Indflydelse af vaskemiddel på sedimentation i bundfældningstanke

Transkript

1 Indflydelse af vaskemiddel på sedimentation i bundfældningstanke Vaskemidler påvirker bundfældning af aktiv-slam. Især på små rens ningsanlæg er mængden af vaskemiddel i spildevandet betydelig. Bundfældningsegenskaberne er undersøgt ved tilsætning af alminde lige og e vaskemidler. Bettina Simonsen Vandmiljøplan III fokuserer især på at redu ce re belastningen af vandmiljøet fra spredt bebyggelse og det åbne land. For at reducere belastningen fra spildevandet af disse hus hold ninger, blev der 1997 lovgivet om at rense spildevandet i det åbne land i hele landet. Der findes forskellige muligheder for at rense spildevandet decentralt så som minirensean læg, nedsivningsanlæg, pileanlæg m.m. Alle renseløsninger har en teknik til fælles: Bund fældningstanken. Formålet med bundfældningstanken er, at fjerne bundfældelige stoffer og flydestoffer fra spildevandet, før det ledes videre. Det tilbage holdte stof skal opbevares i tanken, indtil tan ken tømmes. Bundfældningstanken skal kun ne indeholde slam svarende til 1 års pro duktion. Der regnes med at en person produ cerer 6 l flydeslam og 18 l bundslam pr. år. Spildevandets opholdstid i bundfældnings tanken bør være cirka 24 timer. Disse krav til slamvolumen og opholdstid medfører et total volumen på minimum liter for en familie på op til 5 personer. For at sikre en god tilbageholdelse af slam er den le konstruktion i Danmark, at en bundfældningstank indrettes med 2 eller 3 kamre, se fig. 1. Alle bundfældningstanke in stalleret i Danmark skal desuden være VA-god kendt /1/. Der findes ca. BioKube minirensean læg i drift i Denmark. De første blev installe ret i 4. Rensemetoden i et BioKube mini renseanlæg baserer sig på beluftede, dykkede filtre, hvorpå der dannes en biofilm, der ned bryder spildevandets indholdsstoffer. I den første del af filtrene sker nedbry del sen af det organiske materiale, efterfulgt af fjernelsen af ammonium (nitrifikation) i den sidste del af filterne. Fosfor fjernes ved at do sere en koagulant i tilløbet til bundfældnings tanken. I forbindelse med kontrolbesøg på miniren seanlæggene er det konstateret, at der i en del anlæg er problemer med slamflugt fra bundfældningstanken, som fører til, at rense anlægget slammer til og rensningenseffekten aftager. Da spildevandet til et minirenseanlæg stam mer fra få personer, er det muligt at trække en sammenhæng mellem forbrugsmønster og funktion af bundfældnings tanken samt mini renseanlægget. Tøjvask Allerede for 1,5 år siden konstaterede vi en sammenhæng mellem kundens behov for at vaske tøj og minirenseanlæggets ren se evne. Ifølge vores erfaring er det gen nemsnitlige antal vask i en gennemsnitlig familie på 2 voksne og 2 til 3 børn på ca. 1 gang dagligt. Hver person bruger ca. 7 kg vaskepulver om året /2/. Der findes dog et stigende antal familier, der vasker 2 eller 3 gange dagligt. Deres forbrug ligger derfor på det dobbelte eller tredobbelte. De sidste år er mange vaskepulverprodukter blevet mere og mere koncentrerede, forbruget er dog ikke faldet tilsvarende /3/. Vandforbruget er de sidste år konstant faldende. Ifølge Danmarks statistik var vand forbruget 172 liter/døgn/pe i I 2 var det faldet til 6 liter/døgn/pe /4/. I følge vores erfaring fra spørgeskemaer er et vand forbrug på kun ca. 7 liter/døgn/pe ikke unor malt lavt i dag. Vasker en familie på 2 voksne og 2 børn ca. 7 gange om ugen, og har den et vandforbrug på m3/år, udgør spildevandet fra vaske maskinen ca. 15%, forudsat at familiens vaske maskine bruger ca. 5 liter per vask. Vasker familien det dobbelte, udgør spildevandet fra vaskemaskinen ca. 3 %. Vaskepulver er der for det kemikalie, der udgør den største be lastning i tilløbet til minirensanlæg i dag. Vaskemiddel kan være eller ikke pulver eller flydende pro dukter. I Danmark bruger kun ca. 19% af be folkningen miljø-godkendte produkter, hvor tallene er ca. 8% i Norge og Sverige /5/. Vi har set flere anlæg, der som følge af slam 15. årgang nr. 4, december 8 145

2 Et minirenseanlæg, der er stærkt belastet af rengøringskemikalier kendetegnes ved følgende: Iltniveauet i vandet er lavt Filterne slæmmer til og er tit slimede og hvide på overfladen Anlægget lugter af svovlbrinte Vandet er uklart og tit grå/hvid i farven Der dannes ofte flydeslam i efterklaringsarealerne COD niveauet og tensid koncentrationen er højt Skitse af en bundfældningstank. Figur1. Biokube minirenseanlæg type Mars 5 PE SOP. flugt fra bundfældningstanken ikke har haft tilfredsstillende udledningsværdier. På tre anlæg har vi undersøgt årsagen. I disse tre Biokube anlæg i tabel 1 skiftede husejeren vaskepulver og øvrige rengøringsmidler ud med e produkter efter eget valg enten svanemærkede eller produkter med EU-blomsten /6/. Forbrugerne blev gjort opmærksom på ikke at overdosere, ellers blev der ikke gjort en indsats for at ændre forbrugsmønstret. Alle tre familier vaskede 2-3 gange dagligt. Som der kan ses af stikprøverne udtaget i et af minirenseanlæggene, se tabel 1, har alle 3 anlæg haft større problemer med at overholde skravene på max. 75 mg/l COD, 5 mg/l NH 4 (SO) og 1,5 mg/l P total (SOP). Efter forbrugerne begyndte at bruge e produkter har alle 3 anlæg rettet sig op i løbet af nogle måneder. Problemstilling For at finde ud af om vaskemidlerne virkelig har sådan en stor indflydelse, blev der efterfølgende testet flere forskellige vaskepulvere i 1 liter spidsglas. Der blev udtaget spildevand og slam fra bundfældningstanken fra Biokubes eget minirenseanlæg i Tappernøje. For direkte at kunne sammenligne resultaterne blev der testet et pulver produkt samtidig med forskellige ikke e pulver produkter og flydende vaskemidler i tilsvarende, realistiske koncentrationer. Tilsætning i laboratorietest svarer cirka til koncentrationen af produktet fra en vaskemaskine med et vandforbrug på ca. 5 liter. Forsøgene blev gennemført ved stuetemperatur. Sedimentationstests Forsøgene illustrerer den maksimale påvirkning af bundfældningen, idet en væsentlig del af vaskemidlet vil blive biologisk nedbrudt i tanken og i minirenseanlægget. I sedimentationstest 1 blev et pulver testet parallelt med et pulverprodukt af mærke A, der ikke er samt et flydende vaskeprodukt af mærke A. Resultatet er vist i tabel 2 og figur 2. Resultaterne viser, at COD i vandfasen i forsøget ved brug af det flydende produkt er ca. 3 gange større end ved brug af begge pulverprodukter. Slamvolumen stiger desuden meget ved at bruge det flydende vaskemiddel i forhold til at bruge de andre to pulverprodukter. Bundfældningen ændrer sig ikke væsentligt over 1 døgn. Kigger man nærmere på slammet, ændrer det e vaskepulver ikke væsentligt ved strukturen og sedimentationen. Slammet er og falder hurtigt til bunds. I forsøget med det flydende produkt fra producent A ændrer slamstrukturen sig meget. Slammet er voluminøst og løst. Begge vaskepulverprodukter fra producent A har en tydelig tendens til at danne flydeslam. I en bundfældningstank vil brugen af især det flydende produkt kunne medføre store problemer med at adskille slammet og holde det sikkert tilbage. Da slammet ikke pakker Tabel 1. Analyseresultater fra Biokube problemanlæg A, B og C. anlæg A: anlæg B: anlæg C: BIOKUBE Mars PE SO BIOKUBE Mars 5 PE SOP BIOKUBE Mars 5 PE SO BK BK P (mg/l) BK ,7 74, ,7 21,8 4, , , ,3 25,4 8, ,7 626 nyt vaskepulver 76 4,5 34,4 6, nyt vaskepulver 613 8,5,2 741 nyt vaskepulver ,1 58, ,8, ,3 16,8 2, ,3, , ,7 33,7 5, ,5 1, ,6 2,98 1, ,5 27,2, ,5,94 1,1 146 Vand & Jord

3 Figur 2. A.Test af et pulver (til venstre) og 2 flydende produkter. B. Eksempel på slam - test af et pulver sammen, vil bundfældningstanken hurti gere end ellers blive fyldt op og skulle tøm mes. I modsat fald vil slammet fortsætte til re cipient. For at undersøge om der generelt er en tendens til løst slam og flydeslam ved brug af flydende produkter, blev der testet flere produkter af andre mærker. Resultatet ses i tabel 3. Efter at have testet flere forskellige fly dende produkter viste det sig, at disse hver gang førte til højere COD koncentrationer i vandfasen med en faktor mellem 1,4 og 3,4 i forhold til COD koncentrationen med det e vaskepulver. Slammets struk tur ændrede sig i begge test til løs og med en større tendens til at stige til overfladen som flydeslam. For at undersøge om der er forskel i ten sidkoncentrationen, blev der målt summen af nonioniske, anioniske og kationiske tensider i vandet. Som det fremgår af tabel 3 er tensid koncentrationerne næsten identiske i alle tre produkter. For at være mere sikker på, at de e produkter generelt danner mindre og tere slam, blev der testet tre andre miljø-godkendte pulverprodukter, se tabel 4. Ved ingen af de testede e pulver produkter dannede der sig løst, volu minøst slam eller flydeslam. Også slam mængden var uændret eller faldende. COD Tabel 2. Sedimentationstest 1. 3 forskellige typer vaskemiddel. Sedimentationstest 1 Slam sedimenteret uden tilsætning (ml) efter 2 timer miljø godkendt flydende A Tilsætning af vaskepulver efter 2 timer grå grå Slam sedimenteret med vaskepulver efter * COD i vandfase efter 19 timer (mg/l) Slam sedimenteret med vaskepulver efter ** lys grå lys grå-hvid Slamstruktur efter 19 timer med pulverrester voluminøs, løs voluminøs, løs *: tendens til flydeslam **: flydeslam efter 19 timer belastning af vandet lå ved en dosering af 2 ml vaskepulver i 1liter spildevand i alle tests omkring mg/l. I en bundfældningstank ville alle testede e pulverprodukter bundfælde hurtigt og pakke. Risikoen for slamflugt ville være lav. En stor del af danskerne køber som nævnt le pulverprodukter, som ikke er mil jømærkede. For også at se hvilken effekt disse har, blev der testet 2 le pulverpro dukter i sedimentationstest 4, se tabel 5. Ved tilsætning af t vaske dannede der sig større slamflokke, der steg op igen, så snart de var faldet til bunds. Bund slam dannede sig først efter en opholdstid på ca. 1 døgn. Det slam, der dannede sig, var løst. For det le vaske sedi menterede slammet hurtigt og dannede slam. COD koncentrationen lå dog i begge spidsglas med omkring mg/l COD på ca. det dobbelte end ved forsøg med miljøgod kendte produkter. Ved simulering af en over dosering af det le vaske dannede der sig voluminøst slam, som set ved test af flydende produkter. Derimod førte en overdosering af det le ikke til en ændret slamstruktur. Resultaterne kan tyde på, at der er stor for skel fra produkt til produkt, og at koncentra tionen af vaskepulver i spildevandet har en stor indflydelse på, om det fører til en overbe lastning af bundfældningstanken. Brug af det le vaskepulver produkt A ser ikke ud til at føre til en overbelastning af bund fældningstanken, mens testen tyder på, at brugen af det le pulver produkt B 15. årgang nr. 4, december 8 147

4 kan føre til en reduceret bundfældningsevne med risiko for slamflugt. Konklusion Testresultaterne viser, at forbrugernes valg, og forbrug af vaskepulver, er med til at æn dre slamstrukturen i bundfældningstanken. Især intensivt brug af flydende vaskemiddel øger risikoen for dannelse af løst slam, der ikke pakker, men nemt stiger op og danner flydeslam. Resultaterne tyder desuden på, at koncen trationen af vaskepulver i spildevandet spiller en stor rolle. Høje koncentrationer af pulver produkter kan også føre til en slamstruktur, der ikke bundfælder hurtigt og ikke lægger sig på bunden. Ud fra erfaringer med driftsdata fra om kring minirenseanlæg i Denmark og på basis af de udførte sedimentationstests, kan der rejses tvivl om, hvorvidt beregningsgrund laget for bundfældningstankens størrelse og kapacitet er rigtigt i dag. Der dannes mange steder mere flydeslam end bundslam. Opbyg ning af bundfældningstanken og dens stør relse burde tages op til ny vurdering. Ved brug af miljø-godkendte produkter ændres slamstrukturen ikke. Slammet falder uhindret til bunds og pakker. Risiko for slamflugt fra bundfældningstanke bliver min imeret ved brug af miljø-godkendte pulver produkter. Slamflugt fra bundfældningstanke kan føre til en overbelastning af minirensean læg eller tilstopning af pileanlæg og nedsiv nings anlæg, med nedsat eller ingen renseef fekt til følge. Positive erfaringer fra de første tre Biokube minirenseanlæg, der omstillede husholdnings kemikalier til e produkter, un derstøtter denne teori. Med henblik på at nå målene i vandmiljø plan III, burde brugen af e hus holdningskemikalier i Danmark fremmes. For bru gerne skal informeres bedre omkring kor rekt brug af husholdningskemikalier for på den måde at få den enkelte forbruger til at føle, at de har et større medansvar for miljøet. 148 Vand & Jord Tabel 3. Sedimentationstest 2. Effekt af flydende detergenter på slamegenskaber Sedimentationstest 2 Slam sedimenteret uden tilsætning (ml) efter 2 timer Tilsætning af vaskepulver miljø godkendt flydende B flydende C Brun lys lys Slam sedimenteret med vaskepulver efter Slam sedimenteret med vaskepulver efter 18 COD i vandfase efter timer (mg/l) Slamstruktur efter timer Tæt løs* løs* Nonioniske tensider (mg/l) 19,3 22,7 19 Anioniske tensider (mg/l) 6,11 5,99 6,4 Kationiske tensider (mg/l) 1,9,991 1,45 Tensid koncentration efter timer *: tendens til flydeslam Tabel 4. Sedimentationstest 3. Effekt af e pulverprodukter Sedimentationstest 3 Slam sedimenteret uden tilsætning (ml) efter 2 timer Spidsglas tilsætning af vaskepulver pulver C til lav temperatur pulver D lys lys- lys Slam sedimenteret med vaskepulver efter Slam sedimenteret med vaskepulver efter 9 COD i vandfase efter timer (mg/l) Lys- lys- Slamstruktur efter timer med pulverrester med pulverrester -1

5 Figur 4. Test af t pulver (til højre), pulver og et flydende produkt (venstre). Figur 5.Eksempel på voluminøst slam - test af et flydende vaskemiddel. Tabel 5. Test af le vaskemidler Sedimentationstest 4 Slam sedimenteret uden tilsætning (ml) efter 2 timer 1. tilsætning af vaskepulver 4 COD i vandfase efter 24 timer (mg/l) flydende D 13 * ** Slamstruktur efter 24 timer / løs i bunden løs tilsætning af vaskepulver *** *** *** flydende D 9 3 til løs voluminøs Slamstruktur efter 2 timer COD i vandfase efter 3,5 døgn (mg/l) Referencer /1/ Miljøstyrelsen: Retningslinier for etablering af pileanlæg op til 3 PE /2/ Umwelt Bundes Amt online: Verbrauch von Wasch- und Reinigungsmittel. umeltdaten /3/ Miljølære Århus Universitet 1: Vaskemidler /4/ Danmarks statistik 4: Nyt fra Danmarks sta tistik Nr. 4 /5/ Miljøstyrelsen 7: Kortlægning af LAS /6/ Bettina Simonsen (bs@biokube.dk) er miljøingeniør og arbejder med proceskontrol og udvikling hos Biokube A/S. *: flokke bundfælder ikke de sedimenterer og stiger op igen **: plus flydeslam ***: overdosering af vaskepulver 15. årgang nr. 4, december 8 149