Notat. Siltester av avløpsvann til Nedre Romerike Avløpsrenseanlegg (NRA)

Transkript

1 Notat Til : Nedre Romerike Avløpsselskap IKS Att. : Eirik Rismyhr Fra : Bjørn Rusten, Arne Lundar og Bjarne Paulsrud Dato : Arkivnr. : O Siltester av avløpsvann til Nedre Romerike Avløpsrenseanlegg (NRA) Innholdsfortegnelse 1. Bakgrunn Siltesting Siltester som er relevante for alle typer siling Siltester som er relevante for siler som driftes med silmatte Uttak av avløpsvann Karakterisering av sandavskilt avløpsvann Siling gjennom rene silduker (uten silmatte) Partikkelstørrelsesfordeling for avløpsvann silt gjennom rene silduker Siling med silmatte på dukene Partikkelstørrelsesfordeling for avløpsvann silt gjennom duker med silmatte Sammenligning av partikkelstørrelsesfordeling etter siling gjennom 350 mikron duk med og uten silmatte Oppsummering/konklusjoner Referanser Bakgrunn NRA ønsket å kjøre tester for å finne ut hva man kan oppnå ved finsiling av sandavskilt avløpsvann. Aquateam COWI ble engasjert til å utføre slike siltester. Erfaringsmessig vil det være store variasjoner i sammensetningen av avløpsvannet inn til et kommunalt renseanlegg, avhengig av årstid, værforhold, tid på døgnet og om man evt. har returstrømmer. Ved kjøring av siltester blir det bli tatt ut en stor batch av avløpsvann, som vil bli brukt til et komplett sett av siltester. Siltestene vil være representative for den sammensetningen av avløpsvann som man hadde på det tidspunktet man tok ut avløpsvannet. Aquateam COWI AS Hasleveien 10, 0571 OSLO Postboks 6875, Rodeløkka N-0504 OSLO Telefon: Telefaks: E-post: aquateam@aquateam.no Organisasjonsnummer: NO MVA Kontonummer:

2 Ved NRA ble det kjørt totalt tre sett med siltester, der den første var fra en periode med langvarig tørrvær, den andre fra en periode med noe nedbør i form av regnbyger, og den tredje fra en periode med moderat til sterk nedbør. 2. Siltesting Siltestene ble gjennomført med en benkeskala siltester (Rusten og Lundar, 2006). Avløpsvannet ble analysert på totalt suspendert stoff (TSS) og kjemisk oksygenforbruk (KOF). I tillegg ble det målt partikkelstørrelsesfordeling (PSF) med Malvern Mastersizer. Partikkelstørrelsene er angitt som arealbasert diameter (ABD). For filtrering av prøver og måling av TSS ble det benyttet glassfiberfiltre, type Whatman GF/C. Siltestene kan deles inn i to hovedtyper: 2.1. Siltester som er relevante for alle typer siling En liten mengde avløpsvann ble silt gjennom rene silduker med lysåpninger fra 11 mikron og opp til 500 mikron (totalt 10 silduker) Siltester som er relevante for siler som driftes med silmatte Sildukene ble tilført så mye avløpsvann at det ble dannet en silmatte på dukene. Siling med silmatte ble gjennomført med silduker med lysåpninger fra 90 mikron til 350 mikron (totalt 4 silduker). 3. Uttak av avløpsvann Avløpsvann ble tatt ut av renne etter sandfang og før forsedimentering. Det ble tatt ut totalt tre batcher med avløpsvann. Batch 1 ble tatt ut onsdag 26. mars 2014, klokka 09:40. Vanntemperaturen var 9,3 C. Utendørs var det et lett snødryss og lufttemperaturen var +3 C. Vannføringen var 550 l/s, som er normalt for tørrværsavrenning. Batch 2 ble tatt ut tirsdag 1. juli 2014, klokka 09:40. Vanntemperaturen var 15,0 C. Det var lettskyet pent vær med en lufttemperatur på +16 C. Vannføringen var 420 l/s, som er tørrværsavrenning. Batch 3 ble tatt ut torsdag 14. august 2014, klokka 10:30. Vanntemperaturen var 16,0 C. Det var regnvær forut for prøvetakingen og lett regn på prøvetakingsdagen. Vannføringen var 1005 l/s, som er representativt ved moderat til sterk nedbør. For alle batchene ble siltestene kjørt umiddelbart etter at avløpsvannet var tatt ut. 4. Karakterisering av sandavskilt avløpsvann Karakterisering av sandavskilt avløpsvann fra NRA er vist i tabell 1. Avløpsvannet i batch 1 var mest konsentrert. Batch 3 hadde lavest innhold av organisk stoff, målt som både filtrert KOF (FKOF) og total KOF (TKOF). Batch 3 hadde imidlertid høyere konsentrasjon av TSS enn batch 2. Lavt innhold av FKOF og relativt høyt innhold av TSS er typisk i en nedbørsituasjon, slik som når avløpsvannet til batch 3 ble tatt ut. Forholdet mellom partikulær KOF (PKOF) og TSS var også lavest i batch 3 siden man i nedbørsituasjoner normalt vil få mere uorganisk partikulært materiale inn i avløpsnettet. Andelen av organisk materiale på løst Side 2:22

3 eller kolloidal form (FKOF) var så lavt som 25 % for batch 1 og batch 3, og ca. 40 % for batch 2. Tabell 1. Analyser av sandavskilt avløpsvann fra NRA. Batch Dato Ledn. evne, µs/cm ph TSS, mg/l TKOF, mg/l FKOF, mg/l mg PKOF/ mg TSS FKOF/ TKOF 1 (kl 09:40) 26/ , ,32 0,26 2 (kl 09:40) 1/ , ,13 0,42 3 (kl 10:30) 14/ , ,08 0,24 TKOF = total KOF; FKOF = filtrert KOF; PKOF = partikulær KOF Partikkelstørrelsesfordeling (PSF), målt med Malvern Mastersizer, er vist i figurene 1, 2 og 3. Generelt sett var det få store partikler i avløpsvannet. Batch 2 hadde høyest andel TSS i form av små partikler, noe som også framgår av tabell 2. For batch 1 og batch 3 var henholdsvis 58 % og 55 % av partiklene mindre enn 100 mikron, mens hele 70 % av partiklene var mindre enn 100 mikron i batch 2. Tabell 2. Partikkelstørrelsen hvor henholdsvis 10 % av TSS (d10), 50 % av TSS (d50) og 90 % av TSS (d90) i sandavskilt avløpsvann bestod av partikler mindre enn angitt størrelse. Partikkelstørrelse Batch 1, 26/ Batch 2, 1/ Batch 3, 14/ d 10, mikron d 50, mikron d 90, mikron Figur 1. Partikkelstørrelsesfordeling for sandavskilt avløpsvann fra batch 1, tatt ut 26/ Side 3:22

4 Figur 2. Partikkelstørrelsesfordeling for sandavskilt avløpsvann fra batch 2, tatt ut 1/ Figur 3. Partikkelstørrelsesfordeling for sandavskilt avløpsvann fra batch 3, tatt ut 14/ Side 4:22

5 5. Siling gjennom rene silduker (uten silmatte) Hensikten med disse testene var å se hvilke partikler man fjernet med de forskjellige sildukene, når disse ble kjørt uten silmatte. I disse testene startet vi med rene silduker, og vi filtrerte maksimalt 1 liter avløpsvann gjennom et dukareal på 0,0095 m 2. For duker med små lysåpninger vil silduken gå tett før man får gjennom 1 liter vann, og da samlet vi opp det vannet som gikk gjennom duken i løpet av 60 sekunder. For alle batchene gikk sildukene med åpninger på 11, 18, 33 og 55 mikron tette før hele literen med vann var gått igjennom duken. For silduken med 55 mikron åpning var det imidlertid bare ml som ikke hadde gått igjennom etter 60 sekunder. I figurene 4, 5 og 6 er partikkelstørrelsesfordelingen målt med Malvern mastersizer sammenlignet med gjenværende % TSS etter siling gjennom silduker med forskjellige dukåpninger. Dersom alle partiklene er inkompressible, udelelige og perfekte kuler, og åpningene i sildukene er eksakt som oppgitt nominell åpning, så skal i teorien datapunktet for en gitt silduk ligge på PSF-kurven for den aktuelle dukåpningen. Dette forutsetter i tillegg at TSSanalysene er 100 % eksakte, noe de aldri vil være. Figur 4. Partikkelstørrelsesfordeling for sandavskilt avløpsvann fra batch 1, tatt ut 26/3-2014, hvor PSF målt med Malvern Mastersizer er sammenlignet med gjenværende % av TSS etter siling (uten silmatte) gjennom duker med forskjellige dukåpninger. Side 5:22

6 Figur 5. Partikkelstørrelsesfordeling for sandavskilt avløpsvann fra batch 2, tatt ut 1/7-2014, hvor PSF målt med Malvern Mastersizer er sammenlignet med gjenværende % av TSS etter siling (uten silmatte) gjennom duker med forskjellige dukåpninger. Figur 6. Partikkelstørrelsesfordeling for sandavskilt avløpsvann fra batch 3, tatt ut 14/8-2014, hvor PSF målt med Malvern Mastersizer er sammenlignet med gjenværende % av TSS etter siling (uten silmatte) gjennom duker med forskjellige dukåpninger. Side 6:22

7 Det var en generell tendens til at for de minste dukåpningene fjernet de rene sildukene til dels betydelig mindre mengder TSS enn det man skulle forvente ut fra PSF-kurven. Avviket var større jo finere duken var. Dette skjedde til tross for at de fineste dukene gikk tette, slik at man i teorien skulle ha fått noe bedre renseeffekt. Årsakene til dette avviket er ikke kjent, men jo mer partiklene avviker fra en kuleform (avlange partikler), jo mer sannsynlig er det at de kan gå gjennom duken selv om den arealbaserte diameteren (ABD) på partikkelen er større enn dukåpningen. Partikler som er kompressible kan også gå gjennom silduken, selv om ABD er større enn dukåpningen. Partikler kan også dele seg i kontakt med duken slik at det dermed blir dannet flere små partikler enn det som framgår av PSF-kurvene for sandavskilt avløpsvann. Dette vil bli nærmere kommentert i forbindelse med PSF-kurvene for silt avløpsvann. For dukåpninger fra 90 til 350 mikron var det for alle tre batchene relativt godt samsvar mellom målt TSS-fjerning og det man skulle forvente ut fra PSF-kurvene for sandavskilt avløpsvann. For batch 1 var det godt samsvar også for sildukene med åpninger på 33, 55 og 74 mikron. Konsentrasjonene av TSS og TKOF er vist for ubehandlet avløpsvann (ingen duk) og etter siling gjennom silduk med angitt dukåpning i henholdsvis figur 7 og figur 8. Tilsvarende er % renseeffekt etter siling gjennom de forskjellige dukene vist i henholdsvis figur 9 og figur 10. Alle målinger er uten oppbygging av silmatte på silen. Med samme silduk ble det generelt sett oppnådd høyere renseeffekter med vann fra batch 1 og batch 3 enn med vann fra batch 2. Figur 7. Konsentrasjoner av TSS etter siling gjennom forskjellige silduker. Side 7:22

8 Figur 8. Konsentrasjoner av TKOF etter siling gjennom forskjellige silduker. Figur 9. TSS fjernet (%) etter siling gjennom forskjellige silduker. Side 8:22

9 Figur 10. Total KOF fjernet (%) etter siling gjennom forskjellige silduker Partikkelstørrelsesfordeling for avløpsvann silt gjennom rene silduker Figur 11 viser partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 1, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker. De totale akkumulerte mengdene for hver duk tilsvarer den prosentandelen av TSS som har gått gjennom duken. Målt med Malvern Mastersizer var de største partiklene som gikk gjennom duken noe større enn den nominelle dukåpningen for alle de testede sildukene. Den relative forskjellen mellom nominell dukåpning og partikkelstørrelse etter siling var imidlertid størst for de fineste dukene. For dukåpningene på henholdsvis 33 og 55 mikron var 25 % og 13 % av partikkelmengden som ble sluppet gjennom dukene større enn nominell dukåpning. For 350 mikron silduk var mindre enn 3 % av partikkelmengden som ble sluppet gjennom duken større enn nominell dukåpning. At noen av partiklene etter siling er større enn dukåpningen kan skyldes at de avviker fra kuleform (er avlange) eller at de er kompressible. Det kan også skyldes at noen partikler flokkulerer etter at de har gått gjennom duken og før det måles PSF. For 33 mikron silduk var det for batch 1 godt samsvar mellom observert fjerning av TSS og hva man skulle forvente ved å gå inn på 33 mikron på PSF-kurven for sandavskilt avløpsvann. For denne duken er derfor den mest nærliggende forklaringen til at 25 % av partikkelmengden etter siling var større enn nominell dukåpning at det har skjedd en flokkulering etter siling. Side 9:22

10 Figur 11. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 1, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker (uten silmatte). Figur 12 viser partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 2, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker. De totale akkumulerte mengdene for hver duk tilsvarer den prosentandelen av TSS som har gått gjennom duken. For de tre største dukåpningene (250, 350 og 500 mikron) ble utløpskonsentrasjonene av TSS omtrent de samme. Det spesielle med denne testen var at med unntak av den minste (18 mikron) og den største (500 mikron) silduken, så økte mengden små partikler i avløpsvannet etter siling. Tydeligst var dette for duken med 250 mikron lysåpning, hvor mengden partikler mindre enn 20 mikron var 45 % høyere etter siling enn før siling, og mengden partikler mindre enn 50 mikron var nesten 30 % høyere etter siling enn før siling. I området under 80 mikron var PSF-kurvene tilnærmet like for avløpsvann silt gjennom duker med lysåpninger på henholdsvis 350, 150, 90 og 74 mikron. For disse dukene var mengden partikler mindre enn 20 mikron ca % høyere etter siling enn før siling, og mengden partikler mindre enn 50 mikron var mellom 16 og 17 % høyere etter siling enn før siling. Det er derfor tydelig at en god del av de partiklene som har gått gjennom disse sildukene har blitt delt opp i mindre partikler. For de fineste dukene ble det for batch 2 observert at det etter siling var store mengder partikler som var betydelig større enn den nominelle dukåpningen. For duken med 18 mikron åpninger var mer enn 65 % av partikkelmengden etter siling større enn den nominelle dukåpningen. For duken med 33 mikron åpninger var ca. 30 % av partikkelmengden etter siling større enn den nominelle dukåpningen. Side 10:22

11 Figur 12. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 2, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker (uten silmatte). Figur 13 viser partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 3, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker. De totale akkumulerte mengdene for hver duk tilsvarer den prosentandelen av TSS som har gått gjennom duken. For de tre største dukåpningene (250, 350 og 500 mikron) var PSF for partikler mindre enn ca. 60 mikron omtrent den samme i silt avløpsvann som for sandavskilt avløpsvann. I området fra 60 mikron til ca. 300 mikron var det imidlertid betydelig større mengde partikler etter siling enn før siling, noe som indikerer at en del av de store partiklene delte seg i forbindelse med silingen. For batch 3 var kurvene for vann silt gjennom duker med åpninger på 74 og 55 mikron nesten identiske. Opp til en størrelse på ca. 100 mikron var mengden partikler etter siling større enn før siling. Spesielt for de fineste dukene ble det også for batch 3 observert at det etter siling var store mengder partikler som var betydelig større enn den nominelle dukåpningen. For duken med 11 mikron åpninger var mer enn 75 % av partikkelmengden etter siling større enn den nominelle dukåpningen. For dukene med 18 og 33 mikron åpninger var henholdsvis 65 % og nesten 50 % av partikkelmengden etter siling større enn den nominelle dukåpningen. At noen av partiklene etter siling er større enn dukåpningen kan skyldes at de avviker fra kuleform (er avlange) eller at de er kompressible. Det kan også skyldes at noen partikler flokkulerer etter at de har gått gjennom duken og før det måles PSF. Det er imidlertid påfallende at uansett hvor fin silduk som brukes virker det som at ingen av PSF-kurvene flater ut før man kommer til en partikkelstørrelse på minst 100 mikron. Det vil si at det er mye partikler i silt avløpsvann som har en størrelse mellom nominell dukåpning og opp til ca. 100 mikron. Uten silmatte gir imidlertid finere duker en klart økt renseeffekt, slik at selv om det etter siling er mye partikler som er større enn nominell dukåpning så fjerner de uansett betydelig mere partikler totalt (målt som TSS) enn grovere duker. Side 11:22

12 Figur 13. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 3, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker (uten silmatte). 6. Siling med silmatte på dukene For testene med silmatte på sildukene er fjerningen av TSS og total KOF (i %) vist som en funksjon av silingshastigheten i figurene 14 og 15 for batch 1, figurene 16 og 17 for batch 2, og figurene 18 og 19 for batch 3. Så sant det er nok store partikler til å etablere en silmatte på duken, er tidligere erfaring at renseeffekten med hensyn på TSS i stor grad er avhengig av silingshastigheten, ved at en tykkere silmatte gir lavere hydraulisk kapasitet og økt fjerning av TSS. Høyeste silingshastighet i disse forsøkene med silmatte var snaut 80 m 3 /m 2 dukareal h. Maksimal hydraulisk kapasitet uten silmatte vil være mye høyere. Resultatene fra batch 1 var som forventet med hensyn på fjerning av TSS. Alle testene viste godt over 50 % fjerning av TSS, men dette var ved relativt lave silingshastigheter, siden den høyeste silingshastigheten var bare 35 m³/m²-h. KOF-resultatene viste store sprik, og det var helt klart store usikkerheter i KOF-målingene. Ved de høyeste silingshastighetene var målt KOF-reduksjon høyere enn det man skulle forvente ut fra målt TSS-reduksjon og forholdet mellom FKOF og TKOF i sandavskilt avløpsvann. For batch 2 var også fjerningen av KOF noe bedre enn forventet ut fra målt TSS-reduksjon og FKOF/TKOF-forholdet i sandavskilt avløpsvann. For både TSS og KOF var imidlertid endringen av renseeffekt som funksjon av silingshastighet som forventet. Både PSF-kurven av sandavskilt avløpsvann og siling gjennom rene silduker (se figur 5) viste at det ville være vanskelig å oppnå høye renseeffekter ved siling av vannet i batch 2. Dette bekreftes i figur 16, som viser at man måtte ned mot en silingshastighet på 10 m³/m²-h for å ha en tilstrekkelig silmatte til å komme over 50 % fjerning av TSS. Side 12:22

13 Figur 14. Fjerning av TSS som funksjon av silingshastighet. Siling av Batch 1, med silmatte på sildukene. Figur 15. Fjerning av total KOF som funksjon av silingshastighet. Siling av Batch 1, med silmatte på sildukene. Side 13:22

14 Figur 16. Fjerning av TSS som funksjon av silingshastighet. Siling av Batch 2, med silmatte på sildukene. Figur 17. Fjerning av total KOF som funksjon av silingshastighet. Siling av Batch 2, med silmatte på sildukene. Side 14:22

15 Figur 18. Fjerning av TSS som funksjon av silingshastighet. Siling av Batch 3, med silmatte på sildukene. Figur 19. Fjerning av total KOF som funksjon av silingshastighet. Siling av Batch 3, med silmatte på sildukene. Side 15:22

16 For batch 3 var endringen av renseeffekt som funksjon av silingshastighet som forventet for både TSS og KOF. Ut fra målt TSS-reduksjon og FKOF/TKOF-forholdet i sandavskilt avløpsvann var imidlertid fjerningen av KOF noe bedre enn det man skulle forvente for de to datapunktene med høyest silingshastighet. Figur 18 viser at det med silmatte var mulig å oppnå meget høy fjerning av TSS dersom silingshastigheten var tilstrekkelig lav (og silmatten tilstrekkelig tykk). For å komme over 50 % fjerning av TSS måtte silingshastigheten være 15 m³/m²-h Partikkelstørrelsesfordeling for avløpsvann silt gjennom duker med silmatte Figur 20 viser partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 1, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker med silmatte på dukene. De totale akkumulerte mengdene for hver duk og silingshastighet tilsvarer den prosentandelen av TSS som har gått gjennom duken. Alle testene ble kjørt med relativt lave silingshastigheter, slik at det ikke var de helt store forskjellene i oppnådde resultater. Tendensen var imidlertid slik at jo lavere silingshastighet man hadde, jo lavere ble utløpskonsentrasjonen av TSS. Med unntak av de to testene med 350 mikron duker var det ingen partikler større enn ca. 100 mikron i vann som var silt gjennom duk med silmatte. Figur 20. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 1, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker, med silmatte på dukene. Figur 21 viser partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 2, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker med silmatte på dukene. De totale akkumulerte mengdene for hver duk og silingshastighet tilsvarer den prosentandelen av TSS som har gått gjennom duken. Sammenlignet med batch 1 var det større spredning i silingshastighetene, og det var derfor også større spredning i PSF-kurvene. Jo lavere silingshastighet man hadde, jo lavere ble utløpskonsentrasjonen av TSS. Side 16:22

17 Figur 21. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 2, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker, med silmatte på dukene. Figur 22 viser partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 3, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker med silmatte på dukene. De totale akkumulerte mengdene for hver duk og silingshastighet tilsvarer den prosentandelen av TSS som har gått gjennom duken. Silingshastighetene varierte fra 0,8 til 79,5 m³/m²-h og fjerningen av TSS varierte fra 84 % til 28 %. Lavere silingshastighet ga høyere renseeffekt. 7. Sammenligning av partikkelstørrelsesfordeling etter siling gjennom 350 mikron duk med og uten silmatte Partikkelstørrelsesfordeling etter siling gjennom 350 mikron duk uten og med silmatte på duken er vist sammen med partikkelstørrelsesfordelingen i sandavskilt avløpsvann i figur 23 for batch 1, figur 24 for batch 2, og figur 25 for batch 3. Grunnen til at vi har valgt ut en 350 mikron duk er at dette er den duktypen som i utgangspunktet er standard duk for primærrensing med Salsnes Filter finsiler. Siling med silmatte ga alltid bedre renseeffekt enn siling uten silmatte, men for å oppnå høye renseeffekter var man avhengig av lave silingshastigheter (dvs. tykk silmatte). For batch 1 ble det oppnådd 28 % fjerning av TSS uten silmatte, 56 % fjerning med silmatte ved en silingshastighet på 35 m³/m²-h, og 68 % fjerning med silmatte ved en silingshastighet på 10 m³/m²-h. For batch 2 ble det oppnådd bare 10 % fjerning av TSS uten silmatte, 58 % fjerning med silmatte ved en silingshastighet på 8 m³/m²-h, og 67 % fjerning med silmatte ved en silingshastighet på bare 3 m³/m²-h. For batch 3 ble det oppnådd 16 % fjerning av TSS uten silmatte, bare 28 % fjerning med silmatte ved en silingshastighet på 79 m³/m²-h, og hele 75 % fjerning med silmatte ved en silingshastighet på 6 m³/m²-h. Side 17:22

18 Figur 22. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 3, samt for vann som har blitt silt gjennom forskjellige silduker, med silmatte på dukene. Figur 23. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 1, samt for vann som har blitt silt gjennom 350 mikron silduk henholdsvis uten og med silmatte på duken. Side 18:22

19 Figur 24. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 2, samt for vann som har blitt silt gjennom 350 mikron silduk henholdsvis uten og med silmatte på duken. Figur 25. Partikkelstørrelsesfordeling for ubehandlet vann fra batch 3, samt for vann som har blitt silt gjennom 350 mikron silduk henholdsvis uten og med silmatte på duken. Side 19:22

20 8. Oppsummering/konklusjoner Ved NRA ble det kjørt benkeskala siltester med tre batcher av sandavskilt avløpsvann. Batch 1 (26/3-2014) var fra en tørrværssituasjon med lav vanntemperatur, batch 2 (1/7-2014) var fra en tørrværssituasjon med høy vanntemperatur, og batch 3 var fra en nedbørsituasjon med høy vanntemperatur. Ut fra karakteriseringen (TSS, TKOF, FKOF, PSF-kurve) av det sandavskilte avløpsvannet var effekten av siling som forventet. Batch 2 hadde den mest ugunstige sammensetningen og oppnådde de laveste renseeffektene både uten silmatte på dukene og med silmatte på dukene ved tilnærmet like silingshastigheter. Uten silmatte på dukene vil vi forvente at fjerningen av kuleformede partikler på en duk med en gitt dukåpning skal tilsvare det vi kan lese av en PSF-kurve for en partikkelstørrelse tilsvarende dukåpningen. I praksis viser det seg at det er relativt godt samsvar mellom PSFkurver og fjerning av TSS for duker med store åpninger. For duker med små åpninger er det til dels betydelig lavere renseeffekter enn det man skulle forvente ut fra PSF-kurvene. Grensen mellom store og små dukåpninger varierer noe fra avløpsvann til avløpsvann, men ligger i området 33 mikron til 74 mikron. Årsakene til dette avviket for fine duker er ikke kjent, men jo mer partiklene avviker fra en kuleform (avlange partikler), jo mer sannsynlig er det at de kan gå gjennom duken selv om den arealbaserte diameteren (ABD) på partikkelen er større enn dukåpningen. Partikler som er kompressible kan også gå gjennom silduken, selv om ABD er større enn dukåpningen. Partikler kan også dele seg i kontakt med duken slik at det dermed blir dannet flere små partikler enn det som framgår av PSF-kurvene for sandavskilt avløpsvann. For de fineste dukene ble det også funnet at silt avløpsvann inneholdt til dels mye partikler som var betydelig større enn nominell dukåpning. For duken med 11 mikron åpninger ble det for eksempel for batch 3 funnet at mer enn 75 % av partikkelmengden etter siling var større enn den nominelle dukåpningen. At noen av partiklene etter siling er større enn dukåpningen kan skyldes at de avviker fra kuleform (er avlange) eller at de er kompressible. Det kan også skyldes at noen partikler flokkulerer etter at de har gått gjennom duken og før det måles PSF. Det var imidlertid påfallende at uansett hvor fin silduk som ble brukt virket det som at ingen av PSF-kurvene flatet ut før man kom opp til en partikkelstørrelse på minst 100 mikron. Det vil si at det er mye partikler i silt avløpsvann som har en størrelse mellom nominell dukåpning og opp til ca. 100 mikron. Uten silmatte gir imidlertid finere duker en klart økt renseeffekt, slik at selv om det etter siling er mye partikler som er større enn nominell dukåpning så fjerner finere duker uansett betydelig mere partikler totalt (målt som TSS) enn grovere duker. I batch 3 var for eksempel renseeffekten for TSS på 40 % med 90 mikron duk og på 73 % med 11 mikron duk. Som i alle tidligere tester med silmatte på dukene, så var fjerningen av TSS en funksjon av silingshastigheten gjennom silduken og uavhengig av størrelsen på åpningene i duken. For batch 1 ble det oppnådd 56 % fjerning av TSS ved en silingshastighet på 35 m³/m²-h, som var den høyeste silingshastigheten som ble testet. For batch 2 måtte man ned i nesten 10 m³/m²-h og for batch 3 ned i 15 m³/m²-h for å klare over 50 % fjerning av TSS. Den høyeste renseeffekten var 84 % og ble målt ved en silingshastighet på bare 1,2 m³/m²-h. Med støtte fra Forskningsrådet og Salsnes Filter pågår det et forskningsprosjekt for å finne ut hva som er optimal partikkelfjerning foran et nitrogenfjerningsanlegg. Fjerner man for mange, spesielt av de små partiklene, vil det redusere denitrifiseringen i en fordenitrifiseringsprosess. Fjerner man for lite partikler vil det være negativt for nitrifiseringsprosessen og samtidig bidra til økt oksygenforbruk i prosessen. Forsøkene så langt har konkludert med at det optimale er siling med en 33 mikron duk uten silmatte (Razafimanantsoa et al., 2014a; Side 20:22

21 2014b), men vi forventer at optimal PSF etter siling kan variere noe fra et renseanlegg til et annet. For de tre batchene med sandavskilt avløpsvann fra NRA ble det oppnådd fra ca. 40 % til 60 % fjerning av TSS og 35 % til 45 % fjerning av total KOF ved siling gjennom 33 mikron duk uten silmatte. Ved Nordre Follo renseanlegg har det blitt kjørt forsøk med to MBBR pilot-anlegg i parallell, der det ene anlegget ble tilført avløpsvann etter 2 mm sil og det andre anlegget ble tilført avløpsvann etter 33 mikron sil (uten silmatte). Den biologiske nitrogenfjerningen var noe dårligere i pilot-anlegget med 33 mikron siling av innkommende avløpsvann, men fordi silen fjernet noe partikulært nitrogen var utløpskonsentrasjonene av nitrogen fra de to anleggene i praksis helt like (Rusten et al., 2014). Silen med 33 mikron duk fjernet gjennomsnittlig 41 % av innkommende TSS og 31 % av innkommende KOF. Det optimale for NRA vil være avhengig av hvor mye nitrogen man ønsker å fjerne med henholdsvis fordenitrifisering og etter-denitrifisering. Med en betydelig grad av for-denitrifisering, slik som i dag, vil det optimale sannsynligvis være ca. 40 % fjerning av SS og 25 % fjerning av BOF 5, og hvor mindre enn 5 % av partikkelmengden etter primærrensing har en arealbasert diameter på over 100 mikron. Dersom man ønsker å gå over til økt bruk av etter-denitrifisering, siden man i etter-denitrifiseringen har store volumer med muligheter for en betydelig økning av kapasiteten, vil det være optimalt å fjerne mest mulig partikler og mest mulig organisk stoff i primærrensingen. I praksis bruker de fleste finsiler for primærrensing en duk med 350 mikron åpninger. Dette gir en sterkere og mer holdbar duk, og også en duk med betydelig større hydraulisk kapasitet, enn for eksempel en duk med 33 mikron åpninger. For det avløpsvannet man har ved NRA vil en 350 mikron duk kreve at man kjører med silmatte for å oppnå ønsket renseeffekt. Uten silmatte ble det oppnådd fra 10 til 28 % fjerning av TSS med 350 mikron duk. Med silmatte ble renseeffekten økt til 75 % fjerning av TSS ved en silingshastighet på 6 m³/m²-h. Vi har ingen direkte målinger av TSS over forsedimenteringen, som kan brukes til å sammenligne med resultatene fra siltestene. Basert på total BOF 5 inn til renseanlegget og total pluss filtrert BOF 5 inn til biologisk trinn under NOWATECH-testingen (Rusten og Paulsrud, 2009), kan imidlertid reduksjonen av TSS over forsedimenteringen i NOWATECH-perioden estimeres til mellom 55 og 60 %. Hydraulisk belastning tilsvarte en overflatebelastning på forsedimenteringen på ca. 1,5 m 3 /m 2 -h. For å unngå at man fjerner for mye organisk stoff ved lave vannmengder har silene den fordelen at man kan regulere renseeffekten ved å øke rotasjonshastigheten på silduken slik at silmatten blir tynnere. De utførte siltestene gir ikke noe klart svar på om det vil være fordelaktig å satse på finsiler ved en utbygging av primærrensingen på NRA. Basert på resultatene vil en konservativ dimensjonering med 350 mikron duk og siling med silmatte tilsi en midlere silingshastighet i området m³/m²-h. Dette er en relativt lav belastning for primærsiling og vil kreve et stort sildukareal. For å komme fram til en klar konklusjon om det er fordelaktig for NRA å satse på finsiler for primærrensing vil det være nødvendig å kjøre tester med et lite pilot-anlegg. Med et pilotanlegg får man testet effekten av roterende duk og hvilken betydning dette har for renseeffekt og hydraulisk kapasitet. Man får også testet prosedyrer for rengjøring av duk, og fortykking/avvanning av primærslammet. Salsnes Filter jobber med en ny SF500 maskin som vil være velegnet til pilot-forsøk. De første eksemplarene av denne maskinen ventes å være tilgjengelige tidlig i Pilot-forsøk kan også kjøres med en SF1000 maskin. 9. Referanser Razafimanantsoa V. A., Ydstebø L., Bilstad T., Sahu A. K. & Rusten B. (2014a) Effect of Selective Organic Fractions on Denitrification Rates Using Salsnes Filter as Primary Treatment. Water Science & Technology, Vol. 69, No. 9, pp Side 21:22

22 Razafimanantsoa V. A., Ydstebø L., Bilstad T., Sahu A. K. & Rusten B. (2014b) Impact of selective size distribution of influent suspended solids on downstream biological processes. Proceedings, A069. IWA Conference on Pretreatment of Water and Wastewater, Shanghai, China May. Rusten B. and Lundar A. (2006): How a simple bench-scale test greatly improved the primary treatment performance of fine mesh sieves. Paper presented in Session 26 at WEFTEC 2006, Dallas, TX, October 21-25, Published in CD-proceedings, pp Rusten B. and Paulsrud B. (2009) Environmental Technology Verification of a Biofilm Process for High Efficiency Nitrogen Removal From Wastewater. Paper presented at WEFTEC 2009, Orlando, FL, October Published in CD-proceedings, pp Rusten B., Sahu A. K., Otis C., Razafimanantsoa V. A. and Andriamiarinjaka M. A. (2014) Side by side comparison of biological nitrogen removal in MBBRs treating municipal wastewater after 2 mm sieve and after 33 microns Salsnes Filter, respectively. Aquateam COWI memo of August 31 (Confidential). Side 22:22