System för slamförtjockning för vattenreningsverk

• 1. Behovet av att minska slammet i ett dricksvattenreningsverk
• 2. Användning av DAF för förtjockning av slam vid dricksvattenreningsverk.
• 3. Laboratorietester vid SIGMALAB.
• 4. Flygning med SIGMADAF-utrustning.
• 5. Slutsatser.

1. Minskning av slam i ett dricksvattenreningsverk

Det avloppsvatten som släpps ut från ett vattenreningsverk till avloppsnätet kommer från slambehandlingslinjen, framför allt från förtjocknings-, torknings- och avvattningsstegen.

Genom att optimera effektiviteten i slamförtjockningen vid ett dricksvattenreningsverk kan utsläppsmängden minskas med över 50 %.

I det fall vi ska analysera söker det företag som driver vattenreningsverket en teknisk lösning som minskar föroreningsbelastningen från utsläppen till avloppsnätet och minimerar volymen.

Här föreslås en process för avskiljning av slam genom flotation med upplöst luft (DAF) med minimal tillsats av flockningsmedel, vilket ska vara ett stärkelsebaserat produkt som är lämpligt för mänsklig konsumtion.

För att testa denna process erbjuder vi förhandsförsök i laboratorium samt industriella pilotförsök som visar effektiviteten hos ett av våra DAF-system för behandling av slam från dricksvattenreningsverket.

2. Flotationssystem med upplöst luft för förtjockning av slam vid dricksvattenreningsverk

Systemen DAF-systemen som används för förtjockning av biologiskt slam inkluderar lutande plattor och en specialkonstruerad skrapa.

Våra DAF-system åstadkommer en slamförtjockning med en torrsubstanshalt som är mellan 3 och 4 gånger högre än den som uppnås med konventionella system.

Här är fördelarna med våra DAF-system för slamförtjockning:

• Ökad inkrusteringseffektivitet: man uppnår en mycket hög torrsubstanskoncentration i det avvattnade slammet.
• Separationen av det fasta fasen sker mycket snabbt.
• DAF-system kräver mindre utrymme än gravitations- eller konventionella förtjockare.

3. Laboratorieundersökningar vid SIGMALAB

Ett slamprov från vattenreningsverket tas emot. Det rör sig om ett redan flockat slam som härrör från den fysikalisk-kemiska behandlingen av vattenlinjen.

Kunden vill minimera utsläppet av vatten från sitt slamflöde till avloppsnätet. Det bör påpekas att detta slam huvudsakligen kommer från förtjockningssteget.

Därför eftersträvas ett dubbelt mål:

• Få fram en så hög koncentration av förtjockad slam som möjligt
• Återföra så mycket renat vatten som möjligt till vattenledningen för vidare dricksvattenrening.

För att kunna fastställa doseringen av stärkelsebaserat flockningsmedel genomförs laboratorieförsök som simulerar DAF-flocknings- och klarningsprocessen:

• Flockningsförsök i en Jar-Test-anordning i laboratoriet.
• Flotationstester med injektion av mikrobubblor för att fastställa om den bildade flocken är flotationsbar.

Det flokuleringsmedel som används är ett naturligt anjoniskt polymer baserat på stärkelse. Det är samma polymer som redan används i dricksvattensystemet vid vattenreningsverket, och den är godkänd för mänsklig konsumtion.

Flockuleringsmedlet doseras i ett prov av avloppsvattnet och de fasta partiklarnas beteende observeras. I figuren nedan visas flockbildningen för var och en av de testade doserna: för säker återinmatning i processen.

Om man inte tillsätter flockningsmedel går sedimenteringen extremt långsamt. I försöken där flockningsmedel tillsätts kan man se att flockarna bildar en porös och mer utbredd struktur ju större mängd polymer som doseras.

Avskiljningen av totala suspenderade fasta ämnen i klarningsprocessen är i stort sett densamma oavsett vilken dos av polymer som används, och ligger på över 99 %.

När det gäller COD kan man se en tydlig tendens: ju mer polymer som tillsätts, desto högre blir COD-värdet i det klarade vattnet:

• Vid 30 ppm avlägsnas 96,3 % av COD.
• Vid 60 ppm avlägsnas 88,9 % av COD.
• Vid 144 ppm avlägsnas 74,1 % av COD.

Detta tyder på att vi doserar för mycket när vi överskrider 30 ppm flockningsmedel, det vill säga att en del av flockningsmedlet – det som inte verkar på de suspenderade fasta partiklarna – överförs till vätskefasen. Det modifierade stärkelset bidrar till COD, varför det inte rekommenderas att använda doser över 30 ppm polymer.

Den optimala doseringen under laboratorieförhållanden är 30 ppm polymer. Denna dos kommer att justeras under den industriella pilotfasen och vid idrifttagningen av den industriella utrustningen.

Det kan konstateras att flocken har en hög flytkraft och håller samman när den injiceras med luft mättad med mikrobubblor. Det renade vattnet är helt genomskinligt, med en grumlighet under 10 NTU.

4. Flygning med SIGMADAF-utrustning

När den fysikalisk-kemiska processens genomförbarhet har bevisats i laboratoriet genomförs en pilotstudie vid dricksvattenreningsverket för att validera processen i industriell skala. Pilotstudien genomförs med en SIGMA DAF COMPACT.

SIGMADAF levererar ett kompakt system för flotation med upplöst luft, som innehåller alla nödvändiga komponenter:

• Flockuleringsmedlet.
• Behållaren för beredning av polyelektrolyt.
• Pumpar och mätprober.
• Anläggningen för flotation med upplöst luft.

Installation och idrifttagning genomförs, vilket innefattar:

• Justering av luftsatureringssystemet.
• Reglering av flödena.
• Försök med och utan polyelektrolyt.
• Optimering av utrustningen för förhållandena i slammet vid vattenreningsverket.

Utan tillsats av flockningsmedel ser det renade vattnet inte bra ut, eftersom det innehåller suspenderade fasta ämnen, grumligheten överstiger 20 NTU och slammet koagulerar inte tillräckligt.

Vid en dos på 30 ppm polymer (vilket motsvarar den optimala dosen i laboratorieförhållanden) observeras en betydande förbättring av klarningen, med grumlighetsvärden under 5 NTU.

Doseringen justeras vidare och det fastställs att det optimala intervallet ligger mellan 35 och 45 ppm polymer (vilket varierar beroende på små variationer i det inkommande slammet). Prover tas från det koncentrerade slammet för analys.

Det förtjockade slammet i DAF-systemet har en betydligt mörkare färg än slammet från vattenreningsverket, eftersom det är tätare och mer kompakt. Grumligheten i det renade vattnet, det vill säga det vatten som ska återföras till anläggningen, är 3,99 NTU.

• Koncentrationen av SST i slammet från vattenreningsverket är 0,475 g/l.
• Koncentrationen av SST i det förtjockade slammet i DAF-anläggningen är 17,8 g/l när man använder mellan 35 och 45 ppm stärkelsepolymer.
• Den dagliga mängden koncentrerat slam minskar med över 96 %. Detta innebär att den mängd vatten som kan återföras till vattendraget blir betydligt större och att den mängd vatten som släpps ut i avloppsnätet blir mindre.

5. Slutsatser

Av de insamlade uppgifterna framgår det att förtjockning av slammet från vattenledningen med hjälp av DAF-flotation är en optimal lösning, eftersom den möjliggör en drastisk minskning av utsläppen till avloppsnätet och ger ett klarvatten som kan återföras till vattenledningen, eftersom dess grumlighet är minimal.

Resultaten visar att volymen av renat vatten överstiger 96 % av den slamvolym som uppstår vid den fysikalisk-kemiska reningen av vattenledningen.

Under dessa förhållanden kommer utsläppen till avloppsnätet att minska med motsvarande procentandelar, och utsläpp kommer endast att ske från etappen för avvattning av det förtjockade slammet.