Klarlegge om dosering av CO2 og filtrering gjennom marmorgrus gir ønsket resultat med tanke på korrosjonskontroll

Abstract

Bakgrunnen for oppgaven er at Vestfold Interkommunale Vannverks anlegg på Seierstad produserer vann med for lavt innhold av kalsium i henhold til anbefalinger i drikkevannsforskriften. Det er derfor et ønske om å bygge om prosessen, der vannet karbonatiseres ved filtrering gjennom marmorgrus etter kontaktfiltrering, og at det legges til rette for ytterligere desinfeksjon for økt hygienisk sikring av vannet. Oppgaven er delt inn i tre deler:  Litteratur/teoridel, som omhandler: o Bruk av alkaliske filtre, og hvordan de fungerer. o Hva som gjør vann korrosivt. o Vurdering av hygienisk sikkerhet, og eventuelle mulige utvidelser av desinfeksjon på renseanlegget.  Feltarbeid: Feltarbeidet har bestått av forsøkskjøring i pilotanlegget hos Vestfold Interkommunale Vannverk. Forsøkskjøringen har blitt gjennomført for å avdekke hvordan en ny foreslått prosess ved vannverket på Seierstad vil fungere. I pilotanlegget har følgende forsøk blitt kjørt: o Utprøving av kontaktfiltrering med bruk av koagulant og lut for pHjustering ved felling. o Sammenligning av dagens prosess mot ny planlagt prosess. o Utprøving av alkalisk filter for å undersøke tilførsel av kalsium, alkalitet og pH- heving, ved å prøve ut forskjellige CO2- doser og kontakttider.  Bruk av resultater til: o Vurdering av oppnådd vannkvalitet. o Beregning av vannpris på ny planlagt prosess i forhold til dagens prosess. For å bestemme vannets korrosive egenskaper er det vannets pH, alkalitet og kalsiuminnhold som er avgjørende for om vannet vil være korrosivt mot materialer i ledningsnettet. Et ledningsnett vil være bygget opp av ulike materialer som har forskjellige krav til vannets sammensetning, for at det ikke skal være utsatt for korrosjon. Et vann som ligger innenfor anbefalingene i drikkevannsforskriften vil ha god korrosjonskontroll ovenfor de fleste materialene i ledningsnettet. For å styre tilførselen av kalsium og alkalitet fra alkaliske filtre til vannet, er det CO2- dosen og kontakttiden med filtermassen som er avgjørende. Ved en gitt CO2- dose og tilstrekkelig kontakttid, vil det innstilles en likevekt, der økt kontakttid ikke vil gi større tilførsel av kalsium og alkalitet til vannet. Mine resultater viser at det vil være nødvendig å øke pH etter filtrering gjennom marmorgrus, for at pH skal ligge innenfor anbefalingen i drikkevannsforskriften for ikke- korrosivt vann. Kontaktfiltrering med koagulant og lut for pH- justering har vist seg å fungere tilfredsstillende vannkvalitetsmessig. Prosessens stabilitet i forhold til fellings- pH viser at nødvendig lutdose for å holde konstant pH ved felling har variert noe. Det er vanskelig å avgjøre om prosessen vil fungere bra kun ved mengdeproporsjonal dosering av lut, eller om det vil være nødvendig med andre styringsparametre i tillegg som for eksempel styring etter fellings- pH. Hvis ombygging av anlegget gjennomføres vil det føre til en økt vannpris på omtrent 10 øre/m3, men det vil gi et vann som har bedre korrosjonskontroll, og som derfor vil gjøre at korrosjonen på ledningsnettet vil bli mindre. Det vil gjøre at investering i nytt ledningsnett kan utsettes. Det er også tatt hensyn til at hygienisk sikkerhet kan økes ved ombygging av anlegget. The background for this masterthesis is that Vestfold Intermunicipal Waterworks plant at Seierstad produce water with low levels of calcium in accordance with the recommendations in the drinking water regulations. It is therefore a desire to build on the process, where the water filters through limestone gravel after contact filtration to increase the waters level of pH, alkalinity and calcium, and that it is made possible to improve the hygienic protection of the water. This thesis is divided into three parts:  Literature / theory part, which deals with: o Use of alkaline filters, and how they work. o What makes water corrosive. o Assessment of the hygienic safety, and possible expansions of disinfection at the treatment plant.  Field work: The field work consisted of experiments run in the pilot plant at Vestfold Intermunicipal Waterwork. The experiments have been conducted to determine how a new proposed process at the waterwork on Seierstad will work. In the pilot plant the following experiments were carried out: o Testing of contact filtration with use of coagulant and caustic soda for pH adjustment. Comparing the current process towards the new scheduled process. Testing of alkaline filter to examine the supply of calcium, alkalinity and pHelevation, by trying out different doses of CO2 and contact times. Use of results to: Assessment of water quality. Calculate water prices of new scheduled process in relation to the current process. To determine the water's corrosive characteristics, it is the water's pH, alkalinity and calcium content which are crucial if the water will be corrosive to materials in the pipelines. The pipelines are built up of different materials that having different requirements for not be attacked by corrosion. Produced water that is within the recommendations of the drinking water regulations will have good corrosion control above most of the materials in the pipeline. To control the supply of calcium and alkalinity from alkaline filters to the water, the CO2 dose and contact time with filter mass is crucial. At a given dose of CO2, it will set an equilibrium, where increased contact time not will lead to increased resolution and supply from the filter mass to the water. My results show that it will be necessary to increase the pH after filtration through the limestonegravel, so that the pH should be within the recommendation in drinking water regulation for non-corrosive water. Contact filtering with coagulant and caustic soda for pH adjustment has proven to be satisfactory in terms of water quality. The stability of the process according to pH at precipitation shows that the dose of caustic soda that’s needed for keeping pH constant at precipitation has varied. It’s therefore difficult to decide if the process will work well only with quantity proportional dosing of caustic soda, or whether it will be necessary with other control parameters as well, such as pH at precipitation. If rebuilding of the water work is carried through it will lead to an increase in water price of approximately 10 øre/m3, but it will provide water that has better corrosion control, and therefore cause less corrosion on the pipelines. Then investment in new pipelines can be postponed. It is also taken into account that the hygienic safety can be increased if rebuilding of the water work is carried through.