Test av effektivare och mer

klimatanpassad reningsteknik vid

Norrvatten och Stockholm Vatten

Kristina Dahlberg / Processingenjör Norrvatten

Medverkande:

PWN Technologies:

Gilbert Galjaard

Erik Koreman,

J. Zheng

Norrvatten:

Per Ericsson

Sofia Wängdahl

Bertil Johansson

Stockholm Vatten:

Ulf Eriksson

Ida Bodlund

Ebru Poulsen

Johanna Ansker

Elin Lavonen

Innehåll • Introduktion

Norrvatten, Stockholm vatten och NOM-problematiken

• Syfte med ny process

• Tidigare pilotförsök

• Metodik

Suspended Ion Exchange (SIX)

Bänkskaleförsök SIX

• Resultat

NOM-reduktion

SIX vs SIX + Polyaluminiumklorid vs RSF vs RSF+NF

Anjonsreduktion

• Slutsatser

• Hur går vi vidare?

• Fortsättning…

Norrvatten - Görvälnverket

• Försörjer 14 kommuner – ca 600 000 människor med dricksvatten

• Produktion ~125 000 m3/dygn

SOLLENTUNA

Mälaren

Area avrinningsområde: 22600km2

(6 län, ca 60 kommuner)

Area: 1100km2

Utflöde: 5 Miljarder m3/år

Introduktion

Stockholm Vatten - Lovöverket • Tillsammans med Norsborgs vattenverk producerar Lovöverket

dricksvatten till över en miljon stockholmare.

• Produktion på Lovö: ~160 000 m3/dygn

Introduktion

Jordbruk

Avlopp

Mälaren påverkas av…

Dagvatten

Jordarter Skogsbruk

Växande befolkning

Dagvatten

Båttrafik Jordbruk/Skogsbruk

Avlopp Enskilda avlopp

Bakgrund

Klimatförändringar…

• Varmare, blötare och mer extremt väder

Översvämmad industrimark

Dagvatten – kemiska och mikrobiologiska föroreningar

Bräddning av orenat avloppsvatten

Översvämmad betesmark – mikroorganismer

• Successivt mildare vintrar ökar transporten av naturliga och antropogena

ämnen från land till vatten

• Sommaren förlängs med ca 90 dagar till 2070-2100. Risk för kraftiga

algblomningar

Bakgrund

Kemiska föroreningar… • I dagsläget finns ingen kemisk barriär vid Görvälnverket eller

Lovöverket

• Pulverkol kan dock doseras i nödfall om olyckan är känd

Bakgrund

Mikrobiologiska risker • Sjukdomsutbrott ”…den största hälsorisken associerad med dricksvatten ” WHO (2008)

• Skellefteå 2011, Östersund 2010, Lilla Edet 2008, Norge(Bergen 2004), Finland (Nokia, 2007), Kanada

(Walkerton 2000) och USA (Milwaukee 1993)

• Kommun på 60 000 invånare: 415 miljoner kr

• Östersund 27 000 sjukdomsfall: 220 miljoner kronor

• Vattenburet sjukdomsutbrott - kostnad 2 - 5 miljarder för Norrvattens

distributionsområde (beräkning Östersund / VAS-rådet)

Bakgrund

NOM – TOC trend i Görvälnfjärden

6

7

8

9

10

11

12

13

TO

C (

mg

/l)

Bakgrund

Varför ta bort humusämnen(NOM)?

Ökande problem med lukt, smak och färg

Ökande co-transport av skadliga substanser

Risk för ökning av biologisk tillväxt i distributionssystemet

Ökad fouling i

kolfilter

→ minskad

kemisk barriär

Minskat skydd

vid föroreningar

(tex. Olja, diesel

etc.)

Minskad effekt av

UV desinfektion

Minskad effekt

på klorbaserad

desinfektion…

Ökande

halter av

NOM

… och ökning

av DBP

Bild Elin Lavonen

Bakgrund

Görvälnverket Beredningsprocess

Bakgrund

Stockholm Vatten

• Liknande process som Görväln men LF istället för kolfilter, vilket ger

ytterligare en mikrobiologisk barriär.

Bakgrund

Syfte med en ny process

Norrvatten Ökad mikrobiologisk barriär -Tre mikrobiologiska barriärer totalt. Ökad kemisk barriär Ökad biostabilitet vilket kan bidra till minskning av monokloramindosering Möjlighet att tillsätta fritt klor i krislägen– I dagsläget är halten NOM för

hög i utgående dricksvatten och det är därför inte möjligt att få någon effekt med fritt klor vid lagliga doser (1mg/l)

Stockholm Vatten Utökad kapacitet Ökad kemisk barriär Ökad borttagning NOM Minskat tillväxt på ledningsnätet och ökad biostabilitet. Minskad slamproduktion

Bakgrund

Görvälnverket Pilotförsök 2012-2014

Tidigare pilotförsök

Nanomembranförsök 2012-2014

GAC

HFc

Tidigare pilotförsök

Prototype A: Deterioration of NOM-retention due to ”swelling effect” caused by cleaning chemicals

Prototype B: Decreased retention due to the use of DIVOS 109 VM 43 and increased concentration of chemicals near the membrane surface (”forced permeation”)

HFW 1000 Conventional CIP after 62 days of continious operation without forced permeation: NaOCl (200 ppm), NaOH (pH: 12), soak time (2 hrs)

CIP CIP CIP CIP CIP CIP AIT/CIP CIP

Av Alexander Keucken

PWN –TECHNOLOGIES

• SIX® jonbytare - keramiska membran - UV/ H2O2 - biologiskt aktiva kolfilter

Metodik

SIX® – Suspended Ion Exchange

• Ska enligt PWN-technologies vara bra för ytvatten med medelhög halt av NOM,

- kompaktare och mer effektiv än konventionell reningsteknik.

• Cl- byts ut mot negativt laddade NOM-molekyler, nitrat, sulfat och bikarbonat.

• Genom att reducera NOM-halten möjliggörs rening med ozon som kan fungera

som kemisk och mikrobiologisk barriär.

Metodik

SIX® - Labbskaleförsök PWN

Syfte

I ett första steg ta reda på om processen SIX® och SIX® i kombination med

kemisk fällning är ett bra alternativ till nanomembranfiltrering och konventionell

fällning/snabbfiltrering avseende reduktion av NOM.

Genomförande

Vattenprover skickas från Görvälnverket

• Råvatten

• Sandfiltrat

• Efter UV

• Nanomembranpermeat

Metodik

SIX® - Labbskaleförsök PWN

Tester utfördes med anjonbytare: Lewatit® S5128

Del 1: Jartest 1,5l

DOC-reduktion vid 6 olika koncentrationer och 8 uppehållstider.

Del 2: Bänkskaleförsök – 60l

Utifrån jartestet valdes koncentrationen jonbytarmassa till 15ml/l ut och prover

togs ut vid 7 olika uppehållstider.

Del 3: SIX+Polyaluminiumklorid – 20l

pH 6,3 , 2,5min

Metodik

Resultat - DOC

(UVT254 values according to the first degree polynomial DOC = -

0,1984.UVT254 + 19,974 (solid and dotted lines: data modelled

according to Lagergren pseudo first order)

RSF

RSF+NF

Resultat

Resultat - Bänkskaleförsök

DOC and color removal during suspended ion exchange for a resin

concentration = 15 mL/L (DOC/color analysis by HWL)

Resultat

Resultat - Uppskalning

UVT254 improvement during suspended ion exchange as a function of contact time

for both jar test and bench scale experiment (resin concentration = 15 mL/L)

Resultat

Resultat - SIX + Polyaluminiumklorid (PAC)

RSF+NF

Resultat

Resultat - LC-OCD, RSF vs SIX vs RSF+NF

Resultat

Resultat - Anjonreduktion

SO42-, HCO3

- and NO3- removal during suspended ion exchange for a resin concentration =

15 mL/L (bicarbonate measured by HWL, sulphate and nitrate in-house)

Resultat

Slutsatser

• SIX-processen gav en reduktion av DOC med 75% och färg med 80% (konc.

15ml/L, kontakttid 30min) till skillnad från dagens reduktion av DOC på 45-50% med

konventionell rening.

• Reduktionen av framförallt biopolymerer och humussyror kan förbättras med en låg

dos fällningskemikalie (0,8ppm som Al3+ i 2,5min)

• Saltlösningen som behöver tas om hand kommer ha en koncentration på ca 1-5g

Cl/l

SIX kan, med eller utan fällning, i kombination med keramiska membran, vara ett

bra alternativ för ökad NOM reduktion på Görvälnverket och Lovö vattenverk.

Det är värdefullt att gå vidare med försök i pilotskala.

Slutsatser

Hur går vi vidare?

• Ozon intressant efter SIX

Kemisk barriär

Mikrobiologisk barriär (virus?)

Har en positiv effekt på efterföljande keramiska membran

Förbättrar borttagningen av NOM i GAC

• Intressant att testa SIX – Ozon – Keramiska membran – GAC

God reduktion av NOM

Totalt tre mikrobiologiska barriärer + ökad barriärverkan

Ökad kemisk barriär

Fortsättning

Fortsättning…

SIX®

O3

Ceramac®

GAC

• Pilot bestående av SIX - Ozon - Keramiska MF-

GAC kommer att tas i drift vid Lovöverket

hösten 2016.

• Pilotstudien är ett samarbete mellan Stockholm

Vatten och Norrvatten och kommer att pågå i ca

1 år.

• Görvälnverket & Lovöverket – samma råvatten

• Piloten kommer att optimeras för NOM-

reduktion och minimal alkalinitetsförlust.

Fortsättning

Tack!

Tack Till:

PWN Technologies

Gilbert Galjaard

Erik Koreman,

J. Zheng

Norrvatten:

Per Ericsson

Sofia Wängdahl

Bertil Johansson

Stockholm Vatten:

Ulf Eriksson

Ida Bodlund

Ebru Poulsen

Johanna Ansker

Elin Lavonen

Resultat: UV-Transmittans

UVT254 (1 cm) improvements during suspended ion exchange as a function of resin concentration and

contact time (solid and dotted lines: data modelled according to Lagergren pseudo first order)