Förändringar av vårt råvatten - orsaker, konsekvenser och behov av nya beredningsmetoder

Transkript

1 Förändringar av vårt råvatten - orsaker, konsekvenser och behov av nya beredningsmetoder Kenneth M Persson Forskningschef Tack till Stephan Köhler, Lars-Anders Hansson, Bjørnar Eikebrokk, Per Ericsson, Elin Lavonen, Alexander Keucken, Angelica Lidén, Kristina Dahlberg

2 Förändringar - orsaker Övergödning Ändrade nederbördsmönster Ökat befolkningstryck Minskat nedfall av försurande ämnen (svavel och kväve) Högre temperatur Längre växtsäsonger klimatförändringar Markanvändning Fisk, alger och makrofyter

3

4 Koliforma bakterier (per 100 ml) i intaget till Vombverket

5 Brunfärgning i Skandinavien inte bara Bolmen

6 Petra Bragee, 2013:

7 Konsekvenser Mekaniska problem med installationer, ledningsnät, elförsörjning... Ökande färg Ökande halt NOM Risker för smittspridning Risker kemisk påverkan Krav på bättre beredning Krav på stabilare förhållanden i ledningsnäten

8 Busslinje 6 i Malmö tillfälligt inställd pga högt vattenstånd på gatan

9 Effekter av ökande färg och DOC i ytvatten Direkta effekter ytvatten Minskande surhet Ökad näringshalt Ökad metallhalt Indirekta effekter ytvatten Mindre siktdjup Ändrad temperaturskiktning Förskjutning i växtplanktonsamhället Direkta effekter dricksvatten Nya processer för dricksvattenberedning krävs Ökad kemikalieanvändning Indirekta effekter dricksvatten Risk för dålig lukt och smak Risk för virus och svamp Risk för trihalometaner Ökad transport av oönskade syntetiska föreningar

10 Förlust av DOC, löst järn och färg Specifik absorbans ändras SUVA = UV/DOC [l mg -1 m -1 ] Vattnets ålder Köhler et al. PloS One 2013

11 Minskad effekt för UV-desinfektion Mera fluktuation i råvattenkvaliten Minskad effekt för klorbaserad desinfektion Ökad behandling Högre halter av desinfektionsbiprodukter (DBPs) Högre driftskostnader. Ökande halter av humus och klimatvariationer Mera problem med oönskad smak, lukt och färg NOM-buren transport av farliga organiska spårämnen Ökad risk för biologisk tillväxt i ledningsnätet Adsorption till aktiva kolfilter Adsorption till membranytor Minskad barriäreffekt Ökad backspolning Minskat skydd mot föroreningar (t.ex. olja och diesel) Högre driftskostnader. Stephan Köhler

12 Beredning Etablerade metoder Sedimentering eller Flockulering och Snabbsandfilter Långsamfilter Konstgjord infiltration Nya metoder Membrantekniker Floc+UF NF Jonbyte Ozonering/ Fällning UV-ljus Bättre och säkrare klorering

13 Distribution Säkert, mikrobiellt stabilt vatten Kol Mikroorganismer Varmare vatten, mera metabolism i nätet Övervakning Aktiv styrning Kompletterande desinfektion på nätet? Kompletterande övervakning av nätet

14

15 Några observationer, sammanfattning Olika fraktioner av NOM i olika råvatten UF avskiljer inget lågmolekylärt NOM UF stark mikrobiell barriär UF + förkoagulering med Al 3+ eller Fe 3+ avskiljer mer NOM än vanlig fällning / filtrering, men aldrig allt NF avskiljer lågmolekylärt NOM enligt molvikt och molekylstorlek Absorbans och fluorescens intressanta kompletterande NOM-mätmetoder Membranteknik är en relevant teknik för NOM-hantering

16 Medverkande i GenoMembran Finansieras av Svenskt vatten utveckling och deltagarna 5 M SEK under totalt tre år ( ) Fyra universitet, sex vattentjänstföretag, två företag, ett institut Tre doktorander Fem vattenverk Två rapporter Många lösningar

17 Delprojekt: Vattenkvalitet (Samordnas med projektet The color of water) Karakterisering av vattenkvalitet före, mellan delstegen och efter filtreringen. Uppsala universitet/slu Docent Stefan Köhler Doktorand Elin Lavonen Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning GenoMembran Delprojekt: Seperation Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Delprojekt: Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitet-förändringar i aktuella vattentäkter Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Doktorand Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Doktorand Angelica LIdén Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Kvarnagårdens vv Görvälns vv Ringsjöverket Råberga vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

18 Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning Delprojekt: Vattenkvalitet GenoMembran (Samordnas med projektet The color of water) Doktorand Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Delprojekt: Seperation Karakterisering Doktorand av vattenkvalitet före, Elin Lavonen mellan delstegen och efter filtreringen. Uppsala universitet/slu Prof. Stefan Köhler Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Delprojekt: Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitet-förändringar i aktuella vattentäkter Doktorand Angelica LIdén Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Kvarnagårdens vv Görvälns vv Ringsjöverket Råberga vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

19 Delprojekt: Vattenkvalitet (Samordnas med projektet The color of water) Karakterisering av vattenkvalitet före, mellan delstegen och efter filtreringen. Uppsala universitet/slu Docent Stefan Köhler Doktorand Elin Lavonen Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning GenoMembran Delprojekt: Seperation Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Delprojekt: Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitetförändringar i aktuella vattentäkter Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Doktorand Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Doktorand Angelica LIdén Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Kvarnagårdens vv Görvälns vv Ringsjöverket Råberga vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

20 Delprojekt: Vattenkvalitet (Samordnas med projektet The color of water) Karakterisering av vattenkvalitet före, mellan delstegen och efter filtreringen. GenoMembran Delprojekt: Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitet-förändringar i aktuella vattentäkter Uppsala universitet/slu Docent Stefan Köhler Doktorand Elin Lavonen Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning Doktorand Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Delprojekt: Seperation Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Doktorand Angelica LIdén Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Kvarnagårdens vv Görvälns vv Ringsjöverket Råberga vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

21 Mycket mera kunskap Mycket större insikter om processerna i råvatten, vattenverken och ledningsnäten behövs Kan inte ta säkert icke-desinficerat vatten för givet? Krav på flera barriärer kemiska och mikrobiella!

22 Transmittance, 254 nm TOC (mg/l) Bolmen, NF 100,00% 90,00% 80,00% ,00% 60,00% 8 50,00% 40,00% 30,00% Permeate Feed 6 4 Permeate Feed 20,00% 2 10,00% 0,00% 0

23 Organiska byggstenar avskiljs av NF i förhållande till dess nominella avskiljningsgrad

24 Excitationsemissionsmatrisfluorescensspektroskopi (EEM)

25 Membrantekniker Sand Filter MF UF NF RO ED Gradient Tryck Elektrisk Potential Por storlek [mm] <0.005 <0.005 Tryck [bar] 0.1 to to 2 1 to 5 3 to 20 5 to 80 1 to 3 Flöde [l/m 2 /h] Användningsområden Clarification Suspended Matter, Protozoa Clarification Colloids Bacteria, Spores Clarification Large Organic Molecules, large Virus Water softening, colour, natural organic matter, micropollutant removal, Virus Desalination of seawater and brackish water Desalination of brackish water, ion removal (NO 2 )

26 Retention [%] Membranporstorlek 100 Fe Colour Ca Mn TOC Nominell porstorlek [nm] Källa: Willy R. Thelin, SINTEF

27 Natural organic matter affects water quality! Brown lakes and rivers? Effect in the waterworks? Effect in distribution? Taste and smell? Climate change and NOM? Effect in wastewater treatment plants? Are there any benefits of increased NOM?

28