Korrosjonskontroll ved bruk av fellingsanlegg og Moldeprosessen spesielt

Transkript

1 Korrosjonskontroll ved bruk av fellingsanlegg Fagtreff om korrosjonskontroll, Norsk vannforening Svartediket VBA, Jon Brandt, Asplan Viak

2 Agenda Ulike fellingsprosesser i kombinasjon med korrosjonskontroll Generelt om Moldeprosessen Korrosjonskontroll i Moldeprosessen Hva er riktig for ulike vannverk

3 Alkalisering/karbonatisering i kombinasjon med direktefiltrering Direktefiltrering og mikronisert marmor Moldeprosessen Al/PAX Polymer JKL CO 2 Flokku - lering CaCO3 CO 2 Lut CO 2 2-media sandfilter 2/3-media sandfilter Marmorfilter Direktefiltrering kalk/co 2 Larviksprosessen Al/PAX Polymer JKL Flokku - lering CO 2 Kalk Kalk CO2 CO 2 2/3-media sandfilter 2-media sandfilter Marmorfilter

4 Vannglass / direktefiltrering Al/PAX Vannglass Vannglass 2/3-media sandfilter Vannglass kan i gitte tilfeller fungere som hjelpekoagulant og erstatte polymer. Vannglass er basisk og brukes til ph-justering. Type vannglass velges ut fra koaguleringsph. Riktig silisiummengde er avgjørende. Aluminium bør blandes i vannstrømmen før dosering av vannglass. Brukes også sammen med kontinuerlige sandfiltre, Dynasand. Eks Kyrkjebø VBA, Høyanger kommune

5 Direktefiltrering og mikronisert marmor Al/PAX Polymer Flokku - lering CaCO3 CO 2 Lut CO 2 2/3-media sandfilter Utfordringer med prosessen: Mange kjemikalier som skal optimaliseres både i forhold til koagulering og korrosjonskontroll. Mikronisert marmor må gå i full løsning før filtrering Eks Kismul og Sædalen VBA, Bergen Vann KF

6 Direktefiltrering og kalk/co 2 Al/PAX Polymer Flokku - lering CO 2 Kalk Kalk CO2 2/3-media sandfilter Utfordringer med prosessen: Mange kjemikalier som skal optimaliseres både i forhold til koagulering og korrosjonskontroll. Dosering av kalk/co 2 kan være krevende. Må dimensjonere doseringsutstyret/ kalkbereder tilstrekkelig Eksempel: Aurevann VBA, Bærum kommune, Skullerud VBA, Oslo kommune

7 Moldeprosessen JKL CO 2 2-media sandfilter Marmorfilter Utfordringer med prosessen: Unngå sammenblanding av kvartssand og marmor. -> Krever høy spylehastighet Få kjemikalier, ved problemer med koaguleringen har man få parametre å justere på. Finstoff fra marmoren kan gi driftsproblemer på avløpsnettet Eksempel: Svartediket VBA og Jordalsvatnet VBA, Bergen Vann KF

8 Valg av koagulant / metode for korrosjonskontroll Dosering av aluminium benyttes normalt sammen med: - Kalk/CO 2 - Mikronisert marmor - Vannglass Dosering av jern benyttes normalt sammen med: - Marmorfilter

9 Hvorfor passer koagulering med jern og marmorfilter godt sammen? Marmorfilteret har en evne til å holde tilbake restjern fra fellingsprosessen. Jernet feller ut som jernhydroksid eller jernkarbonat. Det gir lave verdier på restjern ut av marmorfilteret. Felling med jern krever normalt lav koaguleringsph (<4,5). Lav koaguleringsph gir høy oppløsning av marmor, og reduserer behovet for CO 2 dosering. I det lave koaguleringsområdet påvirker ikke CO 2 -doseringen ph. Man kan derfor styre koaguleringen og korrosjonskontrollen som separate prosesser.

10 Moldeprosessen Jernkloridsulfat ph < 4,5 Råvann Antrasitt/Filtralite Mixer Kvartssand CO 2 Marmor ph >8,0 Rentvann

11 Tilbakespyling Polymer 95 % Luft Spylevann Filter 5 % Gravitasjons fortykker Klarvann til råvannsiden Slam til behandling

12 Dimensjonering av Moldeprosessen - nøkkeltall Filterhastighet: ± 8,0 m/hour EBCT alkalisk filter: Minimum 15 min Jerndose: 2,5 6 mg Fe/l (avhengig av råvann) Koagulerings-pH: < 4,5 Filtersyklus: timer Spylehastighet: 60 m/h

13 Reetablering av filtersengen etter tilbakespyling

14 31 Moldeprosessanlegg i Norge Røst VBA, 15 l/s <50 l/s l/s l/s l/s l/s l/s Svartediket VBA, Bergen 925 l/s In operaton Under construction

15 I Moldeprosessen foregår korrosjonskontrollen med karbonatisering/alkalisering Drikkevannsforskriften sier: ph mellom 6,5 og 9,5 vannet skal ikke være korrosivt Veilederen til drikkevannsforskriften sier: For kobber, messing og sementbaserte materialer anbefales: ph: 8,0-9,0 Alkalitet: 0,6-1,0 mmol/l Kalsium: mg/l-ca Aciditet / fri CO 2 : minst mulig

16 Veilederen sier også: Fri CO 2 gir økende korrosjon på kobber og sementbaserte materialer. ph bør derfor være over 8,0 Jernledninger uten mørtelforing kan få redusert korrosjonshastighet med økt innhold av fri CO 2 For plastledninger er vannkvaliteten av mindre betydning. Klorid og sulfat virker generelt korrosjonsfremmende og bør holdes på lave nivå for å unngå groptæring

17 Målet er å nærme seg likevekt med CaCO3 Lanligers Indeks (LI) benyttes som mål på hvor nær likevekt man er: LI = ph + log[ca 2+ ] + lg[hco 3- ] + lg K 2 -lg K s I indeksen inngår altså: - ph - kalsiuminnhold -innhold av bikarbonat (alkalitet) I et alkalisk filter følger verdiene for kalsium og alkalitet hverandre. Dvs, høy alkalitet og kalsium gir lav ph ved likevekt. Kalkseminar, Trondheim

18 Prosesskjemi Karbonatlikevekter CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H 2 CO 3 H + + HCO - 3 HCO 3- H + + CO 2-3 H 2 CO 3 HCO H + CO H + Oppløsning av kalsiumkarbonat (marmor) Uten CO 2 CaCO 3 Ca 2+ + CO 3 2- Med CO 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3 -

19 Total alkalitet (mmol/l) Karbonatisering 1 Deffeyes diagram Base Marmor CO Syre Kalkseminar, Trondheim Total karbonat karbon (mmol/l) H 2 CO 3 +HCO 3- +CO

20 Total alkalitet (mmol/l) Marmor/CO 2 1 ph=8,1 Alk=0,90 mmol/l Kal = 18,5 mgca/l ph=8,7 Alk=0,58 mmol/l Kal = 12,3 mgca/l ph=9,4 Alk=0,34 mmol/l Kal = 7,4 mgca/l Råvann ph=5,8 Alk=0,02 mmol/l Kal = 1 mgca/l mg CO 2 /l 7 mg CO 2 /l 15 mg CO 2 /l Total karbonat karbon (mmol/l)

21 Total alkalitet (mmol/l) Marmor/JKL/CO 2 1 ph=8,0 Alk=0,99 mmol/l Kal = 22,6 mgca/l ph=8,9 Alk=0,40 mmol/l Kal = 10,8 mgca/l ph=8,2 Alk=0,67 mmol/l Kal = 16,2 mgca/l Råvann ph=5,8 Alk=0,02 mmol/l Kal = 1 mgca/l 0 3,0 mg Fe Felling ph=4, mg CO 2 /l 7 mg CO 2 /l 15 mg CO 2 /l Total karbonat karbon (mmol/l)

22 Sammenligning av korrosjonsparametre i Moldeprosessen Jerndosering (mg/l-fe) CO2-dosering (mg/l-co2) ph Alkalitet (mmol/l) Kalsium (mg/l-ca) 0 0 9,4 0,34 7, ,9 0,40 10, ,7 0,58 12, ,2 0,67 16, ,1 0,90 18, ,0 0,99 22,6

23 Total alkalitet (mmol/l) Eksempel Aluminium/Kalk/CO 2 1 ph=8,2 Alk=0,82 mmol/l Kal = 16,8 mgca/l ph=8,2 Alk=0,47 mmol/l Kal = 10,0 mgca/l Råvann ph=5,8 Alk=0,02 mmol/l 0 Kal = 1 mgca/l ph=8,2 Alk=0,13 mmol/l Kal = 3,3 mgca/l mg CO 2 /l Total karbonat karbon (mmol/l) 30 mg CO 2 /l Metoder for alkalisering. Driftserfaringer og optimalisering

24 Fleksibilitet i forhold justering av korrosjonsparametrene: Marmorfilter Vanskelig å styre seg bort fra likevekt med CaCO3. Oppholdstiden bestemmer. ph blir høy hvis CO 2 ikke doseres på et vann med lavt karbonatinnhold. Det er umulig å overdosere. Vannet vil gradvis nærme seg likevekt avhengig av oppholdstid Mikronisert marmor Kan redusere dosen i forhold til likevekt Kan overdosere Ikke like ph-følsom som kalk Kalk (og lut) Fleksibilitet i forhold til å styre dosen Kan lett overdosere hvis man ønsker å ligge opp mot likevekt Lettere å styre dosen ved høy CO 2 -dosering

25 Hva er riktig for ulike vannverk Ta hensyn til råvannskvaliteten. Ved lav alkalitet i råvannet er jern en godt egnet koagulant pga lav koagulerings-ph. Har man et sammensatt nett og lavt innhold av fri CO 2 i råvann må man dosere CO 2 for å få full effekt av karbonatiseringsprosessen. For et rent plastnett bør man fokusere på å få ph over 8,0 for å begrense kobberkorrosjon inne hos abonnentene. Det er viktig med god overvåkning og kjemikalieinnblanding når CO 2 ikke tilsettes. Vannglass, lut og karbonatisering vil ha samme effekt, ved samme ph.