Dricksvattenkvalitet och distribution Kemiska och mikrobiologiska aspekter Ann Elfström Broo, Bo Berghult Vad vill konsumenten ha för dricksvatten? Det ska... vara gott och luktfritt vara kallt vara färglöst vara giftfritt(!) inte ge beläggningar kräva låg dos tvättkemikalier vara billigt(?) Men......det är ju precis det vatten vi producerar. Varför klagar dom då?
Vad klagar dom på? Mangan Järn Lukt och smak Koppar Kemiska reaktorer... Processkemi Noggrann kontroll av utgångsmaterial och processparametrar Optimerade reaktorer av inerta material Högt utbyte och låg halt föroreningar
Andra reaktorer... Vattenverk Vattentorn Distributionsnätet Gigantisk reaktor av korroderande material Lång uppehållstid Okontrollerade processparametrar Okontrollerade kemiska och mikrobiologiska processer Produktion av biprodukter som i värsta fall kan göra dricksvattnet otjänligt Önskemålet Vattenkvaliteten ska så långt möjligt vara densamma hos konsumenten som vid vattenverket Kontrollerade korrosionsprocesser Låg mikrobiologisk aktivitet Hur åstadkommer vi det?
Mikrobiologisk aktivitet Mikroorganismerna är trogna idoga flexibla Tillsammans bryter de ner döda växt- och djurdelar i naturen och skapar näring för nytt liv Färdigbehandlat NOM är den stabila restprodukten Mikrobiologisk aktivitet I råvattnet sker dessa processer antingen under grundvattenbildningen eller i ytvattentäkten Blir mikroorganismerna inte färdiga finns det kvar lättnedbrytbart organiskt material och processerna kan fortsätta på vattenverket och på distributionsnätet Mikrobiologisk aktivitet Konsekvenser på distributionsnätet: Lukt och smak alger, svampar, aktinomyceter Förhöjd förekomst av mikroorganismer Förhöjd korrosion
Åtgärder för att motverka mikrobiologisk aktivitet Mikrobiologiska barriärer: Förhindrar överföring av mikroorganismer från råtill dricksvatten Förhindrar inte mikrobiologisk aktivitet på distributiosnätet Antalet barriärer bestäms av råvattnets kvalitet Kontrollera Era barriärer! Åtgärder för att motverka mikrobiologisk aktivitet Biologisk behandling på vattenverket Konstgjord grundvattenbildning Långsamfiltrering Biologiskt aktiva kolfilter Biologisk reaktor Desinfektion Måste göras med försiktighet Annars bryts stabilt organiskt material ner till lättnedbrytbart och efterväxten kan tillta Korrosionskontroll Det gäller att skapa skyddande korrosionsproduktskikt på rörens ytor: Första kriteriet: Stabil vattenkvalitet Jämn strömningshastighet Korta uppehållstider
Korrosion och vattenkvalitet Alkalinitet ger vattnet dess buffrande förmåga Järnkorrosion avtar med ökande alkalinitet Kopparhalten tilltar med ökande alkalinitet ph logaritmisk parameter ph > 8,3 bra för järn vid låg och måttlig alkalinitet I högalkalina vatten avtar järnkorrosionen med sjunkande ph-värde Kopparkorrosionen avtar med stigande ph-värde Extrema ph-värden kan ge lokala angrepp! Korrosion och vattenkvalitet Naturligt organiskt material (NOM) Sammansättningen varierar kraftigt geografiskt och beroende på beredning Järnkorrosion avtar med ökande halt NOM vid tillräckligt högt ph-värde (>8) Kopparhalten tilltar med ökande halt NOM Korrosion och vattenkvalitet Kalcium Av underordnad betydelse för korrosion Kan ge utfällningar tillsammans med karbonatjoner Oorganiska salter Förhöjda halter kan ge smakstörningar. Höga klorid- men även sulfatjonhalter ökar risken för lokala korrosionsangrepp.
Cement och betong Korrosionen på cement- och betongmaterial är i huvudsak relaterad till jämvikter med vattnet Utfällning av CaCO 3 är central Korrosionen avtar med: ökande alkalinitet ökande ph Rörens inbördes ordning 1 9 8 7 Cu-halt (µg/l) 6 5 4 3 2 1 Cement Galvat Järn PVC Cu PE PP Hur välja dricksvattenkvalitet? Råvattenkvalitet? Livsmedelsverkets föreskrifter? Distributionstekniska förutsättningar! Material Hydraulik uppehållstider mellanlagring förbrukningsmönster
Exempel: Stabilisering av organiskt material Kommun på västkusten med kraftigt varierande förbrukningsmönster och begränsad råvattentillgång (små, grunda tjärnar) Återkommande problem med lukt och smak och förhöjd mikrobiologisk aktivitet på distributionsnätet Biologisk reaktor I en biologisk reaktor omvandlas NOM delvis till biomassa som är lättare att exempelvis flocka bort och lättnedbrytbart NOM förbrukas Innehållet av upplösta metaller minskar Lukt och smak försvinner Antalet mikroorganismer minskar Resultat 6 1 Reduktion (%) 5 4 3 2 1 Turbiditet Färg Aluminium Reduktion (%) 8 6 4 2 maj-8 jun-8 jul-8 Järn Mangan aug-8 sep-8 1 1 Reduktion (%) 8 6 4 2 Geosmin MIB TCA Reduktion (%) 8 6 4 2 Mikroorg., 3d Bakterier, 7d maj-8 jun-8 jul-8 aug-8 sep-8 maj-8 jun-8 jul-8 aug-8 sep-8
Exempel: Korrosionskontroll Relativt stor kommun med traditionell beredningsprocess doserade kalk och koldioxid för korrosionskontroll Stort distributionsnät med varierande uppehållstider Svårt att hålla jämn utgående vattenkvalitet Återkommande problem med missfärgat vatten Förändrad dosering Skälet till att utgående vattenkvalitet varierade var svårigheter med kalkdoseringen Kalken byttes mot soda Mer löslig kemikalie Ger bidrag till alkaliniteten så att koldioxiddosen kunde sänkas Alkaliniteten och ph-värdet höjdes något och stabiliserades Resultat Färre klagomål på missfärgat vatten Lägre järnhalter i vattenprov Totalt lägre beredningskostnader
Exempel: Förändrad hydraulik Litet samhälle i Mellansverige med ett grundvatten av god kvalitet ur korrosionssynvinkel, dock lågt ph-värde Områden med ständig missfärgning av vattnet Kemisk hydraulisk modellering Den befintliga hydrauliska modellen för samhället kombinerades med provtagningar på distributionsnätet Beräkningar visade bland annat att syresatt vatten från högreservoaren mötte vatten med låg syrehalt i distributionsnätet Detta gav upphov till snabba utfällningar av partikulära korrosionsprodukter Kopplingen till den hydrauliska modelleringen,35 Redoxpotential i vattnet (V vs Ag/AgCl),3,25,2,15,1,5 5 1 15 2 Uppehållstid (timmar)
Effekt av ph-höjning Järnhalt vid jämn spolning (µg/l) 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Redox i vattnet (V vs Ag/AgCl),15,2,25,3 ph = 8,5 7,6 ph -,4 -,3 -,2 -,1,1,2,3,4 Redox vid ytan (V vs nhe) 6,8 Resultat Genom omdirigering av vattnet förhindrades de olämpliga blandningszonerna Vattnets ph-värde höjdes Därmed försvann problemet