”Viktiga satsningar på NOM-forskning” Kenneth M Persson Forskningschef

En presentation över ämnet: "”Viktiga satsningar på NOM-forskning” Kenneth M Persson Forskningschef"— Presentationens avskrift:

1 ”Viktiga satsningar på NOM-forskning” Kenneth M Persson Forskningschef
GenoMembran ”Viktiga satsningar på NOM-forskning” Kenneth M Persson Forskningschef Tack till Kristina Dahlberg, Bjørnar Eikebrokk, Per Ericsson, Lars-Anders Hansson, Alexander Keucken, Stephan Köhler, Elin Lavonen, Angelica Lidén, Helena Stavklint, Ingemar Heidfors, Malin Delin, mfl.

2 Några observationer, sammanfattning
Olika fraktioner av NOM i olika råvatten UF avskiljer inget lågmolekylärt NOM UF stark mikrobiell barriär UF + förkoagulering med Al3+ eller Fe3+ avskiljer mer NOM än vanlig fällning / filtrering, men aldrig allt NF avskiljer lågmolekylärt NOM enligt molvikt och molekylstorlek Absorbans och fluorescens intressanta kompletterande NOM-mätmetoder Membranteknik är en relevant teknik för NOM-hantering

3 Sydvatten i siffror 16 kommuner 950 000 personer 280/1 700 Mkr
Nyanskaffning 16 Mdr 3 vattentäkter 2 vattenverk 30 mil ledning/tunnel 65 personer Uttag / kap / prod 8,7 / 3,9 / 2,4 m3/s 70 milj. m3/år Taxa fast/rörlig: 80/20 % Vattenpris: 3,50 kr/m³ Viktiga årtal 1950 1966 1976 2004 250 Mkr omsättning 1 600 Mkr tillgångsmassa

4 Brunfärgning i Skandinavien – inte bara Bolmen

5 Petra Bragee, 2013:

6 Direkta effekter av ökande färg och NOM i ytvatten
För ytvatten Ökad surhet Ökad näringshalt Ökad metallhalt För dricksvatten Nya processer för dricksvattenberedning kan krävas Ökad kemikalieanvändning

7 Indirekta effekter av ökande färg och NOM i ytvatten
För ytvatten Mindre siktdjup Ändrad temperaturskiktning Förskjutning i växtplanktonsamhället För dricksvatten Risk för dålig lukt och smak Risk för virus och svamp Risk för trihalometaner Ökad transport av oönskade syntetiska föreningar

8 Medverkande i GenoMembran 2012-2014
Finansieras av Svenskt vatten utveckling och deltagarna 5 M SEK under totalt tre år ( ) Fyra universitet, sex vattentjänstföretag, två företag, ett institut Tre doktorander Fem vattenverk Två rapporter Många lösningar

9 (Samordnas med projektet The color of water)
GenoMembran Delprojekt: Vattenkvalitet (Samordnas med projektet The color of water) Karakterisering av vattenkvalitet före, mellan delstegen och efter filtreringen. Uppsala universitet/SLU Docent Stefan Köhler Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitet-förändringar i aktuella vattentäkter Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Doktorand Elin Lavonen Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning Seperation Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Kvarnagårdens vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Angelica LIdén Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Görvälns vv Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Ringsjöverket Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Råberga vv Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

10 (Samordnas med projektet The color of water)
GenoMembran Delprojekt: Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitet-förändringar i aktuella vattentäkter Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Doktorand Elin Lavonen Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning Seperation Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Vattenkvalitet (Samordnas med projektet The color of water) Karakterisering av vattenkvalitet före, mellan delstegen och efter filtreringen. Uppsala universitet/SLU Prof. Stefan Köhler Kvarnagårdens vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Angelica LIdén Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Görvälns vv Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Ringsjöverket Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Råberga vv Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

11 (Analogt med Vattenkvalitet)
GenoMembran Delprojekt: Vattenkvalitet (Samordnas med projektet The color of water) Karakterisering av vattenkvalitet före, mellan delstegen och efter filtreringen. Uppsala universitet/SLU Docent Stefan Köhler Seperation Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Doktorand Elin Lavonen Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitetförändringar i aktuella vattentäkter Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Kvarnagårdens vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Angelica LIdén Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Görvälns vv Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Ringsjöverket Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Råberga vv Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

12 Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson
GenoMembran Delprojekt: Vattenkvalitet (Samordnas med projektet The color of water) Karakterisering av vattenkvalitet före, mellan delstegen och efter filtreringen. Uppsala universitet/SLU Docent Stefan Köhler Råvatten (Analogt med Vattenkvalitet) Modellering av råvattenkvalitet-förändringar i aktuella vattentäkter Lunds universitet Professor Lars-Anders Hansson Doktorand Elin Lavonen Karakterisering av NOM i ytvatten och efter beredning Alexander Keucken Frågeställning som specificerar Alexanders arbete? Angelica LIdén Frågeställning som specificerar Angelicas arbete? Seperation Membranfilter/piloter körs för att undersöka denna metods möjligheter för aktuella reningsprocesser. Lund Tekniska Högskola, Sydvatten Professor Kenneth M.Persson Kvarnagårdens vv Vatten och Miljö i Väst AB (VIVAB) Mäsen och Ragnihilds källa Både grundvatten och ytvatten (blandat), minst humusämnen Görvälns vv Norrvatten AB Mälaren Äldst humusämnen Ringsjöverket Sydvatten AB Bolmen (Ringsjön) Stadigt ökande mängd humusämnen Råberga vv Tekniska verken i Linköping AB Stångån Mycket varierande halt av humsämnen

13

14

15 Mälaren vid Görvälnverket

16 Biopolymerer avskiljs av sandfiltret.
Alla biopolymerer avskiljs i princip av NF

17 Organiska byggstenar i förhållande till NOM
Organiska byggstenar avskiljs av NF i förhållande till dess nominella avskiljningsgrad

18 Excitations-emissionsmatrisfluorescensspektroskopi (EEM)

19 Index-jämförelser

20 Fluorescensindexberäkningar

21 Membrantekniker MF UF NF RO ED 5-20 0.5-5 0.01-0.2 0.002-0.01
Sand Filter  MF  UF  NF  RO  ED Gradient  Tryck Elektrisk Potential Por storlek [mm] 5-20 0.5-5 <0.005 Tryck [bar]  0.1 to 2 0.2 to 2 1 to 5 3 to 20 5 to 80 1 to 3 Flöde [l/m2/h] 100 –1000  15-50 10-50 Användnings-områden Clarification Suspended Matter, Protozoa Colloids Bacteria, Spores Large Organic Molecules, large Virus Water softening, colour, natural organic matter, micro-pollutant removal, Virus Desalination of seawater and brackish water Desalination of brackish water, ion removal (NO2) Different Pressure Processes Nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) as well as microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) are often described as being pressure processes. They are in fact very different from each other : MF is a direct continuation of conventional filtration that makes it possible to remove particles smaller than a micron such as colloids and bacteria. UF goes even further. Thanks to this process viruses and heavy molecular organic compounds can be removed. These two processes use a straining technique and therefore separation depends on the size of the pores and which species are chosen, while in NF and RO the pores are not visible. The retention level for inorganic and organic solutions depends on their solubility and their diffusivity in the membrane. Retention also depends to a large extent on the net charge on the membrane surface. Reverse osmosis (RO): high pressures RO can only occur at higher pressures than those of the osmotic pressures of feed water. While the osmotic pressure of brackish water is relatively low (1.4 and 3.4 bars for 4.0 g/l of calcium sulphate and sodium chloride solution), that of seawater is relatively high (27 bars for 35 g/l of sodium chloride). Electro dialysis (ED): transportation of ions under the influence of an electric potential ED is a fundamentally different process. Rather than have the water pass through the membrane, the ions are transported through the membrane under the influence of an electric potential. Micro-porous positive and negative membranes are alternatively filled with electrodes in order to specify which columns will be enriched with or depleted of salts. ED's role is limited to the removal of ionic species. There is also a modified version of ED, called "electrodialysis reversal" which consists of reversing the polarity of the electrodes at various frequencies in order to minimize scaling and clogging.

22 Bolmen, NF

23 Membranporstorlek Källa: Willy R. Thelin, SINTEF Retention [%]
0.5 1 5 10 50 Nominell porstorlek [nm] 100 80 60 40 20 Retention [%] Fe TOC Colour Mn Ca Källa: Willy R. Thelin, SINTEF

24 Några observationer, sammanfattning
Olika fraktioner av NOM i olika råvatten UF avskiljer inget lågmolekylärt NOM UF stark mikrobiell barriär UF + förkoagulering med Al3+ eller Fe3+ avskiljer mer NOM än vanlig fällning / filtrering, men aldrig allt NF avskiljer lågmolekylärt NOM enligt molvikt och molekylstorlek Absorbans och fluorescens intressanta kompletterande NOM-mätmetoder Membranteknik är en relevant teknik för NOM-hantering

25 www.nom6.se Natural organic matter affects water quality!
Brown lakes and rivers? Effect in the waterworks?  Effect in distribution? Taste and smell? Climate change and NOM? Effect in wastewater treatment plants? Are there any benefits of increased NOM?

26