Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 1 SIB 5005 BM3 Miljøteknikk Vann- og avløpsrensing.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 1 SIB 5005 BM3 Miljøteknikk Vann- og avløpsrensing."— Utskrift av presentasjonen:

1 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 1 SIB 5005 BM3 Miljøteknikk Vann- og avløpsrensing Helge Brattebø

2 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 2 Rensing - hvordan og til hvilket formål?

3 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 3 Vannrensingens hovedprinsipper Bruksområder er vannbehandling (forsyningsvann) og avløpsrensing (kloakk) Mekaniske, biologiske eller kjemiske prosesser satt i system for å bedre vannkvaliteten i ønsket retning Vannbehandlingen skal sikre god vannkvalitet på ledningsnettet helt frem til brukeren, beskytte ledningsnettet mot korrosjon, og evt. løfte kvaliteten ved tiltak hos brukeren (eks. næringsmiddelindustri) Avløpsrensingen skal fjerne forurensninger før vannet slippes ut for å minimere miljøskade i naturen Rensing gir biprodukter (slam/avfall) som også må håndteres på en miljømessig god måte Svært mange rensemetoder finnes, i få hovedkategorier, med relativt like grunnleggende prosess-mekanismer

4 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 4 Kommunale VA-systemer

5 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 5 Standarder for vannkvalitet

6 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 6 Metoder innen vannbehandling Siling ved inntak og ved behandlingsanlegget Koagulering og flokkulering Sedimentering og filtrering Desinfisering (Alkalisering / kondisjonering for korrosjonskontroll) Behandling av slam

7 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 7 Koagulering og flokkulering Fjerning av partikler foregår normalt i tre trinn: –Koagulering: først må de helt små partiklerne (kolloidalt stoff 0,001-1  m) destabiliseres (en kjemisk reaksjon) ved tilsetning av metallsalter (kort tid og stor turbulens) –Flokkulering: deretter må disse bygges opp til større partikler, som senere kan separeres, ved en langsom omrøring/turbulens i vannet ca 1/2 time (en fysisk reaksjon) –Separering: til sist kan de store eller tunge partiklene separeres fra vannet (ved sedimentering, flotasjon, filtrering) Disse prosessene er vanlige i vann-/avløpsrensing

8 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 8 Kjemikalier ved koagulering Aluminiumsulfat: Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 0 Jernsulfat: FeSO 4 og jernklorid: FeCl 3 Metallsaltene spaltes, men har lav løselighet i vann ved den rette pH (6,0-6,5), og derfor felles det ut metallhydroksyd som binder seg til partikler og får dem til å sedimentere. Eks.på reaksjon for aluminiumsulfat: Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O + 6HCO 3 - = 2Al(OH) 3  + 6CO H 2 O+3SO 4 2- –Aluminiumhydroksydet feller ut ved pH over 6, binder seg til kolloider og småpartikler i vannet, og sedimenterer –dersom for lite bikarbonat (alkalitet) er tilstede i vannet må dette tilsettes for at ikke pH skal bli for lav, for eksempel ved ekstra tilsetting av kalk Ca(OH) 2 eller natriumkarbonat Na 2 CO 3 –for å få sterke fnokker kan det tilsettes små mengder polymer

9 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 9 Sedimentering og filtrering Sedimentering utnytter den egenskap at partiklene som skal separeres vekk er tyngre enn vannet, men det kreves rolige strømningsforhold i bassenget Partiklene bør være store og tunge, men normal oppholdstid er 1-5 timer Alternativt kan det benyttes filtrering i hurtigsandfilter (brukes også som poleringstrinn etter sedimentering) Partiklene trenger da ikke være så store, men må være sterke så de ikke slites i stykker gjennom filteret

10 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 10 Desinfisering Koagulering, sedimentering og filtrering tar nesten alt av partikler, farge (humus) og det meste av bakterier Resterende bakterier må drepes ved desinfisering –Klorgass (Cl 2 ) eller Hypokloritt (NaOCl eller Ca(OCl) 2 ) Cl 2 + H 2 O = HOCl + H + + Cl - HOCl = H + + OCl - (pH bestemmer hvilken fordeling i vannet) –HOCl og OCl - kalles fritt tilgjengelig klor –HOCl er desidert mest effektivt, og pH bør derfor være < 6,5 HOCl har derimot bare en kortvarig effekt. En god desinfeksjons på ledningsnettet krever ”restklor” i form av kloraminer (NH 2 Cl, NHCl 2, NCl 3 ) En ulempe med kloring av humusholdig vann er at det dannes trihalomethaner, som kloroform CHCl 3 Vann kan også desinfiseres med ozon (O 3 ) og UV- lys

11 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 11 Hardhet i vann (Ca 2+, Mg 2+, Na +,..) Hardhet defineres som konsentrasjonen av alle flervalente metalliske kationer i løsning (spesielt Ca 2 + og Mg 2 +, men også Fe 2 +, Mn 2 +, Sr 2 +, Al 2 + ) Hardt vann kan gi kalkavsetninger som belegg i rør og varmtvannsanlegg, og gir dårligere vask av tøy: Ca HCO 3 - => CaCO 3 + CO 2 + H 2 O som gir beleggdannelse dersom innholdet av Ca 2+ og HCO 3 - er høyt, for eksempel som i grunnvann Alternativt vil bløtt vann kunne gi korrosjon på ledningsnettet: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O => Ca HCO 3 - gir korrosjon i sementrør fordi CaCO 3 i røret løses opp og utvaskes til vannet denne utvaskingen kan hindres ved å holde en moderat høy konsentrasjon av HCO 3 - og Ca 2+

12 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 12 Alkalitet i vann Alkalitet er et mål for vannets evne til å absorbere H + -ioner uten at det skjer et sterkt fall i vannets pH, dvs. et mål for vannets bufferkapasitet mot pH- endring –Alkalitet (mol/l) = [HCO 3 - ] + 2[CO 3 2- ] + [OH - ] - [H + ] der hvert CO 3 2- ion kan nøytralisere 2 H + ioner –Alkalitet (meq/l) = (HCO 3 - ) + (CO 3 2- ) + (OH - ) - (H + ) målt som meq er alt valenseffekten for CO 3 2- tatt hensyn til Figuren viser forholdet mellom pH og innholdet av bikarbonat (HCO 3 - ) i norske innsjøer. Ved forsuring tilføres H + som gir: H + + OH - => H 2 O H + + HCO 3 - => H 2 CO 3 og medfører derfor en reduksjon i HCO 3 - og etter hvert et større og større fall i pH

13 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 13 Hardhet og ekvivalentvekter Ekvivalentvekt (EW) = (atom eller molekylvekt)/n –For ioner (eks. Ca 2+, Al 3+) : n = valens/ioneladning (dvs hhv 2, 3) –For ikke-ioniske forbindelser (eks. CaCO 3 ): n = antall H + -ioner som trengs for å erstatte kationet (dvs 2 må erstatte Ca 2+ ) –EW for CaCO 3 = ( *16)/2 = 100/2 = 50g/eq. (mg/meq.) –EW for Ca 2+ = (40,1)/2 = 20 mg/meq –EW for HCO 3 - = (1+12+3*16)/1 = 61 mg/meq Når vi måler hardhet omregnes alt til mg/l målt som CaCO 3 : –mg/l av X målt som CaCO 3 = X [mg/l] * 50,0 / x X er konsentrasjonen av det aktuelle hardhetsstoffet (eks. Ca 2+ ) 50,0 er ekvivalentvekten (mg/meq) av CaCO 3 og x er ekvivalentvekten (mg/meq) av hardhetsstoffet –Total hardhet målt som CaCO 3 blir da summen av hver individuell hardhet for Ca 2+, Mg 2+, og evt. andre stoffer i vannet

14 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 14 Hardhetsskalaen (bløtt og hardt vann) Hardt vann har altså et totalt innhold av Ca 2+ og Mg 2+ tilsvarende > 150 mg/l CaCO 3 Kan alternativt angis som meq/l CaCO 3 (der 1 meq/l CaCO 3 = 50 mg/l CaCO 3 )

15 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 15 Fjerning av hardhet Hardt vann må bløtgjøres ved fjerning av hardhetsionene, med kalk-soda prosessen eller med ionebytting Kalk-soda prosessen: Ca HCO Ca(OH) 2 => 2CaCO 3  + 2H 2 O Mg HCO Ca(OH) 2 => 2CaCO 3  + Mg(OH) 2  + 2H 2 O men dersom det er for lite bikarbonat tilstede i vannet må det tilsettes soda (Na 2 CO 3 ) og reaksjonen kan da bli slik: MgSO 4 + Ca(OH) 2 + Na 2 CO 3 => 2CaCO 3  + Mg(OH) 2  + Na 2 SO 4 Bruk av ”ionebytting”: Ca HCO NaR => CaR + 2Na HCO 3 - der R er et fastsittende ionebytter-resin (zeolitter eller syntetiske) reaksjonen er 100% effektiv så lenge det er Na + igjen i ionebytteren når all Na + er oppbrukt kan ionebytteren vaskes med NaCl CaR + 2NaCl => Na 2 R + CaCl 2 (feller ut kalsiumklorid)

16 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 16 Teknologi for avsalting Internasjonalt er avsalting av vann et stort marked De dominerende prosessene er omvendt osmose og elektrodialyse (særlig ved små og mellomstore anlegg) eller flertrinns destillasjon (spesielt ved store anlegg)

17 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 17 Destillasjon og omvendt osmose Destillasjon oppkonsentrerer saltene ved fordampning og utslipp av et konsentrat Omvendt osmose gjør det samme ved trykk over en semipermeabel osmosemembran

18 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 18 Avløpsrensing - innholdet i råkloakk Tallene er amerikanske og noe mer konsentrerte enn for norske forhold Variasjonene fra sted til sted kan være betydelige, blant annet avhengig av mengden fremmedvann og overvann

19 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 19 Sandfang og fettfang Hensikten med et sand- fang ved renseanlegget er å fjerne sand, grus, kaffegrus og lignende slik at man reduserer slitasjen på pumper og utstyr i anlegget. Hensikten med fettfang er å fjerne fettstoffer som ellers vil danne mye flyteslam rundt om i renseanlegget. I praksis bygges sand- og fettfang ofte som et felles basseng.

20 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 20 Sedimentering i avløpsrensing Ved avløpsrensing er sedimentering den desidert vanligste metoden for fraseparering av slam Etter sedimenteringen skrapes bunnslammet inn mot midten av tanken og pumpes vekk Renset vann trekkes av i overkant i tankperiferien Det stilles store krav til hydraulisk bassengutforming

21 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 21 Eks. på et kompakt anlegg i industrien Tilsetter koagulant, polymer og mikrosand Flokkulering, lamell- og vanlig sedimentering

22 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 22 Et mekanisk-biologisk renseanlegg Figuren viser et konvensjonelt mek-biol. renseanlegg, slik vi ser de fleste anlegg på kontinentet Forbehandling, forsedimentering, aktivslam, utråtning

23 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 23 Stoffreduksjoner ved aktivslam Vanligvis er utløpet nede i 30 mg/l for BOD og SS Innholdet av forsfor og nitrogen er fortsatt høyt

24 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 24 Aktivslam med rent oksygen Bruk av ren O 2 i aktivslamanlegg gir høyere reaksjons-hastighet og rensing ved konsentrerte industriavløp

25 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 25 Tverrsnitt av et biofilter (rislefilter) I biofilteret sprayes vannet over filterflaten, og risler ned gjennom filteret som i dag består av plastmedium med høy spesifikk overflate Rensingen skjer ved at mikroorganismer (biofilm) på plastmediets flater bryter ned organisk stoff og omdanner ammonium til nitrat

26 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 26 Skisse av et biorotoranlegg I et biorotoranlegg sitter biofilmen fast på roterende plastskiver som delvis er neddykket i vannet Disse kan kombineres i serie eller i parallel

27 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 27 Aktivslamprosessen for N-fjerning Høy grad av nitrogenfjerning krever kombinasjon av nitrifikasjon og denitrifikasjon Her brukes kloakken selv som C-kilde ved denitrifikasjonen

28 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 28 Aktivslamprosessen for N og P fjerning Biologisk fosfor-rensing i kombinasjon med nitrogen-fjerning begynner å få stor interesse internasjonalt Målet er høye renseeffekter, med lavt energiforbruk og tilsats av kjemikalier, samt lav slamproduksjon

29 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 29 De to faser i anaerob utråtning av slam Det organiske materialet i slammet (etter fortykking) må først hydrolyseres Deretter stabiliseres slammet ved utråtning i to faser: –syredannende fase (særlig eddiksyrer og propionsyrer) –metandannende fase (metan og karbondioksyd) Prosessen er svært følsom og trenger streng styring

30 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 30 Et to-trinns råtnetank anlegg for slam Tank 1 er her i hovedsak reaksjonsreaktoren der det meste av omsetningen finner sted Tank 2 gir en etterstabilisering og separasjon

31 SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 31 Prosesser i biodam (oksydasjonsdam) Naturbaserte rensemetoder kan gi god rensing, men har varierende erfaringer i Norge Biodammer kan kombineres med våtmarker og infiltr.


Laste ned ppt "SIB5005 BM3 - Miljøteknikk: “Vann- og avløpsrensing”Helge Brattebø, Institutt for vassbygging, NTNU 1 SIB 5005 BM3 Miljøteknikk Vann- og avløpsrensing."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google