Dricksvattenrening. Innehåll: Historik

Transkript

1 Dricksvattenrening Teknisk konsult: - Processutformning vattenverk - Strategier för kommuners vattenförsörjning - Kvalitetsproblem, vattenverk, ledningsnät & reservoarer Innehåll:. Historik 2. svensk vattenförsörjning i dag 3. Regelverk och krav 4. Kvalitetsskillnader yt- & grundvatten 5. Ytvattenrening 6. Grundvattenrening 7. Efterbehandling 8. Framtida tekniker Historik 4

2 Dricksvattenrening - I Glasgow 80: Infiltration av ytvatten till grundvatten Filtergalleri (pumpar för distribution till nät) London 829: Långsamfilter (4070 m 2 och 0,-0,3 m/h) 6 Motivet: Sil för att ta bort mekaniska föroreningar Dricksvattenrening - II London 854: Svår koleraepedemi, ca 750 personer dog (teorin: Kolera sprids via luften ) Läkaren John Snow misstänkte en dricksvattenbrunn: Systematisk kartläggning: Alla sjuka/döda hämtade vatten ur samma brunn John Snow monterade bort pumphandtaget 7 Smittspridningen stoppades Epedemien upphörde Bevisades att Kolera sprids via vatten Dricksvattenrening - III London 856: Kungligt påbud; Allt vattenledningsvatten måste långsamfiltreras Blev mönster i England, Tyskland, USA. Sverige 8 Koleraepedimen 892: Hamburg och Altona hämtade vatten ur Elbe: Hamburg; ej LF ca dog Altona; LF ingen dog Långsamfiltret etablerat som fungerande teknik 2

3 Dricksvattenrening - Sverige Befolkningsutvecklingen i Sverige: År 800 Antal invånare ca 2,3 milj Andel boende i städer ca 8 % Städer med > personer - 2 st 2000 ca 9 milj ca 90 % 0 st Dricksvattenrening - Sverige År 900: Av 92 städer har 59 st ledningsnät för dricksvatten: Råvattnet: ytvatten Behandling: långsamfilter Desinfektion: saknades Vattenverk: Göteborg: 898 (Konstgjord infiltration) Norsborg VV: 904 (LF) Lidingö m.fl: 920 (O 3) Borås och Västervik: ca 923 (desinfektion) Lund 924 (SF) Kiruna VV: 930 (SF) Nynäshamn 939 (Mjukgörning) Lovö VV: 933 (kemisk fällning, SF, Kalk, LF) 2 Svensk vattenförsörjning i dag 3 3

4 Förbrukningen av dricksvatten i Sverige 200 Total årlig förbrukning; ca km m 000 m 0000 m Mat och dryck Personlig hygien Tvätt Disk WC Övrigt Personlig förbrukning; ca 200 l/p*dygn Vattenproduktion i Sverige 997 (senaste statistik) Total produktion: ca 923 milj m 3 24% 5% 25% Grundvatten Konstgjord infiltration Ytvatten Antal vattenverk i Sverige 997 Knappt 200 stycken Grundvatten Konstgjord infiltration Ytvatten 4

5 5

6 0-Dricksvattenkungörelsen - Sammanfattning.ppt Statens livsmedelsverks Föreskrifter om dricksvatten Baseras på EU-rådets direktiv 98/83/EG från den 3 november 999 Trädde i kraft 3 dec 200. Började tillämpas f.o.m. 25 dec 2003 då den gamla kungörelsen upphörde att gälla. SLVFS 200:30 Senaste utgåva SLVFS 2005: Dricksvattenkungörelsen - Sammanfattning.ppt 2 Statens livsmedelsverks Föreskrifter om dricksvatten Definitioner; I dessa föreskrifter avses med. dricksvatten : a) allt vatten som, antingen i sitt ursprungliga tillstånd eller efter beredning, är avsett för dryck, matlagning eller beredning av livsmedel, oberoende av dess ursprung och oavsett om det tillhandahålls genom en distributionsanläggning, från tankar, i flaskor eller i behållare, och b) allt vatten som används i ett livsmedelsproducerande företag vid tillverkning, bearbetning, konservering eller saluhållande av varor eller ämnen som är avsedda som livsmedel; 2. vattenverk: sådan del av en anläggning för dricksvatten-försörjning som avser uppfordring, beredning eller liknande hantering av dricksvatten, samt tillhörande reservoarer eller liknande anordningar för förvaring av dricksvatten; Dricksvattenkungörelsen - Sammanfattning.ppt 3. distributionsanläggning: sådan del av en anläggning för distribution av dricksvatten som avser rörledningar, pumpar, reservoarer eller liknande 3 rörutrustning för distribution av dricksvatten.

7 0-Dricksvattenkungörelsen - Sammanfattning.ppt Statens livsmedelsverks Föreskrifter om dricksvatten Gränsvärden: ph: 7,5 9,0 Temp: 20 C Gränsvärden: Cl: <5 mg Pt/l (5 mg/l) SO 4 :,5 Färg: <5 mg Pt/l (5 mg/l) COD Mn : <4,0 mg/l (2 mg/l) Fe: <0, mg/l (0,05 mg/l) Mn: <0,05 mg/l (0,02 mg/l) THM: 50 µg/l Lukt & smak:tydlig, mycket stark Radon: <000 Bq Fluorid:,5 mg/l Bekämpningsmedel: Enskilda: 0, µg/l Totalt: 0,5 µg/l Tungmetaller: Organiska ämnen: Dricksvattenkungörelsen - Sammanfattning.ppt 7 Statens livsmedelsverks Föreskrifter om dricksvatten Dricksvattenkungörelsen - Sammanfattning.ppt 8 2

8 Grundvatten eller ytvatten? Varför Ytvatten? Stora volymer Geografiska förutsättningar Hög (och låg!!) temperatur Organiska ämnen (COD Mn ) Färg Lukt & Smak Bekämpningsmedel Mikroorganismer

9 Varför Grundvatten? Jämn temperatur och kvalitet Geografiska förutsättningar Små volymer Fe, Mn & hårda vatten Cl, NO 3, Radon As m.fl. metaller Bekämpningsmedel Organiska ämnen (COD Mn ) Tillräcklig kapacitet vid torrår! Ett vatten med BRA kvalitet (låg temperatur) Få beredningssteg och kemikalier Enkel, lättskött teknik Reservvattentäkt Vad ska vi välja? 2

10 03-P72-03-P72 - Kemisk fällning-i.ppt Vårt råvatten ph 7,2 Alkalinitet 40 mg/l COD Mn Färg Lukt och smak 9,5 mg/l 35 mg Pt/l Ja, tydlig P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se Sjunkhastighet P72 fig 4. P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 2 Humus i vatten Humus oftast negativt laddat (Bägge är negativt laddade stöter bort varandra) P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 4

11 03-P72-03-P72 - Kemisk fällning-i.ppt Fällningskemikalier Flockningsförmåga: Jonladdning 2 3 >3 Exempel Na Ca Al, Fe Polyföreningar Relativ flockningsförmåga >000 P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 6 Flockbildning Fällningskemikalien destabiliserar partiklar P72 fig 4.2 Flockning kräver: Kemikalier rätt ph Omrörning Tid Uppbyggnad Låg temperatur P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 7 Fällning - ALG Al 2 (SO 4 ) 3 + 6HCO 3 - ALG (Al.sulfat) vätekarbonat (alkalinitet) 2Al(OH) 3 + 3(SO 4 ) CO 2 Al.hydroxid sulfat koldioxid (olöslig flock) (kolsyra) Flock bildas Alkalinitet minskar ph-sänkning Koldioxid ökar ph-sänkning P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 8 2

12 03-P72-03-P72 - Kemisk fällning-i.ppt ) Flockningsanläggningen Dosering ph-mätning Ev hjälpkoagulant Seriekopplade kammare: 4 6 kammare uppehållstid ca timme lämpligt ph: ALG: ca 6, 6,5 FeCl 3 : ca 5,7 P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 6 4) ph under flockningen P72 fig 4.0 Al-flockar kan utbildas i brett ph-intervall men för att få låga resthalter av: COD färg krävs ett smalt ph-intervall Al Notera: Vattnets buffretkapacitet viktig! HCO 3 hög (>25 mg/l): OK! HCO 3 låg (<20 mg/l): alkali behövs P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 22 Vattnet ser nu ut ungefär så här: ph 6,3 Alkalinitet 5 mg/l COD Mn Färg Lukt och smak,0 mg/l 7 mg Pt/l Ja, tydlig Flocken är nu uppbyggd Hur avskiljer vi den? P72 - Kemisk fällning-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 28 3

13 032-P Sedimentering-I.ppt Sedimentering 032-P Sedimentering-I.ppt Flockning Sedimentering Filtrering 2 P72 fig P Sedimentering-I.ppt Principen för sedimentering Flocken har högre densitet än vattnet Flockarna tillräckligt stora: hinna sedimentera rimligt fort Sjunkhastigheten påverkas av: flockens storlek (stora faller fortare än små) densitet (lika stora flockar högre densitet faller fortare) Bäst sedimenteringsresultat: små kompakta flockar (hög densitet) P Sedimentering-I.ppt

14 032-P Sedimentering-I.ppt Hazens ytbelastningsteori Vattnet fördelas likformigt: Vid inloppsgaveln, genom bassängen (pluggflöde) enl Hazen vid utloppsgaveln Dim. så att: lättaste partikeln når botten just vid utlopp 5 P72 fig P Sedimentering-I.ppt Sammanfattning ) Alla partiklar med sjunkhastigheten V s (eller högre) avskiljs! 2) Partiklar med lägre sjunkhastighet än V s avskiljs om de kommer in längre ned i bassängen 3) Slammet ansamlas i början! 8 P72 fig P Sedimentering-I.ppt Störningar i strömningsförloppet Sedimenteringseffekten sällan >60 % Dim ytbelastning: ca m/h (m 3 / m 2 *h) ca 90 % avskiljning 9 P72 fig P Sedimentering-I.ppt 2

15 032-P Sedimentering-I.ppt Rekommenderad ytbelastning P72 fig P Sedimentering-I.ppt Djupet saknar betydelse! V s m/h Q (m 3 /h) V h m/h V s m/h 2*V h m/h Q (m 3 /h) 2*V h m/h Q (m 3 /h) Q (m 3 /h) 2 2 P72 fig P Sedimentering-I.ppt Flervåningsbassänger Fischerströmbassäng, Norrköpingsbassäng Lovöbassäng Flervåningsbassäng: Fler bottnar större flöde 3 3 P72 fig 5.7 och P Sedimentering-I.ppt 3

16 032-P Sedimentering-I.ppt. Flocken är nu uppbyggd 2. och avskiljd till ca 90 % Vad gör vi då med restflocken? 9 P72 fig P Sedimentering-I.ppt 4

17 04-P72 - filterteknik-i.ppt Vad gör ett filter? Avlägsnar susp (stora partiklar) Adosberar (till partikelytan) Bärarmaterial (biologiska filter) P72 - filterteknik-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se Uppbyggnad av snabbfilter Filterbotten: - Förhindra material att följa med vattnet - Fördela vattnet vid: - filtrering - spolning P72 fig P72 - filterteknik-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se Princip för snabbfilter Filtrering Spolning P72 fig 7. P72 - filterteknik-i.ppt 4 ulf.erikson@ramboll.se

18 04-P72 - filterteknik-i.ppt Filterhastighet Spolning Filtrering Filter: - filteryta: 5 m2 - flödet: 75 m3/h Filterhastighet: flödet filteryta 75 m3/h 5 m2 5 m3/h / m2 = m/h P72 fig 7. 6 P72 - filterteknik-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se FNU under en filtercykel Filtergångtid: - Tid mellan två spolningar Begränsas av: - Filtermotståndet - Resthalt av susp in till filtret P72 fig 7.8 P72 - filterteknik-i.ppt ulf.erikson@ramboll.se 2

19 05-P72 - filterteknik-ii.ppt Lukt och smakreduktion ph 6,3 Alkalinitet 5 mg/l COD Mn Färg 0,9 mg/l 4 mg Pt/l Lukt och smak Ja, tydlig Tre möjliga tekniker: Långsamfilter Konstgjord infiltrtion Kolfilter 9 P72 - filterteknik-ii.ppt ulf.erikson@ramboll.se Lukt och smakreduktion Långsamfilter Filterbelastning: ca 0, 0,2 m/h 0 P72 - filterteknik-ii.ppt ulf.erikson@ramboll.se Lukt och smakreduktion Kolfilter Stor yta: g = ca 000 m 2 Råmaterial: Stenkol, trä, kokos, torv GAC - granuler: Aktivitet avtar efter ca 2 4 år Sidoeffekt: COD minskar ( 4 månader max!) THM minskar P72 - filterteknik-ii.ppt ulf.erikson@ramboll.se

20 06-P72 - filterteknik-iii.ppt Dynasand-filtret 7 P72 - filterteknik-iii.ppt ulf.erikson@ramboll.se Dynasand - principen 8 P72 - filterteknik-iii.ppt ulf.erikson@ramboll.se Dynasandfilter: Anläggningar i drift Ett flertal i Sverige, både på små och stora VV Bålsta (först i Sverige 986) Strägnäs Åmål Arboga Karlskrona m fl I dag helt dominerande teknik på små ytvattenverk! 0 P72 - filterteknik-iii.ppt ulf.erikson@ramboll.se

21 06-P72 - filterteknik-iii.ppt. Flocken är nu uppbyggd 2. och avskiljd till ca 99 % Vattnet ser nu ut ungefär så här: ph 6,3 Alkalinitet 5 mg/l COD Mn Färg Lukt & smak 0,9 mg/l 3 mg Pt/l nej Kan vi skicka ut vattnet nu? P72 - filterteknik-iii.ppt ulf.erikson@ramboll.se. Flocken är nu uppbyggd 2. och avskiljd till ca 99 % Vattnet ser nu ut ungefär så här: ph 6,3 Bör upp till ca 8,4 Alkalinitet 5 mg/l Bör upp till >60 mg/l COD Mn Färg Lukt & smak 0,9 mg/l 3 mg Pt/l nej Vi måste höja ph och alkalinitet! 2 P72 - filterteknik-iii.ppt ulf.erikson@ramboll.se 2

22 Ulf Eriksson, VA-Projekt 03-Avskiljning av Fe & Mn.ppt Avskiljning av Fe & Mn P 7, kap Ulf Eriksson Ramböll Sverige AB T: Avskiljning av Fe & Mn.ppt Fe och Mn finns i 2 former: Reducerade former (Fe 2+, Mn 2+ ) Lösliga i vatten OXIDERING KRÄVS!! Oxiderade former (Fe 3+, Mn 4+, Mn 5+ ) Ej i lösning lätt att ta bort i filter Avskiljning av Fe & Mn.pptt.ppt 2 Behandlingstekniker P7 s 2-22 Luftning + filtrering Oxidation (kemikalie) Fe (Fe) / Mn ph-justering (Fe) / Mn Filtrering Alkalisk massa Fe / Mn Fe / Mn Återinfiltration VYR Fe / Mn Fe / Mn Adsorbtion till GAC Specialmassor Mn Fe / Mn Avskiljning av Fe & Mn.pptt.ppt 3

23 Ulf Eriksson, VA-Projekt 03-Avskiljning av Fe & Mn.ppt ph beroendet P7 s 2-22 Järn - Fe Ca 0,5 Avskiljning av Fe & Mn.pptt.ppt 4 Oxidering av Fe & Mn: Enbart Fe 2+ :. Luftning (ph>7,0!) 2. Snabbfiltrering Både Fe 2+ och Mn 2+ :. Luftning (ph>7,0!) 2. ph-justering 3. KMnO 4 (ph >8,2) eller ClO 2 (ph >7,2) 4. Kontaktkammare 5. Snabbfiltrering Avskiljning av Fe & Mn.pptt.ppt 6 2

24 05-Mjukgörning 0.ppt HÅRDHET Summan av Ca och Mg Mäts i ºdH Tyska grader 0 mg CaO = ºdH CaO: = 56 - Som Ca = 40 / 56 = 7 % av Cao => ºdH = 7, mg/l - Som Mg = 24 / 56 = 43 % av Cao => ºdH = 4,3 mg/l Mjukgörning 0.ppt Hårdhet: Mycket mjukt 0-2 ºdH Mjukt 2-5 ºdH Medelhårt 5-0 ºdH Hårt 0-20 ºdH Mycket hårt >20 ºdH Mjukgörning 0.ppt 2 Metoder för mjukgörning Luftning Jonbyte Fällning kalk Ca(OH) 2 lut NaOH soda Na 2 CO 3 kalk+soda Membran Mjukgörning 0.ppt 5

25 Jonbyte 05-Mjukgörning 0.ppt Mjukgörning 0.ppt 6 Metoder för mjukgörning Luftning Jonbyte Fällning / Kristallisation kalk Ca(OH) 2 lut NaOH soda Na 2 CO 3 kalk+soda Membran Mjukgörning 0.ppt 9 Effekt på vattenkvalitet vid mjukgörning Halten av alkalinitet och Ca minskar, Mg oförändrad Korrosionsbenägenhet på koppar minskar Alkalinitet (mg/l) Ca (mg/l) Fällning Mg (mg/l) Ca Före Efter Före Efter Mjukgörning 0.ppt 0 2

26 Fällning 05-Mjukgörning 0.ppt Pelletsreaktorer Antal: 5 st Höjd: 0,2 m Diameter: ca 2200 mm Flöde: m 3 /h Fällning Råvatten Mjukgörning 0.ppt 2 Mjukgörning 0.ppt 3 Fällning - Kristallisation: Fällning Pelletsreaktorer: inget slamproblem kompakta anläggningar samhällsekonomiskt intressant (minskat Cu i slam) Mjukgörning 0.ppt 5 3

27 GRUNDVATTEN Grundvatten möjliga beredningstekniker - Alter nativa ber edningsmet oder - L Ox Ox Jb/F Jb/RO/Bi Jb/RO ph ph ev Sf Kf ev Utan anmärkning Hög CO 2, H 2 S, CH 4 eller Rd Ox ev ph Sf Hög Fe Mn Hög Fe Mn Hög HÅRDHET Hög NITRAThalt Hög FLUORIDhalt ph Fe & Mn Hårdhet P72 - intagsanordningar.ppt

28 OBS!!! Vattnet måste vara f ä r d i g b e h a n d l a t Desin97rev05.ppt Klor & hypoklorit Former: - Klorgas i tryckkärl - Hypoklorit (Ca- eller Na) - Elektrolys (NaCl => Cl 2 ) Kemi: Cl 2 + H 2 O <=> HOCl + H + + Cl - underklorsyrlighet HOCl <=> OCl - + H + hypoklorit Desin97rev05.ppt 4 Lagring av Na-hypo: - Svalt - Mörkt Desin97rev05.ppt 7

29 8 Lagring av Na-hypo: Effekt av spädning! Desin97rev05.ppt Klor & ph-beroende Desin97rev05.ppt 9 Aktiv klor Tillförd klormängd minskad med vattnets spontana klorförbrukning är TOTAL KLOR som kan uppdelas i Fri klor Bunden klor HOCl OCl - Kloraminer Desin97rev05.ppt 8

30 Efterbehandling: ph och alkalinitet höjs med: Alkalisering Lut (NaOH) HCO 3 Teknisk kalk (Ca(OH) 2 ) + CO 2 HCO 3 + Ca Vattnet desinficeras med: Klorprodukt (Na-hypoklorit) UV-ljus Klor UV As - Hur man tar bort det.ppt

31 VA-branschen i morgon Kemiska tekniker fasas ut ersätts av MEMBRAN-teknik Ökade krav: Smittspridning, mikrobiologi Läkemedelsrester mm Stabil arbetsmarknad: Generationsskifte just nu!! Ca 300 VA-huvudmän, i hela landet, Därtill en handfull stora/etablerade konsulter, En handfull maskinentreprenörer och många entreprenörer i mark/ledning Leverantörer (mätutrustning, pumpar, maskiner, kemikalier, ledningar etc) As - Hur man tar bort det.ppt

32 VA-branschen i morgon Vatten- och avloppsverk; Avancerade processanläggningar Ökad miljökrav process- & anläggningskunskap efterfrågas Ledningsnät och VA-planering Flödesmodeller VA-taxor Projektcykeln hur bemannas den i dag? Idé, analys Projektering Byggande/ drifttagning Drift o underhåll Vi ser i dag en tendens till att många söker sig till planeringsfasen, medan (allt för) få vill arbeta med projekteringsdelen!! As - Hur man tar bort det.ppt