Aluminiumchlorhydrat:

Et værktøj til at hjælpe med at opfylde strengere standarder og forbedre driften

Da vandbehandlingsanlæg stræber efter at opfylde strengere standarder, bruger mange aluminiumchlorhydrat (ACH) til at forbedre kvaliteten af det færdige vand, kontrollere omkostningerne og øge effektiviteten. Dette specialiserede koaguleringsmiddel kan også bidrage til at reducere forbruget af kemiske faste stoffer og alkali, samtidig med at det hjælper på værkets drift.

Et værktøj til at hjælpe med at opfylde strengere standarder og forbedre driften

Turbiditetsmålene under EPA’s partnerskab for sikkert vand er et godt eksempel på grundlæggende ændringer i vandmiljøet i løbet af 90’erne. Disse mål kræver mindre end 2 NTU turbiditet for bundfældet vand og mindre end 0,1 NTU fra hvert filter på alle tidspunkter. Anlæggene øgede oprindeligt alun- eller jernholdige doser i bestræbelserne på at nå disse niveauer, men denne strategi var ofte utilstrækkelig og førte til højere omkostninger, især til bortskaffelse af slam og alkalibehov. Mange anlæg fandt derefter ud af, at de kunne opnå de ønskede resultater til rimelige omkostninger med forbedrede uorganiske koaguleringsmidler som ACH.

Bridging the gap

ACH kombinerer mange af de bedste egenskaber ved uorganiske og organiske koaguleringsmidler. I en meget reel forstand bygger det bro over ydelsesgabet mellem organiske polymerer og traditionelle metalbaserede koaguleringsmidler som alun og jernsalte.

Brydning af kløften

ACH har en række egenskaber, som adskiller det fra polyaluminiumchlorid (PACl) og alun. Det er det mest koncentrerede opløselige aluminiumsbaserede koaguleringsmiddel, der findes, og har den højeste basiskhed. Basiskhed beskriver mængden af hydroxid (eller OH-grupper), der er forbundet med aluminiumaggregaterne. Den er defineret ved ligningen: Basiskhed = /(3 x ). Produkter med høj basiskhed har en højere positiv ladning og er mere effektive til at koagulere negativt ladede forurenende stoffer.

Brydning af kløften

ACH indeholder 23 % til 24 % Al2O3, eller mere end 12 % aluminiummetal, og har en basiskhed på 82 % til 85 %.

Brydning af kløften

I modsætning hertil har alun 8,3 procent Al2O3 på væskebasis og ingen basiskhed, mens PACl normalt har ca. 10 procent Al2O3 og en basiskhed på ca. 50 procent. Da ACH indeholder mere metal, er doseringen heraf ofte halvdelen af den dosis, der er nødvendig for PACl, og ca. en tredjedel af den dosis, der er nødvendig for flydende alun.

Brydning af kløften

Dette fald i doseringen med ACH skyldes også dets ladningsegenskaber. Noget af aluminiummetallet i ACH er mere kationisk (mere positivt ladet) end i alun eller PACl. Den øgede ladning gør det muligt for ACH at arbejde med lavere metaldoseringer, hvilket yderligere sænker den kemiske faststofgenerering og aluminiumrestniveauet i det færdige vand.

Brydning af kløften

ACH har også brug for mindre alkalinitet (OH-ioner) i råvandet end PACl eller alun, på grund af dets høje basiskhed, dvs. det har et højt OH-indhold, da dets teoretiske formel er Al2(OH)5Cl. Som følge heraf kan ACH ligesom organiske polymerer anvendes i både vand med høj og lav alkalinitet.

Brydning af kløften

De følgende punkter illustrerer nogle af ACH’s egenskaber og anvendelsesmuligheder.

Brydning af kløften

• ACH danner en stærkere og tættere flock, der sætter sig hurtigere ned end de mere fluffede floder fra traditionelle, uorganiske koaguleringsmidler. Dette er især vigtigt om vinteren, når vandet er koldere og mere tyktflydende. Mange anlæg støder på problemer med alun på sådanne tidspunkter, da hydrolysereaktionerne er langsomme, og mindre tætte floc’er transporteres over til filtrene. Et anlæg, der anvendte alun, havde alvorlige problemer med udfældning efter filtret i koldt vand. Selv om turbiditeten var 0,22 NTU lige efter filtrene, var turbiditeten ved anlæggets udløb, efter at vandet havde passeret gennem clearwell’en, 0,46 NTU. Problemet blev elimineret med ACH, som reducerede turbiditeten i filtreret og færdigt vand til under 0,1 NTU.

Bridging the gap

• ACH hjælper med at behandle bundfaldsvand i konventionelle anlæg som filterhjælpemiddel, en anvendelse, der svarer til den i anlæg med direkte filtrering. Anvendelse af ACH kan også være til gavn for anlæg, der anvender organiske polymerfilterhjælpemidler. Problemer med organiske polymerer opstår, fordi de ikke trænger dybt ind i filterbedet og kan klæbe til den øverste overflade, hvilket fører til filterforurening, mudderballing og kortere løbelængder.

Brydning af kløften

• Hvor kemisk bortskaffelse af faste stoffer er dyrere, kan behandlingsanlæg bruge ACH til at reducere faste stoffer. Et anlæg, der anvendte 75 ppm flydende jernsulfat, havde genereret 144 lb. kemisk faststof/MG. Efter at have skiftet til ACH reducerede det kemiske faste stoffer til 73 lbs./MG. Desuden blev de faste stoffer, der blev genereret af ACH, afvandet mere effektivt, hvilket yderligere reducerede håndterings- og bortskaffelsesomkostningerne.

Brydning af kløften

• ACH fjerner partikler effektivt, fordi dets kationiske ladningstæthed er højere end for andre uorganiske koaguleringsmidler. Som et forbedret koaguleringsmiddel fjerner det generelt kolloider og partikler på mindre end 10 m, et størrelsesområde, der omfatter bakterier og parasitter, og som er den mest besværlige del af den fine fraktion.

Bridging the gap

• ACH har den mindste indvirkning på alkalinitetsniveauet for behandlet vand af alle uorganiske koaguleringsmidler, så det mindsker eller eliminerer pH-depression og det tilsvarende behov for alkali. Den højere alkalinitet gør også det færdige vand betydeligt mindre korrosivt. Et anlæg med en vandkilde med lav alkalinitet fandt ud af, at ACH øgede alkaliniteten af det bundfældede vand fra 30 ppm til 34 ppm, mens alun sænkede den til 15 ppm. Et andet anlæg, der anvendte 50 ppm jernsulfat til klaring, måtte tilsætte 46 ppm soda for at stabilisere det færdige vand og gøre det usandsynligt, at det ville fremme korrosion. Efter at det skiftede til ACH til klaring (med en dosis på 11 ppm), faldt sodadosis til 6 ppm.

Brydning af kløften

• ACH er særligt velegnet til at håndtere variabelt vand, hvor turbiditet, partikler, organiske stoffer og andre parametre ændrer sig hurtigt. Sådanne vand kan udfordre andre metalbaserede koaguleringsmidler. Et anlæg, der stod over for en bred vifte af vandforhold, evaluerede jernsulfat og ACH under to sammenlignelige store turbiditetsudsving i råvandet. Doseringen af jernsulfat steg fra 80 ppm til 130 ppm, mens ACH gik fra 37 ppm til 45 ppm. ACH gav en noget lavere turbiditet af bundfaldsvand og ca. 60 % lavere turbiditet af filtreret vand end jernsulfat. ACH havde en hurtigere responstid på grund af den mindre dosis. Kaustikbehovet var næsten 90 % mindre med ACH end med jernsulfat, hvilket forbedrede driften og reducerede omkostningerne. ACH reducerede også kemikalieslammet næsten til det halve under episoden med høj turbiditet, hvor kemikaliebehovet var højt.

Bridging the gap

• ACH giver betydelige fordele for fosforfjernelse. Som den mest koncentrerede form for aluminium kræves der meget mindre ACH på volumenbasis for at fjerne fosfor. Teoretisk set er der behov for 0,87 Al-metal for at fjerne 1 del fosfor. Det svarer til 20 ppm flydende alun eller 7,25 ppm ACH pr. ppm fosfor. Da koaguleringsmidler behandler vand, der både indeholder fosfor og suspenderet stof, vil det middel, der fjerner begge dele mest effektivt, være til størst fordel for den samlede drift.

Brydning af kløften

• ACH kan være effektivt til fjernelse af det samlede organiske kulstof (TOC) på mange anlæg. Selv om det ikke sænker pH-værdien som andre metalbaserede koaguleringsmidler, tilføjer det store mængder af et højt ladet metal, der kan sænke TOC-niveauet.

Brydning af kløften

• Som et samkoaguleringsmiddel sammen med alun eller jernsalte giver ACH anlæggene mulighed for at bruge et velkendt koaguleringsmiddel sammen med et, der er designet til at forbedre mange driftsfaktorer. Hvis der f.eks. opstår et problem med turbiditet, eller hvis kaustikaomkostningerne er høje, kan operatørerne reducere den traditionelle koaguleringsmiddeldosering betydeligt ved at tilsætte ACH. Et anlæg sænkede flydende alun fra 40 ppm til 20 ppm ved at tilsætte mindre end 5 ppm ACH, hvilket reducerede kaustikatilførselshastigheden og det kemiske tørstof betydeligt.

Retningslinjer for anvendelse

Alum og ACH reagerer for at danne et bundfald. Når der skiftes mellem disse koaguleringsmidler, er det afgørende at rense tanke, ledninger og pumper. Hvis ACH anvendes som koaguleringsmiddel sammen med alun, skal ACH tilføres gennem en anden ledning, så de to stoffer ikke blandes før tilsætning. Anlæg bør også sikre sig, at pumper, der anvendes med alun, kan håndtere de lavere mængder, der er involveret med ACH.

Retningslinjer for brug

Drikkevandsanlæg bør søge efter ACH-producenter, der sikrer renhed med gode kvalitetskontrolprocedurer. Renheden påvirkes ofte af de anvendte råmaterialer. F.eks. kan ACH fremstillet af industrielle biprodukter indeholde tungmetaller eller flygtige organiske forbindelser, som kan forekomme i det færdige vand eller kemiske faste stoffer. Næsten lige så vigtig som produktkvaliteten er den ekspertise, som leverandørerne kan stille til rådighed for at vejlede vandværkerne, når de ændrer deres koaguleringsprogram.

Slutning

ACH tilbyder en meget effektiv tilgang til koagulering, der giver store omkostnings- og driftseffektiviteter, samtidig med at der produceres høj vandkvalitet. Det giver mange fordele, herunder mindre pH-reduktion, slamdannelse og fjernelse af alkalinitet end andre metalbaserede koaguleringsmidler.

Slutning

Som det mest alsidige af de aluminiumsbaserede koaguleringsmidler fungerer det lige så godt i vand fra De Store Søer som i vand fra Mississippi-floden, vand med lav eller høj alkalinitet, koldt og varmt vand og vand med mange partikler eller meget varierende vandtyper. Det kan også anvendes som et primært koaguleringsmiddel, koaguleringsmiddel eller filterhjælpemiddel.

Slutning

Om forfatteren: Dr. Karen Ruehl er leder af forbedrede koaguleringsmidler hos General Chemical. Hun fører tilsyn med alle salgs- og markedsføringsaktiviteter for virksomhedens polyaluminiumhydroxichlorid-, alun/polymer- og syre/alum-produkter og overvåger personalet af markedsudviklingsingeniører.