GenoMembran för avskiljning av NOM i svenska ytvatten. Kenneth M Persson och Alexander Keucken



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

Ultrafilter för att säkra den framtida kvaliteten på dricksvattnet i Varberg

Pilotförsök med ett keramiskt mikrofilter med vatten från Mälaren

Inledning. Humusavskiljning med sandfilter. Humusavskiljning med sandfilter. -Focus på kontinuerliga kontaktfilter för bättre COD-reduktion

Ultrafilter som barriär mot smittspridning i dricksvatten

Per Ericsson Norrvatten

Dricksvatten & dess sammansättning

Långtgående reningskrav vid återanvändning av renat avloppsvatten till dricksvatten. Barriärtänkande kring organiska substanser

DRICKSVATTENKVALITET hos konsument i Skagersvik, Gullspångs tätort samt Otterbäcken

Dricksvattenproduktion i vattnets kretslopp Linda Parkefelt

Erfaringer fra drikkevannsforsyning fra grunnvann i Sverige. Praksis for områdebeskyttelse og desinfeksjon.

DRICKSVATTENKVALITET hos konsument i Mariestads tätort, Hasslerör, Örvallsbro, Sjötorp, Lyrestad, Böckersboda, Ullervad, Jula och Sjöängen

Brunare sjöar orsaker och utmaningar för vattenverken! Stephan Köhler

Nationell Dricksvattenkonferens

Efterbehandling & Distribution

Dricksvattenberedning med nya reningstekniker resultat från en pilotstudie

Sammanfattning HM dricksvatten & yttre miljövård

Brunare sjöar orsaker och utmaningar för vattenverken!

Enkät hos kommunala membrananläggningsägare

Dricksvattenkvalitet Skåre, Hynboholm och Gravaområdet

Det var längesen så mycket kul hände inom området ledningsteknik! Kenneth M Persson Forskningschef, professor

ÅRSRAPPORT DRICKSVATTENFÖRSÖRJNING 2009

MembranBioreaktor (MBR) Tekniken som ger en ökad kapacitet och bättre rening

Mikrobiologiska säkerhetsbarriärer- Lägesrapport efter uppdatering av databas 2014

Vi har inte mindre än 25 vattenverk inom vårt verksamhetsområde. Här nedan presenteras översiktliga dricksvattenanalyser från respektive vattenverk.

Dricksvattenkvalitet och distribution

Anmälan om registrering av dricksvattenanläggning

HUBER Vakuum Roterande Membran VRM Bioreaktor

Test av effektivare och mer klimatanpassad reningsteknik vid Norrvatten och Stockholm Vatten

INTRODUKTION GRUNDLÄGGANDE MBR- TEKNOLOGI

Dricksvattenkvalitet Vålberg, Edsvalla och Norsbron

Disposition. Grontmij simhallsgruppen. Vattenrening. Miljöförvaltningen 4 oktober Bottensugning Rent bassängvatten

Dnr KK18/456. Taxa för provtagning av vatten- och avloppsprover på Vattenlaboratoriet. Antagen av Kommunfullmäktige

Att använda mikrobiologiska riskverktyg i planeringen

Realtidsmätning av vattenkvalitet och automatisk provtagning vid befarad mikrobiell förorening

Granulerat aktivt kol (GAK) som kemiskt barriär

Anmälan om registrering av dricksvattenanläggning enligt LIVSFS 2005:20 och SLVFS 2001:30

GenoMembran Slutrapport från projekt

Vattenverk i Askersund kommun

BIOREAKTORER NÄR NATUREN FLYTTAR IN I DRICKSVATTENBEREDNINGEN

UV-desinfektion och återväxt vid mindre vattenverk

INBJUDAN OCH PROGRAM. Svenskt Vatten. inbjuder till. Nationella Dricksvattenkonferensen. Chalmers tekniska högskola, Göteborg april 2017

UTMANINGAR FÖR SVENSK DRICKSVATTENFÖRSÖRJNING! Johanna Ansker / Stockholm Vatten Per Ericsson / Norrvatten

Anläggning. VA Inledning Vatten. Alla bilder i denna presentation är från boken Vårt vatten, Svenskt vatten

Per Ericsson Norrvatten Tf ordförande VASK

Kombinera skivfilter med kemisk fällning. Pille Kängsepp

Anmälan om registrering dricksvattenanläggning

Råvatten, beredning, HACCP, larm

Förslag till provtagningspunkter och provtagningsfrekvens för normal och utvidgad undersökning för små vattenverk

Kritiska kontrollpunkter i dricksvattenberedningen

Stefan Johansson Avdelningschef, Vatten & avfall Tekniska kontoret, Skellefteå kommun Måns Lundh Enhetschef VA-process Ramböll Sverige AB

Livsmedelsföretagare. Anläggning. Faktureringsadress. (uppgifter för registrering) Härryda kommun. Miljö- och hälsoskydd.

ANMÄLAN 1(5) Dricksvatten

Membran inom svensk dricksvattenproduktion

Anmälan om registrering av dricksvattenanläggning enligt LIVSFS 2005:20 och SLVFS 2001:30

Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten kapillär nanofiltration. Kristina Dahlberg / Processingenjör Norrvatten

Naturligt organiskt material och lukt samband och åtgärder

Miljökontoret ANMÄLAN OM REGISTRERING DRICKSVATTENANLÄGGNING. Anmälan avser (ett eller flera alternativ) Livsmedelsföretagaren Företagets namn

Schysst vatten i kranen?

Anmälan/ansökan om registrering/godkännande av dricksvattenanläggning enligt LIVSFS 2005:20 och SLVFS 2001:30

Dricksvattenrisker Beslutsstöd för översyn och optimering av dricksvattenberedning

Erfarenheter från undersökningar av Uppsalas konstgjorda infiltration

Parametrar normal råvattenundersökning. Parameter Enhet Kommentar

Provtagning enligt SLVFS 2001:30

Förklaringar till analysresultat för dricksvattenprover

Laboratorier Norrvatten Järfälla Ackrediteringsnummer 1353 Kommunalförbundet Norrvattens laboratorium A

Egenkontrollprogram med faroinventering och undersökningsprogram för små dricksvattenanläggningar i Ulricehamns kommun Verksamhetens namn Fastställt

Provtagning enligt SLVFS 2001:30

ANMÄLAN. Befintlig dricksvattenanläggning. Skickas till: Tranås kommun Bygg- och miljöförvaltningen TRANÅS. bygg livsmedel miljö

RESULTATRAPPORT FÖR VASS VATTENVERK 2015 December Resultatrapport för VASS Vattenverk 2015

Gränsvärde * Ämne/Egenskap Enhet Antal tagna prover. Resultat Medianvärde

Hur stor är risken att bli magsjuk av dricksvatten? Magnus Simonsson Jonas Toljander

Provtagning av dricksvatten 2011

Fritidsboende räknas som 1/12-dels person per månad. Dygnsmängden kan beräknas t ex genom att dela den årligen producerade mängden med 365.

Sökande Livsmedelsföretagarens och/eller företaget/firmans namn

Hur kan man gå tillväga för att riskbedöma sin vattenförsörjning med avseende på mikrobiologi? Vilka verktyg finns det?

Typ av anläggning (beskrivning av verksamhetens art och omfattning)

Parameter Metod (Referens) Mätprincip Provtyp Mätområde. Ammonium SS EN-ISO 11732:2005 Autoanalyzer III 1:1, 2, 4 0,04 0,2 mg/l

ANMÄLAN registrering av dricksvattenanläggning enligt LIVSFS 2005:20 och SLVFS 2001:30

HUBER Membranteknologi

Color of Water Formas Starka forskningsmiljöer, Interaktion med klimat och effekter på drickvattentäkter

Anmälan/ansökan om registrering/godkännande av dricksvattenanläggning enligt LIVSFS 2005:20 och SLVFS 2001:30

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet

Typ av anläggning (beskrivning av verksamhetens art och omfattning)

PROCESS EL ENTREPRENAD INSTALLATION - AUTOMATION. Ytvattenrening

ANMÄLAN registrering av dricksvattenanläggning

Anmälan/ansökan om registrering/godkännande av dricksvattenanläggning enligt LIVSFS 2005:20 och SLVFS 2001:30

Säkert dricksvatten. ProMaqua. Presenterad av Bengt Ottefjäll.

Riskbaserat beslutsstöd för säkrare dricksvatten (RiBS)

ANMÄLAN. Befintlig dricksvattenanläggning. Ansökan/anmälan avser. Sökande. Anläggningens namn. Skickas till: Tranås kommun Miljö & Hälsa TRANÅS

Norsborgs vattenverk. Vatten i världsklass till över en miljon människor, dygnet runt året runt.

Kunde vi ha undgått Östersundsutbrottet. riskvärdering? Norsk vannförening 30 jan Anette Hansen Smittskyddsinstitutet Stockholm

PRISLISTA VA Kvalitetskontroll

Vattenförsörjning. Jordens vatten. Sötvatten. Grundvatten. Vattnets kretslopp. Totalt vatten på jorden 1454 milj km 3. 97% saltvatten 3% sötvatten

Jokkmokks kommun Miljökontoret

Egenkontroll med HACCP. Systemet kommer från Nasa. Säker mat till astronauterna. Bygger på 7 grundprinciper

Vattenvisionen så tar vi tillsammans nästa steg Daniel Hellström, Svenskt Vatten

Uppsala Ackrediteringsnummer Teknikområde Metod Parameter Mätprincip Mätområde Provtyp Flex Fält Anmärkning.

Läkemedel i avloppsvatten. Marinette Hagman, NSVA, Sweden Water Research och Michael Cimbritz, LTH

Laboratorier MoRe Research Örnsköldsvik AB Örnsköldsvik Ackrediteringsnummer A

Transkript:

GenoMembran för avskiljning av NOM i svenska ytvatten Kenneth M Persson och Alexander Keucken

SVU-projekt: GenoMembran 4 universitet - Uppsala, Lund, Chalmers och SLU 5 vattentjänstbolag - 2 industridoktorander och 1 doktorand - Mängder med experter, tekniker, analytiska kemister osv Pentair, Purac, Sintef

Personer som direkt verkat i GenoMembranprojektet är: Malin Asplund, Tekniska Verken i Linköping AB (publ) Olof Bergstedt, Göteborg Kretslopp och Vatten Kristina Dahlberg, Norrvatten Malin Delin, Gästrike Vatten Björnar Eikebrokk, Sinteff Per Ericsson, Norrvatten Ingemar Heidfors, Purac AB Andrew Holmes, Purac AB Ann-Sofi Jönsson, Lunds tekniska högskola Alexander Keucken, VIVAB Elin Lavonen, Sveriges lantbruksuniversitet Anna Lövsén, Tekniska Verken i Linköping AB (publ) Thomas Pettersson, Chalmers Britt-Marie Pott, Sydvatten AB Henrik Rydberg, Göteborg Kretslopp och Vatten David Starnberg, Gästrike Vatten Helena Stavklint, Tekniska Verken i Linköping AB (publ) Karolina Stenroth, Gästrike Vatten Stephan Köhler, Sveriges lantbruksuniversitet Angelica Lidén, Lunds tekniska högskola

Gävle Norrvatten VIVAB (Varberg) Linköping Sydvatten

Försöksupplägg Försök med ultrafilterpilot (med Pentair Aquaflex) och nanofilterpilot (med HFW 1000) på Görväln, Kvarnagården, Råberga, Ringsjöverket och Gävle vattenverk Vissa försök också med Koch PMPW 10 och Dow NF 270 Utvärdering av driftdata, vattenkvalitetsdata och barriäreffekt

Membrane pore size and retention 100 Fe 80 Retention [%] 60 40 Colour 20 Ca Mn TOC 0 0.5 1 5 10 50 Nominal membrane pore size [nm] Pore size in NF plants: 1,5-5 nm UF plants: 20-50 nm

NÅGRA RESULTAT

Absorbans mot TOC i samma vattenprover för tre av råvattenkällorna och membranpermeat 0,5 0,45 0,4 Absorbans, 254 nm 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 Bolmen Ringsjön Stångån Linjär (Bolmen) Linjär (Stångån) 0,05 0 0 2 4 6 8 10 TOC (mg/l)

Resultat vid olika utbyten/rejektnivåer vid NF av vatten vid Råberga vattenverk med HFW 1000 Utbyte TOC (mg/l) Absorbans Färg (mg Pt/l) Hårdhet (dh) Rå Perm Rå Perm Rå Perm Rå Perm 50 % 9,3 1,4 0,28 0,031 30 5 2,6 1,8 75 % 9,2 1,4 0,28 0,032 30 <5 2,4 1,8 87.5 % 9,2 3,2 0,28 0,078 30 5 2,3 1,9

Hårdhet i permeatet för olika inställningar av flux och tvärströmshastighet vid NF i Råberga vattenverk med HFW 1000 2,1 2 1,9 Tvärströmshastighet 1,8 Hårdhet ( dh) 1,7 1,6 1,5 0,25 m/s 0,5 m/s 0,75 m/s 1,0 m/s 1,4 1,3 1,2 0 5 10 15 20 25 30 Flux (l/(m 2 h))

SLUTSATER

Slutsatser Membranteknik kan användas för att reducera NOM i dricksvatten. Ultrafiltrering måste kombineras med förfällning eller direktfällning för att NOM-halten skall minska. Kombinationen UF och förfällning/direktfällning kräver lägre fällningskemikaliedos än bara kemisk fällning, vilket minskar slamproduktionen. UF med förfällning/direktfällning ger ungefär samma resthalt av NOM som kemisk fällning.

Slutsatser Nanofiltrering fungerar även utan kemisk fällning. NOMreduktionen blir hög och endast lågmolekylärt organiskt material passerar genom nanofiltermembranen. Retentionen av kalcium och magnesium behöver beaktas. Ultrafilter kan drivas vid mycket högt vattenutbyte och bara låga spolvattenförluster, lägre än 4%, medan nanofiltrering behöver drivas med tvärströmsfiltrering för att fungera. För nanofilter kan spolvatten- och retentatförlusterna bedömas uppgå till 15-20 % av totalflödet in till vattenverket.

Slutsatser Såväl nanofilter som ultrafilter ger en god mikrobiell barriär och har som regel en reduktion bättre än 4-log i alla undersökningar. Ofta är reduktionen nära 6-log också för virus. Skulle bristningar eller brott i membranet föreligga minskar barriärverkan snabbt. Kapaciteten i ultrafilter är högre än i nanofilter, då mera vatten kan beredas per kvadratmeter membranyta i ultrafilter än i nanofilter. Typiska flux är 100 l/m 2 h för ultrafilter och 20 l/m 2 h för nanofilter.

Slutsatser Både ultrafilter och nanofilter kan uppföras i mycket kompakta anläggningar, eftersom membranen kan packas i yteffektiva moduler. Membranteknik måste trycksättas för att fungera och därmed krävs elenergi till pumpdriften om inte trycket kan åstadkommas hydrostatiskt från en högt belägen vattentäkt. Den specifika elförbrukningen per producerad dricksvattenvolym är ungefär 0,05-0,12 kwh/m 3 för ultrafilter och 0,2-0,5 kwh/m 3 för nanofilter.

Slutsatser De säsongsmässiga variationerna behöver beaktas vid driften av membrananläggningar. Kallt vatten vintertid ger betydligt (30-40 %) lägre flux än varmt vatten sommartid. Om processen ska köras med bibehållet flux behövs en analog ökning av tryckstegringen. I jämförelse mellan de olika vattenverken där membranteknik testades i projektet visade det sig att råvattenkvaliteten har stor betydelse för hur länge membrananläggningen kunde drivas mellan returspolningscyklerna, men permeatkvaliteten var snarlik efter beredning.

Slutsatser Vid fällning på ultrafilter krävs försök för att hitta en fungerandefällningskemikalie och dos för de specifika kemiska förutsättningarna. Uppehållstid och kemikaliedos kan båda minskas jämfört med konventionell kemisk beredning. Vid instabila förhållanden i pilotdrift kan järn ge problem med beläggning och är inte alltid ett lämpligt val trots att den ger bättre NOM-retention i bägarförsök. För att säkerställa den mikrobiella barriärverkan behöver integritetstester genomföras regelbundet över membranmodulerna. Integritetstesterna visar om det finns läckande membran i anläggningen.

Slutsatser Även om membranen är intakta kan ibland återväxt av mikroorganismer ske i vattnet efter att permeatet samlats upp. Kemiskt desinfektion vid returspolning ger en ökad mikrobiell säkerhet för permeatet. Alternativt kan permeatet behandlas med biologiskt aktivt kol, i långsamfilter eller med UV-desinfektion. Vid design och dimensionering av membranteknik för dricksvattenberedning finns numera förhållandevis mycket erfarenheter på ett generellt plan. Det är dock värdefullt att genomföra pilotkörningar för det specifika vattenverket om membranteknik övervägs som metod.

Organiskt kol i dricksvatten / NOM / brunifiering Vilken betydelse har ökningen av NOM? Hur påverkas vattenverken? Ledningssystemet, biofilm, kemiska och mikrobiella processer, korrosion? Smak och lukt? Klimatförändringar och NOM? Metoder för reduktion i reningsverk? www.nom6.se

Organiskt kol i dricksvatten / NOM / brunifiering Senast under IWA NOM6 startar det svenska membrannätverket för vatten I samband med konferensen inbjudes alla intresserade att vara med www.nom6.se

Från pilot till fullskalig beredning två stegs UF process på Kvarnagårdens vattenverk Alexander Keucken, 15.04.2015

DV distribution: Kvarnagårdens VV Vattentäkter: Neden/Mäsen (ytvatten) Ragnhilds källa (grundvatten) Ledningslängd: Råvatten: 20 km Dricksvatten : 603 km Kv. står för 90% distribution av anslutna VA-abonnenter Antal mindre vattenverk: 7 Antal tryckstegringar: 10

Ytvatten: fenomen Brunifiering Pågående brunifiering av sjöar och vattendrag i större delar av Skandinavien (södra delar av Sverige) Ökade trender av färgtal och COD i råvatten till Kvarnagården VV Blandvattnet har dämpat effekterna pga. liten andel grundvatten

Kvarnagården VV nuvarande beredning Blandat råvatten (yt /grundvatten) Alkalisering (kalk + koldioxid) Snabbfiltrering (sand) Kloramin (ej godkänd säkerhetsbarriär) UV ljus (godkänd primär desinfektion) Säkerställa och höja mikrobiologisk barriärverkan enligt gällande lagkrav Pågående brunifiering av ytvattentäkt medför ökade humushalter och färgtal i dricksvattnet

Pilotförsök: kontaktfilter UF NF Ultrafiltrering: juni 10 sept. 11 Råvatten (med/utan förbehandling) Råvatten med direktfällning över membranet Snabbfiltrat Kontaktfilter: mars 12 maj 12 Ros filter med fällning Nyutvecklad nanofiltrering: nov. 11 mars 12 Kapillära hålrumsmembran för utökad NOM avskiljning UTAN kemikalier och nämnvärd minskning av vattnets hårdhet

Pilotförsök med UF Direktfällning (optional) Koagulant: PlusPAC 1465 Statisk mixer Ingen ph justering Förbehandling (mikrofilter) Trycksatt fiber filter (polyamide) Cut off: 5 10 µm Ultrafilter Trycksatt membranmodul: Koch HF MWCO: 100 kda (porstrlk.: 0.05 µm) Membranmaterial: semi permeabel PES Membranyta: 52,4 m 2

Resultat: UF utan/med direktfällning UF med förbehandling medför ingen nämnvärd NOMreduktion UF med direktfällning resulterar i reduktion av: DOC: ~ 33%, UV absorbans: ~ 53 % Biopolymer och humusämnen avskiljs i större omfattning i relation till membranets cut off.

Kvarnagården VV framtida beredning Blandat råvatten (yt /grundvatten) Snabbfiltrering (sand) Ultrafiltermembran + fällning Multipel barriärfunktion, effektiv NOM avskiljning Alkalisering (kalk + koldioxid) UV ljus (godkänd primär desinfektion) Kloramin (ledningsnät) Två oberoende mikrobiologiska barriärer (avskiljande/inaktiverande) Effektiv reduktion av naturlig organiskt material (NOM) genom direktfällning över UF membran

Färdplan för uppförande av ny beredningssteg Jan 14 Våren 14 Hösten 14 Feb 15 Mars 16 Juni 16 Tilldelningsbeslut: TE UF Detaljproj. av UF, framtagande av FFU för utförandeentreprenader Upphandling av sidoentreprenader Byggstart Provdrift av ny UF Produktion med förhöjd barriärverkan

Kontrakterade entreprenörer Totalentreprenad: Purac AB Leverans av komplett UF anläggning samt mobil UF testanläggning Generalentreprenad: Skanska Sverige AB Mark och byggnadsarbete samt samordning av UE Underentreprenörer: Maskin (Purac AB), VVS/Rör (Falkenbergs Rör AB), ventilation (Bravida AB) Upphandling av El styr/vvs styr pågår Totalbudget: ca. 90 milj. SEK

Ultrafilter: två stegs process UF 1 UF 2 UF 1 UF 2 Garanterad barriärverkan: 6 log för protozoa, 4 log för virus Högt permeatutbyte ( 99%) inget utsläpp till recipient Omhändertagande av spolvatten före avledning till spillvattennät

Pentair X flow UF membrane ~15.000 hålrumsmembran (fibrer) 0.8 mm PES Uppgraderad modul moduldiameter: 8.7, membrandiameter: 0.8 mm, membranyta: 55 m 2 Nominell porstorlek: 20 nm 6 korrugerade plattor Inga bypass-kanaler 12

Fullskaledesign: UF tvåstegs process Max. kapacitet: 1080 m 3 /h ~26.000 m3/d nuv. överkapacitet: ~5%, pot. kapacitetsökning: + 15% (1080 m 3 /h 1242 m 3 /h) UF steg 1 och 2: 370 moduler (total membranyta: 20.350 m 2, byggareal: ~300 m 2 )

Fullskaleanläggning UF

Test och demonstrationsanläggning Syfte Validering och provdrift av fullskaleanläggning Testanläggning för membranelement Nödförsörjning vid mindre vattenverk Praktisk forskning inom membranteknik Dimensionering 40 fot containeranläggning Kapacitet: 6 m3/h (permeat) Dead end, cross flow drift 3 fullskaliga membranelement (STEG 1: 2 st., STEG 2: 1 st.)

UF-testanläggning

Styrning av NOM reduktion UVabs + Turbiditet i matarvatten