Inverkan av pH på kupprosolvens i hårt vatten.

Projektledare: Erik Levlin

Projektgrupp:
Försöksanläggning: Fredrik Göhle Vattenvårdsteknik, KTH.
Referensgrupp vid Uppsala Gatukontor: Rolf Bergström och Bernt Fredriksson

Projektperiod: 1990-1993

Finnansiär/uppdragsgivare: Uppsala Gatukontor

Försöksupplägg

Uppsala kommun har problem med höga kopparhalter i avloppsslammet, vilket härhör från utlösning av koppar från kopparrör. Utlösning av koppar kan minskas genom pH-höjning. Då Uppsala har ett mycket hårt vatten leder en pH-höjning till problem med utällning av kalk.

För att utröna om utlösning av koppar från rör kan minskas genom pH-höjning och mjukgörning av ledningsvattnet, har utlösning från kopparrör studerats i en försöksanläggning vid Uppsala Gatukontors vattenlaboratorium i Uppsala. Anläggningen består av 6 linjer med kopparrör där 2 linjer haft obehandlat vatten och de övriga linjerna pH-justeras genom flödeslutdosering med 4 M NaOH till 2 olika pH-nivåer. För varje pH-nivå har en linje beskickats med 50 °C vatten som sedan svalnat i röret och den andra med kallt vatten. Uppehållstiden bestämdes med elektriska tidur som med regelbuden spolning gav uppehållstider på 60 timmar, 12 timmar, 4 timmar, 2 timmar, 1 timme och 30 minuter. Analys av vattenprover utfördes vid Uppsala Gatukontor och svepelektron- mikroskopanalys av korrosionsprodukter utfördes av Inger Odnewall vid Korrosionslära, KTH.

Försöksserie 1 — Minimal pH-höjning

I försöksserie 1 har effekten av en minimal pH-höjning till pH 7,8 och pH 8 studerats. Om pH-höjningen är liten bör kopparhalterna reduceras utan att problem med kalkutfällning uppkommer.

Den gjorda pH-höjningen har givit lägre kopparhalter genom att svårlösliga korrosionsprodukter bildats, malachite i kallvattenrören och kuprite i varmvattenrören. Reduktionen i kopparhalt var dock för liten och kalkutfällningar uppkom trots den ringa pH-höjningen.

Kopparhalt mot pH för försöksserie 1 med minimal pH-höjning.

Kopparhalt mot tid för försöksserie 1 med minimal pH-höjning.

Försöksserie 2 — Stor pH-höjning

I försöksserie 2 gjordes en större pH-höjning till pH 9 och pH 8,3. En ökning av pH-nivån till 9 gav en minskad utlösning av koppar. Kalciumhalten reducerades till en fjärdedel och alkaliniteten halverades. En större sänkning av alkaliniteten hade gett ytterliggare minska kopparhalt.

Undersökningen av korrosionsprodukter visar tecken till gropfrätning i form av fläckvis grön beläggning i kallvattenrören och punkter med kopparoxid och kopparklorid i varmvattenrören. Troligtvis ger det dock ej upphov till gropfrätning. Om alkaliniteten hade minskat ytterliggare hade dock risken för gropfrätning ökat.

Kopparhalt mot pH för försöksserie 2 med stor pH-höjning.

Försöksserie 3 — Avsaltning och pH-höjning

I försöksserie 3 avsaltades vattnet före pH-justering till pH 9 och pH 8,3. Därvid studerades efekten av pH-höjning på mjukgjort vatten samt möjligheten att motverka kalkutfällning genom avsaltning. En tredjedel av vattnet leddes förbi jonbytarna. Alkaliniteten minskade från 270 till 180 mg HCO₃/liter d.v.s. med en tredjedel. Även det övriga joninnehållet minskade med 66%-74%.

Användning av jonbytt vatten medförde att variationen i kopparhalter blev större. De högsta värdena låg på samma nivåer som tidigare men flera analyser med lägre halter erhölls, varvid medelkopparhalten blev lägre. Avsaltning med en tredjedel var inte tillräcklig för att förhindra kalkutfällning om pH-värdet är högre än ca 8,2. Problem med instabilitet i pH-värdet orsakad av jonbytet bör beaktas, varför det är bättre om lutdosering styrs med pH-elektrod.

Kopparhalt mot pH för försöksserie 3 med avsaltning och pH-höjning.

Rapportering

Levlin E. (1993) Inverkan av pH på kuprosolvens i hårt vatten. Försök utförda vid Uppsala gatukontor. TRITA-VAT 1931, Vattenvårdsteknik, KTH, 47 sidor.
Bilaga 1: Kopparhalt mot pH för försöksserie 1 med minimal pH-höjning.
Bilaga 2: Kopparhalt mot tid för försöksserie 1 med minimal pH-höjning.
Bilaga 3: I. Odnewall Analys av kopparprover.
Bilaga 4: Kopparhalt mot pH för försöksserie 2 med stor pH-höjning.
Bilaga 5: I. Odnewall Analys av kopparprover.
Bilaga 6: Kopparhalt mot pH för försöksserie 3 med avsaltning och pH-höjning.

Levlin E. (1991) Kuprosolvens i hårda vatten. TRITA-VAT-4911, Vattenvårdsteknik, KTH.