Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten – kapillär nanofiltration Kristina Dahlberg / Processingenjör Norrvatten.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten – kapillär nanofiltration Kristina Dahlberg / Processingenjör Norrvatten."— Presentationens avskrift:

1 Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten – kapillär nanofiltration Kristina Dahlberg / Processingenjör Norrvatten

2 Acknowledgements Special thanks to: Alexander Keucken, Research Manager, VIVAB Kenneth M. Persson, Research Manager, Sydvatten AB Angelica Lindén, PhD student, Sydvatten AB Elin Lavonen, PhD student, SLU Stephan Köhler, Professor, Aquatic Sciences/ SLU Tom Spanjer, R&D Technologist, Pentair Remon Dekker, R&D Manager Water, Pentair Per Ericcson, Senior Adviser, Norrvatten Roland West, Electrician, Norrvatten Laboratory personnel, Norrvatten Roger, Cornelius etc., Technicians, Norrvatten IWA NOM5 Down Under - Perth 2013

3 Innehåll Introduktion – Norrvatten och NOM problematiken – SVU-projektet: “GenoMembran” – Hollow Fiber Color (HFc): koncept Metodik – Testanläggningar: Nanofiltrering (NF) och granulerat aktivt kol (GAC) – Processövervakning – NOM-karakterisering Resultat – Retention av NOM och mineraler Slutsatser

4 Norrvatten & Görvälnverket Försörjer 13 kommuner – ca en halv miljon människor med dricksvatten Produktion ~ m 3 /dygn SOLLENTUNA NORRTÄLJE

5 NOM (Naturligt organiskt material) Absorbans (medel) i 28 större vattendrag Nedbrytningsprodukter från växt- och djurriket – 1000-tal olika föreningar Ökning i svenska vattendrag sedan 70-talet

6 Varför ta bort humusämnen(NOM)? Ökande problem med lukt, smak och färg Ökande co-transport av skadliga substanser Risk för ökning av biologisk tillväxt i distributionssystemet Ökad fouling i kolfilter → minskad kemisk barriär Minskat skydd vid föroreningar (tex. Olja, diesel etc.) Minskad effekt av UV desinfektion Minskad effekt på klorbaserad desinfektion… Ökande halter av NOM … och ökning av DBP

7 Görvälnverket Beredningsprocess

8 GAC – Kemisk barriär? NOM – adsorberas av kolet och därmed påverkas adsorptions- förmåga av mikroföroreningar (t.ex. PFOS, läkemedelsrester etc.) Efter bara en månad minskar avskiljningsförmåga för störande kemiska ämnen avseevärd (t.ex. låga halter av petroleumprodukter) Fortfarande god reduktion av lukt och smak (ng/l), orsakad av algmetaboliter som geosmin, efter 4 års kontinuerlig drift. Natural organic matter (NOM)

9 SVU-projekt GenoMembran Projekt för humusrening med membranteknik Övergripande Mål Att utvärdera membranfiltrering för humusrika råvatten. Tillvägagångssätt Pilotstudier med olika typer av membran (UF och NF), både kommersiella membran och modifierade prototyper. Parallela testkörningar vid fyra vattenverk I Sverige på olika gegrafiska platser.

10 GenoMembran Norrvatten Tekniska verken VIVAB Sydvatten

11 GenoMembran “GenoMembran” omfattar tre delområden: –Vattenkvalitet Långtgående NOM karakterisering av rå- och dricksvatten (HPSEC, FT-ICR- MS, 3D-EEM fluorescens) –Modellering Realtids beräkningar av råvattenkvalitetsförändringar för aktuella vattentäkter (temperatur humus), framtidsprognoser för pågående brunifiering –Separation Utvärdering av membranprocesser för NOM-avskiljning, jämförelser mellan olika koncept baserade på UF/NF-applikationer Water Quality Water Sources Separation Future membrane processes

12 The Color removal package (CRP) KEY Principles CRP: Removal of organic matter for drinking water production -DOC -UV 254 -Color (Pt-Co) Minimal removal of hardness MEMBRANE CHARACTERISTICS: -Hollow fiber 0.8mm -Inside-out filtration -Chlorine resistant -MWCO of 1000 Da. -1-step production, no risk of loosing top-layer -Drinking water approvals (NSF Std.61, ACS, DWI Reg.31) Surface waterNOM in waterCross section membrane A nanofiltration solution applying hollow fiber membranes Hollow Fiber Nanofiltration

13 PENTAIR X-FLOW: Membranportfölj Membrankoncept– HFc COLOR Maximerad NOM-reduktion: DOC, UV 254, Color (Pt-Co) Begränsad minskning av hardheten: Mg 2+, Ca 2+

14 Görvälnverket Pilotförsök

15 Quickscan: Försöksuppställning och drift GAC HFc

16 NF80pilot - uppställning Pilotförsök NF80 Jan - Jun 2014

17 NF80pilot - drift Fully automated pilot plant allowing remote access by modem Design Feed section including coagulant and chemical dosing for precipitation and pH correction Membrane system can be operated both in dead- end or cross-flow filtration Equipment One element of 8” HFW 1000 Nano membrane module Pre-programmed automatic cleaning sequences Hydraulic cleaning combining backwash with forward flush CEB, flushing with permeate and soaking with cleaning agents (caustic and acidic cleaning protocols) NF 80 Container pilot

18 Uppföljning med hjälp av analyser

19 Quickscan: Membranprestanda

20 Quickscan: on-line UV/Vis Spektroskopi

21 Rapid NOM-fractionation set-up DOC = VHA + SHA + CHA + NEU VHA/SHA – Hydrofoba, högmolekulära, färgade humusfraktioner av DOC – Lättfällt/koagulerbart – Indikerar max. uppnåbar reningseffekt för DOC genom koagulering CHA/NEU – Hydrofila, lågmolekulära icke humusfraktioner – Biologisk nedbrytbara fraktioner, avgörande för vattnets biostabilitet/tillväxtpotential – NEU är i allmänhet svår koagulerbara fraktioner

22 Rapid NOM fractionation, SINTEF

23 Rapid NOM fractionation, SINTEF (2)

24 Quickscan: NOM-retention

25 Quickscan: TMP/Konduktivitet

26 Slutsatser Kombinerar kapillära NF de goda egenskaperna av både hållrumsmembran (UF) spirallindade NF membran? HFC colorUF + CoagSW-NFHF-NF Pilot trials Backwashable   Chlorine resistant (chemical tolerant)   High DOC removal  Limited Hardness removal  No Brine waste  No Coagulant for DOC removal  Online integrity test  Minimal pre-treatment required 

27 Slutsatser Kombinerar kapillära NF de goda egenskaperna av både hållrumsmembran (UF) spirallindade NF membran? HFC colorUF + CoagSW-NFHF-NF Pilot trials Backwashable   OK Chlorine resistant (chemical tolerant)   OK High DOC removal  OK Limited Hardness removal  OK No Brine waste  OK No Coagulant for DOC removal  OK Online integrity test  OK Minimal pre-treatment required  OK

28 Tack!

29

30

31 NF80-pilot: Hydraulic performance Jf: 15 lmh Extended CEFF interval: 2 d B/D-experiments Jf: 17,5 lmh Change of intake depth : 22 m (25/2 -14) Change of intake depth : 4 m (4/2 -14) Jf: 18,75 lmh Jf: 20,0 lmh  Membrane performance still stable with Jf: 20 lmh from  Some build-up in resistance during the filtration and hydraulic cleaning cycle due to fouling which is removed with CEFF.

32 Capilary NF pilot trial at Görvälnverket On-going pilot trial

33 33 Effective Removal NOM without hardness Reliable and Robust 1-step solution Highly tolerant against feed water quality upsets Guaranteed Permeate Quality by Airflow Integrity Test (AIT) Scalable system; to be integrated in the process Very low chemical consumption Lower GAC regeneration interval No brine waste Process intensification Minimal pre-treatment required Backwashable membrane High LOG removal (log 6+ viruses) Substantial savings in CAPEX and OPEX ADVantages CRP

34 HFc – Membranets struktur TvärsnittÖvre skikt Asymmetriskt (void free, sponge structure) Integrerad top-layer (  100 nm) möjliggör hydraulisk rengöring genom backspolning Strukturen blir tätare gentemot membranytan (fördelaktigt för IN-UT filtrering) Specifik “backbone structure” (minskar det totala filtreringsmotståndet över membranet) Modifierad PES-polymerblandning (hög kemisk beständighet/klor resistens)

35 TOC trend i Östra Mälaren Halt TOC (mg/L) i Lovö vattenverks råvattenintag från Mälaren över tid (årsmedelvärden i blått). (Data från Lovö VV)


Ladda ner ppt "Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten – kapillär nanofiltration Kristina Dahlberg / Processingenjör Norrvatten."

Liknande presentationer


Google-annonser