Annons Kamstrup 2024

Automatisering av kolanvändning för att minimera utsläpp av mikroföroreningar

Internationell VA-utveckling 7/22

Aktivt kol i pulverform (PAK) eller som granuler (GAK) kan användas för att kraftigt minska mikroföroreningar i avloppsvatten. Möjligheten att styra kolanvändningen skiljer sig dock om det är PAK eller GAK som används. Särskilt för rena och partikelfria vatten kan absorptionsmätning vid 254 nm (SAK254) användas för att beräkna koncentrationen av mikroföroreningar.

Av: Hans Holmström

Det finns tre olika huvudmetoder att använda pulverkol för att avlägsna mikroföroreningar från avloppsvatten. En förutsättning för en kostnadseffektiv dosering är att vattenflödet används som grund för styrningen.

  • Dosering till bassänger med aktivt slam
  • Dosering till en kontaktbassäng efter den biologiska reningen
  • Dosering till sandfilter

PAK-dosen varierar normalt mellan 8 och 20 g/m3 vid alla de ovan nämnda driftsätten. Vid torrväder ligger dosen ofta på ca 12 g/m3. Det är klokt att införa en begränsning för tillförd PAK-mängd per tid för att undvika överdosering vid kraftiga regn eller felaktiga mätvärden vid styrning av doseringen.

Styrningen av PAK-tillsatsen kan i vissa fall förbättras genom mätning av den spektrala absorptionskoefficienten vid våglängden 254 nm (SAK254). En förutsättning är dock att pålitliga SAK-värden kan erhållas. Denna parameter är vanligen relativt väl kopplad till vattnets innehåll av organiskt material, t ex DOC, och även indirekt till innehållet av mikroföroreningar. Detta samband med halten av mikroföroreningar finns trots att SAK endast mäter summan av de ämnen som absorberar vid våglängden 254 nm. I motsvarande sammanfattning för ”Automatisering av ozontillsats” i Internationell VA-utveckling finns en mer utförlig diskussion om hur SAK kan användas för styrning.

PAK till aktivt slam
Vid dosering av PAK till luftningsbassänger med aktivt slam bör SAK kunna mätas före respektive efter luftningen. Det är dock inte helt lätt att undvika beläggningar på sonden som stör mätningen, även vid mätning på ett väl biologiskt renat avloppsvatten. I detta fall skulle effektiv filtrering krävas innan SAK-mätning sker.  

Styrning med hjälp av en SAK-sond placerad efter en biosedimentering rekommenderas inte på grund av alltför lång ”dödtid” mellan doserings- och mätpunkt. Däremot kan SAK-mätning efter det biologiska reningssteget ge värdefull information om hur avskiljningen av mikroföroreningarna fungerar. För detta syfte kan man gärna filtrera vattnet innan mätning sker för att erhålla driftsäkra mätvärden, t ex genom ett ultrafilter. På sikt erhålls ett empiriskt samband mellan PAK-dos, avskiljningsgrad och SAK-värden.

PAK till kontaktbassäng
Med en kontaktbassäng för PAK efter den biologiska reningen finns det lite bättre förutsättningar att finjustera PAK-doseringen med hjälp av SAK-mätningar. SAK-givare kan placeras vid kontaktbassängens inlopp eller eventuellt också efter det efterföljande separationssteget för pulverkolet. Även i detta fall bör man om möjligt undvika alltför långa dödtider mellan doserings- och mätpunkt.

Om SAK-givare finns på båda punkterna kan man använda skillnaden mellan mätpunkterna för att beräkna avskiljningsgraden för mikroföroreningarna. Denna automatiseringsmetod redovisas mer utförligt i sammanfattningen i Internationell VA-utveckling om ”Automatisering av ozondosering”.

Det går även att använda bara en SAK-givare som som växelvis matas med avloppsvatten från de två mätpunkterna. På detta sätt blir skillnaden för SAK mindre påverkad av drift bland annat av beläggningar. Vattnet efter separationen av kolpulvret är troligen grumligt om sedimentering används. Filtrering bör då ske för att kvarvarande grumlighet inte ska störa ut den svaga signalen från SAK-givaren. Om kolet avskiljs från vattnet med någon form av membranfiltrering ska inte någon filtrering av mätvattnet behövas.

Till en kontaktbassäng för PAK krävs normalt också tillsats av trevärt järn (t ex 2 g/m3) och en lämplig polymer för att erhålla en bra separation av kolpulvret.

PAK till sandfilter
Vid tillsats av PAK till sandfilter bör det bli lite enklare att finjustera dosen med hjälp av SAK-mätning än för de ovan nämnda driftsätten, eftersom vattnet efter filtreringen bör vara nästan helt partikelfritt. Dödtiden blir kort och transportsträckor för provvatten till SAK-givarna korta.

Arbetsmiljörisker med PAK
En explosiv luftblandning (dammexplosion) kan uppkomma vid lagring och fyllning/tömning av en silo. Även vid doseringsstället finns en sådan risk. I en PAK-silo kan också en glödbrand bildas. Temperaturen bör därför mätas både i silons undre del och i luften ovanför den högsta kolnivån. I silons topp bör också en koloxidmätare finnas.

Om någon av de ovan nämnda givarna visar att en brand är på väg att utvecklas kan kvävgas eller koldioxid tryckas in i silon både i botten och på toppen. Ledningar för detta bör installeras då doseringssystemet byggs upp.

I en silo för pulverkol ska det finnas en nivåmätare för kollagret och ett separat överfyllnadsskydd.

Granulerat aktivt kol (GAK) i filter
Filter med aktivt kol placeras vanligen som ett slutsteg i ett reningsverk, där vattenkvaliteten bör vara god. Med nytt GAK kan avskiljningsgraden för mikroföroreningar i början bli över 95 % för att sedan avta med tiden. Det finns dock vissa ämnen som GAK inte avskiljer så bra. Samma gäller för ozon. Kombinationen av ozon och GAK kompletterar varandra i viss mån, men riskerar att bli dyr. Varje kolfilter bör ha en egen flödesmätare för det har visat sig vid praktisk drift att det är svårt att dela en vattenström i lika stora delströmmar.

Efter en tids drift måste det granulerade kolet skickas för regenerering eller ersättas med nytt. Efter regenerering har kolmängden minskat och behöver fyllas på. Drifttiden för GAK-filter anges vanligen som antalet bäddvolymer av behandlat avloppsvatten som har passerat filtret. Det går inte att automatiskt styra användningen av GAK, eftersom mängden bara ändras vid kolbyte. En SAK-givare för kolfiltrerat vatten kan dock ge värdefull information då kolet börjar bli mättat och utgående halt av mikroföroreningar börjar nå nivåer som inte är acceptabla.

Källa: DWA arbetsgrupp KA-13.7 (2022): Automatisierung der Spurenstoffelimination (del 2 om aktivt kol). Korrespondenz Abwasser, nr 7/22, sid 585 – 596.

Annons Wateraid