Anvendelse af Salpetersyrling (HNO2) til Svovlbrintebekæmpelse på pumpeledninger
Oversat titel
Application of Free Nitrous Acid (HNO2) for Hydrogen Sulfide Prevention on Force Mains
Forfatter
Vinther, Morten Søndergaard
Semester
4. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2015
Afleveret
2015-01-12
Antal sider
48
Abstract
Når renseanlæg samles, samtidig med at flere spredte boliger kobles på kloak, øges brugen af små pumpeledninger. Det kan give flere problemer med svovlbrinte (H2S), som lugter og kan tære betonkloakker og metal. Dette projekt undersøger dosering af salpetersyrling (FNA, Free Nitrous Acid; HNO2) som en ny metode til at begrænse svovlbrinte i pumpeledninger til en pris, der kan konkurrere med de gængse løsninger. Arbejdet består af fire dele: et litteraturstudie, laboratorieforsøg (batch), et forsøg på en pumpeledning og en økonomisk vurdering. Målet er at vurdere, om FNA er rentabelt under danske forhold sammenlignet med konventionelle metoder. Svovlbrinte dannes, når bakterier i iltfattige (anaerobe) forhold omdanner sulfat til sulfid i biofilmen på ledningens inderside. Når spildevandet møder luft, fordamper svovlbrinten som gas og kan skabe lugt- og korrosionsproblemer. I små ledninger, hvor forholdet mellem overflade og volumen er højt, spiller biofilmen en særlig stor rolle. FNA-metoden går derfor ud på at hæmme biofilmen, især de langsomt voksende sulfatreducerende bakterier. I laboratoriet blev FNA dannet ved at tilsætte natriumnitrit og saltsyre til anaerobt spildevand i forskellige koncentrationer og måle sulfid over tid. Forsøgene viste, at FNA sænkede sulfidproduktionen. På den baggrund blev en dosering med pH 6 og 40 mg-N/L nitrit afprøvet på en opstillet pumpeledning i Frejlev, Danmark, med 2,2 timers eksponering. De første tre doseringer hæmmede sulfatreduktionen med cirka 80 % i tre dage, hvorefter effekten gradvist faldt, hvilket peger på, at biofilmens mikroorganismer havde tilpasset sig (selektering). En sidste strategi med samme FNA-sammensætning, men 37 timers eksponering, gav igen en effekt på niveau med de første forsøg. Det lykkedes ikke at finde en stabil doseringsstrategi, som holdt sulfidproduktionen på et acceptabelt niveau gennem hele ledningen i denne case, fordi ledningen havde usædvanligt lang opholdstid og et højt areal/volumen-forhold. Der blev dog udarbejdet et kvalificeret forslag til doseringsstrategi, og beregningerne viste, at FNA-dosering kan være konkurrencedygtig i forhold til almindelige kemikalier på denne type ledning. Samlet set vurderes FNA særligt fordelagtig på korte pumpeledninger med højt areal/volumen-forhold.
As wastewater treatment is centralized and more scattered homes are connected to sewers, small-diameter pressurized pipelines (rising mains) are used more often. This can increase problems with hydrogen sulfide (H2S), which causes odors and corrodes concrete and metals. This project investigates dosing with free nitrous acid (FNA; HNO2) as a new, potentially low-cost way to control hydrogen sulfide in rising mains. The work has four parts: a literature review, laboratory batch tests, a pipeline trial, and an economic assessment. The aim is to evaluate whether FNA is cost-effective in Denmark compared with conventional methods. Hydrogen sulfide forms when bacteria under oxygen-free (anaerobic) conditions convert sulfate to sulfide within the biofilm lining the pipe. When wastewater meets air, hydrogen sulfide volatilizes and can cause odor and corrosion problems. In small pipes with a high surface-to-volume ratio, biofilm activity is especially important. The FNA approach targets the biofilm, particularly the slow-growing sulfate-reducing bacteria. In the lab, FNA was generated by adding sodium nitrite and hydrochloric acid to anaerobic wastewater at different concentrations, and sulfide was measured over time. These tests showed that FNA reduced sulfide production. Based on this, a field trial applied FNA at pH 6 with 40 mg-N/L nitrite and 2.2 hours of exposure in a set-up rising main in Frejlev, Denmark. The first three doses inhibited sulfate reduction by about 80% for three days, after which the effect declined, suggesting microbial selection within the biofilm. A final dosing strategy using the same FNA composition but with 37 hours of exposure restored performance to the initial level. A dosing strategy that kept sulfide at an acceptable level throughout the entire pipe was not found for this case because the main had an unusually long residence time and a high surface-to-volume ratio. Nevertheless, a qualified dosing plan was proposed, and cost estimates showed that FNA dosing can be competitive with standard chemicals on this type of pipeline. Overall, FNA appears particularly advantageous for short rising mains with a high surface-to-volume ratio.
[Dette resumé er genereret ved hjælp af AI]
Emneord