Anvendelse af Salpetersyrling (HNO2) til Svovlbrintebekæmpelse på pumpeledninger

Abstract

Spildevandsbehandlingen i Danmark og Europa bliver centraliseret, samtidigt med at mere spredt bebyggelse bliver kloakeret. Dette kan betyde flere svovlbrinteproblemer fra pumpeledninger i mindre dimensioner, hvilket giver et behov for svovlbrintebekæmpelse, der er billig og med fordel kan anvendes på disse pumpeledninger. Projektet undersøger salpetersyrling-dosering (FNA; Free Nitrous Acid; HNO2), som er en nyudviklet metode til svovlbrintebekæmpelse i pumpeledninger. Projektet er delt op i fire dele; litteraturstudie, batchforsøg, forsøg på pumpeledning og økonomi. De fire dele leder op til en vurdering om FNA er rentabelt i forhold til de konventionelle metoder under danske forhold. Svovlbrinte bliver dannet ved sulfatreduktion til sulfid i anaerobe pumpeledninger og bliver flygtig, når spildevandet møder atmosfæren. Flygtig svovlbrintegas kan da give lugt og korrosionsproblemer. Sulfid bliver hovedsagligt produceret i pumpeledningens biofilm, og især hvis pumpeledningens dimensioner er lave bliver produktionen i biofilmen betydningsfuld. Af den grund er FNA baseret på inhibering af biofilmen og især de sulfatreducerende bakterier, da disse er langsomt voksende. FNA blev tilført som natriumnitrit og saltsyre til anaerob spildevand i batchreaktorer i forskellige koncentrationer og sulfidkoncentrationen blev målt til forskellige tider. Forsøget viste at FNA havde en negativ effekt på sulfidproduktion. Ud fra forsøget blev det bestemt at afprøve en sammensætning af FNA ved pH 6 og 40 mg-N/L nitrit på en pumpeledning ved eksponering i 2,2 timer. Afprøvningen blev udført på en opstillet pumpeledning i Frejlev, Danmark. Hvor de første tre doseringer viste en inhibering af sulfatreduktionen på 80 % i 3 dage, herefter begyndte effekten kontinuerligt at falde, hvorfor det blev konkluderet at en selektering af mikroorganismer i biofilmen havde fundet sted. Den sidste doseringsstrategi virkede på samme niveau som de første forsøg, hvor den samme sammensætning af FNA blev anvendt med eksponering i 37 timer. En doseringsstrategi, der kunne bibeholde sulfidproduktionen på et acceptabel niveau gennem ledningen blev ikke fundet, da pumpeledningen havde en abnorm høj opholdstid og areal/volumenforhold. En kvalificeret bud på en doseringsstrategi til pumperøret blev fastlagt og denne viste, at FNA-dosering var konkurrencedygtig i forhold til almindelige kemikalieomkostninger på pumpeledningen. Det blev yderligere konkluderet at anvendelsen af FNA, i forhold til de konventionelle metoder, især ville være fordelagtigt på korte pumpeledninger med højt areal/volumenforhold.

The treatment of wastewater in Denmark and Europe becomes centralised and simultaneous are several low-density residential zones getting sewerage. This can imply further hydrogen sulphide problems from pressure mains with smaller dimensions, which give a requirement of a method that, prevent hydrogen sulfide, along with low-cost and an advantage when used on pressure mains with these dimensions. The project examines FNA-dosing (Free Nitrous Acid; HNO2), which is a newly developed method for hydrogen sulfide prevention. The project is divided in four parts; literature review, batch experiment, trial on pressure main, and economy. The four parts leads to an evaluation about if FNA is rentable in proportion to the conventional methods under Danish conditions. Hydrogen sulfide is formed by sulfate reduction to sulfide in anaerobe pressure mains and becomes volatile, when the wastewater meets the atmosphere. Volatile hydrogen sulfide can then give malodours and corrosion problems. Sulfide is mostly produced in the biofilm of the pressure main, and especially in small dimensions, the production from the biofilm will be significant. For that reason, is FNA based on inhibition of the biofilm and particularly the sulfate reducing bacteria, since these are slow growing. FNA was dosed as sodium nitrite and hydrochloric acid to anaerobe wastewater in batch reactors at different concentrations, and the sulfide concentration was measured at different time steps. The experiment showed that FNA had a negative effect on the sulfide production. On the basis of the experiment it was decided to test a composition of FNA at pH 6 and 40 mg-N/L nitrite on a pressure main with a exposure of 2,2 hours. Trials were executed on a pressure main in Frejlev, Denmark. Where the first three dosages showed an inhibition of the sulfate reduction at 80 % for 3 days, hereafter the effect continually began to decrease, for that reason it was concluded that a selection of microorganisms in the biofilm had taken place. The last dosage performed on the same level as the first experiments, where the same composition of FNA was used with an exposure of 37 hours. A dosing strategy that could retain the sulfide production at a decent level through the main was not found, since the pressure main had an abnormal high retention time and area/volume ratio. A qualified guess on a dosing strategy for the pressure main was determined and showed that FNA-dosage was competitive in terms of chemical expenses on the pressure main. Further, it was concluded that usage of FNA compared to the conventional would be advantageous at short pressure mains with high area/volume ratio.

A master thesis from Aalborg University

Anvendelse af Salpetersyrling (HNO2) til Svovlbrintebekæmpelse på pumpeledninger

[Application of Free Nitrous Acid (HNO2) for Hydrogen Sulfide Prevention on Force Mains]