Fjerning av NOM ved bruk av adsorpsjon og membranfiltrering

Abstract

En av de største utfordringene for drikkevann i Skandinaviske land er økt mengde organisk stoff, som for eksempel humus. Humus kan føre til driftsproblemer i renseanlegg, som blant annet tilskitning. Flere anlegg i Norge fokuserer på humusfjerning, og membranfiltrering har blitt en av de mest populære prosessene de seneste årene. På grunn av klimaendringene har humusmengden i innsjøer økt de siste årene. Det er derfor behov for å optimalisere og forbedre metoder for denne type anlegg. Fargetall kan brukes som et mål på vannets innhold av humusstoffer. Bjertnessjøen, som leverer vann til Sjonken vannverk i Nannestad, er et eksempel på en slik innsjø hvor fargetallet har økt drastisk de siste 20 årene. Dagens renseprosesser klarer ikke å håndtere den økte mengden humus i vannet. Det skal bygges et nytt renseanlegg og det nåværende skal brukes som reserveanlegg, men i tillegg er det behov for en forbedring av det eksisterende anlegget før det kan tas i bruk som reserverenseanlegg.

I denne oppgaven ble det utført forsøk med membranfiltrering ved hjelp av omvendt osmose (RO) av ubehandlet råvann og råvann behandlet med adsorbent HAOP. HAOP er en adsorbent spesielt utviklet for å adsorbere humussubstanser. RO filtrering kan trolig rense vannet for å tilfredsstille dagens krav, men det store usikkerheter knyttet til kostnader i et slik anlegg i forhold til kapasitet og levetid. Ubehandlet og behandlet råvann ble filtrert i hvert sitt RO-system samtidig for å teste effekten av HAOP. Det ble utført forsøk med to typer råvann, råvann fremstilt fra humusekstrakt og råvann tatt direkte fra Bjertnessjøen. For undersøkelse av tilskitning av membran i de ulike systemene ble hydrauliske parametere, vannkvalitetsparametere og skanningselektronmikroskop (SEM) av membranen analysert. Kjemiske analyser av zetapotensial og partikkelstørrelse ble utført for undersøkelse av humus og adsorbent.

Det ble kjørt to forsøksrunder med ubehandlet råvann og HAOP-behandlet råvann, med bruk av filtrering med resirkulering av a) permeat og konsentrat og b) kun konsentrat. Forsøk med filtrering av permeat og konsentrat viste ingen tegn til tilskitning for verken ubehandlet råvann eller HAOP-behandlet råvann. Ved resirkulering av konsentrat derimot ble det oppnådd start av tilskitning ved filtrering av begge typer råvann. Dette ble konkludert ut fra membrananalysen som viste tydelige avsetninger på membranen. Membranen som filtrerte råvann behandlet med adsorbent HAOP viste ingen tegn til tilskitning ved noen av forsøkene.

Zetapotensialet viste klare forskjeller mellom ubehandlet råvann og HAOP-behandlet råvann, zetapotensialet for ubehandlet råvann var mer negativt ved pH 12. Sammenligning av zetapotensialet av HAOP 4 og HAOP-behandlet råvann tyder på at HAOP har adsorbert humussubstanser. Ut fra forsøksobservasjonene kan det konkluderes med at HAOP adsorberer humus og hindrer tilskitning. Bruk av HAOP som forbehandlingsmetode vil derfor kunne avlaste membranen og hindre hyppig utskiftning av membran.

En av de største utfordringene for drikkevann i Skandinaviske land er økt mengde organisk stoff, som for eksempel humus. Humus kan føre til driftsproblemer i renseanlegg, som blant annet tilskitning. Flere anlegg i Norge fokuserer på humusfjerning, og membranfiltrering har blitt en av de mest populære prosessene de seneste årene. På grunn av klimaendringene har humusmengden i innsjøer økt de siste årene. Det er derfor behov for å optimalisere og forbedre metoder for denne type anlegg. Fargetall kan brukes som et mål på vannets innhold av humusstoffer. Bjertnessjøen, som leverer vann til Sjonken vannverk i Nannestad, er et eksempel på en slik innsjø hvor fargetallet har økt drastisk de siste 20 årene. Dagens renseprosesser klarer ikke å håndtere den økte mengden humus i vannet. Det skal bygges et nytt renseanlegg og det nåværende skal brukes som reserveanlegg, men i tillegg er det behov for en forbedring av det eksisterende anlegget før det kan tas i bruk som reserverenseanlegg.

I denne oppgaven ble det utført forsøk med membranfiltrering ved hjelp av omvendt osmose (RO) av ubehandlet råvann og råvann behandlet med adsorbent HAOP. HAOP er en adsorbent spesielt utviklet for å adsorbere humussubstanser. RO filtrering kan trolig rense vannet for å tilfredsstille dagens krav, men det store usikkerheter knyttet til kostnader i et slik anlegg i forhold til kapasitet og levetid. Ubehandlet og behandlet råvann ble filtrert i hvert sitt RO-system samtidig for å teste effekten av HAOP. Det ble utført forsøk med to typer råvann, råvann fremstilt fra humusekstrakt og råvann tatt direkte fra Bjertnessjøen. For undersøkelse av tilskitning av membran i de ulike systemene ble hydrauliske parametere, vannkvalitetsparametere og skanningselektronmikroskop (SEM) av membranen analysert. Kjemiske analyser av zetapotensial og partikkelstørrelse ble utført for undersøkelse av humus og adsorbent.

Det ble kjørt to forsøksrunder med ubehandlet råvann og HAOP-behandlet råvann, med bruk av filtrering med resirkulering av a) permeat og konsentrat og b) kun konsentrat. Forsøk med filtrering av permeat og konsentrat viste ingen tegn til tilskitning for verken ubehandlet råvann eller HAOP-behandlet råvann. Ved resirkulering av konsentrat derimot ble det oppnådd start av tilskitning ved filtrering av begge typer råvann. Dette ble konkludert ut fra membrananalysen som viste tydelige avsetninger på membranen. Membranen som filtrerte råvann behandlet med adsorbent HAOP viste ingen tegn til tilskitning ved noen av forsøkene.

Zetapotensialet viste klare forskjeller mellom ubehandlet råvann og HAOP-behandlet råvann, zetapotensialet for ubehandlet råvann var mer negativt ved pH 12. Sammenligning av zetapotensialet av HAOP 4 og HAOP-behandlet råvann tyder på at HAOP har adsorbert humussubstanser. Ut fra forsøksobservasjonene kan det konkluderes med at HAOP adsorberer humus og hindrer tilskitning. Bruk av HAOP som forbehandlingsmetode vil derfor kunne avlaste membranen og hindre hyppig utskiftning av membran.