Pilotförsök med ett keramiskt mikrofilter med vatten från Mälaren Elin Lavonen 1, Ida Bodlund 2, Kristina Dahlberg 1 & Ulf Eriksson 2 1 Norrvatten, 2 Stockholm Vatten och Avfall Svenskt Vatten Forskning och Innovation för säkert dricksvatten Spår 1: Membran Universallösning för dricksvattenförsörjning Stockholm, 29 nov 2017
Innehåll Bakgrund Norrvatten, SVOA Utmaningar Mål Pilotanläggning Resultat drift av keramiskt membran Slutsatser och framtida perspektiv
1. Bakgrund Norrvatten & Stockholm Vatten och Avfall Producerar dricksvatten till ca 2 miljoner invånare i Stockholm Råvatten från Mälaren, Sveriges tredje största sjö (1140 km 2 ) Östra Mälaren är vattenskyddsområde
1. Bakgrund Råvatten - Mälaren Mälaren Avrinningsområde: 22 600 km 2 Yta: 1 140 km 2 Avrinning: 5 miljarder m 3 /år
1. Bakgrund Norrvatten & Görvälverket Norrvatten etablerades 1926 Ett ytvattenverk - Görvälnverket Dricksvattenproduktion ca 140,000 m 3 /dygn till 600,000 invånare i 14 medlemskommuner
1. Bakgrund Process på Görvälnverket 1. Fällning med aluminiumsulfat/sedimentering/sandfiltrering 2. GAC-filtrering 3. UV (primär) och monokloramin (sekundär) desinfektion Sedimentering Råvattenintag Mikrosil Blandningsränna, fällningsdosering Fällning Sandfilter GAC-filter UV-desinfektion Kalk + NH 2 Cl-dosering Lågreservoar
1. Bakgrund Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) Stockholm Vatten och Avfall är ett kommunalägt bolag Två vattenverk; Lovö och Norsborg Genomsnittlig produktion på 410,000 m³/dag Dricksvattnet distribueras till 1,4 miljoner människor i Stockholmsområdet
Process på Lovöverket 1. Bakgrund
2. Utmaningar Utmaningar Kapacitet nära max Klimatförändringar Varmare, blötare och mer extrema väderförhållanden Ökad förekomst av mikroorganismer, NOM-halt och fluktuationer, kraftiga algblomningar, ämnestransport från land till vatten Mikrobiologisk barriär Görvälnverket behöver öka antal barriärer från två till tre Kemiska risker Båttrafik (olja, diesel), läkemedel, bekämpningsmedel, PFAS m.m. Finns ingen permanent kemisk barriär (PAC kan doseras i nödfall)
2. Utmaningar Utmaningar Kapacitet nära max Klimatförändringar Varmare, blötare och mer extrema väderförhållanden Ökad förekomst av mikroorganismer, NOM-halt och fluktuationer, kraftiga algblomningar, ämnestransport från land till vatten Mikrobiologisk barriär Görvälnverket behöver öka antal barriärer från två till tre Kemiska risker Båttrafik (olja, diesel), läkemedel, bekämpningsmedel, PFAS m.m. Finns ingen permanent kemisk barriär (PAC kan doseras i nödfall)
3. Mål Mål med ny processlösning Möta framtida kapacitetsbehov Öka antalet mikrobiologiska barriärer Kemisk barriär Öka borttagning av NOM Bibehålla eller öka biostabiliteten i ledningsnätet Minska användning av kemikalier och slamproduktion
4. Pilotanläggningen SIX /CeraMac -pilot SIXTEN Processkombination utvecklad av PWN Technologies Ettårig pilotstudie (oktober 2016-2017), samarbete mellan Norrvatten och Stockholm Vatten & Avfall SIX O 3 ILCA (fällning) CeraMac (keramiskt MF) GAC Konventionell fällning
Pilotanläggningen SIXTEN 4. Pilotanläggningen
4. Pilotanläggningen Pilotanläggningen SIXTEN CeraMac
Koppling mellan mål och pilotförsök Möta framtida kapacitetssbehov Öka antalet mikrobiologiska barriärer CeraMac Kemisk barriär ozon (+ GAC) Öka borttagning av NOM SIX 4. Pilotanläggningen Bibehålla eller öka biostabiliteten i ledningsnätet kan GAC ta bort BDOC som bildats vid ozonering? Minska användning av kemikalier och slamproduktion ingen (eller minskad dos) fällning
5. Keramiskt MF - info CeraMac Keramiskt mikrofilter (Metawater), 0.1 µm porstorlek Membranyta: 25 m2 Dead-end-filtrering, konstant flux Mål för membrandrift Flux-tester 150-400 lmh 5 veckors optimering CIP-frekvens > 3 months O3 i matarvattern = inget behov för oxidativ kemisk backsplning Kemisk backspolning med NaOCl eler H2O2/HCl (ph 2) Cleaning in place (CIP) med O3 Förbehandling 1. SIX 2. SIX + O3 3. SIX + O3 + ILCA
CeraMac, förbehandling SIX + (O 3 ) 6. Keramiskt MF - resultat Ozon i matarvattnet hade positiv effekt på membranprestanda, men..ohållbar ökning i TMP (trans membrane pressure) redan vid flux på 150 lmh
6. Keramiskt MF - resultat CeraMac problem med reproducerbarhet Oregelbundet TMP-mönster från december 2016 (knappt 2 mån drift)
6. Keramiskt MF - resultat CeraMac problem med reproducerbarhet Oregelbundet TMP-mönster från december 2016 (ca 2 mån drift) Hände plötsligt över loppet av några timmar, föregicks av en veckas stabil drift
6. Keramiskt MF - resultat CeraMac, förbehandling SIX (+ O 3 ) + ILCA Försök att lösa membranproblemen med direktfällning (ILCA) Järnklorid (PIX-111), dos: 4,5 mg Fe/L, ph 7,8 Flux = 200 lmh TMP-ökning 3,5 kpa/dag maximalt CIP-intervall 45 dagar
6. Keramiskt MF - resultat CeraMac problem med reproducerbarhet Kraftig minskning i membranprestanda TMP-ökning 351 kpa/dag CIP-intervall 0,4 dagar. Möjliga orsaker: DOC? koncentration sammansättning Alger? Metaller?
6. Keramiskt MF - resultat CeraMac problem med reproducerbarhet DOC-koncentration? Nej, ingen effekt vid höjd jonbytar-dos (= lägre DOC-koncentration i matarvattnet) [DOC] = 2,40 mg/l [DOC] = 2,79 mg/l
CeraMac problem med reproducerbarhet DOC-sammansättning? Nej, ingen signifikant skillnad (baserat på LC-OCD-analyser) 6. Keramiskt MF - resultat Hög membran-prestanda Låg membran-prestanda
CeraMac problem med reproducerbarhet Alger? Inte troligt, bra drift under algblomning 6. Keramiskt MF - resultat
CeraMac problem med reproducerbarhet Metaller? 6. Keramiskt MF - resultat Dålig prestanda efter att direktfällning började användas kan bero på fouling från mangan Tecken på permanganat i CIP-vatten
Slutsatser och framtida perspektiv Det keramiska mikrofiltret har inte fungerat bra för vårt vatten Dålig prestanda efter att direktfällning påbörjats kan bero på fouling från mangan, problem dessförinnan är olösta Membran-autopsi ska utföras, kommer dock endast kunna bekräfta vad som hänt efter att man börjat med direktfällning Alla förslag till vad som kan ha orsakat det oregelbundna TMP-mönstret välkomnas! Pilotförsök 2018: SIX (SVOA) Ozon/GAC (NV) UF (Inge SVOA, Pentair NV)
Tack för uppmärksamheten! Frågor? elin.lavonen@norrvatten.se