Hvordan overvåke og dokumentere hygieniske barrierer i vannbehandlingen? Seniorforsker dr.ing. Lars J. Hem, SINTEF Vann og miljø
Innhold Vannbehandlingsmetoder som utgjør en hygienisk barriere Egnede parametre for overvåking On-line Intermittent kontroll Dokumentasjon på driftsstabilitet Hvilke forhold kan påvirke stabiliteten til en hygienisk barriere Kun barrierer mot patogene mikroorganismer, ikke mot kjemiske stoffer
Vannbehandling som barriere mot smittestoffer Metoder som vil representere en hygienisk barriere mot mikroorganismer Koagulering og partikkelseparasjon ((sedimentering/flotasjon) og filtrering) Membranfiltrering Langsomsandfilter, kunstig infiltrasjon, elvebreddsinfiltrasjon Ozon Klor UV Metoder som ikke utgjør noen barriere mot mikroorganismer (men kan redusere antall mikroorganismer) Biofiltrering Kun partikkelseparasjon Ionebytting Korrosjonskontroll Aktiv-kull
Hendelser som kan oppheve den hygieniske barrierevirkningen i stabil drift Alle Feil i drift (for eksempel by-pass av barrieren pga åpne ventiler) Teknisk svikt (for eksempel spenningsfall/strømblink som slår ut UV kortvarig) UV Redusert UV-transmisjon/økt farge Redusert intensitet pga beleggdannelse Klor/ozon Økt klor/ozonbehov Membranfiltrering Defekte pakninger Brudd i membran Koagulering og partikkelseparasjon Utilfredsstillende koagulering Gjennombrudd i filter For kort modningstid Momentane belastningsøkninger i filtersyklusen En kraftig økning i humusinnholdet kan gi svikt i den hygieniske barrieren i mange vannbehandlingsprosesser dersom behandlingskapasiteten blir for lav eller prosessbetingelsene ikke tilpasses råvannskvaliteten
Koagulering og filtrering Modningstiden, dvs. tiden fra tilbakespylingen er avsluttet og til filteret igjen settes i produksjon er kritisk mht. å opprettholde den hygieniske barrieren 10 2,50 9 2,25 8 2,00 Antall bakterier (/100 ml) 7 6 5 4 3 Koliforme bakterier ut E-coli ut Turbiditet 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 Turbiditet (FTU) 2 0,50 1 0,25 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 0,00
UV: Noen årsaker til avvik/ For lav dose manglende driftsstabilitet Feil i dimensjonering/design Variasjoner i vannkvalitet/forutgående vannbehandling Store og raske variasjoner i vannproduksjon Ujevn fordeling av vannstrøm mellom parallelle aggregater kombinert med felles vannmengdemåling Feil på sensorer Beleggdannelse Oppstart/nedstengning
Hva betyr svikt for total barriereeffekt (log-reduksjon) dersom vannproduksjonen opprettholdes? Eksempel 1: Full svikt (til 0-log reduksjon) for 5 % av behandlet vannvolum (tid) gir en total log-reduksjon som avtar fra 3 til 1,3 (I Norge kreves 2-log reduksjon for parasitter og 3-log for bakterier og virus) Eksempel 2: Delvis svikt (fra 3 til 1,0 logreduksjon) for 5 % av behandlet vannvolum (tid) opprettholdes en total log-reduksjon på 2.0
Dokumentasjon av barriereeffekt Indikatorparametre, gjerne online, der renseprosessens funksjon dokumenteres i stedet for effekten på de organismene som er i vannet Mikrobiologisk vannkvalitet før og etter barrieren Utfordring 1: Det er oftest for rent råvann til å kunne dokumentere uten med et meget stort antall prøver Utfordring 2: Der prøvetaking og vannanalyse utgjør dokumentasjonen må prøvetakingsfrekvensen tilpasses variasjoner i vannkvaliteten
Indikatorparametre Klor: Fritt klor etter 30 min Ozon: Rest-ozon etter 10 min UV: Målt intensitet og vannproduksjon Koagulering og kontaktfiltrering: Turbiditet, restkoagulant Membranfiltrering:? Indikatorparametre måles pr. linje/enhet
Resultat av biodosimetrisk testing: Tillatt driftsområde er over kurven Intensitet (W/m 2 ) 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 500 1000 1500 2000 Vannføring (m 3 /h)
Membranfiltrering Egnede indikatorparametre for hygienisk barrierevirkning; mål på noe som i stor grad fjernes i anlegget Veilederen til drikkevannsforskriften Turbiditetsmåling eller partikkeltelling anses som egnede driftsparametre for å påvise barrierevirkning Erfaringer/synsing fra leverandører/vannverk/fou Partikkeltelling UV-abs Farge Ledningsevne Vannproduksjon vs differansetrykk Integritetstest på ultrafiltreringsmembraner Indikatorparametrene må måles for hvert trykkrør! Med mange trykkrør vil effekten av et gjennombrudd kamufleres dersom en måler på samlestokk Direkte måling av barriereeffekt Termotolerante bakterier (Skottland) Bakteriofager
Målinger i én måned på et anlegg 1.6 med feil på klordoseringsanlegget 1.4 1.2 Fritt restklor (mg/l) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
Samme data, nå som 1.6 varighetskurve Fritt restklor etter 30 min (mg Cl 2 /l) 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % av tiden
Case: Nye Oset
Nye Oset: Krav til UV Godkjent for biodosimetrisk dose 400 J/m 2 Redundans Dose < 400 J/m 2 skal ikke forekomme mer enn 2 timer i strekk Parameter UV-dose (J/m 2 ) Krav som skal overholdes i 95 % av tiden Krav som skal overholdes i 99,9 % av tiden < 450 > 400 og < 500
Resultater sommer 2008 (før optimalisering av UV) (syd) Parameter UV-dose (mj/cm 2 ) (snitt av 3 aggregater) Andel av tiden som vannkvalitetskravene ble oppfylt (%) Krav som skal overholdes i 95 % av tiden Krav som skal overholdes i 99,9 % av tiden 87,9 94,8
Resultater sommer 2008 (før optimalisering av UV) (syd) 900 800 700 UV1 UV2 UV3 UV-dose (J/m 2 ) 600 500 400 300 200 0 20 40 60 80 100 % av tiden
Resultater stabil drift (syd) Parameter UV-dose (mj/cm 2 ) (snitt av 3 aggregater) Andel av tiden som vannkvalitetskravene ble oppfylt (%) Krav som skal overholdes i 95 % av tiden Krav som skal overholdes i 99,9 % av tiden 99,4 99,95
Resultater stabil drift (syd) 520 500 UV1 UV2 UV3 UV-dose (J/m 2 ) 480 460 440 420 400 0 20 40 60 80 100 % av tiden
Takk for oppmerksomheten