen i sandmagasin?) 4S 0 + 4OH - 2HS - + S 2 O 3 + H 2 O 10 FeS 2 + 4 Fe(OH) 3 + 6 OH - 14 FeS + 9 H 2 O + 3 S 2 O 3 4 FeS 2 + 2 Me(OH) 2 + 2 OH - S 2 O 3 + 3 H 2 O + 4 FeS + 2 MeS 12

Tiosaltbildning under syrgasfria förhållanden Via bildning av hydroxylradikaler genom en reaktion mellan adsorberat vatten och defekta svavelkisytor? 2 ΞFe 3+ + 2 H 2 O (ads) 2 Fe 2+ + 2 OH* (ads) + 2 H + 2 OH* (ads) H 2 O 2 2 ΞFe 3+ + 2 OH - 2 Fe 2+ + H 2 O 2 Total reaktion 2 FeS 2 + 4 ΞFe 3+ + 14 OH - 4 Fe(OH) 2 + S 2 O 3 +3 H 2 O + 2 FeS 13

Tiosaltbildning under syrgasfria förhållanden Svavelkiskoncentrat från Aitik 10 % fast Rumstemperatur 14

Tiosaltbildning under syrgasfria förhållanden mg S2O3 /l S 2 O 3 vs. ph 100 80 60 40 20 0 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00-20 ph mg S3O6 /l S 3 O 6 vs. ph 400 350 300 250 200 150 100 50 0 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 ph mg S4O6 /l S 4 O 6 vs. ph 400 350 300 250 200 150 100 50 0 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 ph 15

Tiosaltbildning under syrgasfria förhållanden mg COD/l 350 300 250 200 150 100 50 COD vs. ph y = 63.298x - 18.219 R² = 0.9872 y = 54.816x - 8.6866 R² = 0.981 0 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 ph Analyserad COD ökning Beräknad COD ökning mg H2SO4/l 800 700 600 500 400 300 200 100 LSP vs. ph y = 166.36x - 108.44 R² = 0.9542 0 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 ph 16

Processer för nedbrytning av tiosalter Naturlig nedbrytning av tiosalter: Mikrobiell oxidation S 2 O 3 + 2O 2 + H 2 O 2SO 4 + 2H + Disproportionering (mikrobiell) S 2 O 3 + H 2 O SO 4 + HS - + H + alt. S 2 O 3 + H 2 O SO 4 + H 2 S Även tiosulfatreduktion med H 2 S bildning 17

Processer för nedbrytning av tiosalter (på vattenfas, ej direkt på pulp) Utmaning: - Processen skall klara ett brett temperaturområde (~0-30 o C) - Processen skall vara snabb (för att erhålla rimliga reaktorvolymer) Exempel på kemiska metoder: INCO SO 2 /luftprocessen, Caro s syra, klorinering, ozon och väteperoxidbaserade processer. Exempel på mikrobiella metoder - Aerob Autotrof Biooxidation med syre i luft som oxidationsmedel. - Anaerob Autotrof Biooxidation med Nitrat/Nitrit som oxidationsmedel. 18

Processer för nedbrytning av tiosalter Kemisk oxidation baserat på Fenton s reagens möter kraven Totalreaktion S 2 O 3 + 4 H 2 O 2 2 SO 4 + 2 H + + 3H 2 O Katalytisk reaktion via bildning av hydroxyl- och peroxylradikaler Fe 2+ + H 2 O 2 Fe 3+ + OH - +. OH Fe 3+ + H 2 O 2 Fe 2+ +. OOH + H + - Fördelar: Mkt snabb kinetik, stökiometrisk (sker mer eller mindre momentant även nära 0 o C liten reaktorvolym), selektiv mot organiska ämnen, fäller bl.a. As till låga nivåer, oxiderar nitrit till nitrat - Nackdelar: Hög kemikaliekostnad, järnhydroxidproduktion & hantering av H 2 O 2 19

Hötjärnsmagasinet Gillervattnet Reagenshus Fentonreaktor 4 Dike för behandlat vatten V3 V2 3 2 V1 Utsläppspunkt till recipient 4 V3 V2 2 Kalk/Svavelsyra dosering 1 20

Hösten 2009 Hötjärnsmagasinet Hötjärnen Bjurlidträsket Fentonreaktor V2 Gillervattnet 21

Hötjärnsmagasinet 22

Hötjärnsmagasinet 23

Hötjärnsmagasinet 24

Utvecklingsprojekt Biooxidation vid låg temperatur med autotrofa kulturer Aerob biooxidation (ph 2.5-4, Acidithiobacillus ferrivorans SS3) S 2 O 3 + 2O 2 + H 2 O 2SO 4 + 2H + Anaerob biooxidation (ph 6.5-7.5, Thiobacillus Denitrificans) 5 S 2 0 3 + 8 NO 3 - + H 2 0 ==> 10 S0 4 + 4N 2 + 2 H + 0.844 S 2 O 3 + NO 3 - + 0.347 CO 2 + 0.0865 CO 3 + 0.0865 NH 4 + + 0.434 H 2 O ==> 0.0865 C 5 H 7 O 2 N + 0.5 N 2 + 1.689 SO 4 + 0.697 H + Aerob biooxidation (ph 6.5-7.5, Thiobacillus Denitrificans) S 2 O 3 + 2O 2 + H 2 O 2SO 4 + 2H + 25

Utvecklingsprojekt Resultat - Pilotkörning Aerob biooxidation sur miljö Processvatten med tiosalter Näringsämnen (P) Kalksten Kalksten Biogenerator Luft Huvudreaktor med Biofilm carriers Släckt kalk Luft Luft ph Temperatur Uppehållstid S 2 O 3 enheter S 3 O 6 S 4 O 6 COD ber. LSP ber. COD-utbyte LSP-utbyte o C timmar mg/l mg/l mg/l mg/l mg H 2 SO 4 /l % % Ingående lösning 8.0 rums - 45.0 25.9 49.0 58.8 130 - - Re1-biogenerator 3.14 18 23.8 0 2.3 3.1 2.5 6.7 95.8 94.9 Re 2 - MBBR 3.35 3.5 4.8 0 7.4 31.1 17.0 46.9 64.2 55.5 Re 3 - MBBR 3.18 3.7 1.9 0 7.2 25.3 13.9 38.9 18.1 17.1 Totalt 76.3 70.1 26

Utvecklingsprojekt Resultat - Pilotkörning Anaerob/Aerob biooxidation neutral miljö Processförhållanden Uppehållstid ph Temperatur Luftning D.O timmar o C Ja/Nej mg O 2 /l 8.3 6.8 1.5 Ja 0.60 Processvatten med tiosalter, nitrat, nitrit och ammonium Näringsämnen (P) Soda, Na 2 CO 3 NO 3 - NH 4 + NO 2 - S 2 O 3 S 4 O 6 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 26.6 1.13 5.92 119.7 0.00 Utgående analys NO 3 - NH 4 + NO 2 - S 2 O 3 S 4 O 6 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 0.30 0.043 2.67 2.8 0.00 Utbyte NO 3 - NH 4 + Ingående analys NO 2 - S 2 O 3 S 4 O 6 % % % % % 98.9 96.2 54.9 97.7 - Reaktor med Biofilm carriers Kontrollerad lufttillsats 27

Pilotreaktorer 28

MBBR 29

Nästa steg: Planerad pilotkörning vid Hötjärnsmagasinet Bioreaktorkur 30