No description available.

<p>In Sweden more than 400 000 private households have not yet sufficient wastewater purification. These effluent is considered as an increasing problem and many onsite purification methods have been studied. In this investigation, the method of reactive bed filters have been tested by column and batch experiments. Five different kinds of filter materials with reactive surfaces have been studied concerning their capacity to absorb ammonium and phosphorus from wastewater. The materials that were examined are Filtra N, wollastonite Filtra P, blast furnace slag and Polonite®. The first two materials were examined for their capacity to remove ammonium, and the others for their phosphorus removal capacity.</p><p>Ten columns were used, two for each material. A synthetic solution with the ammonium and phosphate concentration similar to that of domestic wastewater (NH4-N 30 mg/l; PO4-P 5 mg/l) were pumped to the columns under two flow regimes. Five columns were continuously saturated with solution and the other five columns were saturated under three one hour periods a day The solution was pumped three times a day to the columns at a volume equal to the pore volume of each material. The objective of the batch experiment was to find out how variations in pH-value and concentration of the nutrients influenced the sorption capacity of the materials. The result was then used for modelling in the computer program Visual Minteq to determine the probability of precipitation of known compounds.</p><p>Results from the column experiment showed that sorption of phosphorus in both saturated columns and intermittently saturated columns were 96 % or more for blast furnace slag, Filtra P and Polonite®. Filtra N showed the best ammonium sorption with 92 %. Sorption of ammonium was much better in periodically saturated columns for the material wollastonite. The wollastonite used in this experiment showed a higher phosphorus sorption capacity than expected. A possible explanation could be that the easy weathering of Ca-silicate compounds favoured the sorption of phosphorus. Results from Visual Minteq modelling showed that the probability of calcite formation in Filtra P and Polonite® are very likely. The two materials had high pH-values and the calcite was most likely formed at values of pH > 10. Hydroxyapatite is the most common precipitation when phosphorus sorption occurs and is suggested to be formed in wollastonite.</p> / <p>Mer än hälften av Sveriges enskilda avlopp bedöms inte uppfylla kraven i miljöbalken på längre gående rening än slamavskiljning. Dessa står för en betydande del av fosfor- och kväveutsläppen till hav, sjöar och vattendrag. Åtskilliga systemlösningar utreds, men i denna rapport har filter med fosfor- och kvävesorberande förmågor testats eller s.k. reaktiva filter. Mineraliska filter som ingått i studien är Filtra N, wollastonit, Filtra P, hyttsand och Polonite®. De två första filtren studerades speciellt på deras förmåga att avskilja ammonium och de tre övriga främst på deras fosforavskiljnings förmåga.</p><p>Kolonnförsök utfördes med tio kolonner där fem belastades med mättat flöde och de övriga med intermittent mättat flöde. Kolonnuppsättningen var två kolonner per filtermaterial med vardera olika flödesförhållanden. Belastningen på kolonnerna sattes till betydligt högre än traditionell infiltration/markbädd. Ett artificiellt avloppsvatten användes och tillreddes med en koncentration av kväve (NH4-N) på 30 mg/l och fosforkoncentration (PO4-P) på 5 mg/l. De valda koncentrationerna efterliknar ett vanligt hushållsspillvatten. Skakförsök utfördes för att undersöka sorptionsförmågan hos de olika mineraliska filtren där vikten låg på hur koncentrationen av näringsämnena och pH påverkar sorptionen. Resultaten från skakförsöken utvärderades med jämviktsmodellen Visual Minteq. Sannolikheten att kända utfällningar bildas studerades.</p><p>Resultaten från kolonnförsöken visade att hyttsand, Filtra P och Polonite® gav bäst fosforavskiljning med över 96 % för båda flödesregimerna. Filtra N var den bästa ammoniumavskiljaren med över 92 %. Wollastonit hade en bättre avskiljning med intermittent mättat flöde med 65 % jämfört med 11 % för mättat flöde. En intressant iakttagelse var att wollastonit hade en bättre fosforavskiljning än ammoniumavskiljning med ca 60 % för båda flödena. Det kan bero på att filtret innehåller lättvittrade Ca-silikatföreningar som ökar fosfatavskiljningen. Skakförsöken resulterade i att för Filtra P, hyttsand och Polonite® sorberades all tillsatt fosfat. Filtra N visade samma resultat som i kolonnförsöken med över 92 % sorption. Endast fosfat sorberades vid försök med tillsättning av både fosfat och ammonium till hyttsand och wollastonit. Vid modellering i Visual Minteq finns det en viss sannolikhet att kalcit bildats i Filtra P och Polonite® p g a deras höga pH, kalcit fälls ut vid pH > 10. Hydroxyapatit som är den vanligaste utfällningen av kalciumfosfat vid avskiljning av fosfor bildades mycket troligt i wollastonit.</p>

In Sweden more than 400 000 private households have not yet sufficient wastewater purification. These effluent is considered as an increasing problem and many onsite purification methods have been studied. In this investigation, the method of reactive bed filters have been tested by column and batch experiments. Five different kinds of filter materials with reactive surfaces have been studied concerning their capacity to absorb ammonium and phosphorus from wastewater. The materials that were examined are Filtra N, wollastonite Filtra P, blast furnace slag and Polonite®. The first two materials were examined for their capacity to remove ammonium, and the others for their phosphorus removal capacity. Ten columns were used, two for each material. A synthetic solution with the ammonium and phosphate concentration similar to that of domestic wastewater (NH4-N 30 mg/l; PO4-P 5 mg/l) were pumped to the columns under two flow regimes. Five columns were continuously saturated with solution and the other five columns were saturated under three one hour periods a day The solution was pumped three times a day to the columns at a volume equal to the pore volume of each material. The objective of the batch experiment was to find out how variations in pH-value and concentration of the nutrients influenced the sorption capacity of the materials. The result was then used for modelling in the computer program Visual Minteq to determine the probability of precipitation of known compounds. Results from the column experiment showed that sorption of phosphorus in both saturated columns and intermittently saturated columns were 96 % or more for blast furnace slag, Filtra P and Polonite®. Filtra N showed the best ammonium sorption with 92 %. Sorption of ammonium was much better in periodically saturated columns for the material wollastonite. The wollastonite used in this experiment showed a higher phosphorus sorption capacity than expected. A possible explanation could be that the easy weathering of Ca-silicate compounds favoured the sorption of phosphorus. Results from Visual Minteq modelling showed that the probability of calcite formation in Filtra P and Polonite® are very likely. The two materials had high pH-values and the calcite was most likely formed at values of pH &gt; 10. Hydroxyapatite is the most common precipitation when phosphorus sorption occurs and is suggested to be formed in wollastonite. / Mer än hälften av Sveriges enskilda avlopp bedöms inte uppfylla kraven i miljöbalken på längre gående rening än slamavskiljning. Dessa står för en betydande del av fosfor- och kväveutsläppen till hav, sjöar och vattendrag. Åtskilliga systemlösningar utreds, men i denna rapport har filter med fosfor- och kvävesorberande förmågor testats eller s.k. reaktiva filter. Mineraliska filter som ingått i studien är Filtra N, wollastonit, Filtra P, hyttsand och Polonite®. De två första filtren studerades speciellt på deras förmåga att avskilja ammonium och de tre övriga främst på deras fosforavskiljnings förmåga. Kolonnförsök utfördes med tio kolonner där fem belastades med mättat flöde och de övriga med intermittent mättat flöde. Kolonnuppsättningen var två kolonner per filtermaterial med vardera olika flödesförhållanden. Belastningen på kolonnerna sattes till betydligt högre än traditionell infiltration/markbädd. Ett artificiellt avloppsvatten användes och tillreddes med en koncentration av kväve (NH4-N) på 30 mg/l och fosforkoncentration (PO4-P) på 5 mg/l. De valda koncentrationerna efterliknar ett vanligt hushållsspillvatten. Skakförsök utfördes för att undersöka sorptionsförmågan hos de olika mineraliska filtren där vikten låg på hur koncentrationen av näringsämnena och pH påverkar sorptionen. Resultaten från skakförsöken utvärderades med jämviktsmodellen Visual Minteq. Sannolikheten att kända utfällningar bildas studerades. Resultaten från kolonnförsöken visade att hyttsand, Filtra P och Polonite® gav bäst fosforavskiljning med över 96 % för båda flödesregimerna. Filtra N var den bästa ammoniumavskiljaren med över 92 %. Wollastonit hade en bättre avskiljning med intermittent mättat flöde med 65 % jämfört med 11 % för mättat flöde. En intressant iakttagelse var att wollastonit hade en bättre fosforavskiljning än ammoniumavskiljning med ca 60 % för båda flödena. Det kan bero på att filtret innehåller lättvittrade Ca-silikatföreningar som ökar fosfatavskiljningen. Skakförsöken resulterade i att för Filtra P, hyttsand och Polonite® sorberades all tillsatt fosfat. Filtra N visade samma resultat som i kolonnförsöken med över 92 % sorption. Endast fosfat sorberades vid försök med tillsättning av både fosfat och ammonium till hyttsand och wollastonit. Vid modellering i Visual Minteq finns det en viss sannolikhet att kalcit bildats i Filtra P och Polonite® p g a deras höga pH, kalcit fälls ut vid pH &gt; 10. Hydroxyapatit som är den vanligaste utfällningen av kalciumfosfat vid avskiljning av fosfor bildades mycket troligt i wollastonit.

<p>Four different kinds of filter-materials with reactive surfaces have been studied concerning their capacity to absorb heavy metals in leachate from a municipal waste deposit. The heavy metals studied were: lead, cadmium, copper, mercury, chromium, nickel and zinc. The leachate contains high levels of dissolved organic carbon (DOC) and has a high pH-value along with a high buffer capacity. These characteristics of the leachate make it difficult to remove pollutants and require efficient filters. The filters that were examined in the report are blast-furnace slag with CaO, sand covered with iron oxides, olivine and nepheline. The experiment was carried out in two sets, starting with batch experiments followed by a column study. The objective of the batch experiments was to find out how variations in pH affected the sorption capacity of the materials. The interval used during the test was from pH 5 to pH 10. The computer program VisualMinteq was used to evaluate the dominating sorption processes when the materials interacted with the solutions. Two different kinds of solutions were used in the batch experiment. One of them was the leachate, to which known concentrations of heavy metals were added (about 1 μM) and the other consisted of sodium nitrate, a solution without organic compounds, which was used as a reference. The sodium nitrate solution was also spiked with the same concentration of heavy metals as the leachate.</p><p>The results from the batch experiment showed that the sorption of heavy metals was lowered if the DOC level was high. No relation between pH and sorption ability could be found for the leachate, but for some metals in the sodium solution a higher pH improved the removal of heavy metals. The two materials that showed best results in the batch experiment were the blast-furnace slag and the sand with iron oxides. These materials were used in the column study. The olivine material was somewhat better than the nepheline in the batch experiment.</p><p>Four columns were used in the column study, two for each material. Leachate with heavy metals was pumped into the columns with a specific flow rate; at first a low flow rate was used and when half the experiment time had passed the flow rate was increased. The flow rates used were 0.12 m/24 h and 0.62 m/24 h. The outcome of the column experiment showed that the slag had the highest ability to adsorb metals. The metal sorption was over 60 percent for lead, cadmium and zinc, where the highest sorption was obtained for lead. No affects were noticed when the flow rate was increased.</p> / <p>I detta examensarbete har fyra olika reaktiva filtermaterials kapaciteter att ur deponilakvatten avskilja tungmetallerna bly, kadmium, koppar, kvicksilver, krom, nickel och zink testats. Deponilakvatten är ett avloppsvatten med höga halter organiskt material (DOC), högt pH och en hög buffertkapacitet. Dess sammansättning ställer stora krav på ett filter och närvaron av ligander påverkar sorptionprocesserna. Filtren som ingått i studien är kalciumoxiddopad masugnsslagg, järnoxidtäckt sand, olivin och nefelin.</p><p>Försöken utfördes i två delar, med inledande skakförsök och därefter kolonnförsök. I båda försöken användes lakvatten med en extra tillsats av tungmetaller. I skakförsöken användes även natriumnitrat; ett referensvatten utan organiska ligander, även det spikat med tungmetaller. I skakförsöken studerades avskiljningens pH-beroende för de olika filtren, med ett pH-intervall på ca 5 – 10. Därefter modellerades resultaten i jämviktsprogrammet VisualMinteq för att fastställa vilka processer som styr avskiljningen. Skakförsöken och kolonnförsöken utfördes båda i klimatrum vid 8 ºC, för att efterlikna markens naturliga temperatur.</p><p>Resultaten från skakförsöken visade att masugnsslagg och järnoxidsand gav bäst avskiljning för de flesta tungmetaller. Olivin och nefelin var sämre metallsorbenter, där olivin uppvisade något bättre resultat än nefelin. Inget tydligt pH-beroende för lakvattnet kunde utläsas, men för natriumnitratlösningen gav en pH-höjning en ökad sorption för vissa metaller. Den kemiska jämviktsmodelleringen visade att den dominerande processen i filtermaterialen var sorption på filterytorna. De två filtermaterialen som visade bäst resultat i skakförsöken (slagg och järnoxid) studerades vidare i kolonnförsök, där ett bestämt lakvattenflöde pumpades genom kolonner packade med materialen. Två olika flödeshastigheter testades (0,12 m/dygn och 0,62 m/dygn) och sorptionen av metaller analyserades. Slaggen uppvisade högst avskiljningskapacitet av de studerade filtren. De metaller som sorberades bäst var bly, kadmium och zink (över 60 % avskiljning), där den högsta sorptionen erhölls för bly. Gemensamt för både skak- och kolonnförsöken var att sorptionen försvårades då halten organiskt material (DOC) ökade, vilket beror på att DOC konkurrerar med de reaktiva ytorna på filtren om att binda den fria metalljonen. Ingen minskande avskiljningseffekt av en flödesökning kunde utläsas.</p>

Four different kinds of filter-materials with reactive surfaces have been studied concerning their capacity to absorb heavy metals in leachate from a municipal waste deposit. The heavy metals studied were: lead, cadmium, copper, mercury, chromium, nickel and zinc. The leachate contains high levels of dissolved organic carbon (DOC) and has a high pH-value along with a high buffer capacity. These characteristics of the leachate make it difficult to remove pollutants and require efficient filters. The filters that were examined in the report are blast-furnace slag with CaO, sand covered with iron oxides, olivine and nepheline. The experiment was carried out in two sets, starting with batch experiments followed by a column study. The objective of the batch experiments was to find out how variations in pH affected the sorption capacity of the materials. The interval used during the test was from pH 5 to pH 10. The computer program VisualMinteq was used to evaluate the dominating sorption processes when the materials interacted with the solutions. Two different kinds of solutions were used in the batch experiment. One of them was the leachate, to which known concentrations of heavy metals were added (about 1 μM) and the other consisted of sodium nitrate, a solution without organic compounds, which was used as a reference. The sodium nitrate solution was also spiked with the same concentration of heavy metals as the leachate. The results from the batch experiment showed that the sorption of heavy metals was lowered if the DOC level was high. No relation between pH and sorption ability could be found for the leachate, but for some metals in the sodium solution a higher pH improved the removal of heavy metals. The two materials that showed best results in the batch experiment were the blast-furnace slag and the sand with iron oxides. These materials were used in the column study. The olivine material was somewhat better than the nepheline in the batch experiment. Four columns were used in the column study, two for each material. Leachate with heavy metals was pumped into the columns with a specific flow rate; at first a low flow rate was used and when half the experiment time had passed the flow rate was increased. The flow rates used were 0.12 m/24 h and 0.62 m/24 h. The outcome of the column experiment showed that the slag had the highest ability to adsorb metals. The metal sorption was over 60 percent for lead, cadmium and zinc, where the highest sorption was obtained for lead. No affects were noticed when the flow rate was increased. / I detta examensarbete har fyra olika reaktiva filtermaterials kapaciteter att ur deponilakvatten avskilja tungmetallerna bly, kadmium, koppar, kvicksilver, krom, nickel och zink testats. Deponilakvatten är ett avloppsvatten med höga halter organiskt material (DOC), högt pH och en hög buffertkapacitet. Dess sammansättning ställer stora krav på ett filter och närvaron av ligander påverkar sorptionprocesserna. Filtren som ingått i studien är kalciumoxiddopad masugnsslagg, järnoxidtäckt sand, olivin och nefelin. Försöken utfördes i två delar, med inledande skakförsök och därefter kolonnförsök. I båda försöken användes lakvatten med en extra tillsats av tungmetaller. I skakförsöken användes även natriumnitrat; ett referensvatten utan organiska ligander, även det spikat med tungmetaller. I skakförsöken studerades avskiljningens pH-beroende för de olika filtren, med ett pH-intervall på ca 5 – 10. Därefter modellerades resultaten i jämviktsprogrammet VisualMinteq för att fastställa vilka processer som styr avskiljningen. Skakförsöken och kolonnförsöken utfördes båda i klimatrum vid 8 ºC, för att efterlikna markens naturliga temperatur. Resultaten från skakförsöken visade att masugnsslagg och järnoxidsand gav bäst avskiljning för de flesta tungmetaller. Olivin och nefelin var sämre metallsorbenter, där olivin uppvisade något bättre resultat än nefelin. Inget tydligt pH-beroende för lakvattnet kunde utläsas, men för natriumnitratlösningen gav en pH-höjning en ökad sorption för vissa metaller. Den kemiska jämviktsmodelleringen visade att den dominerande processen i filtermaterialen var sorption på filterytorna. De två filtermaterialen som visade bäst resultat i skakförsöken (slagg och järnoxid) studerades vidare i kolonnförsök, där ett bestämt lakvattenflöde pumpades genom kolonner packade med materialen. Två olika flödeshastigheter testades (0,12 m/dygn och 0,62 m/dygn) och sorptionen av metaller analyserades. Slaggen uppvisade högst avskiljningskapacitet av de studerade filtren. De metaller som sorberades bäst var bly, kadmium och zink (över 60 % avskiljning), där den högsta sorptionen erhölls för bly. Gemensamt för både skak- och kolonnförsöken var att sorptionen försvårades då halten organiskt material (DOC) ökade, vilket beror på att DOC konkurrerar med de reaktiva ytorna på filtren om att binda den fria metalljonen. Ingen minskande avskiljningseffekt av en flödesökning kunde utläsas.

Till följd av den hårda utbyggnaden av vårt samhälle åtgår en stor mängd naturresurser. Samtidigt som samhället utveckas sätts allt högre krav på att det ska hushållas med naturresurser, inte minst genom införandet av miljömålet en ”God bebyggd miljö”. Enligt detta miljömål ska användningen av såväl mark som naturresurser ske på ett så hållbart sätt som möjligt. Samtidigt med detta skapar den svenska stålindustrin över en miljon ton slagg årligen, varav en stor del deponeras. Då deponeringen är kostsam pågår i dagsläget många försök att finna användningsområden för slagg så att deponeringskostanden ska undvikas. Bland annat har slagg i vissa fall visats kunna ersätta naturmaterial i formav sten, grus och sand vid till exempel vägbyggen och deponitäckningar. Slagg har i försök även visat på en vattenrenande förmåga då föroreningar fastläggs på slaggen.Detta har lett till försök med att använda slagg som filtermaterial i reaktiva filter där sand traditionellt sett ofta används. Denna studie avsåg att undersöka om slagg från Avesta Jernverk fungerar att använda i reaktiva filter för att rena vatten som är förorenade med till exempel tungmetaller och fosfor. Detta gjordes genom att skaka tre olika slagger som produceras i Avesta med ett lakvatten från en kommunal deponi med behov att renas från bland annat fluor, fosfor, kadmium, klorider, nickel och zink. I försöken användes en EAF-slagg och två AOD-slagger. För att undersöka om upptaget av föroreningar påverkades av om slaggen hade nya ytor användes både nykrossad slagg och slagg som varit placerade utomhus under 71 dagar. Resultaten visade att slaggerna som bildas vid Avesta Jernverk har en vattenrenandeförmåga och att samtliga av de testade slaggerna sorberade aluminium, fosfor och zink. Utöver dessa ämnen sorberade flera av slaggerna även arsenik, fluor, koppar och magnesium. Resultatet visade också på ett tidsberoende hos sorptionen, då mer föroreningar togs upp om slagg och lakvatten skakades i fem dygn jämfört med om skaktiden var femton minuter eller fyra timmar. Det gick dock inte att avgöra om slagg med nygjorda ytor sorberade bättre än slaggen som stått utomhus. Beräkningar utfördes och visade att ett slaggfilter dimensionsmässigt skulle vara möjligt att bygga och att en kornstorlek som sand skulle behövas för att få rätt uppehållstid. / As a result of the harsh exploitation and development of our society, a large amount of natural resources are needed. While the society develops it becomes more and more important to economise natural resources. This is also stated as an environmental objective, called "A good built environment" by the Swedish government. According to this environmental objective, the use of both land and natural resources should be undertaken in the most sustainable way possible. At the same time the Swedish steel industry produces over one million tonnes of slag annually, which is mostly deposited. Slag is a byproduct from the steel manufacturing process. When disposal is costly, many attempts to find usage for slag are done instead. For instance, in some cases it has been as replacement for natural resources as stone, gravel and sand in road constructions and landfill covers. Slag has also been shown to have a water-purifying capacity since contamination can be sorbed by the slag. This has led to attempts to use slag as filter material in reactive filters where sand traditionally is widely used. This study aimed to investigate whether slag from Avesta Works could be used in reactivefilters to purify water that is contaminated with heavy metals and phosphorus. This was done by shaking a number of slags produced in Avesta with leachate water from amunicipal landfill, Karlslund. The leachate water needs to be purified from i.a. fluorine, phosphorus, cadmium, chloride, nickel and zinc. In the experiments an EAF slag and two AOD slags were used. To investigate if the sorption of contamination in the leachate water was affected by the age of the particle surfaces, both slags with freshly made and aged surfaces were tested. The aging of the slags was created by placing the slags outdoor for 71 days. The results showed that the slags formed at Avesta Works has a water-purifying ability and that all of the tested slags sorbed aluminum, phosphorus and zinc. Beside these substances, some of the slags also sorbed arsenic, fluorine, copper and magnesium. Theresults also showed a time-dependence of the sorption: More contaminations were sorbed after reacting slag and leachate water for five days compared with fifteen minutes or four hours. It was not possible to determine if the slags with fresh surfaces sorbed better than the slags with aged surfaces. Calculations showed that a filter containing slag should be possible to build dimensionally and that the grain size of sand would be needed to get the required retention time.

The nutrients available in urine make it a good resource as fertilizer. Limited availability of natural phosphorus (P) is compelling people to think about recovering and returning it back to the land from waste stream. Urine comprising the majority of nitrogen (N) and P among other household wastewater, if managed separately, will benefit human against expensive commercial fertilizers, and eventually will reduce environmental problems. Various reactive filter systems have been studied since late 90’s as a potential system to recover N &amp; P from urine and wastewater as a whole. Most studies are however limited to the laboratory scale only. Optimization of such technologies is one of the prime focuses in this area of research. This thesis project used the combination of two sorptive reactive materials, namely mordenite and polonite, to remove NH4-N and PO4-P from the source separated human urine. This two months laboratory scale study recommends dilution and storage to be a minimum pretreatment for urine. However as the influent’s NH4-N concentration was extremely high, further dilution or other relevant pretreatment is recommended. In overall, mordenite materials performed better for NH4-N removal reaching as high as 79% whereas polonite materials showed better results for PO4-P removal and the efficiency was as high as 97%. The reduction in NH4-N might also be due to the conversion of nitrogen into other forms. Mordenite materials showed a good potential for PO4-P removal and was up to 88% efficient initially. Both materials did not show the tendency of breakthrough for PO4-P until the end. The salinity measured as electric conductivity was reduced by both materials until about initial half-time period of the experiment. Since mordenite was the first unit to face the highly concentrated urine, it got saturated earlier and started showing the fluctuations in reduction and release for nutrients. The results obtained in this study provide the positive scenario for it to be implemented in the full scale system. However more elaborated studies in full scale addressing the major limitation of this project needs to be done before introducing the system for public uses.

<p>Highly polluted urban storm water from e.g. highways can contain large amounts of heavy metals that may cause harm if they are discharged into recipients. To remove the heavy metals a possible low-cost method that does not require much maintenance, could be the use of reactive filters with filter materials consisting of industrial residues or other cheap mineral based materials. Dissolved metal ions are removed by reactive filters through the processes of ions binding to active sites on the surface of the filter materials, or by formation of insoluble precipitates.</p><p>The ability of CaO-treated granulated blast-furnace slag, iron oxide coated sand, olivine and nepheline to remove seven heavy metals (Cr, Cd, Cu, Ni, Zn, Pb and Hg) from urban storm water was studied. Initially batch experiments were performed where the effect of pH, dissolved organic carbon (DOC) and dissolved ions on the adsorption efficiency was studied. The experiments were conducted with urban storm water and with a reference solution (10 mM NaNO3), both containing the same concentration of heavy metals (approx. 1 μM). The two materials with the best results were further investigated in a column study, where the capacity of the filter was tested. Chemical equilibrium calculations using the program Visual MINTEQ were performed in order to assess the role of precipitation as a mechanism for removal.</p><p>The results show that the blast-furnace slag was the most effective filter material and that it has great potential to be used as a heavy metal remover. Also the iron oxide coated sand worked satisfactory. The highest degree of removal was obtained for lead, cadmium and nickel, for which the removal efficiency exceeded 90% after a load of 300 times the water volume in the columns. For some metals, mainly copper, chromium and mercury the dissolved organic matter affected the removal negatively. The chemical mechanisms causing the removal are specific adsorption to the surfaces of the materials, and for the blast-furnace slag probably precipitation of insoluble metal sulfides.</p> / <p>Starkt förorenat dagvatten som rinner av från exempelvis motorvägar, kan innehålla betydliga mängder tungmetaller som kan orsaka skada om de kommer ut i omgivande vattendrag. En billig metod för tungmetallavskiljning, som inte kräver så mycket underhåll, skulle kunna vara att använda reaktiva filtermaterial bestående av restprodukter eller andra mineraliska lågkostnadsmaterial. Reaktiva filter fungerar som metallavskiljare genom att de lösta metalljonerna binder till ytgrupper på filtermaterialen eller att svårlösliga utfällningar bildas.</p><p>Förmågan att avskilja sju tungmetaller (Cr, Cd, Cu, Ni, Zn, Pb och Hg) ur dagvatten har undersökts för fyra mineraliska filtermaterial, kalciumoxiddopad masugnsslagg, järnoxidsand, olivin och nefelin. Studien inleddes med skakförsök där adsorptionens pH-beroende undersöktes. Försöken gjordes dels med dagvatten, dels med en referenslösning (10 mM NaNO3) med samma tungmetallkoncentration (ca 1μM). Detta gjordes för att studera effekter av löst organiskt material och andra ligander på adsorptionen. Därefter testades de material som uppvisat bäst resultat i skakförsöket i kolonnförsök, ett försök som mer efterliknar en praktisk tillämpning och där filtrets kapacitet kan studeras. Genom kemiska jämviktsberäkningar med programmet Visual MINTEQ var det möjligt att undersöka om bildningen av svårlösliga metallutfällningar bidrog till metallavskiljningen.</p><p>Resultaten visar att slaggen var det effektivaste filtermaterialet och att detta har stor potential att användas för avskiljning av tungmetaller. Även järnoxidsanden fungerade tillfredsställande. De metaller som avskiljdes bäst var bly, kadmium och nickel, för vilka avskiljningen var > 90 % i kolonnförsöket efter en belastning motsvarande 300 gånger vattenmängden i kolonnerna. För vissa metaller, främst koppar, krom och kvicksilver, försämrades avskiljningen betydligt när löst organiskt material fanns närvarande. Mekanismerna som står för avskiljningen är till störst del adsorption till grupper på filtermaterialens ytor, men bildning av svårlösliga metallsulfider är också tänkbar för slaggen.</p>

Highly polluted urban storm water from e.g. highways can contain large amounts of heavy metals that may cause harm if they are discharged into recipients. To remove the heavy metals a possible low-cost method that does not require much maintenance, could be the use of reactive filters with filter materials consisting of industrial residues or other cheap mineral based materials. Dissolved metal ions are removed by reactive filters through the processes of ions binding to active sites on the surface of the filter materials, or by formation of insoluble precipitates. The ability of CaO-treated granulated blast-furnace slag, iron oxide coated sand, olivine and nepheline to remove seven heavy metals (Cr, Cd, Cu, Ni, Zn, Pb and Hg) from urban storm water was studied. Initially batch experiments were performed where the effect of pH, dissolved organic carbon (DOC) and dissolved ions on the adsorption efficiency was studied. The experiments were conducted with urban storm water and with a reference solution (10 mM NaNO3), both containing the same concentration of heavy metals (approx. 1 μM). The two materials with the best results were further investigated in a column study, where the capacity of the filter was tested. Chemical equilibrium calculations using the program Visual MINTEQ were performed in order to assess the role of precipitation as a mechanism for removal. The results show that the blast-furnace slag was the most effective filter material and that it has great potential to be used as a heavy metal remover. Also the iron oxide coated sand worked satisfactory. The highest degree of removal was obtained for lead, cadmium and nickel, for which the removal efficiency exceeded 90% after a load of 300 times the water volume in the columns. For some metals, mainly copper, chromium and mercury the dissolved organic matter affected the removal negatively. The chemical mechanisms causing the removal are specific adsorption to the surfaces of the materials, and for the blast-furnace slag probably precipitation of insoluble metal sulfides. / Starkt förorenat dagvatten som rinner av från exempelvis motorvägar, kan innehålla betydliga mängder tungmetaller som kan orsaka skada om de kommer ut i omgivande vattendrag. En billig metod för tungmetallavskiljning, som inte kräver så mycket underhåll, skulle kunna vara att använda reaktiva filtermaterial bestående av restprodukter eller andra mineraliska lågkostnadsmaterial. Reaktiva filter fungerar som metallavskiljare genom att de lösta metalljonerna binder till ytgrupper på filtermaterialen eller att svårlösliga utfällningar bildas. Förmågan att avskilja sju tungmetaller (Cr, Cd, Cu, Ni, Zn, Pb och Hg) ur dagvatten har undersökts för fyra mineraliska filtermaterial, kalciumoxiddopad masugnsslagg, järnoxidsand, olivin och nefelin. Studien inleddes med skakförsök där adsorptionens pH-beroende undersöktes. Försöken gjordes dels med dagvatten, dels med en referenslösning (10 mM NaNO3) med samma tungmetallkoncentration (ca 1μM). Detta gjordes för att studera effekter av löst organiskt material och andra ligander på adsorptionen. Därefter testades de material som uppvisat bäst resultat i skakförsöket i kolonnförsök, ett försök som mer efterliknar en praktisk tillämpning och där filtrets kapacitet kan studeras. Genom kemiska jämviktsberäkningar med programmet Visual MINTEQ var det möjligt att undersöka om bildningen av svårlösliga metallutfällningar bidrog till metallavskiljningen. Resultaten visar att slaggen var det effektivaste filtermaterialet och att detta har stor potential att användas för avskiljning av tungmetaller. Även järnoxidsanden fungerade tillfredsställande. De metaller som avskiljdes bäst var bly, kadmium och nickel, för vilka avskiljningen var &gt; 90 % i kolonnförsöket efter en belastning motsvarande 300 gånger vattenmängden i kolonnerna. För vissa metaller, främst koppar, krom och kvicksilver, försämrades avskiljningen betydligt när löst organiskt material fanns närvarande. Mekanismerna som står för avskiljningen är till störst del adsorption till grupper på filtermaterialens ytor, men bildning av svårlösliga metallsulfider är också tänkbar för slaggen.

Dagvatten från urbana områden för med sig metaller och andra föroreningar orsakat av bl. a. fordonstrafik och korrosion av metallbärande konstruktioner. Sedan 90-talet har det varit vanligt med dagvattenbehandling för högtrafikerade vägar. Vissa kommuner har även utvecklat riktvärden som begränsar hur höga metallkoncentrationerna som tillförs dess recipienter får vara. Metaller i dagvattnet kan förekomma antingen i löst form eller i partikulär form. För att avlägsna den partikulära formen används konventionellt sett sedimentering men då den lösta formen är mer biologiskt upptagbar är det viktigt att även den avskiljs. Användningen av reaktiva filter som behandlingsmetod är ett sätt att fastlägga både metallpartiklar och lösta metaller, genom fysisk avskiljning respektive kemisk fastläggning. I denna studie undersöktes i en pilotanläggning förmågan att avskilja metaller från vägdagvatten hos ett referensmaterial (filtersand) samt fyra reaktiva filter. Resultaten visade att det var möjligt att uppnå god fastläggning av de 11 metaller som studerades. Inkommande vatten visade höga koncentrationer av Cu och Zn relativt till utvalda riktvärden. Lägst genomsnittlig avskiljning av dessa, sett över provperioden, hade Råda filtersand (62%), referensmaterialet, medan högst uppnåddes av Petrit T-S (99%), en filterprodukt från Höganäs AB. Fortsatta försök behövs för att få en uppfattning om filtermaterialens långsiktiga avskiljningseffektivitet och funktionella livslängd. / Stormwater from urban areas contains metals and other pollutants released from for example vehicle traffic, wearing of the road surface, and corrosion of metallic construction. Treatment of storm water from highly trafficked roads has been common since the nineties. Some municipalities have also developed regulations to control the concentrations of metal discharges to their recipient waters. Metals in stormwater can be in either particulate form or in dissolved form. Sedimentation has conventionally been employed to remove particulate metals. However, it’s important to also remove dissolved metals since these are more bioavailable. One way of removing both particulate and dissolved metals is by using reactive filters, since these can physically trap particulates and chemically bind dissolved matter. In this study, that took place in a stormwater treatment pilot plant, the abilities to remove metals from stormwater by one reference material (filter sand) and four reactive filter materials were studied. The results showed that it was possible to achieve a high percentual removal of the 11 metals studied. The incoming water contained high concentrations of Cu and Zn, compared to the municipal guideline concentrations considered. The lowest removal efficiency of these two metals (calculated by averaging the removal efficiency across the test period) was seen in the reference material Råda filter sand (62%), while Petrit T-S, an electric arc furnace slag, showed the highest average removal efficiency (99%). Further studies are needed to gain better understanding of the long-term removal efficiency and functional life span of the analyzed filter materials.