Biologisk råvattenbehandling med avseende på järn och mangan vid dricksvattenproduktion

Transkript

1 Biologisk råvattenbehandling med avseende på järn och mangan vid dricksvattenproduktion -Reningskapacitet i fullskaligt diskfilter och pilotfilter med expanderad lera Mårten Winkler,

2 Syfte Utvärdera biologisk dricksvattenrening med avseende på järn och mangan. Jämförelse mellan två filtertyper för optimering av processen. Implementeringsmöjligheter vid Bodens befintliga förbehandling.

3 Järn och mangan vid dricksvattenproduktion Järn och mangan förekommer naturlig i många grundvatten och är ett av de vanligaste problemen vid dricksvattenproduktion i Sverige. Finns vid reducerade förhållanden som tvåvärda joner. Luftning och oxidation är idag de vanligaste behandlingsmetoderna i Sverige. Biologisk oxidation kan med fördel användas vid flera situationer, om järn är bundet till andra partiklar eller vid lägre ph-värden. Biologisk oxidation är snabbare än abiotisk oxidation

4 Biologisk dricksvattenrening Förekommer normalt inte i Sverige bortsätt från långsamfilter som kan klassas som en biologisk process. Mikroorganismer kan odlas och användas mot specifika föroreningar. Effektivt mot bland annat: organiskt material, järn, mangan, ammonium. Ingen mikrobiell risk trots ökad biologisk aktivitet.

5 Biologisk dricksvattenrening -järn och mangan Biologisk oxidation är snabbare än abiotisk oxidation. Järnoxiderande bakterier: Gallionella, Leptothrix och Sphaerotilus är viktiga järnoxiderande bakterier. Manganoxiderande bakterier: Leptothrix, Pseudomonas, Hyphomicrobium, Siderocapsa, Crenothrix, Bacillus.

6 Boden dricksvattenanläggning Förbehandlingsanläggning: Råvattenbrunnar biofilter mikrosil bassänginfiltration renvattenbrunnar Biofiltret fungerar i dagsläget inte optimalt vilket leder till hög belastning på infiltrationsbassängerna.

7 Pilotfiltret Cylinder i rostfritt stål med Filtralite som bärarmaterial. Total höjd 3,5 meter, 2 meter filterbädd. Tryckmätning på fem punkter. Backspolning med vatten som gått igenom filtret och lagrats. Provtagning på inkommande vatten och efter filtret.

8 mg/l Resultat -järn Bra resultat redan vid uppstart, stabilisering efter en vecka med >95% rening. 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Dagar sedan driftstart Inkommande Ut pilotfiltret Ut befintligt biofilter

9 mg/l Resultat -mangan Till en början ingen rening men efter knappt 70 dagar >95% och stabil. 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Dagar sedan driftstart Inkommande Ut pilotfiltret Ut befintligt biofilter

10 FNU Resultat -turbiditet Kontinuerligt lägre ut från pilotfiltret än inkommande vatten och ut från befintligt biofilter Dagar sedan driftstart Inkommande Ut pilotfiltret Ut befintligt biofilter

11 ph Resultat -ph ph-värdet varierade under provtagning, inga tydliga trender. Möjligtvis något lägre än egentligt värde. 7,2 7,1 7 6,9 6,8 6,7 6,6 6,5 6,4 6,3 6, Dagar sedan driftstart Inkommande Ut pilotfiltret Ut befintligt biofilter

12 Turbiditet, FNU Järn, mg/l Järn, mg/l Resultat -återhämtning Hög halt järn och hög turbiditet efter backspolning ,25 2 1,75 1,5 1,25 1 0,75 2,5 2 1, ,5 5 0, ,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 Volym, m3 Turbiditet Järn 0,5 0 y = 0,0584x + 0,0417 R² = 0, Turbiditet, FNU

13 Löst syre, mg/l Löst syre, mg/l Resultat -Löst syre Halten löst syre varierade och var beroende av vattennivån i filtret. 7,00 7 6,00 6 5,00 5 4,00 4 3,00 3 2,00 1, y = -0,0821x + 7,8599 R² = 0,9395 0, Dagar sedan driftstart Nivå, cm fri vattenmassa

14 Resultat -Temperatur Stabil temperatur under hela provtagningen. Datum Dagar sedan driftstart Temperatur C ,5* , , , , , , , , , , , ,8

15 m/h Tryckskillnad efter backspolning, cm Resultat -Flöde Flödet minskade succesivt under försöksperioden p.g.a. utfällningar i pumpen. 5,00 4, ,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0, y = 2,1277x - 0,1651 R² = 0,9557 0, Dagar sedan driftstart 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Belastning, m/h

16 Diskussion -pilotfilterresultat Längre uppstartstid för avlägsnandet av mangan än järn. Troligt att det är biologisk oxidation, de goda resultaten och en tydlig uppstartstid för manganreningen tyder på detta. Goda resultat trots, enligt tidigare studier, ogynnsamma förhållanden för biologisk manganoxidation. Den ojämna belastningen och den begränsade backspolningskapaciteten gör det svårt att uppskatta hur en fullskalig anläggning skulle fungera.

17 Diskussion -jämförelse mellan filtren Avsevärt bättre resultat i pilotfiltret än i diskfiltret. ph och temperatur var lika i filtren, ingen designskillnad som påverkar dessa parametrar. Löst syre generellt lägre i det fullskaliga filtret jämfört med pilotfiltret. Mindre specifik yta i det fullskaliga filtret jämfört med pilotfiltret. Eventuellt stabilare utflödesvärden från pilotfiltret.

18 Diskussion -Bodens förbehandlingsanläggning Vid bättre rening i det biologiska filtret skulle belastningen på infiltrationsdammarna minska. Tidigare försök har visat på svårigheter att via ändring av råvattenintagen minska halterna järn och mangan. Infiltrationsdammar efter ett biofilter är fördelaktigt då risk för förhöjda halter mikroorgansimer ut från filtret finns. Möjligt att byta råvattenkälla men det är svårt att avgöra om och hur lång en eventuell uppstartstid skulle bli.

19 Diskussion -biologisk dricksvattenrening, ett hållbart alternativ? En effektiv behandlingsmetod för järn och mangan. Låg eller ingen kemikalieanvändning. Möjlighet till lägre driftkostnader då ingen kraftig luftning krävs. En hållbar och säker metod vid rening av järn och mangan.

20 Slutsatser Hög reningsgrad, >95% för både järn och mangan. Längre uppstartstid för oxidation av mangan än av järn. Samtida biologisk oxidation av järn och mangan är möjlig vid den aktuella uppställningen. Möjligt att både starta upp och upprätthålla god rening trots låg temperatur och låga halter löst syre. Löst syre och/eller specifik yta avgörande skillnad rörande reningskapaciteten mellan filtren. Stor förbättringspotential rörande det befintliga diskfiltret. Hållbar och kemikaliefri metod.

21 Tack! Frågor?