Satsvis tillsats av FNA (salpetersyrlighet, Free Nitrous Acid) via nitrit och saltsyra har visat sig ekonomiskt framgångsrikt för att reducera sulfidhalt i avloppsledningar. Fältförsök med en kommunal spillvattenledning vid Gold Coast City, Australien under ett halvår visade en avsevärd sulfid- och svavelvätereduktion där ett dygns dosering räckte för 10 dygns effekt.
Av: Jörgen Hanaeus
Dosering av nitrit och saltsyra – även i kombination med väteperoxid – har genomförts till en kommunal spillvattenledning i Australien under ett halvår. Dosering utfördes i en pumpstation och i den 1 km långa tryckledningen (φ 150) mättes pH, temperatur samt sulfid- och svavelvätehalt kontinuerligt. Bakgrundsmätningar gjordes i 6 veckor före doserstart.
Vid samtliga provade doseringar, varaktighet 8 h eller 24 h, sjönk sulfid- och svavelvätehalterna omedelbart med minst 95 %. Halterna steg därefter sakta och det tog 7-10 dygn tills 20 % av ursprungshalterna nåtts.
Den satsvisa doseringen gav god ekonomi och kemikaliekostnaden beräknades för 0,26 mg N/l och 60 mg H2O2/l under 8h och med acceptabel effekt under 10 dygn vara 0,01 $/m3 avloppsvatten medan alternativa metoder uppgavs kosta 0,04-0,48 $/m3 avloppsvatten.
Bakgrund
Svavelväte är ett gissel i tryckavloppsledningar, där det utgör en allvarlig hygienisk risk, ger dålig lukt och ofta korrosionsproblem. Flera metoder har föreslagits för att minska halterna, såsom tillsats av luft, syrgas eller nitrat. Även starkare oxidationsmedel som väteperoxid och ozon har provats. Utfällning av sulfid med järnsalt är också ett alternativ, liksom pH-höjning via tillsats av kalcium- eller magnesiumhydroxid. Därutöver har man testat att inaktivera de sulfatreducerande bakterierna med någon form av biocid; natronlut med chockhöjning av pH till ca 11 bedöms vanligast.
De förstnämnda metoderna kräver kontinuerlig dosering, medan attack på bakterier ger effekt under en längre period innan dessa återfått sin kapacitet. NaOH-chock har dock visat sig lika dyrt som kontinuerlig dosering och i praktisk drift har det varit svårt att nå bättre H2S-rduktion än 50 %.
Nitritillsats har visat sig kunna inhibera sulfatreduktionen där bildandet av salpetersyrlighet tros ha en nyckelfunktion. Andelen levande celler i biofilmen sjönk i tidigare försök från 80 % till 5-15% vid tillsats av 0,2-0,3 mg HNO2/l i 6-24h. I föreliggande arbete doseras därför nitrit + saltsyra till pH 6 och effekten av att tillsätta även väteperoxid kontrolleras.
Försök
Nitrit och saltsyra, ibland också H2O2 doserades i en pumpstation i det kommunala avloppsnätet i Gold Coast, Australien. Tillsatserna var alltid 0,26 mg HNO2-N/l (beräknat från 100 mg nitrit-N/l) och, i förekommande fall, 60 mg H2O2/l. Tryckledningen var en 1080 m lång ledning φ 150, material ej angivet(!). Nio försök genomfördes under Mars-September 2012. Tillsatstiderna valdes till 8h eller 24h med hänsyn till praktisk tillämpning.
Nitritdosering utfördes direkt efter pumpstopp; pumptillslag inträffade mellan 20 min och 1 h.
Där väteperoxid tillsattes gjordes detta omedelbart före pumpstart.
Mätning av löst sulfid gjordes efter 828 m i ledningen via en sensor kopplad till en UV-spektrometer. Där mättes även pH. Dessa data användes för at beräkna halten löst svavelväte. I ledningens utloppsbrunn, efter 1080 m, mättes svavelväte i gasfas varannan minut samt vattentemperatur.
Mätningarna påbörjades två dygn före det första doseringstillfället.
Resultat
Nivån för de beskrivna sulfidmätningarna (efter 828 m) var före dosering 7,4 ± 0,6 mg S/l. pH varierade mellan 7-8. Under denna inledande kontrollperiod var svavelvätehalten i utloppsbrunnen 36,5 ± 6,4 ppmv (volymbasis) och temperaturen 26,3 ± 1,5 °C. Svavelvätehalten steg påtagligt vid varje pumptillfälle och sjönk till ner mot 10 ppmv under lugnperioderna. Den följde väl sulfidhalten i tiden. Två dagar efter första dosering var svavelvätehalten 1,5 ppmv.
Omedelbart efter dosering minskade sulfid- och svavelvätehalt med mer än 95 % vilket förmodades bero på kemisk oxidation av sulfid med nitrit. Nitritkoncentrationen minskade med 10-30 mg N/l mellan de två mätpunkterna (828 m och 1080 m) längs ledningen. Där mättes i genomsnitt sulfid till < 0,5 mg S/l (828 m) och H2S (1080 m) till <1 ppmv. Eftersom sulfidhalten mättes till <0,1 mg S/l i pumpstationen drogs slutsatsen att en viss bakteriell återhämtning förekom längs ledningen.
Efter 8 eller 24h dosering (totalt 9 försök) fick ledningen tillfälle att återhämta sig. Förloppen följdes och tiden till återtagande av 20 % av sulfidnivån före doserstart noterades. De första sju försöken gav t20 i intervallet 7-10 dygn (oberoende av om H2O2 tillsatts), medan de vid de två sista försöken tog 20 d till 20 %-ig återhämtning. Det senare troddes bero på en utmattning av biofilmen efter många försök och indikerade att adaptering till doseringen inte kommer att inträffa.
En måttlig förlängning av t20 erhölls vid dosering av H2O2 utöver nitritillsatsen. Några regntillfällen under mätperioden försvårade bedömningarna. Dosering i 8 h jämfört med 24 h
gav ingen entydig förkortning av återhämtningstiden.
Med denna erfarenhet beräknades kemikaliekostnaden för dosering av 100 mg N/l nitrit under 8 h och med bedömt intervall om 10 d till 0,01 $ (ca 7 öre)/m3 avloppsvatten. Konkurrerande metoder bedömdes kosta 0,04-0,48$/m3 i Australien.
Slutsatser
Intermittent dosering av FNA eller FNA + H2O2 kan kontrollera sulfidproduktionen i spillvattenledningar. Dosering under 8-24 h kan reducera sulfidhalten med mer än 80 % under 10 d. Inträngande regn kan ytterligare öka återhämtningstiden för biofilmen.
Ingen adaptering av biofilmen till doseringen kunde noteras, snarare en utmattning.
Ekonomin var god i jämförelse med alternativa metoder.
I svenska ledningar finner man sällan så hög temperatur som i artikeln och dynamiken blir en annan. Ändå intressant att klara sig med dosering 8h/10 dygn.
Källa: Jiang, G.a), Keating, A.b), Corrie, S.c), O’halloran, K.d), Nguyen, L.e), Yuan, Z.a)(2013) Dosing free nitrous acid for sulfide control in sewers: Results of field trials in Australia. Water Research 47, pp 4331-4339.
a) Advanced Water Management Centre, The University of Queensland, QLD, Australia
b) Cloevis, UniQuest Pty Limited, The University of Queensland, QLD, Australia
c) CWE Corrie Water and Environment, QLD, Australia
d) Goald Coast City Council, QLD, Australia
e) US peroxide LLC, Atlanta, GA 30339, USA
Hela artikeln finns att köpa här.
Korrespondens: Zhiguo Yuan zhiguo@awmc.uq.edu.au
