En lång serie bägarförsök har utförts med bräddat kommunalt avloppsvatten. Kemisk fällning med järn och aluminium, samt katjonpolymerer har provats. Syftet har i mycket varit att undersöka transmissionen av UV-ljus genom behandlat vatten för att uppnå goda hygieniska effekter.
Av: Jörgen Hanaeus
1-liters bägarförsök har utförts på kommunalt bräddavloppsvatten i Kanada. Lösningar av aluminiumsulfat och ferriklorid har provats, men även polymerförsök har genomförts. Resultaten har utvärderats främst m a p transmission av UV-ljus, men även turbiditet och halten suspenderade ämnen har uppmätts. Aluminiumförsöken gav klarast vatten och dosen ca 10 mg Al3+/L gav också den bästa transmissionen för UV-ljus av 254 nm våglängd, ca 85 %. Försök med katjonpolymer gav snabb flockbildning och god turbiditet, men var inte lika framgångsrik avseende UV-transmissionen.
Artikeln
Bräddning från kombinerade avloppsledningar är vanliga i högflödesperioder och särskilt i gamla stadskärnor. Det innebär utsläpp av näring och, inte minst, patogena mikroorganismer.
Det är en ofta förbisedd post vid kvantitativ mikrobiell riskvärdering (QMRA) och bräddning kan t ex medföra att badplatser måste stängas under turistsäsonger med ekonomiska förluster.
En god desinfektion vid bräddpunkten kan minska problemen och en metod som har få oönskade bieffekter är UV-bestrålning (254 nm), som utöver bakteriella effekter visat sig kunna inaktivera Cryptosporidium. UV-bestrålning fungerar med kort kontakttid, vilket kan vara gynnsamt i en bräddningssituation. Emellertid kan UV-ljusets transmission vara hämmat av partiklar i avloppsvattnet, som ju är obehandlat vid bräddning. Ett vanligt transmissionsvärde (UVT) är 30 %, vilket gör att 9 % av desinfektionseffekten kvarstår vid passage av en 2 cm kyvett. Om avloppsvattnet är mekaniskt och biologiskt behandlat kan transmissionsvärdet vara typiskt 70 % och kvarstående effekt efter 2 cm vara 49 %.
Ett sätt att reducera partikelinnehållet med kort uppehållstid är att utföra en kemisk fällning vid bräddavloppet, som då behöver ha tillgång till en bassäng. I det följande beskrivs försök med kemisk fällning av bräddavloppsvatten.
Försök
Två försöksserier genomfördes; A) på faktiska bräddvattenprover (vid fem tillfällen med hög nederbörd) och B) på simulerade bräddvattenprover där obehandlat avloppsvatten blandades med lika mycket kranvatten (det är problematiskt att invänta bräddtillfällen). Avlopps- och bräddvatten togs från North Torontos avloppsnät. Provtagaren till serie A) styrdes på hög vattennivå och samlade 500 mL var 5:e minut tills en 20 L-behållare blev fylld.
Bägartesten utfördes i 1-litersbägare med inblandning av fällningskemikalie i 1 min vid 150 rpm följd av flockning vid 30 rpm under 0-5 minuter. Sedimentering under 10 min, vilket ansågs rimligt med hänsyn till en kort sedimenteringstid vid praktisk tillämpning. Prov uttogs och analyserades m a p UVT, turbiditet och suspenderade ämnen.
Använda kemikalier var Al2(SO4)3 . 12 H2O, Fe Cl3, katjonpolymer med låg laddningsdensitet och katjonpolymer med hög laddningsdensitet. Metallsalterna doserades i 20, 80 eller 120 mg/L och polymererna i 1, 4 eller 10 mg/L. Flockningstiderna 0, 2,5 och 5 minuter provades.
Resultat
Efter dosering låg pH mellan 7,4 och 6,7 vilket ansågs ge acceptabel fällning. Lake Ontario-vattnet som var dricksvattenbidraget till avloppet håller god alkalinitet (90 mg CaCO3/L).
UVT för ofällda prover var ca 30 %. En aluminiumdos om 20 mg/L gav UVT ca 60 % efter sedimentering. Ferrikloriden gav vid 20 mg/L en UVT av 40 %. Maximal UVT, 85 %, erhölls vid aluminiumsulfatdosen 100 mg/L. Högre doser gav en liten minskning av UVT.
UVT var rätt okänslig för flockningstid. En ökning från 0 till 5 minuter gav ringa förbättring. Däremot förbättrades reduktionen av suspenderade ämnen.
Aluminiumdoseringen blev framgångsrikare än järndoseringen beträffande UVT; däremot var de likvärdiga när det gällde suspenderade ämnen.
Polymerdoseringarna gav en flock som sedimenterade snabbare än metallsalternas flockar – en minut jämfört med fem minuter. Däremot uppnåddes som bäst 65 % UVT med polymererna. Ökad flockningstid var dock positiv här; upp till 3 minuter gav förbättringar. Däremot gav en dosökning från 4 till 10 mg/L ringa effekt på UVT. Polymerdensiteten hade liten effekt på UVT däremot var den höga densiteten gynnsam för reduktion av suspenderade ämnen.
Slutsatser
En dosering av 100 mg/L aluminiumsulfat gav högsta UVT, 85 %. och noterbart var vidare att partikelreduktion och UVT-ökning inte löpte parallellt.
Författarna är orutinerade när det gäller angivelser av metallkoagulantdoseringen; produktangivelser i mg/L ger inte tillräckligt underlag för jämförelse. Omräknat i antal aluminium- resp järnjoner är tillförd laddning ungefär det dubbla för järnjoner vid lika dosering av angivna produkter i mg/L. Aluminiumdoseringen blir alltså missgynnad i matematiken, men faller ändå bäst ut. Orsaken kan vara ett för högt pH för järnfällningen.
Kemisk fällning av bräddavloppsvatten har i Sverige provats via fällningsdammar med gott resultat.
Källa: Gibson J.1), Farnood, R.2) & Seto, P.1) (2016) Chemical pretreatment of combined sewer overflows for improved UV disinfection. Water Science & Technology 73.2, 375-381.
Hela artikeln finns att köpa här.
Författarna från:
1) Environment Canada, Wastewater Technology Centre, Canada Centre for Inland Waters, 867 Lakeshore Road, Burlington ON, Canada L7R 4A6.
2) Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, 200 College Street, Toronto ON, Canada M5S 3E5.
Kontakt: jgibson@rogers.com
