H2S in aluminium hydroxide sludge : Examination of origin and action

Denna rapport är en del av examensarbetet i utbildningen Kemiteknik med inriktning mot miljökemi och bioteknik. Uppdraget har varit att dels utreda orsakerna bakom problematiken med att svavelväte uppstår vid neutralisering av sköljvatten hos Sapa Profiler AB samt vid lagring av slam på Eka Chemicals AB och att hitta förslag till åtgärder. Detta har främst gjorts genom experiment. Det som undersökts är om det är bakterier som orsakar problematiken i slammet, deras förmåga till anaerob och aerob tillväxt, möjlighet till nitratreduktion, hur vattenhalten påverkar deras förmåga att överleva i slammet, hur Enzym Clean påverkar dem, hur bakterierna reagerar på olika temperaturer, deras morfologi och gramegenskaper samt hur deras kolonier ser ut. Vattenhalt, sulfathalt samt glukonathalt i slammet har också undersökts. Undersökningarna har gjorts främst på slam från Brogårdsfabriken (Bro. 26/1) men även på slam från Vetlandafabriken (Vet. 26/1) Under neutraliseringsprocessen är det en kemisk process som påverkas av pH och redoxpotential. Genom odling i SIM-agar har slutsatsen dragits att det är bakterier som orsakar problematiken med svavelväte i slammet. Bakterierna har förmågan att växa både aerobt och anaerobt, i det senare fallet reducerar de först nitrat innan de reducerar sulfat. Det har även kunnat visas att det är minst tre stammar bakterier med lite skiftande egenskaper vad gäller bland annat nitratreduktion som växer i slammen. Slammet har en vattenhalt på cirka 75 %, sulfathalten som undersöktes genom spektrofotometrisk grumlighetsmätnig visade att sulfathalten i Brogårdsfabrikens slam 26/1 ligger på cirka 15 w% och i Vetlandafabrikens slam 26/1 var cirka 9 w/w%. Glukonathalten i Vetlandafabrikens slam 26/1 har bestämts till cirka 3 w/w%. En ökad mängd glukonat har visat sig leda till större bakteriell aktivitet. Då slammet hetats upp till 50°C eller över så har bakteriernas förmåga till överlevnad och tillväxt kraftigt begränsats. Det har dock inte kunnat visas på hur vattenhalten påverkar bakteriernas förmåga att överleva i slammet då detta försök inte gav några tillförlitliga resultat. Inte heller kunde några direkta slutsatser dras om hur Enzym Clean påverkar. Slutsatsen är alltså att det är bakterier som orsakar problemen med uppkomsten av svavelväte i slammet efter en tids förvaring. Dessa lever både aerobt och anaerobt och det är när förhållandena blir anaeroba som de orsakar problem. Åtgärderna att sätta in är då att förhindra att slammet får stora anaeroba delar genom återkommande mekanisk bearbetning. This paper is a part of my education in Chemical engineering at School of Engineering, Jonkoping University. The tasks were to examine the reasons behind the origin of hydrogen sulphide at the neutralisation of process water at Sapa Profiler AB and during storage of the aluminium sludge at Eka Chemicals AB, and to find out the actions to take to prevent these problems. This has mainly been done by experiments. The things that have been examined is whether it is bacteria that cause the problems, their ability to grow aerobically and anaerobically, ability to nitrate reduction, how the water content affect their ability to survive in the sludge, how Enzym Clean affect them, how they react on different temperatures, their morphology, if they are gram positive or negative and what their colonies look like. Water, sulphur and gluconate content in the sludge have also been examined. The experiments are mainly performed on sludge from Brogårdsfabriken (Bro. 26/1) but also on sludge from Vetlandafabriken (Vet. 26/1). The problem in the neutralisation process is caused by a chemical process affected by redoxpotential and pH. Through use of SIM-agar is the conclusion drawn that the problems with H2S in the sludge are caused by bacteria. The bacteria have the ability to grow both aerobically and anaerobically and in the later case they use first nitrate and then sulphate as electron acceptor. It has also been shown that there are at least three strains of bacteria living in the sludge with a bit different features like their ability to reduce nitrate. The sludge got water content of about 75 %. The sulphate content, which were examined spectrophotometerically, showed that the content in Bro. 26/1 is 15 w/w% and in Vet 26/1 is 9 w/w%. The gluconate content in Vet. 26/1 were determined by addition of Ce(IV) and titration with Fe(II) to about 3 w/w%. A higher gluconate content have been shown to increase the bacterial activity. It has been shown that when the sludge is heated to 50°C or higher the ability of the bacteria to survive in the sludge is dramatically lowered. But it haven't been able to determine how the water content affect the ability of the bacteria to survive in the sludge, the results were to unreliable. No conclusion could be drawn from the experiment with addition of Enzym Clean. The conclusion is that it is bacteria that cause the problem of H2S in the sludge. They grow both aerobically and anaerobically and the problems arise in the later case. The action to be taken is to hinder big areas of the sludge to become anaerobe, for example by turning the sludge mechanically.