Reningsteknik

1 Introduktion till reningsteknik 11

1.1 Strategier för att behålla en ren miljö  11

1.1.1 Undvik problemet 11

1.1.2 Interna reningsprocesser  12

1.1.3 Restaurera redan förorenad miljö 13

1.2 Omvandling och separation i flera steg 14

1.3 Miljöhistoria 17

1.3.1 Kommunala utsläpp 17

1.3.2 Statliga styrmedel för förbättrad miljö 18

1.3.3 Minskad försurning med renare energikällor 19

1.3.4 Effekter av skogsindustriella utsläpp till vatten 19

1.3.5 Framtida möjligheter och utmaningar  22

1.3.6 Rent vatten, inte en självklarhet 22

1.3.7 Diffusa utsläpp är svåra att åtgärda 23

Referenser 25

2 Biologisk rening av avloppsvatten 27

2.1 Introduktion till biologisk avloppsvattenrening  27

2.1.1 Organiskt material kan analyseras med flera metoder 27

2.1.2 Introduktion till mikroorganismers metabolism 30

2.2 Biologisk rening: suspenderad aerob biomassa 38

2.2.1 Aktivslam 39

2.2.2 Dimensionering av aktivslam process 42

2.2.3 Luftad damm 45

2.2.4 Långtidsluftat aktivslam (LAS) 45

2.2.5 Sequence batch reactor (SBR) 46

2.3 Biofilm på fast material 47

2.3.1 Tricklingfilter eller biotorn 49

2.3.2 Suspenderad biofilm, Moving Bed Bioreactor MBBR 51

2.4 Kombinationsprocesser 53

2.5 Anaeroba processer 55

2.5.1 Elektronacceptorer 56

2.5.2 Suspenderad anaerob biologisk process 58

2.5.3 UASB treatment process (upflow anaerobic sludge blanket)  59

2.5.4 Kloratreduktion 61

2.6 Biologisk rening av kväve och fosfor 62

2.6.1 Närsaltsbehov  62

2.6.2 Assimilering, nitrifikation och denitrifikation 64

2.6.3 Efterdenitrifikation med extra kolkälla 66

2.6.4 Fördenitrifikation 67

2.6.5 Kväverening i våtmarker 67

2.6.6 Biologisk fosforrening 68

2.6.7 UCT-processen 69

2.6.8 Anammox 71

2.7 Syresättning av biologiska processer 72

2.7.1 Bottenluftare 72

2.7.2 Ytluftare 74

2.7.3 Syrebehov 74

2.7.4 Syretransport från luft till vatten 76

2.7.5 Beräkna syretransportbehov 80

2.7.6 Energibehov för luftning 84

Referenser 84

3 Kemisk fällning och flockning 85

3.1 Kolloidalt organiskt material 86

3.1.1 Biologi och kemi kompletterar varandra 88

3.1.2 Fosfater 90

3.1.3 Förfällning 92

3.1.4 Direktfällning 92

3.1.5 Simultanfällning 93

3.1.6 Metalljoner 93

Referenser 95

4 Mekaniska metoder för avskiljning av slam 97

4.1 Galler och silar för avskiljning av skräp och större partiklar 97

4.1.1 Steggaller 98

4.1.2 Trumsil 99

4.1.3 Sandfång 99

4.2 Avskiljning av slam  100

4.2.1 Sedimentering 100

4.2.2 Flotation 108

4.2.3 Membranbioreaktor MBR 109

4.3 Filtreringsmetoder 110

4.3.1 Sandfilter 110

Referenser 112

5 Slambehandling 113

5.1 Slam – uppkomst och användning 113

5.1.1 Hur bildas slam? 113

5.1.2 Vad kan slam användas till? 115

5.2 Slambehandling – avvattning och stabilisering 116

5.2.1 Förtjockning och avvattning 117

5.2.2 Avvattningsbord/bandförtjockare 120

5.2.3 Trumsil/trumförtjockare 120

5.2.4 Skruvförtjockare 121

5.2.5 Skivförtjockare 122

5.2.6 Centrifug 122

5.2.7 Silbandspress 124

5.2.8 Skruvpress 125

5.2.9 Filterpress 125

5.2.10 Design av anläggningar – planering 126

5.3 Stabilisering 127

5.3.1 Pastörisering 129

5.3.2 Autoklavering  129

5.3.3 Torkning 130

5.3.4 Långtidsluftning 131

5.3.5 Kompostering 131

5.3.6 Rötning  132

5.3.7 Kemisk stabilisering 134

5.3.8 Långtidslagring  135

5.3.9 Sammanfattning av tillåtna metoder för stabilisering av slam 135

5.4 Förbränning 136

5.5 Rötning som process 138

5.5.1 Rötning för rening av avloppsvatten 139

5.5.2 Rötning för framställning av jordförbättring och gödning 139

5.5.3 Rötning för framställning av biogas 140

5.6 Design av process 143

6 Dricksvatten 147

6.1 Vattenkvalitet. Grundvatten och ytvatten 148

6.2 Organiska ämnen 148

6.2.1 Filter för att avskilja turbiditet 149

6.2.2 Kemisk flockning 150

6.2.3 Oxidation av organiskt material med ozon 151

6.3 Oorganiska ämnen 151

6.3.1 Alkalinitet, hårdhet och avhärdning 151

6.3.2 Metaller  152

6.3.3 Radon och andra gaser 155

6.3.4 Bakterier i dricksvatten 155

6.3.5 Membranfiltrering 156

6.4 Desinfektion  157

Referenser 158

7 Avloppsvatten – en resurs 159

7.1 NEWater, Singapore  160

7.2 Struvit, fosforrik inkrust 161

7.3 PHA – biologiskt nedbrytbar plast 162

7.4 Industriell symbios 164

Referenser 165

8 Gasrening 167

8.1 Partiklar, aerosoler och gaser 167

8.2 Att förebygga utsläpp 169

8.3 Partiklar 169

8.3.1 Inkapsling med utsug 169

8.3.2 Fuktning av pulver och damm 170

8.3.3 Granuler och dospåsar 170

8.4 Gaser 170

8.4.1 Exempel: Åtgärder mot avdunstning av flyktiga kolväten (VOC) från lösningsmedel 171

8.5 Att rena gaser 171

8.6 Partiklar från en gasström  173

8.6.1 Fallkammare 174

8.6.2 Cyklon 176

8.6.3 Venturiskrubber 178

8.6.4 Elektrofilter 180

8.6.5 Spärrfilter 182

8.6.6 Fördelar och nackdelar – metoder för rening av partiklar  184

8.7 Aerosol från gasström  186

8.7.1 Våta elektrofilter 186

8.7.2 Våta spärrfilter – droppavskiljare 187

8.7.3 Fördelar och nackdelar – metoder för rening av aerosoler 189

8.8 Gas från gasström 190

8.8.1 Kondensation 190

8.8.2 Adsorption 193

8.8.3 Skrubber 196

8.8.4 Membran 201

8.8.5 Biofilter 202

8.8.6 Bioskrubber 205

8.8.7 Biotricklingsfilter 206

8.8.8 Rening av kväveoxider 208

8.8.9 Termisk förbränning 210

8.8.10 Katalytisk förbränning 212

8.8.11 Fördelar och nackdelar – metoder för rening av gaser 214

8.9 Kombinationer 217

8.10 Avfallsförbränning  218

8.10.1 Infångning och lagring av koldioxid 221

8.11 Engelska benämningar 222

Referenser 223

9 Sanering av förorenade markområden 225

9.1 Riskklasser för mark 226

9.2 Riskbedömning av förorenade områden  228

9.2.1 Känslig eller mindre känslig markanvändning 228

9.2.2 Förutsättning för spridning av en förorening 229

9.2.3 Föroreningars farlighet 231

9.2.4 Provtagning för klassning av mark 232

9.3 Saneringsmetoder 233

9.3.1 In situ 234

9.3.2 On site och ex situ 234

9.3.3 Inneslutning eller immobilisering 235

9.3.4 Koncentrationsmetoder in situ 236

9.3.5 Porgasextraktion och grundvattenpumpning 236

9.3.6 Air sparging eller grundvattenventilering 238

9.3.7 Jordtvätt 238

9.3.8 Kemisk oxidation 239

9.3.9 Biologisk rening in situ 240

9.3.10 Fytosanering 240

9.3.11 Biologisk rening ex situ 241

9.3.12 Jordtvätt ex situ 242

9.3.13 Termisk förbränning 242

9.4 Översikt  242

Referenser 244

Övningsuppgifter 245

Facit 251

Register 257