Gravimetrisk oljeavskiljning

Tillämpning

Gravimetrisk oljeavskiljning tillämpas främst för att avskilja petroleum i fri fas från förorenat dag- och spillvatten, men kan också användas för att avskilja fetter och tensider. Oljeavskiljare kan tillämpas som reningsmetod för ämnen med en densitet under 0,95 kg/dm3 (Naturvårdsverket 2007). Metoden avskiljer i viss mån även grövre partiklar.

Vid förorenade områden kan oljeavskiljning tillämpas som metod för att rena pumpat grundvatten eller länsvatten från schakter i samband med efterbehandling. Detta förutsatt att ett visst utsläpp av petroleumhaltigt spillvatten till dagvattennätet eller recipient kan tillåtas. Varken konventionella gravimetriska oljeavskiljare eller koalescensavskiljare kan reducera halterna av lösta föroreningsämnen i spillvattnet. Det är enbart petroleum i fri fas, samt petroleum bunden till sedimenterade partiklar, som avskiljs vid gravimetrisk oljeavskiljning. Detta innebär att gravimetrisk oljeavskiljning, med eller utan koalescensfilter, fungerar mest effektivt för tyngre petroleumprodukter med stort inslag av   svårlösliga alifater. Exempel på dylika petroleumföroreningar är basoljor, tyngre eldningsolja och i viss utsträckning dieselprodukter. Då petroleumföroreningen utgörs av t.ex. bensin och flygdrivmedel, som innehåller en hög andel relativt vattenlösliga monoaromater, krävs ofta ytterligare reningssteg för att ta bort de föroreningar som föreligger lösta i vattnet, t.ex. kolfilterrening eller stripping.

Gravimetrisk oljeavskiljning kan även ha en viss reningseffekt för PAH-haltigt grund- eller länsvatten genom att PAH binds till partiklar som sedimenterar in samband med passage via oljeavskiljaren.

Behandlingsprinciper

Gravimetrisk oljeavskiljning är baserad på att petroleum föreligger som fri fas (oljefilm) ovanpå vattenytan där den avskiljs från det strömmande vattnet. Samtidigt sjunker fasta partiklar genom vattenmassan och ansamlas som ett sand- eller slamlager i oljeavskiljarens botten. Slammet kan till viss del vara petroleumhaltigt eller innehålla andra typer av föroreningar, varför detta kan behöva omhändertas som icke-farligt eller farligt avfall. I en koalescensavskiljare, en typ av gravimetrisk oljeavskiljare, kan även emulgerat petroleum avskiljas (mer info om koalescensavskiljare finns nedan under Tekniskt utförande).

Tekniskt utförande

Den konventionella oljeavskiljaren består vanligtvis av två delar: en första del för avskiljning av slam och fasta partiklar (slamavskiljare), och en andra del där  fri fas av petroleum ovanpå vattenytan avskiljs. Slamavskiljaren har en skiljevägg som utgår ifrån botten och som bromsar flödet men släpper förbi vattnet i toppen. Den fria fasen skiljs av med en skiljevägg från taket och som går ner under vattenytan, vilket skapar en stillastående zon på vattenytan och hindrar uppsamlad petroleum att komma vidare. För att lagret av fri fas petroleum inte ska bli för tjockt och tränga under den senare skiljeväggen så måste petroleumlagret med jämna mellanrum avlägsnas från vattenytan med hjälp av skimmer eller sugpump. Det behandlade spillvattnet passerar under skiljeväggen och vidare ut via ett rör eller en ränna, se figur 1.

 

OA

Figur 1: Spillvattnet passerar inledningsvis en slamavskiljare varvid sand och grövre slampartiklar avskiljs. Spillvattnet strömmar därefter vidare till oljeavskiljarens andra del där fri fas av petroleum avskiljs från vattenytan. Även i denna del av oljeavskiljaren sker sedimentation av partiklar. Illustration av Nina Fries.

 

Även om merparten av spillvattnets grövre partikelinnehåll (sand och grus) avskiljs genom sedimentering i slamavskiljaren så följer en betydande del av det finpartikulära slammet (silt och ler) med vattenströmmen till den del av oljeavskiljaren där fri fas avskiljs. Därvid uppkommer ett slamlager även i denna del av oljeavskiljaren. Sedimenterat slam kan förväntas uppvisa höga föroreningshalter och kommer sannolikt att behöva omhändertas som icke-farligt eller farligt avfall.

I en konventionell gravimetrisk oljeavskiljare avskiljs inte emulgerat petroleum, d.v.s. petroleum som föreligger som mycket små droppar i vattenfasen. Petroleumemulsioner kan uppkomma vid pumpning eller vid omrörning av petroleumförorenat vatten. Både pumpning och omrörning (oftast i form av grävning/schaktning) är vanligt förekommande vid efterbehandling av förorenade områden, varför emulgerat petroleum ofta kan förväntas föreligga.

Med hjälp av en koalescensavskiljare kan även emulgerat petroleum avskiljas. Koalescensavskiljaren är en utvecklad variant av den gravimetriska oljeavskiljaren. I en koalescensavskiljare finns ett koalescensfilter som får emulgerade petroleumdroppar att slås samman till större petroleumdroppar, se figur 2.  Fri fas av petroleum ansamlas därigenom på vattenytan och kan på motsvarande sätt som i en konventionell gravimterisk oljeavskiljare omhändertas med hjälp av skimmer eller sugpump.

 

koal OA

Figur 2: Koalescensavskiljare. Efter inledande slamavskiljning får spillvattnet passera ett koalescensfilter i vilket emulgerad petroleum slås samman till större droppar. Petroleumdropparna flyter upp till vattenbäddens yta och avskiljs motsvarande vis som i en konventionell oljeavskiljare. Illustration av Nina Fries.

 

Vanliga metodkombinationer

Då gravimetrisk oljeavskiljning ej renar ämnen som är lösta i vattnet kan metoden med fördel kombineras med följande metoder:

  • Luftinjektering (luftinjektion för avdrivning av VOC, även kallat stripping)
  • Filtrering (kolfilter, nanofilter, omvänd osmos m.m.)

Projekteringsaspekter och dimensionering

Viktiga aspekter att beakta inför dimensionering och projektering av en vattenreningsanläggning baserad på gravimetrisk oljeavskiljning är:

  • Föroreningens fördelning mellan fri fas, vattenlöslig fas och partikelfas.
  • Förekomst eller risk för uppkomst av emulgerade petroleumprodukter.
  • Förväntat vattenflöde och förväntad uppehållstid i slamavskiljare.
    Driftsäkerhet på vintern

Föroreningens fasfördelning är betydelsefull eftersom oljeavskiljaren i huvudsak avskiljer den del av petroleumföroreningen som föreligger i fri fas. Domineras petroleumföroreningen av t.ex. relativt vattenlösliga monoaromater kommer oljeavskiljarens reningseffekt att vara relativt liten. Det-samma gäller om en stor andel av petroleumföroreningen föreligger bunden till mycket små partiklar (kolloider). Dessa kommer endast i mindre utsträckning att sedimentera i oljeavskiljaren och reningseffekten blir därmed begränsad.

Förekomsten eller risken för uppkomst av emulgerade petroleumprodukter måste alltid beaktas. Vid markingrepp i form av grävning och pumpning kan fri fas av petroleum övergå till emulsion. I dylika fall krävs att ett koalescensfilter installeras för att de emulgerade petroleumprodukterna ska kunna avskiljas från spillvattnet.

Vattenflödet behöver beräknas eller prognosticeras så att oljeavskiljaren är dimensionerad för att kapacitetsmässigt klara det vattenflöde som ska renas. Flödet är också viktigt att känna till vid miljöbelastningsberäkningar då det behandlade spillvattnet efter oljeasvkiljning ofta avleds till dagvattennätet eller direkt till ytvattenrecipient.

Drift, kontroll och uppföljning

Driften av oljeavskiljare finns delvis reglerad i standarden SS-EN 858. Av denna framgår bl.a. att (Naturvårdsverket 2007):

  • Oljeavskiljaren ska tömmas då 50 % av slamvolymen eller 80 % av lagringskapaciteten för petroleumprodukter uppnåtts (tätare tömningsintervall kan föreskrivas av leverantören av aktuell oljeavskiljare och skall i dylika fall efterföljas).
  • Oljeavskiljaren ska återfyllas med rent vatten efter varje tömning.
  • Oljeavskiljarens inre delar ska regelbundet rengöras med högtryckstvätt och spolning enligt standarden SS-EN 858.
  • Koalescensfilter och andra filter ska regelbundet bytas i enlighet med leverantörens anvisningar.
  • Oljeavskiljaren skall vara försedd med larm för maximal nivå av petroleum samt automatisk stängningsventil som stänger utloppet då maximal nivå uppnåtts.

Då oljeavskiljning används för att behandla pumpat grund- eller länsvatten är det rimligt att prover regelbundet tas på in- respektive utgående vatten till/från oljeavskiljaren. Därigenom erhålls en uppfattning om reningsgrad och en beräkning kan ske av mängden förorening som släpps ut till berörd recipient. Vid provtagning/analys är det viktigt att inte enbart den vattenlösta andelen av petroleumföroreningen analyseras utan att också kolloid- och partikelbunden förorening inkluderas i analysen. Vattenproverna bör således inte filtreras eller tillåtas sedimentera före analystillfället.

Miljö- och hälsoaspekter

Oljeavskiljare klassificeras enligt Europastandarden SS-EN 858 i två huvudklasser. Klass 1 innebär att den totala petroleumhalten i det utgående behandlade vattnet skall understiga 5 mg opolära alifater per liter. Klass 2 innebär att en halt av 100 mg opolära alifater per liter tillåts i det utgående/ behandlade vattnet. För att uppnå en reningsgrad motsvarande klass 1 enligt SS-EN 858 krävs i regel att en koalescensavskiljare används (Naturvårdsverket 2007).

Gravimetrisk oljeavskiljning genererar avfall i form av en fri produktfas och en förorenad slamfraktion, som med jämna mellanrum behöver omhändertas. Överfyllning av oljeavskiljare kan leda till föroreningsläckage med miljöpåverkan på nedströms liggande recipienter som följd. Det är därför av stor vikt med kontinuerlig kontroll av filtrets funktion genom provtagning på utgående vatten. Det finns även en risk med petroleumångor både från den fria fasen och vattnet som passerar oljeavskiljaren.

Beträffande behov av skyddsutrustning och arbetsmiljöfrågor i samband med efterbehandling av förorenade områden hänvisas läsaren till SGF rapport 1:2022 – Marksanering – Om hälsa och säkerhet vid arbete i förorenade områden.

Kostnadsaspekter

Kostnadspåverkande faktorer vid tillämpning av gravimetrisk oljeavskiljning är bl.a.

  • Vattenflödet
  • Mängden fri produktfas
  • Behovet av att avskilja emulgerade petroleumprodukter

Särskilt förekomst av emulgerade petroleumprodukter har stor inverkan på behandlingskostnaden eftersom en 3–5 ggr större oljeavskiljarvolym då kan erfordras (Naturvårdsverket 2007). Alternativt behöver ett koalescensfilter installeras vilket också bidrar till en väsentligt högre behandlingskostnad än då enbart konventionell oljeavskiljning tillämpas.

För- och nackdelar

Fördelar

  • Beprövad teknik med hög kommersiell tillgänglighet.
  • Hög reduktionsgrad för fri fas av petroleumprodukt. Viss effekt på partikelbunden petroleumförorening.

Nackdelar

  • Begränsad eller ingen effekt på vattenlösliga petroleumkolväten.
  • Begränsad eller ingen effekt på kolloidbundna petroleumkolväten.
  • Begränsad eller ingen effekt på andra organiska föroreningar än petroleumkolväten.
  • Relativt stort behov av uppföljning och kontroll samt underhåll (tömning, rengörning mm)

Referenser

Naturvårdsverket, 2007: Oljeavskiljare. Faktablad. Fakta 8283. Februari 2007.

Magnusson & Norin, 2013: Hantering av länsvatten i anläggningsprojekt. Användbar teknik och upphandlingsfrågor. SBUF ID 12 655.