teoretisk baggrund for afvanding af slam - Simon Moos A/S

TEORETISK BAGGRUND
FOR
AFVANDING AF SLAM

Indholdsfortegnelse:
Resume....................................................................................................................................... 3
SLAMKVALITET..................................................................................................................... 3
AFVANDINGSKEMIKALIE ( FLOKKULERINGSMIDDEL ). ............................................. 3
POLYMERER. .......................................................................................................................... 3
KATIONISKE POLYMERER. ................................................................................................. 3
ANIONISKE POLYMERER..................................................................................................... 3
NONIONISKE POLYMERER.................................................................................................. 3
SLAMPARTIKLER I VAND.................................................................................................... 4
Reaktion: ................................................................................................................................ 4
Reaktion mellem polymer og slam ........................................................................................ 4
GENERELT OM POLYMER.................................................................................................... 5
100% KATION. ..................................................................................................................... 5
pH........................................................................................................................................... 5
BLANDING AF POLYMÈROPLØSNINGER. ........................................................................ 7
STAMOPLØSNING ( 0,5%). ................................................................................................ 7
BRUGSOPLØSNING (0,1%)................................................................................................ 7
BLANDING AF POLYMÈR OG SLAM. ................................................................................. 8
POLYMÈR UDVÆLGELSE..................................................................................................... 8
FREMGANGSMÅDE. .............................................................................................................. 9
Flokke: ................................................................................................................................... 9
Vand:...................................................................................................................................... 9
STÆRKT BASISK SLAM. ..................................................................................................... 10
STÆRKT SURT SLAM. ......................................................................................................... 10
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 2

Resume.
Formålet med afvanding er at adskille slam fra slamvand, hvorved slamvolumenet reduceres og
tørstofindholdet forøges. Slamvandet ledes tilbage til septictank/rensningsanlæg, mens det
afvandede slam enten behandles videre eller deponeres.
SLAMKVALITET.
Spildevandstype/slamtype (slagterispildevand, slam fra septictank o.s.v.) er af stor betydning for
slammets afvandingsegenskaber og dermed for valget af afvandingskemikalier (flokkuleringsmiddel).
Endvidere kan forhold som pH og temperatur have indflydelse.
AFVANDINGSKEMIKALIE ( FLOKKULERINGSMIDDEL ).
Ved tilsætning af flokkuleringsmiddel, som regel polymer, dannes større partikler eller fnug,
dette medfører en hurtig bundfældning af slampartikler. Flokkuleringen sker ikke ved en kemisk
reaktion, men ved en fysisk, hvor negative partikler tiltrækker positive og omvendt.
POLYMERER.
Polymerer er meget lange kædeformede molekyler, på hvilke der sidder et stort antal grupper af
aktivt materiale. Disse grupper er ladet med en bestemt ladning, der enten er positivt (kation),
negativ (anion) eller neutralt (nonion) ladet.
KATIONISKE POLYMERER.
De kationiske polymerer er positivt ladede molekyler, der vil reagere med negativt ladede
slampartikler. En kationisk polymer skal derfor anvendes på negativt ladet slam, som typisk er
slam fra septiktank, mekaniske, biologiske og mekanisk-biologiske rensningsanlæg.
ANIONISKE POLYMERER.
De anioniske polymerer er negativt ladede molekyler, der vil reagere med positivt ladede
slampartikler. En anionisk polymer skal derfor anvendes på positivt ladet slam, som typisk er
kemisk fældet slam og industrislam.
NONIONISKE POLYMERER.
De nonioniske polymerer er neutralt ladede molekyler, der sædvanligvis vil reagere med
partikler der er meget svagt kat- eller anioniske. En nonionisk polymer anvendes typisk til surt
slam eller papirindustrislam.
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 3

SLAMPARTIKLER I VAND.
I nedenstående figurer er det illustreret hvorledes henholdsvis anioniske og kationiske polymerer
fungerer.
Reaktion:
- Vand (Svagt negativt) + Vand (Svagt positivt)
+ -
Slam (Svagt positivt) Slam (Svagt negativt)
÷ ÷ ÷ Anion (Stærk negativ) + + + Kation (Stærk positivt)
÷ ÷ + +
÷ ÷ ÷ + + +
Anionisk polymer i vand Kationisk polymer i vand
Da polymeren er stærkere ladet end vandet, er polymerens tiltrækningskraft på slammet langt
større end vandets tiltrækningskraft. Derfor trækkes slammet ud af vandet, ved at slammet bindes
til polymeren og vandet løber fra.
Opstigning Opstigning
÷ ÷ + +
+ + Slam Slam ÷ ÷
÷ ÷ ÷ + + +
÷ ÷ + + +
÷ ÷ ÷ + + +
Polymer Polymer
Reaktion mellem polymer og slam
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 4

GENERELT OM POLYMER.
100% KATION.
100% kation betyder at alle molekylernes positive ladninger er ubenyttede og kan optage negativt
slam. En polymer med 100% kation skal anvendes til stærkt negativt slam (biologisk slam).
10% KATION.
10% kation betyder at 10% af molekylernes positive ladninger er ubenyttede og kan optage negativt
slam. En polymer med 10% kation skal anvendes til svagt negativt slam (mekanisk slam).
Jo større en procentdel af ladningerne, der er ubenyttede (mange ubenyttede = højt procenttal), jo
mere tyktflydende og klæbrig er polymeren. Dette kræver større fortynding af polymeren
(polymeropløsnings koncentrationen gøres mindre) og bedre opblanding af polymer i slammet og
vandet.
pH.
De fleste kationiske polymerer virker i et område på pH 4-9. De nonioniske og anioniske polymerer
virker i området pH 5-11.
I skemaet på næste side ses en generel oversigt over polymerernes anvendelsesområder afhængig af
polymerstyrke.
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 5

100% Kation
Kation Nonion
Anion
Positiv ladet Neutral ladet Negativ ladet
Stærk Middel Svag Neutral Svag Middel Stærk
Anvendelsesområde
Minedrift X X
Kemisk industri:
Basisk spildevand X X
Surt spildevand X X X
Uorganiske pigmenter X X X
Organiske pigmenter X X
Processpildevand X X X
Bioteknisk spildevand X X
Papirindustri:
Retention af fibre/fyldstoffer X X X
Forbedring af spildevand X X
Spildevand X X X
Metalindustri X X X
100% Anionisk
Kommunal rensning:
Spildevand X X X X
Friskt slam X X
Råddent slam X X
Mekanisk slam X
Biologisk slam X
Mekanisk biologisk slam X
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 6

BLANDING AF POLYMÉROPLØSNINGER.
Polymer i pulverform er dobbelt så koncentreret som i opløst form (emulsion).
Vandets temperatur ved iblanding af polymer må ikke være under end 5 o C og over 40 o C.
STAMOPLØSNING ( 0,5%).
½ gram pulver eller 1 ml. emulsion opløst i 100 ml. destilleret vand giver en stamopløsning på
0,5%.
100 [ ml ] dest. vand
Blanding af stamopløsning ( 0,5%)
BRUGSOPLØSNING (0,1%).
2 ml. stamopløsning blandes med 8 ml. destilleret vand.
8 [ ml ] dest. vand
Blanding af brugsopløsning (0,1%)
½ [ g ] pulver
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 7
eller
1 [ ml ] emulsion
2 [ ml ] stamopløsning ( 0,5 % )

BLANDING AF POLYMÈR OG SLAM.
Flokkuleringsmidler skal bruges korrekt for at opnå maksimal effektivitet. Effekten kan
påvirkes af mange fysiske/kemiske forhold, der kan indvirke på det endelige resultat. Ved
industriel anvendelse ligger effektiviteten ofte på 60 - 120% af de resultater, der er opnået ved
forudgående laboratorieforsøg.
En vigtig faktor med hensyn til effektiviteten er tilsætningstidspunktet af flokkuleringsmidlet.
Flokkuleringsmidlet skal tilsættes således at der opnås fuldstændig opblanding mellem
slam/spildevand og flokkuleringsmidlet. Fuldstændig opblanding kan opnås ved hjælp af god
turbulens, der dog ikke må være så kraftig, at flokkene ødelægges.
Tynde opløsninger af flokkuleringsmidlet giver ofte forbedrede resultater og mindre forbrug.
POLYMÈR UDVÆLGELSE.
Det gælder om at finde den polymer, som har samme ladning som slammet, men med modsat
fortegn.
Hvis slamtypen er kendt kan polymertypen udvælges efter polymer-oversigten på side 4 eller
en teknisk polymerdeklaration afhængig af hvilket polymermærke der anvendes.
Er slamtypen ukendt udvælges polymeren på følgende måde:
1. Først udvælges nogle polymerer med forskellige ladninger til test med en slamprøve.
2. Derefter udvælges 2-4 polymerer, der styrkemæssige ligger på hver side af den fra
punkt 1 bedst egnede polymer.
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 8

FREMGANGSMÅDE.
Når de 2-4 bedste polymerer er fundet via ovenstående, er proceduren:
A. Brugsopløsningen hældes i slammet og der foretages kast (omrystning).
100 [ ml ] Slam
10 [ ml ] brugsopløsning
Fremgangsmetoden til optimering af polymer tilsætning.
Antallet af kast, K1, tælles, til flokkulering begynder (iblandingsevne af polymer i slam)
K1 < 5 Hurtig/god.
5 < K1 < 10 Besværlig.
K1 > 10 Polymeren er uduelig eller polymerdosisen er for lille.
B. Tæl antal kast, K2, til flokkulering er fuldendt (vandet skiller fra slam).
C. Vurdering af flokke med vand.
Flokke:
- Størrelse ? (Kæmpestore flokke er tegn på overdosering af polymer).
- Udseende ? (Er flokkene fedtede er det tegn på overdosering af polymer)
Vand:
- Renhed ? (Små partikler vil medføre tilstopning af filternet).
- Klæbrig vand ? (Tegn på overdosering af polymer).
D. Test af flokkenes styrke.
Kast derefter K3 gange så K = K1 + K2 + K3 > 10 for at teste flokkenes styrke. Kast
foretages indtil flokkene er ødelagt.
K < 10 Uduelig polymer (svag flok)
10 < K < 20 Normal flok.
K > 20 Stærk flok.
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 9

10 ml. brugsopløsning i 100 ml. slam svarer til 3 kg. pulver eller 6 liter emulsion pr.
30 m 3 spildevand.
Tilsætningsdosisen af polymer bør i praksis være lidt større end den under idealiserede
forhold (laboratorie forhold) fundne.
STÆRKT BASISK SLAM.
pH bringes ned på 7 eller lige under ved hjælp af:
1. FeCl3 10 % opløsning (jernklorid ).
2. FeSO4 10 % opløsning (jernsulfat).
3. Al2(SO4)3 12 % opløsning (alun/aluminiumssulfat) uegnet til slam der skal
anvendes på landbrugsjord på grund af aluminiummet.
STÆRKT SURT SLAM.
pH bringes op på 7 eller lige over ved hjælp af:
1. NaOH (Natronlud).
2. NH3 (Almindelig Ajax).
Herefter testes slammet som almindelig slam. Hvis der stadigvæk ingen flokkulering er kan
man tilsætte lidt modsat ladet polymer og derefter normal dosis polymer.
Simon Moos Maskinfabrik A/S www.simonmoos.com 10