Modellering af pH i spildevand - Bestemmelse af betydende buffersystemer og processer

Modelling of pH in Wastewater - Determination of Significant Buffer Systems and Processes

Rasmussen, Mary Bjerring

10. semester

Civilingeniør i Miljøteknik

2011

2011-11-15

Centraliseringen af spildevandsrensning betyder længere transport i ledningsnettet og øget risiko for dannelse og frigivelse af svovlbrinte, som kan forårsage lugt og korrosion. Da frigivelsen især sker ved pH under 7, undersøger dette speciale, hvilke buffersystemer og processer der styrer pH i spildevand i en gravitationsledning, med henblik på at kunne modellere pH. Der blev udtaget vand- og gasprøver fra den afskærende ledning mellem Dronninglund og Aså i Nordjylland og anvendt til at teste en ligevægtsmodel for pH. Undersøgelserne omfattede titrering til bestemmelse af bufferkapacitet og sammensætning, måling af CO2 i gasfasen samt laboratorieforsøg til validering af modellen, og fokus var på udveksling mellem vand og gas samt mellem vand og fast stof. Resultaterne viste, at karbonat er det vigtigste buffersystem for pH i spildevand, og at gasfasen fungerer som et dræn for CO2, idet vand- og gasfase ikke var i ligevægt; CO2-koncentrationen i vandfasen var cirka 15 gange højere end den beregnede ligevægtskoncentration. Vand og fast stof var derimod i ligevægt, så udfældning og opløsning af calciumkarbonat påvirkede ikke alkalinitet eller pH væsentligt. Modellen vurderes som et brugbart udgangspunkt for at simulere pH-ændringer i spildevand og kan muligvis anvendes til at estimere prøvesammensætning; sammen med WATS-modellen kan biologisk betingede buffere beskrives bedre.

The centralization of wastewater treatment increases transport distances in sewers and the risk of hydrogen sulfide formation and release, which can cause odor and corrosion. Because release is favored below pH 7, this thesis investigates which buffer systems and processes control pH in wastewater in a gravity sewer, with the aim of enabling pH modeling. Water and gas samples were collected from the intercepting sewer between Dronninglund and Aså in Northern Jutland and used to test an equilibrium model for pH. The work included titration to determine buffering capacity and composition, CO2 measurements in the gas phase, and laboratory experiments to validate the model, focusing on exchanges between water and gas and between water and solids. Results show that carbonate is the dominant pH buffer in wastewater and that the gas phase acts as a sink for CO2 because water and gas were not at equilibrium; the CO2 concentration in water was about 15 times higher than the equilibrium concentration calculated from gas measurements. Water and solids were at equilibrium, so calcium carbonate precipitation and dissolution did not significantly affect alkalinity or pH. The model provides a useful basis for simulating pH changes in wastewater and may help estimate sample composition; combined with the WATS model, biologically driven buffers can be represented more accurately.

[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet (PDF)]

Spildevand ; Modellering ; pH ; Kloak

Download
Vis denne rapport i AAU Studenterprojekter