En studie av forbehandlingstrinnet ved Vansjø vannverk

Transkript

1 En studie av forbehandlingstrinnet ved Vansjø vannverk Jon Simon Laaby Lasse Vråle (hovedveileder - UMB) Johnny Sundby (veileder - MOVAR) MOVAR IKS Interkommunalt selskap, med over brukere Eies av Moss (46%), Rygge (21%), Råde (9%), Vestby (20%) og Våler (4%). Ivaretar vannforsyning, avløpsrensing, renovasjon samt brann- og feietjenester i eierkommunene. Har blant annet Vansjø Vannverk (Rygge) og 3 avløpsrenseanlegg; Fuglevik, Hestevold og Kambo. Vannverket anses å være et av landets mest avanserte, blant pga. mye online instrumentering og god reguleringsteknikk. Samarbeider også med Fredrikstad og Sarpsborg om felles reserveforsyning av drikkevann. Kort oppsummering råvann Råvann fra Vansjø (Storefjorden -25m dyp). Varierende vannkvlitet over året. Meget forurenset innsjø med algeoppblomstringer om sommeren grunnet jorderosjon med utvasking av næringssalter. Små mengder Giardia og Cryptosporidium funnet (Norsk Vann 2008). Vansjø overvåkes høst og sommer. Varierende råvannskvalitet. Nøkkeltall: Turbiditet: FTU (0,05) Farge: mgpt/l (3) Totalt organisk karbon: ~ 8 TOC (2,2) Prosessene på Vansjø vannverk Råvannspumpestasjon med grovsiler Alkalisering og ph-stabilisering vha. Co2 og marmor før blandkammer Kjemisk fellingstrinn med ALG og Kalk for ph-justering / alkalisering Flotasjonstrinn med slamavskilling 2-meidia filtrering med Filtralite og skjellsand Kullfiltrering som etterpolering UV-anlegg (nytt) Klor og ammoniakk dosering (kloramin) Etteralkalisering vha. kalk Avvanning av slam med sentrifuger (tilsetting av polymer)

2 Kjemisk forbehandling Kalk: mengdeproporsjonal med ph-overstyring Marmor, CO2, Superfloc, ALG: mengdeproporsjonal og fast grunndose i PLS. Styrer felling etter ph i første flokk.kammer. Tilbakemelding til operatør gjennom online-målere ut av flotasjon. I tillegg faste prøveprosedyrer. Normaldrift m3/h per linje. Fast 60 galg/m3. Oppholdstid koagulering: 50 sek ved G-verdi 300 s-1 Flokkulering i tre steg, oppholdstid 7,8 min Online-overvåkning 17 turbiditetsmålere (råvann, etter flotasjon, etter mediafilter og etter kullfilter) 2 fargetallsmålinger på rå- og rentvann 6 ph-målere (Dr. Lange). 2 UV-transmisjonsmålere. 8 UV intensitetsmålere, 2 på hvert aggregat. 2 Klorrestmålere. 5 Ledningsevnemålere. Elektromagnetiske mengdemålere (Krohne). Målsetting med studien Få en dypere forståelse av de prosesser og mekanismer som foregår ved koagulering, samt studere ulike innblandingsreaktorer. Undersøke og vurdere innblandingen av koagulant i forbehandlingen. Det er interessant å fastslå om doseringsmengde er optimal i forhold til renseeffekt og om de rette forutsetninger ligger til rette for god felling. Vurdere flotasjonstrinnets kapasitet opp til dimensjonert vannmengde (slamflukt, kapasitet).

3 Modifisering av blandkammer og prøvepunkter 2 linjer, fullskala. En modifisert og en som kontroll ved blandprøver Kjemikalier dosert etter PLS. Variering av ALG: 40, 50 og 60 galg/m3 Styring av ph: 5,7 og 6,0 Originalt doseringsp unkt på nippel. Nytt doseringsp unkt Prøvetaking/pH Uttak blandprøver Lufttilsetting Oppholdstid: 2s 50s Jar-forsøk: Kvantifisering - Undersøkelser Det var ønskelig å få et sammenlikningsgrunnlag mellom fullskala- og teoretisk kjemisk felling med de aktuelt doserte kjemikalier undersøke om blandkammeret for destabiliseringen er optimalt få en pekepinn på nødvendig kjemikaliedosering på det aktuelle råvannet. Tokk ut prøver i blandkammeret ved utløpskant. Kjørte tester med varierende turtall og ulike ALG-doser, ph (5,7 og 6,0) og med/uten luft. Analyse av supernatant og visuell bedømmelse (ph, ufiltrert Al-rest, turbidtet og fargetall) Blandprøver: Kontroll av fellingstrinnet med ulik ALG-dosering og varisjon av ph. Undersøkt for originalt og nytt doseringspunkt (begge linjer, med en kontrollinje) Originalt innblandingspunkt fra nippel på hovedlinje, og nytt rør direkte i blandkammer Mulighet for luftinnblanding sammen med ALG Flotasjonstest fra 200 til 1000 m3/h, 60gALG Prøve ved innløp og utløp

4 Jar-forsøk: Resultater ph 6,0 ph 5,7 Luft, ph 5,7 Parameter ph ALG Resultat RPM ph ALG Resultat RPM ph ALG Resultat RPM Turbiditet 6,45-6, NTU ,8-6, NTU Alle 6, NTU 300/35 0 Ufiltrert alum. 6,5 50 0,08 mg/l ,5 50 0,06 mg/l Alle 6, ,1 mg/l 300/35 0 Fargetall 6,45-6, mgpt/l , mgpt/l 200 5, mgpt/l 300/35 0 Gode resultat ned mot 40 galg. Der luft tilsettes ligger ph i spranget 5,4 til 6,1 Temperatur forandres i de små volumene, samt CO2-stripping kan forekomme. ph ble målt på lab lang tid etter reaksjon Turbiditetsfjerning er knyttet til ph og partikkelkonsentrasjon. ph-styring mot 5,7viser seg mer hensiktsmessig. En hastighetsgradient på s-1 synes mest optimalt. Luft virker å ha en positiv effekt (stripper ut CO2?). 1 NTU oppnås Ved 40 g dosering synes en grense for effektiv destabilisering. Turbiditet krever normalt litt høyere ph-verdi for effektiv fjerning i forhold til fargefjerning. Supernatant turbiditet [NTU] 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 Turbiditet og koagulantdose, forsøk med lufttilsetting og phjustering mot 5,7 200 rpm 250 rpm 300 rpm 350 rpm 0, ALG-dose [g/m3] Fargefjerningens optimum kan oppnås ved så lav dose som 40 gram og lufttilseting, med ph-styring mot 5,7. Ved dette punkt er supernatant-ph på 5,65. Altså noe lavere ph enn ved turbiditetsfjerning. ph 6,2 6,1 6 5,9 5,8 5,7 5,6 5,5 5,4 5,3 ph og koagulantdos e, forsøk med lufttilsetting og phjustering mot 5,7 200 rpm 250 rpm 300 rpm 350 rpm ALG-dose [g/m3] Parameter ORIGINALT DOSERINGSPUNKT Blandprøver: ALGdosering [g/m 3 ] Resul tat Ufiltrert aluminium ug/l Differanse mot kontrollinje [%] Luft ph-styring, PLS -2% Nei 5,7 Merknader Filtrert aluminium Mangler en del data UV-transmisjon 40 86,25 % TOC 45 3,5 mg/l Fargetall 45 4,5 mgpt/l Turbiditet 40 1,5 NTU NYTT DOSERINGSPUNKT Ufiltrert aluminium ug/l Filtrert aluminium ug/l -2,3% Nei 5,7-8% Ja 5,7-13% Ja 5,7 Basert på middelverdi av to prøver 0% Nei 6,0 18% Ja 6,0 42% Ja 6,0 UV-transmisjon 40 85% 3% Ja 6,0 TOC 40 3,5 mg/l Fargetall 50 4 mgpt/l Turbiditet 40 0,82 NTU -20% Ja 6,0-15% Nei 6,0 9% Nei 6,0

5 Nokså like resultat for originalt og nytt punkt. Lavere doser akseptable, men må sees i sammenheng med sikkerhet. Luft ser ut å være mindre viktig. I tillegg vil dette kreve ekstra investeringer og driftkostander. Lufttilsetting kan implisitt forbedre renseverdi ved å forandre ph. Flotasjonstest: Noe fnokkoppbrytning Turbiditet og ufiltrert aluminium oppnår opp mot halvering gjennom flotasjonstrinnet. Alle testverdier er nokså jevne og dette tyder på god styring av tilsatt dispersjonsvann. God ytelse opp til 800 m3/h Reaktorer: Nøyaktig hvilken innblandingsintensitet i blandkammeret er ukjent beste resultater for Jar-tester oppnås ved 200 og 250 rpm. Dette tilsvarer eller er under den G-verdi blandkammeret operer med. Oppholdstiden ved Jar-test (60 sek) ved hurtiginnblanding er 10 sekunder lengre enn teoretisk oppholdstid for fullskala blandkammer. Utfall av doseringsendringer Status i dag Økonomi ved 10 g reduksjon ved 45 galg/m3 Sikkerhet (tilstrekkelig koagulering, kapasitet i filtermedia, UV, hydroksidutfelling) Forbedringspotensiale (PLS/ fuzzy logic: temperatur, turbiditet, fargetall) 45g ALG-dosering tilstrekkelig (vil variere over året) Justere ph mot 5,7 i 2. blandkammer Redusert ALG-dosering med 10 g og hensyn til variasjoner over årstiden. Oppgradering av PLS-programmvare pågår (DOSCON) Nytt UV-anlegg Ny ledning for reserveløsning for Fredrikstad

6 DOSCON Estimering av dose for fellingskjemikalier basert på operatør-input og ønsket rensegrad Systemet består av sensorer for vannkvalitet. Signalene tolkes av PLS'er med avanserte algoritmer/likninger. PLS'en styrer så doseringsmengden. Systemet klarer å tolke feil på følere i anlegget slik at det ikke doseres feil Systemet er selv-lærende over tid. Systemet kan beregne verdier basert på andre paramtre, slik at antall sensorer kan reduseres Opp til 20% besparelse av koagulantforbruk Reduserer innhold av Al/Fe i slam Stabil forbehandling som gjør det lettere å optimalisere etterfølgende rensetrinn