Nationella Dricksvattenkonferensen, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg, April 26 27, 2017 Hvordan optimalisere vannbehandlingen ut fra enkle analyser av Naturlig Organisk Materiale? Resultater fra det nordiske samarbeidsprosjektet NOMiNOR Björnar Eikebrokk, SINTEF B. Eikebrokk, Sjefforsker, Dr., SINTEF Norway bjornar.eikebrokk@sintef.no Technology for a better society 1
Naturlig Organisk Materiale NOM NOM farger vannet brunt og påvirker vannkvalitet, vannbehandling, desinfeksjon og de prosesser som foregår i ledningsnettet Technology for a better society 2
NOM i overflatevann i Skandinavia Målt som TOC mg/l; N=4900 (Tuhkanen et al, 2011) Sverige: Årlig fargetallsøkning etter 1984 (SLU; P. Ericsson (2011) Endring i fargetall (% per år) Technology for a better society 3
Fargetallet øker i Oslos 4 drikkevannskilder 70 60 Oset Maridalsvannet 70 60 Elvåga Skullerud Råvannsfarge (mg Pt/L) Colour (mg Pt/L) 50 40 30 20 Max 10 Middel Min 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 70 60 Langlia Råvannsfarge (mg Pt/L) 50 40 30 20 10 Max Middel Min 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 70 60 Holsfjorden Råvannsfarge (mg Pt/L) Colour (mg Pt/L) 50 40 30 20 10 Max Middel Min 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Råvannsfarge (mg Pt/L) 50 40 30 20 10 Max Middel 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Technology for a better society 4
NOMiNOR prosjektet The NOMiNOR project (2014 2017; (2013 2016) 7 mill NOK) 10 10 vannverk; WTWs; 7 7 RI/Univ; FoU partnere; Norwegian Norsk Water; Vann; Swedish SvensktWater Vatten BRA PC PC BRA BUR JOR IVAR KÄR VEAB GÖR NOR NRV PIT NRV RIN 1. Jordalsvatnet, Bergen (Norway) 2. IVAR, Stavanger (Norway) 3. Burncrooks (Scotland) 4. Pitkäkoski, HSY (Finland) 5. Ringsjöverket, Sydvatten (Sweden) 6. Nedre Romerike Vannverk (Norway) 7. Bracadale (Scotland) 8. Port Charlotte (Scotland) 9. Kärreberg, VEAB (Sweden) 10. Görvälnverket, Norrvatten (Sweden) 7 FoU Institusjoner SINTEF (N) UiO (N) & NMBU (N) Cranfield Univ. (UK) SLU & Lund Univ. (SWE) Aalto Univ. (FIN) Technology for a better society 5
10 VBA med Ulik vannbehandling og desinfeksjon 1. Görvälnverket, Norrvatten (S): Al Koag, Sed, Sandfilter, GAC, UV, kloramin 2. Ringsjöverket, Sydvatten (S): Fe koag, Sed, Sandfilter, SSF, klor 3. Kärreberg, VIVAB (S): PACl koag, Dynasand, Infiltrasjon 4. Burncrooks, Scottish Water: Al Koag, Sed, Sandfilter, Klor 5. Port Charlotte, Scottish Water: Al Koag, Sed, Sandfilter, Klor 6. Bracadale, Scottish Water: NF, GAC, Alk Filter, Klor 7. Pitkäkoski, HSY Helsinki Waterworks (FIN): Fe koag, Sed, sandfilter, ozon GAC, UV, kloramin 8. IVAR (N): Ozon BioFiltrering (OBF) Pilotanlegg 9. Jordalsvatnet, Bergen (N): Fe Koag, 3 M Filt m/alk lag, UV 10. NRV (N): PAX Koag, Sed, 2 M Filt, GAC, UV, klor (HOCl) Technology for a better society 6
Vannbehandlingsmetoder i NOMiNOR NOM: En "target substance" av stor betydning for vannforsyningen NOM = TOC/DOC Farge UV abs Miljøgifter Substrat UV desinfeksjon; Klor frie DS Biostabilitet viktig Eikebrokk 1985 NOM påvirker Behandling & desinfeksjon, Distribusjon: korrosion, DBP, biostabilitet/gjenvekst, beleggdannelse adsorption/biofilm Enkle NOM diagnoseverktøy Vurdering av behandlingsbarhet, drift og optimaliseringsbehov "Enhanced" koagulering m/fe, Al, PACl, 1 M, 2 M, 3 M Filt GAC filtrering med/uten forozon Nanofiltrering Disinfeksjon: Klor, Kloramin, Ozon, UV Technology for a better society
Karakterisering av NOM/Organisk Carbon in Drikkevann After Hammes 2008; www.techneau.eu DOC Fraksjonering: VHA, SHA, CHA, NEU Konvensjonelle parametere TOC and DOC Colour UV absorbance SUVA (= UV Abs/DOC) P. Wang 1982 BDOC NOM er komplekst Behov for supplerende karakteriseringsmetoder Technology for a better society 8
Hurtigfraksjonering av NOM DOC = VHA+SHA+CHA+NEU VHA/SHA: Very/Slightly Hydrophobic Acids; CHA/NEU: CHArged/NEUtral Hydrophilics Enkle beregninger VHA, SHA, CHA = DOC inn DOC ut VHA SHA CHA NEU = DOC ut,ira NEU Etter Chow et al., 2004 Technology for a better society 9
BDOC kolonner i serie (SINTEF) Mengde Biodegraderbar DOC (BDOC) & Nedbytningskinetikk Tot EBCT = 1.5 t x 6 BDOC = DOC inn DOC ut DOC out DOC DOC DOC DOC DOC DOC in Technology for a better society 10
Hurtigfraksjonering av NOM & BDOC analyse Technology for a better society 11 11
Råvann og utløpsvann fra ulike rensetrinn Fargetall mg Pt/L (AVG) ide 10 NOMiNOR anleggene (AVG) Technology for a better society 12
Endringer BOM, Biostability i bionedbrytbarhet & Regrowth BDOC potentials (Avg) Prøver av Råvann, etter Koag/Sep, Rentvann (CWT) og Nettvann BDOC mg/l (AVG) 0,8 Raw Coag/Sep CWT Net 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Klor Klor Redusert BDOC etter koagulering Økt BDOC etter klor og ozon SW: Vekstpotensial kontrollert av restklor Klor Ozon 0,2 0,1 0,0 Technology for a better society 13
Koagulering Treatment og supplerende Performance behandlingstrinn & Stability DOC mg/l(avg) 16 14 Raw Coag/Sep CWT Net 12 10 8 6 4 2 0 Infiltrasjon SSF GAC Ozon+GAC GAC GAC Technology for a better society 14
SUVA= UV Abs/DOC SUVA og koagulerbarhet av NOM Edzwald and Van Benschoten (1990) SUVA Composition Coagulation DOC Removals > 4 Mostly Aquatic Humics, High Hydrophobicity, High MW NOM Controls, Good DOC Removals > 50 % for Alum, Little Greater for Ferric 2-4 Mixture of Aquatic Humics and Other NOM, Mixture of Hydrophobic and Hydrophilic, Mixture of MWs < 2 Mostly Non-Humics, Low Hydrophobicity, Low MW NOM Influences, DOC Removals Should be Fair to Good NOM has Little Influence, Poor DOC Removals 25-50 % for Alum, Little Greater for Ferric < 25 % for alum, Little Greater for Ferric Technology for a better society 15
Andel Hydrofob NOM og DOC Fjerning DOC fjerning (%) mot andel VHA+SHA (% av Tot DOC) iråvann Renseeffekt bestemmes av NOM sammensetning Koaguleringsforhold Technology for a better society 16
Koaguleringsforhold Variasjon i Koagulerings ph og DOC Spesifikk koagulantdose Technology for a better society 17
Råvann, DOC fjerning og Koag Optimalisering Oppnådd DOC reduksjon (%) og VHA, SHA og SUVA iråvann(avg) 100 6 90 80 5 70 4 % of DOC 60 50 40 30 Fjernet DOC VHA+SHA Råvann = Optimaliseringspotensial 3 2 SUVA (L/mg m) 20 10 VHA Råvann SUVA Råvann 1 0 PC Al KÄR Al BUR Al RIN Fe GÖR Al PIT Fe NRV Al JOR Fe BRA (NF) IVAR (OBF) 0 Technology for a better society 18
NOMiNOR i et nøtteskall Sluttbruker relevante aktiviteter og resultater det er de som finansierer NOMiNOR spleiselaget! Nye NOM diagnoseverktøy for vurdering av vannkvalitet, behandlingsbarhet og drift en ny verden av info! Early warnings: Prediksjoner for fremtidig NOM innhold Kunnskaps og erfaringsutveksling, bruk av samme diagnoseverktøy, direkte sammenligning av resultater fra 10 anlegg med ulike råvann, ulik vannbehandling, ulik desinfeksjon og ulike driftsstaber Benchmarking av vannkvalitet, vannbehandling og drift Vannverk spesifikke vurderinger og råd, med identifikasjon av optimaliseringspotensialer Technology for a better society 19
Takk for oppmerksomheten! Technology for a better society 20