Extern Vattenrening - Sidor i bok: 99-218 Flashcards
(37 cards)
Beskriv kortfattat vad kolloidala partiklar är? Vad finns det för problematik med dessa och för enkelhetens skull, nämn några reningssystem som passar och INTE passar!
Beskrivning: Det är fina och väldigt små partiklar som är fasta och suspenderade i vätskan. De är inte avsättbara ämnen.
Problematiken hör ihop med att ha rätt reningssystem för de. Eftersom att kolloidala partiklar är små och finpartikulära passar det inte att ha partikelavkiljningstekniker som sedimentering, flotation eller galler med större spaltvidd eftersom dessa lämpar sig för större föroreningar och partiklar, dvs suspenderat material. Tekniker som passar att ta hand om kolloidala partiklar är framförallt Silar med mycket liten maskvidd, exempelvis mikrosiling eller filtertekniker som sandfilter. Dessa är så kallade polermetoder och sätts oftast i slutet av anläggningen för att uppnå en högre reningsgrad.
Beskriv kortfattat vad som inkluderar stora partiklar ? Vad finns det för problematik med dessa och för enkelhetens skull, nämn några reningssystem som passar och INTE passar!
Beskrivning: Det kan vara föroreningar som kommer i större storlekar eller fibrer. Dessa är avsättbara ämnen.
Problematiken med dessa är att om dessa inte avskiljs eller rensas så kan det förekomma problem i form av exempelvis igensättning eller driftstörningar i form av mindre reningsgrad för anläggningen. För att avskilja denna typ av föroreningsförekomst passar sedimentering, flotation, grovrensgaller, bågsilar i massaindustrin. Finrensgaller och andra metoder som är polersteg är inte passander
Beskriv skillnaden mellan ett grovrensgaller och ett finrensgaller. Vad används dessa till och vad är egenskaperna med dessa reningsmetoder?
Galler används som ett förbehandlingssteg/avskiljningssteg för relativt stora uppslammade partiklar men även större föroreningar som exempelvis tygtrasor. De är alltså partikelavskiljningstekniker.
Mekanismen för galler är densamma, man utnyttjar att de inkommande partiklarna har en större storlek än spaltvidden i ett galler, vilket gör att de avskiljs från avloppsströmmen. Ett grovrensgaller har en större spaltvidd än ett finrensgaller men syftet är densamma.
Vad är syftet med silar? Beskriv skillnaden i avskiljningsmetoderna för partikulära föroreningar mellan Trumsilar, Bågsilar och Mikrosiling. Vad är varderas mekanism?
Syftet med silar är att avskilja suspenderat material och silar används som ett alternativ till galler inom kommunal avloppsrening.
Trumsilar: En trumsil är en roterande trumma där mantelytan är en sil med en liten maskvidd. Trumman roterar genom förtjockade massa, extraherar vätska genom ett vakuum, och lämnar fastämnen, i form av en kaka, på ett permeabelt membran på trumänden.
Bågsilar: Dessa förekommer som ett processinternt steg inom massa- och pappersindustrin. Syftet med bågsilar här är att avskilja cellulosafibrer från avloppsvattnet och till fördel får man en återvinning av fibrer. Det ger alltså ett ökat råvaroutbyte.
Mikrosiling: Det är en sil med mycket liten maskvidd och mikrisiling används för att avskilja mycket finpartikulära föroreningar. Därav sätter man den som ett slutsteg, dvs en polermetod för att kunna bidra till en högre reningsgrad till anläggningen.
Beskriv avskiljningsmekanismen med ett filter och funktionen med filterkakan? Beskriv och förklara hur ett kontinuerligt sandfilter fungerar. Även avskiljningsmekanismen skall förklaras
Ett filter består av en filterduk och dessa kan ge mycket rent vatten, de används som en polermetod. När partiklarna avskiljs byggs det upp ett lager på filterytan, vilket kallas för filterkaka. Filterkakan korrelerar med filtrets reningsförmåga, när det byggs upp för mycket lager på filterytan kommer det tillslut ge ett högt tryckfall över filtret. Det här hanteras genom filterspolning med hjälp av backspolning eller tryckluft.
Ett sandfilter är ett utformningsbart filter som ser ut som en sandbädd. Mekansimen bygger på att partikelföroreningar fastnar på fillermaterialet och fastnar i porer när de passerar genom filter och hålls kvar i porerna. Tillslut sätts filtret igen och därav måste det rensas med exempelvis spolning. Ett konventionellt sandfilter begränsas alltså av att inte kunna igenhålla större mängder av fastnade föroreningar men medan i ett kontinuerligt sandfilter sker en konstant filterrensning´.
Beskriv mekanismen för Sedimentering och Flotation!
Sedimentering: Mekanismen med sedimentering bygger på att föroreningarna/partiklarnas densitet är lägre än den omgivande vätskan de ligger i. Därmed kommer de tyngre föroreningarna att sjunka till botten av sedimenteringsnläggningen när flödeshastigheten i omgivningen sjunker/retarderar tillräckligt mycket. Partiklar med längre densitet strävar mot ytan och denna avskiljningsmetod kräver ett uppsamlingssteg för flytande partiklar och sediment. Avskiljningsresultatet bygger på ytbelastningen, det vill säga bassängs yta i förhållande till ström som ska behandlas. Ju större ytbelastning i relation till flöde - desto större partiklar kan hanteras.
Flotation: Mekanismen med flotation bygger på att man tillför luft mekaniskt vilket gör att partiklar som önskas avskiljas får en lägre densitet än omgivande vätska och strävar därmed mot ytan, dvs de flyter. Luftbubblorna sätts alltså på slampartiklarna.
Beskriv olika utformningar/mekanism av konventionell sedimentering, det vill säga bassängutformning (cirkulär och rektangulär) och mekanism.
Utformningen av konventionella sedimenteringsbassänger kan vara horisontell respektive vertikala genomströmning men utformningsvis kan de vara rektangulära respektive cirkulära bassänger. I cirkulära bassänger tas vatten in i centrumet och ut ur periferiet, vilket beror på att man vill undvika turbulens, vilket görs vid uttaget i periferi.
Beskriv och förklara utformning samt avskiljningsmekanism för lamellsedimentering.
Sedimentering utnyttjar densitetskillnaden mellan partiklar och dess omgivande vätska, där genomströmningshastigheten retarderas tillräckligt för att tyngre partiklar ska kunna sjunka till botten av bassängen. Avskiljningsresultatet bygger på ytbelastningen, det vill säga bassängs yta i förhållande till ström som ska behandlas. Ju större ytbelastning i relation till flöde - desto större partiklar kan hanteras.
I lamellsedimentering placeras skivor (Lameller) snedställt i bassängen där vätskan ska passera igenom. Vätskan/vattnet får på grund av det här en längre vandringsväg i jämförelse med partiklarna och det här resulterar i att man får en mycket god avskiljning och en mycket kompakt anläggning.
Beskriv och förklara utformning samt avskiljningsmekanism för mikroflotation samt konventionell flotation.
Jämför en fördel och en nackdel med flotation och sedimentering!
Flotation bygger på att tillförda luftbubblor gör att slampartiklar får en lägre densitet än omgivande vatten, vilket gör att slampartiklarna strävar mot ytan.
Mikroflotation bygger på att man i en annan mindre vätskeström tillför luft under högt tryck och sedan tillsätter detta behandlade vatten till flotationsbassängen med vatten som har vanligt atmosfärstryck. Det här kommer göra att en skillnad i densitet ges och luftbubblor bildas, vilket gör att partiklarna kan lyftas till ytan. I en konventionell flotation så blåses luft in direkt i flotationsbassängen med hjälp av hög tryckluft.
Fördelen med flotation är att man erhåller en mycket kompakt anläggning och att ytbelastningen kan vara upp till 10 gånger högre än sedimenteringen. Nackdelen är att flotation är en extremt energikonsumerande partikelavskiljningsmetod.
Rymning av partiklar orsakar stora avskiljningsförluster i resultatet för en sedimenteringsbassäng. Ange och motivera 3 åtgärder för det här problemet.
- Byt riktning på inflödet. Flödet kan placeras uppifrån istället för ett plugg-inflöde.
- Minska turbulensen, sjunkna partiklar kommer därav inte sträva mot ytan igen.
- Ta ut vatten ett par dm under vattenytan så att partiklar på ytan inte kommer med i uttaget.
Ange den aeroba nedbrytningsreaktionen och ange en mycket viktig förutsättning för dess funktionalitet. Beskriv även förändringen i näringsinnehållet i ett avloppsvattnet.
Org. mtrl + O2 -> CO2 + H20 + torrt slam + värme. En viktig förutsättning för aeroba processer är att de aeroba mikroorgansimerna som bryter ned BOD (lättnedbrytbart syrekrävande organiskt material) har fri tillgång till syre. Eftersom de aeroba bakterierna även kräver näring så erhåller man en reduktion av avloppsvattnets näringsinnehåll (fosfor och kväve) - detta kallas för mikrobiell assimilation.
Ange den aneroba nedbrytningsreaktionen och ange en mycket viktig förutsättning för dess funktionalitet.
Org.mtrl -> Co2 + Metangas + H20 + torrt slam. Den anaeroba nedbrytningsreaktionen sker i frånvaro av syre. Tillskillnad från den aeroba där man får energi rik värme och kräver luftning (energikostsamt) så får man energirik metangas. Anaeroba processer lämpar sig när man har ett slam med väldigt hög organisk koncentration.
Det förekommer 2 typer av mikroorganismer, bakterier och mikrodjur. Förklara inom dessa två kategorier de olika typer av bakterier/mikrodjur, samt deras funktion. Vad är resultatet av att ha för många mikrodjur eller för lite?
Bakterier: I bakteriekulturen förekommer frisimmande bakterier, dessa bryter ned löst organiskt material. Det förekommer även flockformiga bakterier som bildar flockar (avkiljbart slam) men även trådformiga bakterier som bildar filament.
Mikrodjur: Dessa kan inte bryta ned löst organiskt material och deras förekomstformer är encelliga mikrodjur som äter de frisimmande bakterierna. Men även flercelliga mikrodjur som äter frisimmande samt flockbildande bakterier men även organiska partiklar.
Det är viktigt att ha en balans mellan mängden av dessa mikroorganismer. För lite mikrodjur kommer ge för mycket frisimmande bakterier vilket skapar problem för sedimenteringen sen. För mycket mikrodjur ger för få bakterier, vilket i sin tur resulterar i dålig bakterierening.
Beskriv och förklara hur en konventionell biologisk damm fungerar. Beskrivningen skall omfatta dels vilka föroreningar som avskiljs och fördelar respektive nackdelar med reningsmetoden. Berätta gärna hur och varför man kan optimera den biologiska bädden?
Den biologiska dammens utformning liknar en mindre sjö där reningen sker naturligt som i vattendrag. De föroreningarna som avskiljs är organiska material i suspenderad form. Den biologiska dammen har förutom sina mikroorganismer för nedbrytningen, även alger som hjälper till under de varma årstiderna. Org. mtrl + O2 -> CO2 + H20 + torrt slam + värme.
Nackdelar med biologiska dammen: Den är årstidsbegränsat till varmare klimat. När det är kallare får sämre avskiljningsgrad på grund av kallare temperatur och att det är mer syrefattigt. En annan nackdel är att den har väldigt stort ytbehov, vilket innebär att uppehållstiden är lång. Den långa behandlingstiden leder till en begränsad slamproduktion.
Fördelar: Den biologiska dammens anläggningskostnader är väldigt låga och skötseln är ej särskilt krävande.
För att öka den biologiska dammens kapacitet kan man tillföra mekanisk luftning, vilket förekommer i industriell rening av vatten. Luftningen gynnar mikroorganismernas nedbrytningsprocess då de är aeroba. Däremot blir anläggningarna väldigt stora.
Beskriv och förklara hur aktivslam-processen (konventionellt utformad aktivslamanläggning) är utformad och fungerar. Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker, vad som sker med föroreningarna i vattnet samt hur processen, tekniskt genomförs.
En aktivslamprocess utformning är att man först har en luftningsbassäng där man behandlar försedimenterad avloppsvatten med hjälp av kraftig luftning och mikroorganismer. Luften trycks vanligen ned i bassängen med stora kompressorer och blåses ut som bubblor genom perforerade rör, gummimembran eller keramiska material. Luftningen leder även till att mikroorganismerna kan bryta ned det organiska materialet lättare. Följt av detta kommer en sedimenteringsbassäng där slammet och vattnet avskiljs. Slammet recirkuleras (returslammet) tillbaka till luftningsbasssängen. Anledningen till återföringen av slammet är att man önskar en hög koncentration av mikroorganismer, dvs en hög slamålder, för att erhålla en långgående reduktion av organiskt material.
Reaktionen som sker i processen är följande:
Organiskt mtr + O2 -> Co2 + H20 + Torrt Slam + Värme
Genom att låta mikroorganismerna utnyttja avloppsvattnets föroreningsinnehåll som föda kommer man åt även lösta organiska föroreningar. Mikroorganismerna växer till och förökar sig och denna cellproduktion kan avskiljas ur processen genom sedimentering (eller flotation). Mikroorganismerna kräver för sin tillväxt även näringsämnen av olika slag t.ex. fosfor och kväve. Vid en biologisk rening kommer man därför även att erhålla viss reduktion av avloppsvattnets innehåll av näringsämnen (s.k. mikrobiell assimilation).
Förklara den processtekniska poängen med en stegsbeskickad anläggning.
En konventionell aktivslamanläggning utnyttjar inte sin hela bassängvolym med full effektivitet då mikroorganismer har mycket att bryta ned vid inloppet dock är det lite nedbrytning vid bassängutloppet. En så kallad stegsbeskickad anläggning utnyttjar att man tillför avloppsvatten på flera ställen så att man får en utjämning av belastningen, det ger alltså ett bättre reningsresultat.
Vid en rätt dimensionerad Aktivslamanläggning kan det ändå förekomma problem med utrinnande avloppsvatten. Ange och förklara 4 olika orsaker till detta?
Förgiftning: AS-anläggningar är känsliga mot gifter och gifter kan slå ut deras system. Gifter kan komma från avloppsvattnet.
Variationskänslig: AS-anläggningar är känslig för variationer av belastning, det vill säga att avloppsvattnets innehåll i form av koncentration, halt och flödesstorlek kan variera starkt beroende på deras ursprung.
Styrning av bakteriemijön: Det är svårt att styra förhållandet mellan bakterier och mikrodjur i en AS-anläggning. De lever i en symbios och för att en god reningsgrad ska uppnås krävs en god balans.
pH-balans: Det tar lång tid för att få ett bra bakterieförhållande. Inkommande avloppsvatten kan resultera i kraftiga pH-förändringar vilket i värsta fall kan försämra reningen markant eller slå ut systemet.
Beskriv och förklara hur en totalomblandad aktivslamprocess är utformad och fungerar. Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker, vad som sker med föroreningarna i vattnet samt hur processen, tekniskt genomförs.
En totalomblandad aktivslamanläggning har man en konsekvent och aktiv blandning i den luftade bassängen. Det här resulterar i en kraftig utspädning av höga föroreningskoncentrationer och eventuella toxiska ämnen.
Reaktionen som sker i processen är följande:
Organiskt mtr + O2 -> Co2 + H20 + Torrt Slam + Värme
Genom att låta mikroorganismerna utnyttja avloppsvattnets föroreningsinnehåll som föda kommer man åt även lösta organiska föroreningar. Mikroorganismerna växer till och förökar sig och denna cellproduktion kan avskiljas ur processen genom sedimentering (eller flotation). Efter den luftade bassängen tillkommer ett partikelavskiljningssteg, det vill säga sedimentering. Sedimenteringsmekanismen bygger på att föroreningar med högre densitet än omgivande vätska strävar mot botten medan de med lägre densitet strävar mot vätskeytan. Slammet som avskiljs i sedimenterisbassängen recirkuleras/returpumpas tillbaka till den luftade bassängen. Det här beror på att man önskar erhålla en hög koncentration av mikroorganismer. Mikroorganismerna kräver för sin tillväxt även näringsämnen av olika slag t.ex. fosfor och kväve. Vid en biologisk rening kommer man därför även att erhålla viss reduktion av avloppsvattnets innehåll av näringsämnen (s.k. mikrobiell assimilation)
Beskriv och förklara Biosorptionsmetoden
Denna metod är en modifiering av en aktivslamprocess innebär att returslamemt först luftas i en reaktiveringbassäng och sedan blandas med avloppsvattnet i en kontaktbassäng och luftas där under kort tid. Man sparar på det här sättet anläggningsvolym.
Beskriv och förklara hur en långtidsluftad aktivslamanläggning fungerar. Av beskrivningen skall framgå vad som avskiljs, vilka reaktioner som sker och vad som händer med föroreningarna i anläggningen.
Den långtidsluftade aktivslamanläggningen är en lågbelastad variant av konventionell aktivslamanläggning och de bygger på samma princip. Den låga belastningen leder till att svårnedbrutna föreningar hinner metaboliseras. Man får en bra minskning av COD och av toxiska organiska föreningar. En hög slamålder ger långsamväxande bakterier möjligheten att stanna kvar i systemet och ger en rikare mikroflora som bidrar till lägre utsläpp av organiskt material. Utformningen består till början av en luftningsbassäng, och istället för att luftningen sker upp till några timmar så kan i en LAS luftningen pågå upp till ett dygn. I luftningsbassängen sker en aerob nedbrytning av organiska kolföreningar till koldioxid, vatten och cellmassa. I ett efterföljande steg sker sedimenteringen, det vill säga där vattnet och slammet avskiljs genom densitetsskillnader mellan partiklar och omgivande vätska. Föroreningspartiklar med hög densitet sjunker mot botten, dvs sedimenterar och föroreningspartiklar med låg desitet strävar mot vätskeytan. Även här som i en konventionell ASA återpumpas slammet för att erhålla en god långtgående reduktion av organiskt material och för luftningsbassängen skapar recirkulationen av slammet hög slamhalt.
Vad är skillnaden mellan en långtidsluftad aktivslamanläggning och konventionell aktivslamanläggning?
Belastningen för en långtidsluftad ASA är lägre än belastningen för en konventionell ASA. En specifik skillnad mellan LAS och ASA är att den hydraliska uppehållstiden är längre för LAS än ASA, vilket resulterar resulterar i att LAS tål belastningsvariatoner bättre än en konventionell ASA. Slambelastningen blir betydligt lägre för LAS och därav blir SLAMÅLDERN högre. Konsekvensen av detta är att LAS är mindre känslig för driftstörningar och den biologiska reningen kan fortgå med ökad nedbrytning och minskad slamproduktion.
Ange och förklara 2 fördelar med LAS jämfört med en aktivslamaläggning.
- Processen är lägre belastad hos en LAS. Systemet är mindre känslig för störningar.
- På grund av den rikare mikrofloran i LAS så metaboliseras svårnedbrytbara bakterier bättre.
Jämför en aktivslamanläggning och en luftad damm med avseende på tålighet resp. slamproduktion. Förklara skillnaden.
Den luftade dammen är mindre känslig mot chocker i form av belastningar, temperaturer eller gifter som kan störa den biologiska processen. Eftersom att den luftade dammen jobbar i princip som naturliga vattendrag gör med reningen så finns även alger (under varma årstider) i anläggningen för att hjälpa till med reningen. Den luftade dammen har även en större yta, det vill säga en längre uppehållstid än LAS, vilket innebär att luftade dammens biologiska nedbrytning är ökad och mindre slam produceras.
Ett flertal massafabriker har under de senaste åren byggt om sina luftade dammar till så kallade långtidsluftade aktivslamanläggningar. Man har också kompletterat anläggningarna med en s.k. selektor. Förklara varför man har bytt anläggningstyp
Eftersom kraven skärptes blev resultatet av utvecklingen LAS. Man ville implementera, i metoden, aktivslamprincipen i de befintliga luftade dammarna i massaindustrin. Eftersom uppehållstiden är kortare för LAS så blir anläggningsvolymen inte lika stor. En selektor har placerats som ett försteg till den biologiska reningen för att gynna en viss typ av mikroorganismer.
