1 / 35

Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten – kapillär nanofiltration

Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten – kapillär nanofiltration. Kristina Dahlberg / Processingenjör Norrvatten. Acknowledgements. Special thanks to: Alexander Keucken , Research Manager, VIVAB Kenneth M. Persson , Research Manager, Sydvatten AB

yoshe
Download Presentation

Nytt membrankoncept för humusrika ytvatten – kapillär nanofiltration

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  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 StephanKöhler, 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 ~120 000 m3/dygn NORRTÄLJE SOLLENTUNA

  5. NOM (Naturligt organiskt material) • Nedbrytningsprodukter från växt- och djurriket – 1000-tal olika föreningar • Ökning i svenska vattendrag sedan 70-talet Absorbans (medel) 1970-2005 i 28 större vattendrag

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

  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. Naturalorganicmatter (NOM)

  9. SVU-projekt GenoMembran Projekt för humusrening med membranteknik 2012-2014 • Övergripande Mål • Attutvärderamembranfiltreringförhumusrikaråvatten. • Tillvägagångssätt • Pilotstudier med olikatyperavmembran (UF och NF), bådekommersiellamembranochmodifieradeprototyper. • Parallelatestkörningar vid fyravattenverk I Sverigepåolikagegrafiskaplatser.

  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 Future membrane processes WaterSources Water Quality Separation

  12. The Color removal package (CRP) • KEY Principles CRP: • Removal of organic matter for drinking water production • DOC • UV254 • 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) Hollow Fiber Nanofiltration Surface water NOM in water Cross section membrane A nanofiltrationsolution applying hollow fiber membranes

  13. PENTAIR X-FLOW: Membranportfölj • Membrankoncept– HFcCOLOR • Maximerad NOM-reduktion: DOC,UV254, Color (Pt-Co) • Begränsad minskning av hardheten: Mg2+, Ca2+

  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, färgadehumusfraktionerav DOC • Lättfällt/koagulerbart • Indikerar max. uppnåbarreningseffektför DOC genomkoagulering • CHA/NEU • Hydrofila, lågmolekuläraickehumusfraktioner • Biologisknedbrytbarafraktioner, avgörandeförvattnetsbiostabilitet/tillväxtpotential • NEU äriallmänhetsvårkoagulerbarafraktioner

  22. Rapid NOM fractionation, SINTEF

  23. Rapid NOM fractionation, SINTEF (2)

  24. Quickscan: NOM-retention

  25. Quickscan: TMP/Konduktivitet

  26. Slutsatser • Kombinerarkapillära NF de godaegenskapernaavbådehållrumsmembran (UF) spirallindade NF membran?

  27. Slutsatser • Kombinerarkapillära NF de godaegenskapernaavbådehållrumsmembran (UF) spirallindade NF membran?

  28. Tack!

  29. NF80-pilot: Hydraulic performance B/D-experiments Change of intake depth : 22 m (25/2 -14) Change of intake depth : 4 m (4/2 -14) Jf: 20,0 lmh Jf: 18,75 lmh Jf: 17,5 lmh Extended CEFF interval: 2 d Jf: 15 lmh • Membrane performance still stable with Jf: 20 lmh from 04.03.2014 • Some build-up in resistance during the filtration and hydraulic cleaning cycle due to fouling which is removed with CEFF.

  30. Capilary NF pilot trial at Görvälnverket • On-going pilot trial 2012-2013

  31. ADVantages CRP • Substantial savings in CAPEX and OPEX • 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 regenerationinterval • No brine waste • Process intensification • Minimal pre-treatment required • Backwashable membrane • High LOG removal (log 6+ viruses)

  32. HFc – Membranetsstruktur Tvärsnitt Övreskikt • Asymmetriskt(void free, sponge structure) • Integreradtop-layer (100 nm) möjliggörhydrauliskrengöringgenombackspolning • Strukturenblirtätaregentemotmembranytan (fördelaktigtför IN-UT filtrering) • Specifik “backbone structure” (minskardettotalafiltreringsmotståndetövermembranet) • Modifierad PES-polymerblandning (högkemiskbeständighet/klorresistens)

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

More Related