Svovlbrinte- og metanfjernelse i Hybrid Filter A/S produkter til anvendelse i kloak og septiktank

Abstract

Anaerobe forhold i pumpeledninger og septiktanke resulterer i dannelse af svovlbrinte, der skaber forskellige problemer bl.a. lugtgener. Et anaerobt miljø resulterer ligeledes i metandan-nelse. Metan er en kraftig drivhusgas, der har indflydelse på den globale opvarmning. I projektet undersøges to Hybrid Filter A/S filterprodukter, Hybrid Brøndkarms filter og Hybrid Mini Kulfilter, begge baseret på aktivt kul. Disse har til formål at fjerne lugtgener fra hhv. kloak og septiktanke. Hybrid Brøndkarmsfiltres kapacitet og effektivitet til at fjerne svovlbrinte undersøges under kontrollerede laboratorieforhold samt i felten i kloakbrønde. Filtrene analyseres for vandind-hold, pH og svovlforbindelser efter anvendelse i forsøg med svovlbrintefjernelse. I kloakken undersøges afkastede luftmængder, ud fra målinger af differenstrykket over filtret, samt svovl-brintekoncentration for at bestemme filterbelastning. Flere tiltag til at forbedre filtret testes, herunder muligheden for at regenerere et brugt filter, nedsættelse af filterbelastning ved at udvide filterindsatsen med ekstra kamre, samt undersøgelse af om filtret belastes jævnt. Hybrid Brøndkarmsfiltrets evne til at optage metan undersøges under kontrollerede laboratoriefor-hold. Svovlbrinte- og metankoncentrationer, samt luftudskiftning i to septiktanke og i tilhørende ud-luftningsrør undersøges for at bestemme belastningen af Hybrid Mini Kulfilterne. Filtermateria-lets evne til at optage og omsætte metan undersøges ligeledes. Undersøgelserne af kapacitet og effektivitet viser, at Hybrid Brøndkarmsfiltre har en kapacitet på mellem 10,3 til 149 mg H2S pr. g aktivt kul før der sker gennembrud af svovlbrinte i filtret. Analyser af filtre efter anvendelse viser meget lav pH i vandindholdet i filterne, samt at svovl-indholdet i filterne næsten udelukkende udgøres af sulfat, hvilket indikerer at der sker biologisk nedbrydning af svovlbrinte i filterne. Luftudskiftningen fra kloakbrønde gennem Hybrid Brøndkarmsfiltre er i gennemsnit mellem 11,3 til 21,4 L/min og -26,7 til -37,6 L/min i to undersøgte kloakbrønde. Svovlbrintebelastningen fra den brønd med størst belastning er 1,17 g pr. dag og et Hybrid Brøndkarms filter vil efter 4 til 54 dage have opbrugt gennembrudskapaciteten. Undersøgelser af mulige forbedringer af et Hybrid Brøndkarmsfilter viser, at det er muligt at regenerere et brugt filter, ved at skylle med 417 L vand pr. kg kul, fra en effektivitet på 12 % før regenerering til en effektivitet på 50 til 60 % efter regenerering. Ved at udvide filterindsatsen af et Hybrid Brøndkarmsfilter med to kamre kan svovlbrintebelastningen nedsættes med 58 %. Undersøgelser af filterhastigheden i en filtermåtte viser at denne er uhomogen fordelt, og at filtret kapacitet derfor ikke benyttes fuldt ud. Der er observeret et potentiale for at fjerne me-tan i et ubrugt Hybrid Brøndkarmsfilter, da filtret adsorberer metan. I septiktanke er svovlbrintekoncentrationer målt mellem 0 til 27 PPM, dog er der ikke fundet svovlbrinte under Hybrid Mini Kulfiltre på udluftningsrør. Metankoncentrationen i vandfasen, i de undersøgte septiktanke, varierer fra 0,82 til 1,86 mmol/L. Under Mini Kulfilterne er der målt metankoncentrationer mellem 0,02 og 0,05 mmol/L. Det er ikke lykkes at måle luftudskiftningen fra septiktankene, og derfor kan belastningen af filtrene ikke bestemmes. Ubrugt filtermateriale fra Mini Kulfiltre kan adsorbere relative små mængder metan. Hvorimod brugt filtermateriale fra Mini Kulfiltre ikke adsorberer metan. Der observeres ingen biologisk nedbrydning af metan i filtermaterialet.

Anaerobic conditions in sewers and septic tanks result in the formation of hydrogen sulfide which causes various problems, among others odors. An anaerobic environment also results in methane formation. Methane is a powerful greenhouse gas which has an influence on global warming. This project examines two Hybrid Filter A/S filter products, Hybrid Brøndkarmsfilter intended for drain shafts and Hybrid Mini Kulfilter intended for septic tanks, both based on activated carbon. The purpose of these products is to remove odor from sewers and septic tanks respec-tively. The capacity and efficiency of Hybrid Brøndkarmsfilter to remove hydrogen sulfide is investigat-ed under controlled laboratory conditions and under field conditions in drain shafts. The filters are analyzed for water content, pH and sulfur compounds after use in hydrogen sulfide removal experiments. Air exchange from the sewer is examined, based on measurements of differential pressure across the filter, and hydrogen sulfide concentrations to determine filter load. Several attempts to improve the filter are tested; including regeneration of a used filter, reduction of the filter load by expanding the filter insert with additional chambers, and investigation of whether the filter is loaded evenly. The ability of the Hybrid Brøndkarmsfilter to adsorb me-thane is investigated under controlled laboratory conditions. Hydrogen sulfide and methane concentrations, as well as air exchange from two septic tanks are examined to determine the load of the Hybrid Mini Kulfilter. The ability of the filter materi-al to adsorb and degrade methane is also investigated. The studies of capacity and efficiency show that Hybrid Brøndkarmsfiltre have a capacity be-tween 10.3 and 149 mg H2S/g activated carbon before breakthrough of hydrogen sulfide. Analysis of used filters shows a very low pH in the water content of the filters, and that the sulfur content in the filters almost entirely consists of sulphate, indicating biodegradation of hydrogen sulfide in the filters. The average air exchange from drain shafts through Hybrid Brøndkarmsfilter is between 11.3 and 21.4 L/min and -26.7 to -37.6 L/min. The load of hydrogen sulfide from the drain shaft with the highest load is 1.17 g/day and a Hybrid Brøndkarmsfilters breakthrough capacity will be exhausted after a period of 4 to 54 days. Studies of possible improvements of a Hybrid Brøndkarmsfilter show that it is possible to re-generate a used carbon filter by rinsing with 417 L of water / kg activated carbon. The regenera-tion raised the efficiency of the filter from 12 % to 50 - 60 %. By expanding the filter insert with two additional chambers the filter load of hydrogen sulfide can be reduced by 58 %. Studies of air velocities above a filter show an uneven distribution, and the filter capacity is therefore not fully utilized. A potential for methane removal in an unused Hybrid Brøndkarmsfilter has been observed, as the filter adsorbs methane. Hydrogen sulfide concentrations are measured between 0 and 27 PPM in septic tanks, however no hydrogen sulfide is measured below the Hybrid Mini Kulfilter. The measured methane con-centration in the aqueous phase ranges from 0.82 to 1.86 mmol/L. Methane concentrations, below Hybrid Mini Kulfilter, have been measured between 0.02 and 0.05 mmol/L. The air ex-change from the septic tanks has not been measured successfully, and therefore the filter load cannot be determined. Unused filter material from Hybrid Mini Kulfiltre can adsorb relatively small amounts of me-thane. Whereas used filter material from Hybrid Mini Kulfitre does not adsorb methane. No biological degradation of methane is observed in the filter material.

A master thesis from Aalborg University

Svovlbrinte- og metanfjernelse i Hybrid Filter A/S produkter til anvendelse i kloak og septiktank - Undersøgelser og forbedringer

[Removal of hydrogen sulfide and methane in Hybrid Filter A/S products for use in sewer and septic tanks – investigations and improvements]