Sammendrag. Som resultat av lav slamproduksjon er det mulig å operere med lange filtersykluser (48 timer ved moderate fargetall).



Like dokumenter
Fjerning av farge med kitosan som koagulant ved Haugesund vannverk

Bruk av kitosan og kitosan/jkl for fjerning av humus ved Årnes Vannverk A/L. - resultater fra jar-tester

Harstad VB Et annerledes Moldeprosessanlegg Av Jon Brandt, Asplan Viak

Fjerning av humus fra drikkevann ved felling med kitosan og etterfølgende direktefiltrering i Filtralite og kvartssand

NIVA Optimalisering og dokumentasjon av kitosanfellingen ved Bjoa Vannbehandlingsanlegg

Bruk av kitosan fra BioEffect AS for. fjerning av humus fra drikkevann

Sekvensdosering av jernkloridsulfat. Thomas Eriksson Svartediket VBA

Moldeprosessen Kritiske kontrollpunkt, instrumentering og kontrollprogram Molde - 7 desember 2011

Dosering av jern og CO2 -ett mol vannkjemi og litt erfaringer

Kritiske punkter i vannbehandlingsprosessen. Vannanalyser Online-målere og labutstyr

Korrosjonskontroll ved bruk av fellingsanlegg og Moldeprosessen spesielt

(17) Oppgradering av vannbehandlingen i Harstad

Forbehandling av drikkevann. Anniken Alsos

Optimalisering av koaguleringfiltreringsanleggene

RAPPORT L.NR Jartestforsøk med kjemisk felling av sigevann fra Ødegård avfallsdeponi

Bruk av vannglass som korrosjonsinhibitor

Prosessbeskrivelse. Ozonering tilsetting av O 3 for å:

Dosering av JKL og metoder for filterkontroll. Fred-Arne Sivertsen

i^kapjõqb kñp OMMV 1

Norge rundt Moldeprosessdagene i Harstad. Thomas Frydenberg Norge rundt - Moldeprosessdagene

Hvor sikker og bærekraftig er norsk vannforsyning?

Etterfølgende lysbilder er utdrag av Paula Pellikainens presentasjon på Moldeprosessdagene i bergen 2015:

Fagtreff, Svartediket 11 juni 2013

Er løst, naturlig organisk materiale (humus) et forurensningsproblem?

Optimalisering av koagulerings/filtreringsanlegg. Paula Pellikainen Bergen Vann KF Norsk Vann Høstfagtreff

Teta Vannrensing AS. KitoFlokk og Aquator alternativer til dagens fellingskjemikalier. Norsk Vannforening, 18. mars 2019 Stine Bendigtsen

Raske endringer i råvannskvalitet. Atle Hermansen, Fagansvarlig vannbehandling

Veiledning for dimensjonering av vannbehandlingsanlegg

Effekt av kloramindosering på biofilmdannelse i drikkevannsledninger

Behandling av Avløpsvann og bore væsker

Sikker og bærekraftig drift av koaguleringsanlegg. Paula Pellikainen

Hovedkontor Sørlandsavdelingen Østlandsavdelingen Vestlandsavdelingen Akvaplan-niva

Oslo for analyse, hvor de ble analysert etter akkrediterte metoder. Vannkjemiske resultater er presentert i tabell 1.

Forum for sikker, bærekraftig og klimatilpasset drift av koaguleringsanlegg.

Optimalisering og videreutvikling av koagulering-direktefiltrering (15) Bjørnar Eikebrokk,SINTEF og NTNU

MOVAR IKS Presentasjon av forsøk ved Kambo RA FREVAR, 3F Chimica og MOVAR

Svartediket 8.april 2008.

AFM aktivt glass Geir Kjærland, Daglig leder i Klart Vann AS

Rensing av vann fra gruveområder

Er dagens vannbehandlingsanlegg. Av Morten Nicholls.

Oppdragsgiver: Rissa kommune Utbygging Råkvåg vannverk Detaljprosjektering vannbehandling Dato:

Aurevann vannbehandlingsanlegg

KOMMUNDELPLAN FOR VANNMILJØ I SKI TETTSTEDSAVRENING TIL BEKKER

Tiltak for kontroll og håndtering av forurenset vann/slam ved anleggsvirksomhet

O Hydro Aluminium Holmestrand. Felling av prosessvann/sanitæravløp

OVE SANNA POLYMERER BRUKEN AV POLYMERER TIL DRIKKEVANNSBEHANDLING NORSK VANNFORENING 18 MARS 2019

Norsk vannforening: Fagtreff: Er dagens vannbehandlingsanlegg gode nok? Oslo, 21. februar 2009

NOTAT 12. november 2013

Hva analyserer vi på og hvorfor? Annie E. Bjørklund Bergen Vann KF

Nr Fliskledte svømmeanlegg vannkvalitet og materialvalg. Av Arne Nesje og Stein W. Østerhus, SINTEF teknologi og samfunn.

HVA LÆRTE VI AV PILOTFORSØK? Erfaringer og refleksjoner etter pilotforsøk Geir Sommervold, VIVA

Evaluering av vannkvaliteten i to mulige sjøvannsinntak og ett ferskvannsinntak

Erfaring med felling og moldeprosessanlegg

Problem pga innvendig korrosjon

Desinfeksjon med klor

Fuzzy logikk kontroll i drikkevannsrensing (25) Sammendrag Innledning

Mobile renseløsninger vaskevann fra veitunneler

V A N N R E N S I N G. Tilgang til rent vann gjennom kjemisk felling.

Sweco Grøner, regionkontor Narvik:

V A N N R E N S I N G. Tilgang til rent vann gjennom kjemisk felling.

Drikkevannsforskriften etter

Ny drikkevannsforskrift

Presentasjon av renseløsninger for tunnelvaskevann

Smalelva Trøgstad. Tilstand. Risikovurdering. Hydrologisk og administrativ informasjon. Vannforekomst: R Dato:

Styrker og svakheter ved klorering som hygienisk barriere

Vannforsyningens ABC. Tidligere avdelingsdirektør v/folkehelseinstituttet Nå: Pensjonist Truls Krogh

Undersøkelser av en gammel fylling. ved Ebbesvik. på Lillesotra. Fjell kommune

Planlagt vannbehandling på Langevannverket Prosess og forutsetninger v/karl Olav Gjerstad

Er dagens vannbehandlingsanlegg gode nok? Desinfeksjon. v/truls Krogh, Nasjonalt Folkehelseinstitutt

Avløps- / returstrømmer

Regelverk om legionella

RENSEANLEGGET. Renseanlegg Øra Anlegget ble satt i drift: 1989 Renseprosess: Mekanisk / kjemisk

Fjerning av jern og mangan i drikkevannsbehandling. Erling Rost, siviling. Sterner Aquatech AS

Analyser av kvalitet på råvann og renset vann

Membranfilter som hygienisk barriere eller ikke?

Desinfeksjon av utløpsvann fra minirenseanlegg

Avløpsrensing med Salsnes Filter

Overflatevann som hygienisk barriere - eksempler fra Trondheim kommune

Fremtiden for fjerning av fosfor med kjemiskfelling. Harsha Ratnaweera Professor, Universitetet for miljø- og biovitenskap, UMB

HAOP, en ny mulighet for mer effektiv vannbehandling også egnet til krise- og beredskapsvannforsyning?

Erfaringar med bruk av vannglass

Hydro-Elektrik AS Bergen Norge Vannbehandlingsteknologi og systemer. Copyright: Hydro-Elektrik AS

Korrosjonskontroll og vannglass - erfaringer og praktiske råd ved oppstart og drift

Oppdragsgiver: Norsk Miljøindustri Diverse små avløp- overvann- og vannforsyningsoppdrag Dato:

Fakultet for naturvitenskap og teknologi. EKSAMEN I KJ 2050, GRUNNKURS I ANALYTISK KJEMI (7,5 sp) Fredag 21. desember 2012 kl

Sammenligning av Filtralite og Zeolitt som filtermaterialer for fjerning av mikroorganismer i drikkevann

Membranfilter som hygienisk barriere

Vassområde Sunnfjord

Nye trender for desinfeksjon av drikkevann

Forskningsbehov på drikkevannssektoren i et nasjonalt og (33) internasjonalt perspektiv Bjørnar Eikebrokk, SINTEF og NTNU

RAPPORT. Luftovervåking i Rana. Årsrapport Statens hus 3708 SKIEN Att. Rune Aasheim. 0 SFT-kontrakt nr. B-150 Eli Gunvor Hunnes

Hvordan overvåke og dokumentere hygieniske barrierer i vannbehandlingen?

OPS/Norenvi. Bruken av passivt vannbehandligssystemer for behandling av sigevann fra deponier, og forslag til alternativ bruk av deponier.

Filtralite Pure. Filtralite Pure DRIKKEVANN. Filtering the water for tomorrow

Optimalisering av koagulering og keramisk membranfiltrering for NOM-fjerning

Slik oppnås sikker hygiene, velvære og avslappet bading i boblebad, massasjebad og helsebad.

Notat. Vurdering av vannbehandlingsbehov ved vannverkene i Rakkestad kommune

Grunnlag for krav til resirkulering i norsk settefiskvann

HumusTek 1 og LavFos 2. RFF FoU prosjekter i VA-teknologi

Vurdering av effekter ved utslipp fra Nye Ingersvann vannbehandlingsanlegg R A P P O R T. Rådgivende Biologer AS 754

Transkript:

Sammendrag Kitosan en naturlig kationisk polymer framstilt av reke- og krabbeskall. Polymeren har vist seg å være effektiv for koagulering av humus ved direktefiltrering. Det er flere fordeler med å benytte kitosan sammenliknet med tradisjonelle uorganiske koagulanter, bl.a. fravær av metallrest i rentvannet, fravær av metall i slammet og lavere slamproduksjon. For å få bedre kunnskaper om bruken av kitosan som koagulant, er det er blitt gjennomført forsøk i laboratorieskala (jartester), pilotskala og fullskala ved Ølen Vassverk, og i laboratorieskala og fullskala ved Sjonken Vannverk. Resultatene fra jar-testene, og også fra forsøk i pilotskala, viser optimalverdier med hensyn på doseringsmengde. Dosering ut over optimalmengden gir økte fargetall, noe som tyder på restabilisering av de utfelte partiklene. Det ble registrert små forskjeller i evne til å fjerne farge mellom kitosankvaliteter med ulik molekylstørrelse. Av praktiske årsaker (enkel utblanding av doseringsløsning og uproblematisk dosering v.h.a. pumper) er det derfor en fordel å velge kitosankvaliteter med medium til lav molekylvekt og viskositet. Det indikeres redusert kitosanbehov ved lav ph. Dette kan forklares med at den negative ladningen på humusmolekylene blir mindre ved lavere ph (funksjonelle grupper blir protonert) samtidig som den positive ladningen på kitosanmolekylene øker. Mindre negativ ladning å nøytralisere resulterer i lavere kitosanbehov. Kitosan egner seg ikke som koagulant i anlegg hvor knust marmor (1-3 mm kornstørrelse) benyttes som eneste filtermasse. Nedstrøms tomediafiltre (Filtralite/sand og antrasitt/sand) synes velegnet for direktefiltrering med kitosan. Direktefiltrering med bruk av kitosan som koagulant kan redusere fargetallet til <5 mg Pt/l hvor råvannets fargetall er lavt (10-15 mg Pt/l), og til 5-9 mg Pt/l hvor råvannets fargetall er i høyere (20-37 mg Pt/l). Disse resultatene er oppnådd med kitosandoseringer i området 1,5-3,0 mg/l. Det synes å være en støkiometrisk sammenheng mellom farge fjernet og kitosandose. Som resultat av lav slamproduksjon er det mulig å operere med lange filtersykluser (48 timer ved moderate fargetall). For å kunne vurdere kitosan på lik linje med andre koagulanter trengs det mer kunnskap om reaksjonsmekanismer, effekter av variasjoner i vannkvalitet (inkl. ph), slamproduksjon og slamkvalitet, driftserfaringer, samt kunnskap om eventuelle helsemessige effekter av restkitosan i rentvannet.

Innledning Humus eller naturlig organisk materiale (NOM) er tilstede i alt overflatevann. Humus er en kompleks blanding organiske makromolekyler som dannes ved langsom mikrobiell og kjemisk nedbrytning og omdanning av planterester. Mengden av humus, og dets egenskaper og kjemiske sammensetning, varierer med klima og andre miljøfaktorer. Humus er et stort problem i norsk drikkevannsforsyning, og i andre land med utstrakt bruk av overflatvann. Det er flere viktige grunner til å fjerne humus fra vann som skal brukes til drikkevann: 1) Høyt humusinnhold gir farge, lukt og smak på vannet. 2) Humusmolekylene reduserer effekten av desinfeksjonsmidler (UV-beståling eller klorering). Ved høy klordosering og høyt humusinnhold, kan det dannes forhøyede nivåer med klororganiske forbindelser. Disse kan ha helsemessige effekter. 3) Humusforbindelser er ofte bærere av miljøgifter (tungmetaller og organiske miljøgifter). 4) Høyt humusinnhold kan være substrat for mikroorganismer og derved gi økt begroing og nedslamming av ledningsnettet. Den vanligste metoden for fjerning av humus fra drikkevann i dagens norske vannverk er ved kjemisk felling med etterfølgende filtrering i sand/antrasitt eller knust marmor (direktefiltrering). Som fellingsmiddel (hovedkoagulant) benyttes jern- eller aluminiumssalter. Disse er effektive for fjerning av farge, men restverdier av metall i det rensede vannet må kontrolleres og overvåkes nøye. Kravet til rest-aluminum etter filtrering er ofte vanskelig å tilfredstille (Eikebrokk 1996). Ved tilbakespyling av filterene produseres tildels store mengder slamvann. Metallinnholdet bidrar til å gjøre slamvannet til et avfall som ikke uten videre kan ledes til ferskvannsresipienter eller avvannes å brukes på mark. Krav om behandling og sikker deponering fordyrer investering- og driftskostnadene for vannverk. I tillegg til jern eller aluminium, benyttes syntetiske polymerer som hjelpekoagulant ved noen vannverk. En slik tilleggsdosering kan styrke de utfelte humusfnokkene, noe som gir muligheter for å øke filtreringstiden før tilbakespyling, og høyere filtreringshastighet. Syntetiske polymerer inneholder små mengder monomer som er vist å ha helsemessige effekter i forsøksdyr. Det er derfor ikke tillatt å benytte høyere dosering enn 0,5 mg polymer pr. liter vann. I utkast til nytt Drikkevannsdirektiv fra EU er det satt en grenseverdi for 0,10 mikrogram/l for monomeren akrylamid. Normal praksis ved norske vannverk er å dosere i størrelsesorden 0,1 0,25 mg polymer pr. liter. Ved en slik dosering vil man ligge under grenseverdien for monomer-konsentrasjon. Kitosan som koagulant Kationiske syntetiske polymerer har vist seg å være effektive koagulanter for å redusere humus i drikkevann med lavt til moderat innhold av totalt organisk karbon (TOC) (Edzwald og medarb.1977, Edzwald og medarb.1987, Glaser og Edzwald 1979). I motsetning til de syntetiske polymerene, er kitosan en naturlig polymer framstilt av reke- og krabbeskall som normalt ikke inneholder toksiske forbindelser. Kitosan [2-Amino-2-deoxy-(1 4)-β-D-

glycopyranan] består av lange lineære polymere molekyler av β(1 4) bundede glykaner. Molekylvekten for handelsvaren er i området 10 000 1 000 000 dalton. Kitosan er løselig i svake organiske syrer, og i fortynnet HCl. Viskositeten til en kitosan løsning er avhengig av molekylvekten. I surt miljø vil aminogruppene i kitosan protoniseres og bli positivt ladet, og dermed kunne reagere med negativt ladede reaktive grupper på andre molekyler, som f.eks. karboksylgrupper knyttet til humusmolekyler. Slike bindinger vil kunne initiere koagulering ved ladningsnøytralisering og aggregatdannelse. To åpenbare fordeler ved bruk av kitosan i forhold til jern- eller aluminiumssalter er fravær av restmetall i det behandlede vannet, og fravær av metaller i slammet. Dersom spylevannet ledes direkte til resipient vil det ikke være fare for uheldige effekter på grunn av høyt metallinnhold. Dersom slammet i spylevannet behandles (avvannes), vil slammet ha et potensiale som en omsettelig ressurs til for eksempel kompostering eller jordforbedringsmiddel. En annen fordel med polymerer i forhold til uorganiske koagulanter er at det ikke dannes ekstra slam i form av metallhydroksider. Belastningen på separasjonstrinnet blir derfor mindre. Forsøk med syntetiske polymerer tilsier en halvering av slamvolumet, og høyere tørrstoffinnhold (Bolto og medarb. 1999). I vannverk vil en reduksjon i slammengdene bety reduserte kostnader til slambehandling, enten det dreier seg om transport, avvanning eller overføring til avløpsanlegg, og eventuelt en miljøgevinst dersom spylevannet ledes direkte til resipient. Filtreringsperioden mellom hver tilbakespyling vil kunne økes p.g.a. den reduserte slammengden, noe som igjen betyr økt netto kapasitet på eksisterende anlegg. Erfaringer med syntetiske polymerer i direktefiltrering tilsier sterkere fnokkstruktur enn ved bruk av tradisjonelle fellingsmidler, noe som tilsier at filtreringshastigheten kan økes. Om anvendelse av kitosan gir en slik mulighet for å øke filtreringshastigheten gjenstår imidlertid å undersøke. For å kunne vurdere kitosan på lik linje med andre koagulanter trengs det økt kunnskap om reaksjonsmekanismer, effekter av variasjoner i vannkvalitet (inkl. ph), slamproduksjon og slamkvalitet, driftserfaringer, samt kunnskap om eventuelle helsemessige effekter. Kartlegging av mengde rest-kitosan i rentvannet og eventuelle effekter av dette i reaksjoner med desinfeksjonsmidler som klor, ozon og UV-bestråling gjenstår å kartlegge. Slike studier, fortrinnsvis med syntetiske polymerer, gjennomføres for tiden i USA (American Water Work Association Research Foundation 1999). Det har tidligere blitt hevdet at kitosan som fellingsmiddel er for kostbart sammenliknet med andre koagulanter. For å få et riktig bilde av kostnadene, må også gevinster i form av reduserte kostnader for slambehandling og transport/deponering inkluderes. Nye og effektive metoder for kitosanproduksjon, flere kitosanprodusenter (økt konkurranse) og økte kostnader i forbindelse med deponering av metallholdig slam er faktorer som kan endre på kostnadsbildet.

Eksperimentelt Det er blitt gjennomført forsøk i laboratorieskala (jartester), pilotskala og fullskala ved Ølen vassverk og i laboratorieskala og fullskala ved Sjonken Vannverk. Arbeidet er blitt utført i samarbeid med Knudsen Prosjekt AS, og med verdifull assistanse fra driftspersonellet ved de to vannverkene. Tester i laboratorieskala (jar-tester) Jar-tester ble utført ved hjelp av et standard apparat (Kemira) med 1 liters begerglass. Fortynnet HCl eller NaOH ble benyttet for ph-justering. Kitosan ble dosert til råvannet ved hurtigomrøring (400 rpm i 1 min). Deretter fulgte sakteomrøring (30 rpm) i 30 min. Forholdsvis lang sakteomrøringsperiode ble benyttet da fnokkdannelsen normalt tar lengere tid ved bruk av polymerer enn når det benyttes tradisjonelle fellingskjemikalier. Videre sedimenterer de utfelte fnokkene dårlig, noe som gjorde at fnokker fulgte med ved prøveuttak etter normale sedimenteringstider. Dette resulterte i dårlig effekt på ufiltrert prøve. Det ble derfor tatt ut prøver for analyse etter 1 døgns sedimentering, og prøver som var filtrert gjennom 0.45 µm membranfiltre (Millipore). Forsøk i pilotskala Ved Ølen vassverk varierer fargetallet i råvannet svært mye med nedbør. I tørrvær er fargetallet lavt (ca. 10 mg Pt/l), mens det kan nå opp til 40 mg Pt/l i regnværsperioder. For ph, alkalitet og turbiditet varierer verdiene i områdene 5.3-5.6, 0.024-0.033 mmol/l og 0.34-0.73 FTU. Forsøk i pilotskala ved Ølen Vassverk ble gjennomført ved hjelp av et forsøksanlegg bestående av kitosandosering direkte på innløpsledningen, en filterkolonne med indre diameter 300 mm og høyde ca. 3000 mm, og utrustning for kontinuerlig overvåking av inngående og utgående ph, ledningevne og turbiditet. Forsøkene ble gjennomført i løpet av 4 uker høsten 1999. Det ble gjennomført forsøk med nedstrøms filtrering i tomedia filter (Filtralite fra a.s. Norsk Leca, 0,8-1,6 mm og sand, 0,5-1,0 mm). Ved siden av de kontinuerlige registreringene og in-situ målinger av fargetall v.h.a. et Hach fotometer (DR 2000), ble det tatt ut ukentlige prøver av råvannet, og prøver tre ganger i uken av rentvannet. Disse prøvene ble sent NIVA for analyse av ph, turbiditet, fargetall (filtrert og ufiltrert), alkalitet og TOC. Forsøk i fullskala Det er blitt gjennomført fullskala forsøk ved Ølen Vassverk, og det pågår for tiden fullskala forsøk ved Univann, Sjonken Vannverk. Vannbehandlingsanlegget ved Ølen Vassverk ble bygget i 1993 og består av to oppstrøms marmorfiltre med diameter 2000 mm. Filternes totale høyde er 4500 mm. Filtrene er fylt med marmormasse (2700 mm) med korndiameter 1-3 mm. Filtrene spyles automatisk. Spyleslammet ledes til avløp (bekk). Ved innstilt produksjonskapasitet på 80 m 3 /h er filtreringshastigheten 12,9 m/h. Det er installert on-line måleutstyr for kontinuerlig

registrering av ph på inngående vann, fellings-ph, samt ph, turbiditet og ledningsevne etter marmorfiltrering. Fullskala forsøkene ved Ølen Vassverk ble gjennomført i løpet av en 2 måneders periode våren 1999. I forbindelse med forsøkene ble det installert utstyr for dosering av saltsyre og kitosan i to forskjellige punkter. Doseringspumpa for saltsyre ble styrt etter signal fra ph måler slik at fellings-ph ble holdt tilnærmet konstant. Kitosan løst i saltsyre ble dosert i en statisk mikser etter dosering av saltsyre. Vannmengden inn på filtrene ble holdt konstant (53 m 3 /h) v.h.a. en automatisk reguleringsventil. Dette tilsvarte en filtreringshastighet på 8,5 m/h. Det ble også installert en trykkgiver i tilløpsledningen til filtrene. Ved siden av de kontinuerlige registreringene og in-situ målinger av fargetall v.h.a. et Hach fotometer (DR 2000), ble det tatt ut ukentlige prøver av råvannet, og prøver tre ganger i uken av rentvannet. Disse prøvene ble sent NIVA for analyse av ph, turbiditet, ledningsevne, fargetall (filtrert og ufiltrert), alkalitet, kalsium og TOC. Vannbehandlingen på Sjonken Vannverk består i direktefiltrering med bruk av PAX på 16 oppstrøms sandfiltre i parallell, etterfulgt av marmorfiltrering, desinfeksjon med kloring og ph justering med lut. Spylevannet fra tilbakespyling av filtrene samles opp i en slamlagune. På grunn av for høyt utslipp av aluminium i resipienten samt kostbar slamdeponering ønsker man å se nærmere på muligheten for å elliminere bruk av aluminium ved å bruke kitosan som koagulant istedetfor PAX. I dette prosjektet har ett av sandfiltrene blitt avskåret fra den ordinære råvannstilførselen og fått en egen midlertidig råvannstilførsel. På dette filteret har man mulighet for separat dosering av kitosan som koagulant eller hjelpekoagulant, vannglass som hjelpekoagulant, og saltsyre for ph justering av fellings ph. Inngående vannmengde, temperatur, ph og turbiditet logges kontinuerlig sammen med fellings-ph og rentvannsturbiditet, samt trykkoppbygning i filteret. Således kan man sammenligne PAX og kitosan med samme råvann på samme tid. Resultater og diskusjon Tester i laboratorieskala (jar-tester) Råvannet fra Ølen vassverk som ble benyttet i jar-testene hadde et forholdsvis lavt fargetall (15 mg Pt/l ufiltrert og 10 mg Pt/l filtrert). Vanntemperaturen var ca. 20 C. Tester ble i hovedsak kjørt med lavviskøs kitosan (batch no: BN 389) og høyviskøs kitosan (batch no. BN 543) fra Primex Ingredients AS, samt enkle serier med kvalitetene BN 599 og TM 324. Sistnevnte ble benyttet i fullskalaforsøkene ved Ølen Vassverk. Resultatene fra noen av jar-testene med lavviskøs og høyviskøs kitosan ved ph 4 og 6 er vist i figur 1, 2.

14 12 Fargetall (mg Pt/l) 10 8 6 4 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Kitosan-dosering (mg/l) BN 389, ph 4 BN 543, ph 4 Figur 1. Fargetall (mg Pt/l) i filtrert prøve etter felling med kitosan i jar-tester ved ph 4. Høyviskøs kitosan (BN 543) ( ) og lav-viskøs kitosan ( ). 12 10 Fargetall (mg Pt/l) 8 6 4 2 BN 389, ph 6 BN 543, ph 6 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Kitosan-dosering (mg/l) Figur 2. Fargetall (mg Pt/l) i filtrert prøve etter felling med kitosan i jar-tester ved ph 6. Høyviskøs kitosan (BN 543) ( ) og lavviskøs kitosan ( ). Resultatene fra jar-testene viser optimalverdier med hensyn på doseringsmengde ved begge ph verdiene. Økt fargetall ved overdosering tyder på restabilisering av de utfelte partiklene. Slik restabilisering med dannelse av positivt ladede partikler har blitt demonstrert ved overdosering av syntetiske kationiske polymerer (Amirtharajah og O Melia 1990). Det ble registrert små forskjeller i evne til å fjerne farge mellom de to kitosankvalitetene (BN 389 og BN 543). I likhet med syntetiske polymerer, tyder dette på at ladningstetthet er viktigere enn molekylstørrelse når det gjelder fjerning av humus (Edzwald og medarb.1987,

Glaser og Edzwald 1979). Av praktiske årsaker (enkel utblanding av doseringsløsning og uproblematisk dosering v.h.a. pumper) er det derfor en fordel å velge kitosankvaliteter med medium til lav molekylvekt og viskositet. Videre indikeres lavere kitosanbehov ved lav ph. Ved ph 4 var fargefjerningen optimal ved 1,5 mg/l, mens tilsvarende ved ph 6 var 2,5 mg/l. Dette kan forklares med at den negative ladningen på humusmolekylene blir mindre ved lavere ph (funksjonelle grupper blir protonert) samtidig som den positive ladningen på kitosanmolekylene øker. Mindre negativ ladning å nøytralisere resulterer i lavere kitosanbehov. Forsøk i pilotskala Det varierende fargetallet i råvannet ved Ølen Vassverk stiller spesielle krav til doseringen. Det er tidligere er blitt vist en støkiometrisk sammenheng mellom farge fjernet og kitosandose (Liltved og Norgaard 1999), noe som tilsier at doseringsmengden må økes med økende fargetall. Resultatene som er vist i figur 3, 4 og 5 er fra en periode med varierende værforhold, noe som gjenspeiles i varierende fargetall og TOC-innhold i råvannet. I perioden ble det kjørt med en filtreringshastighet på 8,6 m/h og fast kitosandosering på 1,5 mg/l (bortsett fra den 9. september hvor det ble dosert 1,0 mg/l). Som det framgår av jar-testene er 1,5 mg/l optimalt ved ph 4 og lavt fargetall (ca. 10 mg Pt/l). I pilotforsøkene ble ph ikke justert. Fellings-pH var i området 4,6 5,3. Denne ph reduksjonen i forhold til råvanns-ph, skyldtes inndoseringen av den sure kitosanløsningen. Som det framgår av figur 3 holdt fargetallet i rentvannet seg under 10 mg Pt/l ved en dosering på 1,5 mg/l, selv ved fargetall over 25. Ved lavere dosering (1,0 mg/l den 9. september), økte fargetallet til 12,9 mg Pt/l, noe som tyder på underdosering. Sannsynligvis var også 1,5 mg/l for lite for optimal fargefjerning ved høye fargetall. Den gjennomsnittlige reduksjonen var på 63,6 %. Resultatene m.h.p. TOC (figur 4) følger som forventet resultatene for fargetall. TOC konsentrasjonene i rentvannet var 2,3 mg/l eller lavere i perioden, bortsett fra dagen med lav kitosandosering (1,0 mg/l), da verdien var 2,6 mg/l. Den gjennomsnittlige reduksjonen var på 35,1 %. Råvannets turbiditet synes ikke å svinge i samme grad som fargetallet (figur 5). Turbiditeten i rentvannet holdt seg lavere enn 0,2 FTU, bortsett fra dagen med underdosering (9. sept.) hvor denne var oppe i 0,27 FTU.

30 25 Fargetall (mg Pt/l) 20 15 10 (1,0) Råvann Rentvann 5 0 18.aug 28.aug 07.sep 17.sep 27.sep 07.okt Dato Figur 3. Fargetall for råvann og rentvann ved en kitosandosering på 1,5 mg/l og fellings-ph i området 4,6-5,3. Den 9. sept. ble det dosert 1,0 mg/l. Rutinemessig ble forsøksfilteret tilbakespylt etter 48 timer. I perioder med høyt fargetall i råvannet var det behov for noe hyppigere spyling. Spylehastigheten var 50 m/h noe som ga en spylevannsmengde på ca. 290 liter (5 min tilbakespyling). 4 3,5 3 TOC (mg/l) 2,5 2 (1,0) Råvann Rentvann 1,5 1 0,5 18.aug 28.aug 07.sep 17.sep 27.sep 07.okt Dato Figur 4. TOC verdier for råvann og rentvann ved en kitosandosering på 1,5 mg/l og fellingsph i området 4,6-5,3. Den 9. sept. ble det dosert 1,0 mg/l.

0,5 0,4 Turbiditet (FTU) 0,3 0,2 (1,0) Råvann Rentvann 0,1 0 30.aug 05.sep 11.sep 17.sep 23.sep 29.sep Dato Figur 5. Turbiditetsverdier for råvann og rentvann ved en kitosandosering på 1,5 mg/l og fellings-ph i området 4,6-5,3. Den 9. sept. ble det dosert 1,0 mg/l. Forsøk i fullskala I perioden med fullskala utprøving ved Ølen Vassverk var fargetallet i råvannet i hovedsak lavt. Dette framgår av figur 6 hvor fargetallet i råvann (filtrert gjennom 0,45 µm membranfilter, og ufiltrert) og rentvann (filtrert og ufiltrerter) framkommer. I forsøksperioden ble fellings ph justert til ca. 4 v.h.a. saltsyre. Det ble bare registrert en ubetydelig reduksjon i sann farge gjennom direktefiltreringsanlegget ved dosering av 1,5 mg/l kitosan og en filtreringshastighet på 8,5 m/h. Tilsvarende ble observert for TOC (figur 7). Det ble ikke oppnådd bedre resultater ved å øke eller senke doseringen, eller ved felling ved høyere ph. Det ble konkludert med at knust marmor egner seg dårlig som filtermasse i direktefiltreringsanlegg hvor kitosan benyttes som koagulant. Dette kan ha sammenheng med marmorens basiske natur, og at amino-gruppene på kitosanmolekylene i kontakt med marmor blir deprotonert og mister sine kationiske egenskaper.

Fargetall (mg Pt/l) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 15.apr 20.apr 25.apr 30.apr 05.mai 10.mai 15.mai 20.mai Dato Råvann, ufilt. Rentvann, ufilt. Rentvann, f ilt. Råvann, f ilt. gur 6. Fargetall (filtrert og ufiltrert) i råvann og rentvann ved direktefiltrering (8,5 m/h) i knust marmor (1-3 mm) ved en kitosandosering på 1,5 mg/l og fellings-ph på 4. Fi 2,5 TOC (mg C/l) 2 1,5 1 TOC råvann TOC rentvann 0,5 31.mar 10.apr 20.apr 30.apr 10.mai 20.mai Dato Figur 7. TOC i råvann og rentvann ved direktefiltrering (8,5 m/h) i knust marmor (1-3 mm) ved en kitosandosering på 1,5 mg/l og fellings-ph på 4. Ved å felle ved ph 4 ble det løst kalsium og karbonat fra marmormassen, samtidig som ph verdien økte. Kalsiumkonsentrasjonen steg fra gjennomsnittlig 0,47 mg/l i råvannet til 6,45 mg/l i rentvannet. Tilsvarende økning for alkalitet var fra 0,030 til 0,246 mmol/l. I figur 8 sees ph hevningen gjennom marmorfilteret.

8 7,5 7 ph 6,5 6 ph råvann ph rentvann 5,5 5 31.mar 10.apr 20.apr 30.apr 10.mai 20.mai Dato Figur 8. ph i råvann og rentvann ved direktefiltrering (8,5 m/h) i knust marmor (1-3 mm) ved en kitosandosering på 1,5 mg/l og fellings-ph på 4. I skrivende stund er det ikke gjort systematiske undersøkelser eller optimalisering av prosessen i fullskala ved UNIVANN, Sjonken Vannverk. Anlegget er imidlertid ferdig montert og i drift. Det doseres foreløpig 3 mg/l kitosan, på bakgrunn av laboratorietester. Vannverket har i dag et fargetall på 37 mg Pt/l, og med felling med kitosan oppnås et fargetall på 5-7 mg Pt/l og en turbiditet på 0,15 0,20 FTU. Dette er tilsvarende fargefjerning som ved felling med PAX men med lavere turbiditet. Så langt virker det også som filteret får en lengre gangtid mellom hver spyling enn der hvor det brukes PAX. I det følgende vil doseringen av kitosan bli optimalisert, og renseffekt, filtersyklus og slamproduksjon vil bli kartlagt. Likeledes vil det bli sett nærmere på effekten av å dosere vannglass som hjelpekoagulant. Referanser 1. American Water Work Association Research Foundation 1999. Reaction of polyelectrolytes with other water treatment chemicals and subsequent effects on water quality and operational efficienies. Research Project #2509, American Water Work Association Research Foundation, Denver, USA. 2. Bolto B., Abbt-Braun G., Dixon D., Eldridge R., Frimmel F., Hesse S., King S. og Toifl M. 1999. Experimental evaluation of cationic polyelectrolytes for removing natural organic matter from water. I Removal of Humic Substances from Water (Ed. av Ødegaard H.), s. 81-88, Tapir Forlag, Trondheim. 3. Edzwald J.K., Haff J.D. og Boak J.W. 1977. Polymer coagulation of humic acid water. Jour. Environ. Eng. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 103:989-1000. 4. Edzwald J.K., Becker W.C. og Tambini S.J. 1987. Jour. Environ. Eng. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 113:167-185.

5. Glaser H.T. og Edzwald J.K. 1979. Coagulation and direct filtration of humic substances with polyethylenimine. Environ. Sci. Technol. 13:299-305. 6. Liltved H. og Norgaard E. 1999. Humusfjerning ved bruk av den naturlige polymeren kitosan som koagulant. VANN nr. 3, 1999.