Vad händer vid kemfällning av fosfor och hur påverkar vattenkvaliteten?

Kvaliteten på fastighetens dricksvatten är viktigt i många avseenden. Framför allt vill de flesta ha ett dricksvatten som inte smakar eller luktar konstigt, och som inte orsakar korrosion på ledningar eller ger missfärgningar och kalkavlagringar. En faktor som ibland blir förbisedd är att kvaliteten på fastighetens dricksvatten också är viktig för att kemisk fällning av fosfor ska fungera.

Ur ett tillsynsperspektiv kan vattenkvaliteten vara minst lika avgörande för fosforreduktionen som bristande skötsel eller en felaktigt inställd doseringspump. Om det inte redan är gjort kan det vara en bra idé att göra en analys av dricksvattnet i ett tidigt skede av tillsynen. Att känna till vattenkvaliteten kan spara tid och pengar för både fastighetsägare och tillsynsmyndighet.

Många tillverkare rekommenderar därför att fastighetsägaren gör en vattenanalys redan i projekteringsfasen för att kunna avgöra om kemfällningen kommer att fungera tillfredsställande.

Så hur fungerar kemfällning och vilka parametrar är viktiga att känna till?

Kemfällningens kemi

När polyaluminiumklorid* (PAX) blandas med vatten löser den upp sig till aluminiumjoner och kloridjoner.

Al_xCl_y ⟶ x Al³⁺ + y Cl⁻

Det finns mycket partiklar i avloppsvattnet, och de är nästan alltid negativt laddade. Eftersom aluminiumjonerna är positivt laddade kommer de att neutralisera varandra och bilda små flockar.

Om det finns fosfatjoner i vattnet reagerar de med aluminiumjoner och det skapas aluminiumfosfat som är en svårlöslig förening. Aluminiumfosfaten fälls ut som små flockar precis som partikelflockarna, och de kan avlägsnas från vattnet genom till exempel sedimentation. Men eftersom flockarna är väldigt små tar det lång tid för dem att sedimentera.

Al³⁺+ PO₄³⁻​⟶ AlPO_4​

Aluminiumjonerna reagerar också med vattenmolekyler och bildar aluminiumhydroxid. När hydroxidjonerna bildas frigörs också vätejoner som har en inverkan på processerna, men mer om det lite längre ner.

Al³⁺ + 3 H₂​O ⟶ Al(OH)₃​ + 3H⁺

Aluminiumhydroxidflockarna drar till sig de neutraliserade partiklarna och aluminiumfosfaten och bildar betydligt större flockar som sedimenterar snabbare och därmed blir lättare att avskilja.

För att processerna ska fungera bra finns det framför allt två faktorer som har betydelse, nämligen pH och alkalinitet.

* Polyaluminiumklorid (PAX) är den vanligaste fällningskemikalien för små avloppsanläggningar. Några fabrikat använder sig av järnklorid eller järnsulfat (PIX) men det fungerar på samma sätt.

Faktor 1: pH

Vi börjar med pH som är en förkortning för vätepotential och är ett mått på hur surt eller basiskt ett vatten är. Det är koncentrationen av vätejoner i vattnet som avgör hur surt vattnet är. Ju högre koncentration av vätejoner desto lägre pH har vattnet.

Fosfor fälls ut med hjälp av PAX oavsett vilket pH vattnet har, men för att fosforn ska kunna flockas krävs det att det bildas aluminiumhydroxid. För att aluminiumhydroxid ska kunna bildas behöver pH i avloppsvattnet ligga mellan 6,5 och 8,5. Om pH-värdet ligger under 6,5 bildar fosfatjonerna andra föreningar som inte flockas på samma sätt. Om fosfaten inte flockas kommer den inte att sedimentera utan stannar i vattenfasen som suspenderat material och följer med ut från avloppsanläggningen.

Mätning av pH på det utgående avloppsvattnet ger en bra indikation på hur väl fosforreduktionen fungerar. Ligger utgående pH under 6,5 är det ett tecken på att flockningen inte fungerar.

Faktor 2: alkalinitet

Alkalinitet är en parameter som används för att mäta vattnets förmåga att motstå förändringar i pH-värdet när sura ämnen tillsätts. Det är ett mått på vattnets buffrande kapacitet, vilket betyder dess förmåga att motstå stora och snabba förändringar i pH. Detta är viktigt när man tillsätter PAX av två anledningar:

1. PAX är i sig en sur lösning, som riskerar att sänka pH på avloppsvatten när det tillsätts.
2. Vätejoner frigörs när aluminiumhydroxid bildas och vätejonerna gör vattnet surare.

För att undvika att pH sjunker under 6,5 behöver man alltså ha ett vatten med tillräckligt hög alkalinitet. Har vattnet en alkalinitet på under 20-30 mg/l kommer vattnets pH att snabbt sjunka under 6,5 vilket innebär att flockningen inte längre fungerar.

Det finns inget egentligt riktvärde för alkalinitet i dricksvatten, men Livsmedelsverket skriver att halter över 60 mg per liter är önskvärt då risken minskar för att ledningar och annan utrustning i dricksvattenanläggningen angrips och skadas av vattnet.

Om alkaliniteten och/eller pH ligger lågt går det normalt sett att installera olika filter för att komma till rätta med problemen. Men då är det viktigt att sköta om filtret och även göra regelbundna analyser på vattnet eftersom för högt pH eller för hög alkalinitet kan påverka fosforfällningen och i värsta fall göra dricksvattnet otjänligt.