Advanced

Stormwater treatment – Sorption of organic biocides from paints and renders

Ekblad, Maja LU (2014) VVA820 20141
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract
In recent years, the fact that stormwater is not as clean as previously assumed have been addressed. A variety of chemicals have been pointed out as more problematic than others. This report will focus on organic biocides found in paints, renders and flat roofs in an urban milieu. It will aim to assess sorption as a local treatment method and to develop and test a model for source identification. As a way of reducing analysis costs Disperse Black 2, an azo-dye, with similar physiochemical properties as the biocides which can be detected using a spectrophotometer, was used as a substitute. Adsorption batch tests were
carried out using powdered activated carbon (PAC) and vermiculite. Adsorption
isotherms were analyzed to establish... (More)
In recent years, the fact that stormwater is not as clean as previously assumed have been addressed. A variety of chemicals have been pointed out as more problematic than others. This report will focus on organic biocides found in paints, renders and flat roofs in an urban milieu. It will aim to assess sorption as a local treatment method and to develop and test a model for source identification. As a way of reducing analysis costs Disperse Black 2, an azo-dye, with similar physiochemical properties as the biocides which can be detected using a spectrophotometer, was used as a substitute. Adsorption batch tests were
carried out using powdered activated carbon (PAC) and vermiculite. Adsorption
isotherms were analyzed to establish adsorption mechanisms and the general adsorption efficiency was assessed both for the substitute and for the biocides. PAC was found to efficiently remove Disperse Black 2 (94% at 0.24 g PAC L-1) as well as the biocides (>99% at 0.24 g PAC L-1). The vermiculite had a lower efficiency for both Disperse Black 2 (19% at 0.24 g vermiculite L-1) and the biocides (83-91% at 0.3 g vermiculite L-1)but is a cheaper material to use. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Sorption av organiska biocider i dagvatten
Regnvatten har länge ansett vara rent men detta är inte sant. Giftiga ämnen
läcker från färgen och putsen på våra hus och påverkar de organismer som lever
i våra sjöar och åar. Hur ska man göra för att få bukt med detta problem?

Regnvatten, eller dagvatten som det kallas efter att det hamnat på marken, har länge ansetts vara rent. Detta är inte sant eftersom allt regn som faller i staden, på vägar, väggar, hustak och trädgårdar, förorenas av dessa ytor. På senare år har forskningen tittat på vilka kemikalier som finns i dagvattnet och hur dessa påverkar djur och växter.

En kemikaliegrupp som återfinns i dagvatten är organiska biocider. Dessa finns i bland annat målarfärg och puts,... (More)
Sorption av organiska biocider i dagvatten
Regnvatten har länge ansett vara rent men detta är inte sant. Giftiga ämnen
läcker från färgen och putsen på våra hus och påverkar de organismer som lever
i våra sjöar och åar. Hur ska man göra för att få bukt med detta problem?

Regnvatten, eller dagvatten som det kallas efter att det hamnat på marken, har länge ansetts vara rent. Detta är inte sant eftersom allt regn som faller i staden, på vägar, väggar, hustak och trädgårdar, förorenas av dessa ytor. På senare år har forskningen tittat på vilka kemikalier som finns i dagvattnet och hur dessa påverkar djur och växter.

En kemikaliegrupp som återfinns i dagvatten är organiska biocider. Dessa finns i bland annat målarfärg och puts, som används på husfasader och i papptak, för att motverka mögelangrepp, algpåväxt och mossa. I den här studien har dagvattnet från en damm i Helsingborg undersökts. Vattnet i dammen består främst av dagvatten från ett nybyggt bostadsområde. Vattnet samlas upp, leds till dagvattendammen och släpps sedan ut till en bäck via ett nedgrävt cementrör. Vid analysen av dagvattnet hittades totalt sju organiska biocider varav två fanns i allt för höga halter.

För att kunna hindra biociderna att nå känsliga vattendrag testades en metod där olika material
används för att adsorbera föroreningarna. Material som testades var pulveriserat aktivt kol (PAK), krossade LECA-kulor, samt ett naturligt mineral, vermikulit. I ett första försök att testa materialens adsorptionsförmåga användes ett färgämne som substitut då analyser av biocider är mycket kostsamt. LECA visade sig vara en dålig adsorbent då höga koncentrationer av färgämnet fanns kvar i lösningen medan vermikulit och PAK båda adsorberade mer färg.

I nästa steg blandades en lösning med 13 olika biocider med olika koncentrationer av PAK och vermikulit. Efter två timmar filtrerades materialen bort och den resterande lösningen skickades på analys. Resultatet visade att redan vid små mängder PAK adsorberades nästan alla biocider. För att uppnå samma resultat med vermikulit krävs större mängder (ungefär 100 gånger så mycket).Då vermikulit är betydligt billigare skulle det ändå kunna vara lönsamt att använda mineralet.
Sorption verkar vara en bra metod. Därför utvärderades tre olika sätt att applicera den i dagvattenrening. Detta gjordes med bostadsområdet Gustavslund i åtanke. De tre lösningarna som utvärderades var gatubrunnsfilter, stenkista med filtermaterial, samt filterbädd med horisontellt flöde. Ett gatubrunnsfilter sänks ner i varje brunn och dagvattnet rinner snabbt igenom filtret. Dessa
kräver kontinuerligt underhåll och ökar risken för översvämningar vid stora regnskurar. En stenkista fungerar ungefär på samma sätt som en damm fast under jord. Den håller vattnet en längre tid och om adsorptionsmaterial placeras i den kan den även rena vattnet. Den lösning som skulle passa bäst för Gustavslund är den sistnämnda filterbädden då denna kan placeras vid utflödet från den
befintliga dagvattendammen. Detta innebär att flödet och kontakttiden mellan vattnet och adsorptionsmaterialet kan regleras samt att inga ytterligare installationer krävs om fler bostadsområden ansluts till systemet. Tittar man på andra områden kan andra metoder vara bättre.

Sammanfattningsvis är både PAK och vermikulit möjliga att använda vid rening av dagvatten. Det
som avgör vilket material som är bäst lämpat är faktorer som metod, kontakttid, underhållsfrekvens
samt ekonomi. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Ekblad, Maja LU
supervisor
organization
course
VVA820 20141
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
stormwater, organic biocides, sorption, PAC, vermiculite
language
English
id
4864817
date added to LUP
2014-12-19 12:35:05
date last changed
2014-12-19 12:35:05
@misc{4864817,
  abstract     = {In recent years, the fact that stormwater is not as clean as previously assumed have been addressed. A variety of chemicals have been pointed out as more problematic than others. This report will focus on organic biocides found in paints, renders and flat roofs in an urban milieu. It will aim to assess sorption as a local treatment method and to develop and test a model for source identification. As a way of reducing analysis costs Disperse Black 2, an azo-dye, with similar physiochemical properties as the biocides which can be detected using a spectrophotometer, was used as a substitute. Adsorption batch tests were 
carried out using powdered activated carbon (PAC) and vermiculite. Adsorption 
isotherms were analyzed to establish adsorption mechanisms and the general adsorption efficiency was assessed both for the substitute and for the biocides. PAC was found to efficiently remove Disperse Black 2 (94% at 0.24 g PAC L-1) as well as the biocides (>99% at 0.24 g PAC L-1). The vermiculite had a lower efficiency for both Disperse Black 2 (19% at 0.24 g vermiculite L-1) and the biocides (83-91% at 0.3 g vermiculite L-1)but is a cheaper material to use.},
  author       = {Ekblad, Maja},
  keyword      = {stormwater,organic biocides,sorption,PAC,vermiculite},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Stormwater treatment – Sorption of organic biocides from paints and renders},
  year         = {2014},
}