Principförslag demonstrationsanläggning för behandling av kväverikt byggprocessvatten
2024 (Swedish)Report (Other academic)
Abstract [sv]
Vid infrastrukturprojekt som innefattar sprängningsarbeten uppstår ett processvatten som kan ha för höga halter av kväve och andra föroreningar för att släppas ut till recipient. Avskiljning av olja, partiklar, metaller samt pH-justering utförs ofta ”on-site”. I dagsläget saknas dock en standardiserad metod för kväveavskiljning. Där det är möjligt kan kväveavskiljning ske genom, exempelvis våtmarker, men vid arbete i urbana miljöer kan de möjligheterna saknas. I sådana fall avleds ofta processvattnet till kommunalt reningsverk för behandling innan utsläpp. Avskiljning av kväve från olika typer av spillvatten utförs ofta med biologisk behandling, exempelvis på kommunala reningsverk. På grund av processvattnets innehåll samt variation över tid av både innehåll och flöde är en biologisk process olämplig. Detta framkom i tidigare projekt där biologisk behandling av processvattnet studerades i laboratoriemiljö. I detta projekt har ett principförslag för en demonstrationsanläggning med kväveavskiljning på aktiv entreprenad tagits fram, i syfte att bidra till mer långtgående behandling av processvattnet på plats. Arbetet har inkluderat studiebesök och provtagning av processvatten för att komplettera befintligt analysunderlag och öka förståelsen för hur processvattnet uppstår, varierar och hanteras. Med projektets referensgrupp bestående av experter hos Trafikverket och representanter från entreprenör, kommunalt va-bolag och tillsynsmyndighet har det diskuterats krav på anläggningen, krav på utgående vatten samt praktiska förutsättningar för demonstrations- och fullskaleanläggning. För kravställningen har även juridiska underlag samt kommunala riktvärden granskats för att ställa ett generellt krav på utgående vatten gällande kväveinnehåll. Vid framtagande av principförslaget har leverantörer av tekniska lösningar och komponenter inkluderats. Genomförd provtagning finns rapporterad i PM som utgjort delleverans till projektet. Principförslaget presenteras i CAD-ritning och flödesschema baserat på P&ID. Föreslagen demonstrationsanläggning utgörs av en container som placeras efter befintlig anläggning med kemisk fällning och partikelavskiljning. Demonstrationsanläggningen använder ett delflöde som efter behandling släpps till befintligt utlopp. Vald behandlingsteknik är omvänd osmos följt av elektrokemisk behandling, där den senare visade god avskiljning i tidigare laboratorieförsök. Denna konfiguration innebär att två processer kan utvärderas, var för sig eller i kombination. Vidare kan vattnet recirkuleras genom en eller båda processerna för att uppnå högre avskiljning. Till principförslaget hör även förslag till drift och provtagning för dess utvärdering samt komponentlista och kostnadsuppskattning. En utmaning som lyftes är de påfrestningar på teknisk utrustning som miljön på en aktiv entreprenad leder till. Potentiellt kan mycket höga flöden uppstå, men även förhöjda partikelhalter. För att skydda de känsligare delarna i anläggningen, som membran, behövs åtgärder för att övervaka och hantera oväntat höga partikelhalter. I principförslaget ingår därför en förfiltrering. Kväveavskiljningen innebär att en koncentrerad volym kväverikt vatten produceras som restflöde. Det finns olika sätt för kvittblivning eller tillvaratagande av detta vatten, vilka inte har studerats i detalj i detta projekt. Volymminskningen underlättar dock transport och kväveinnehållet innebär att det kan finnas aktörer intresserade av att återvinna kvävet.
Abstract [en]
Principal design of demonstration plant for treating nitrogen rich construction water Constructing roads and railways may involve rock blasting. Process water from such activities may contain too high levels of nitrogen and pollutants to be directly discharged to receiving waters. Such process water is being treated on site to remove oil, particles, metals, and pH adjustments. There is no currently standardized method for treating the nitrogen. Where possible, area intensive methods such as wetlands can be used. In urban areas such methods are unfeasible, instead the process water is usually led to a municipal wastewater treatment plant. The process water varies significantly from other types of wastewaters, such as municipal. Common treatment methods for wastewater may not be suitable for this rock blasting process water. Furthermore, the characteristics of the process water can vary greatly over time. In this project, a principal design is presented for a demonstration plant for nitrogen treatment at an active construction site. The purpose is to contribute to a more advanced treatment of process water on site. This has included study visits and sampling of the process water to increase the understanding of its origin, variations, and current management. Together with the project’s reference group, discussion have been held regarding requirements on the treatment unit, demands for its treatment efficiency and practical aspects during both demonstrational and full-scale use. For the requirements, regulatory documents and guideline values have been studied to present a general treatment efficiency goal. For the principal design, technology suppliers have been involved. The results of water sampling and analyses are presented in a separate PM. The principal design is comprised of a CAD-drawing and process scheme based on P&ID. The suggested demonstration plant is comprised of a container which will be placed after the current water treatment. It treats a partial flow and uses the current outlet. The technological processes selected are reverse osmosis followed by electrochemical treatment. This process design enables evaluation of the technologies separately and combined, as well as option to reach higher and lower discharges values by recirculation within the treatment facility. Suggestions for running the treatment and sampling to evaluate its effectiveness is included, as well as list of components and cost estimates. A challenge that has been frequently discussed throughout the project is the strain the environment of an active construction site puts on technical components. Problematically high flows of water can arise, followed by a substantial increase in particulate matter in the process water. To protect the sensitive equipment in the nitrogen treatment, such as membranes, a pre-filtration. The nitrogen treatment renders a concentrate, which has a smaller volume and higher nitrogen concentrations. This residual flow needs to be managed, with several potential options for deposition. The smaller volume means easier transportation to an offsite facility for further treatment, and the nitrogen concentrations could make it suitable for nitrogen recovery.
Place, publisher, year, edition, pages
RISE Research Institutes of Sweden , 2024. , p. 50
Series
RISE Rapport ; 2024:52
National Category
Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ri:diva-76273ISBN: 978-91-89971-11-0 (electronic)OAI: oai:DiVA.org:ri-76273DiVA, id: diva2:1921348
Note
Vi tackar Trafikverket för de beviljade medlen för att genomföra projektet och bidra till ett hållbart byggande av infrastruktur.
2024-12-162024-12-162024-12-16Bibliographically approved