Sök
Cirkulation 2/21
partners logo

Suspenderat jonbyte i kontakttank där råvattnet hade 20 – 30 minuters kontakttid med jonbytesmassan. FOTO: Stockholm Vatten & Avfall

partners logo

Ebru Poulsen provsmakar nanomembranfiltratet. FOTO: Stockholm Vatten & Avfall

partners logo

Ida Bodlund. FOTO: Stockholm Vatten & Avfall

Spännande membranförsök i Stockholm

Stockholm behöver stärka kapaciteten i sin vatten­försörjning. Stockholm Vatten och Avfall har testat nanofiltermembran av hålfibertyp respektive jonbytare följt av ultrafiltermembran i långa pilotprojekt.

Text/Erik Winnfors Wannberg

Stockholm Vatten och Avfall, SVOA, behöver stärka dricksvattenproduktionen för att klara framtida produktion för att klara framtida vattenförsörjning. Vattenförbrukningen förväntas öka med cirka 30 procent under de närmaste 30 åren. Bland annat diskuteras en helt ny produktionslinje på Lovö vattenverk.

Enheten Processutveckling inom Vattenproduktion på SVOA har i långtgående pilotförsök arbetat med två lovande processlösningar som inte har särskilt många referensanläggningar i världen.

– Processutvecklare ska vara framtidsspanare så vi jobbar också med vad vi tror ska dyka upp. Vi ser allt som ett potentiellt problem. Vi måste ha en kunskapsbas för att kunna möta vad som än kan komma, säger utvecklingsingenjör Ida Bodlund när vi träffas över en videokonferens tillsammans med hennes kollegor Ulf Eriksson och Lars-Erik Hägglund samt enhetschefen för processutveckling Ebru Poulsen.

De två processlösningar som intresserar särskilt är dels råvatten direkt på nanofiltermembran följt av kolfilter för lukt- och smakreduktion samt UV som slutdesinfektion. Dels är det suspenderad jonbytesteknik som förbehandling följt av kemisk fällning på ultrafiltermembran, följt av kolfilter och UV. Båda alternativen ger också utrymme för ett ozonsteg före kolfiltren för ytterligare en mikrobiologisk barriär, säkrare lukt- och smakreduktion samt reduktion av miljöföroreningar.

Gruppen berättar att de har kunnat köra piloterna på många olika sätt och kunnat upprepa försök och lära känna processerna.

– Vi ville ha långa försöksperioder på de här testerna, vi har pilotat under flera år. Tre år med ultrafilter och två år med nanofilter för att kunna följa årstidsvariationerna med stora temperaturskillnader, algblomningar och annat, säger Ebru Poulsen.

Ett av huvudsyftena med försöken är att möta det ökande behovet av organiskt material, NOM, i råvattnet från Mälaren. Samtidigt ska en process skapas med sikte på att stå sig i generationer.

– Den ska klara av förändringar i råvattnet, vad det kan komma för regler från EU och Livsmedelsverket och vi lär oss ju hela tiden nytt om vad som finns i vattnet, säger Ida Bodlund.

Utmaningen är att spå i framtiden utifrån den kunskap som finns idag. Det handlar om klimatförändringar och förändrade levnadsmönster. Det gäller att tänka stort.

– NOM i sig är ju inget problem utan det är ju följdeffekterna av det. Möjligheten att ha en bättre barriär för att ta bort till exempel läkemedelsrester och kemikalier blir större om vi tar bort mer organiskt material, säger Ida Bodlund.

– Vi ser vissa förändringar i Mälaren med fokus på NOM men vi tittar väldigt brett. Mikroföroreningar är ju på tapeten just nu och vi arbetar också mycket med att få en bättre kunskap kring de kemiska ämnen som finns i vattnet, fyller Ebru Poulsen i.

Utmaningen ligger i att få fatt i de lösta ämnena. Det är där som alternativ som kol och ozon kommer in i bilden. I framtidsspaningen gäller det att utgå från att det ska finnas sätt att hantera även ett värsta-fall-scenario.

– Den enklaste kemiska barriären är nog aktiva kol-filter men för att få en bra effekt från dem under en längre period, så är det en fördel om vi kan få bort mer organiskt material innan det steget, säger Lars-Erik Hägglund.

De två processer som valdes ut har båda god potential att plocka mer organiskt material. Det Mälarevatten som Lovöverket har att arbeta med är också relativt svårfällt. Den specifika UV-absorbansen, SUVA, ligger lågt. Vatten från östra Mälaren har listats som rätt svårfällt även vid internationella jämförelser.

Annons:
EndressHauser 2021b


– Hur vi än jobbar med en aluminiumfällning så kommer vi aldrig längre än till 50 procent avskiljning av organiskt material, när andra vattenverk kan ha 75 – 80 procent. Det innebär att vi idag med vårt dricksvatten har rätt mycket organiskt material jämfört med andra verk i Sverige, berättar Ulf Eriksson.

När processerna som skulle testas valdes ut fanns redan jonbytespiloten på plats. Den hade testats i andra kombinationer och verkade nu intressant att kombinera med direktfällning på ultrafilter. Kombinationen visade sig vara driftmässigt stabil och man kunde åstadkomma upp till 75 procent avskiljning av organiskt material beroende på hur jonbytesmassan och fällningskemikalie doserades.

Nanofilterpilotförsöket startades sedan mycket för att Norrvatten, med vattenverk några mil bort utefter Mälarekusten, gjorde tester för några år sedan med lovande resultat.

Piloten med nanofilter visade sig fungera väldigt bra och SVOA uppnådde upp till 85 procents avskiljning av organiskt material beroende på driftinställningar.

– Porerna på den här typen av nanofilter är i en storlek som passar våra behov och vi får bra avskiljning, precis i sweet-spoten där man inte tar för mycket alkalinitet men blir av med organiskt material, säger Ida Bodlund.

Pilotförsöken har sedan flutit på bra under flera år.

– En svårighet med att pilota jonbytarprocessen är att det är ganska långa injusteringstider. Ville man ändra något så kunde det dröja flera veckor innan man hittade det nya jämviktsläget. Det är ju lite knepigt om man har ett membranfilter med fällning efteråt som också påverkas, säger Lars- Erik Hägglund.

I membranpiloterna har det funnits möjligheter till ganska snabba omställningar för att hitta bra inställningar.

– Däremot om man vill köra en längre period och vill se att något verkligen fungerar, då ska man gärna köra på en enda inställning för att se den långsamma uppbyggnaden av igensättningar, fortsätter Lars-Erik Hägglund.

Vid utvärderingen av försöken har gruppen landat i att båda är väldigt bra processer men att den med nanofilter ser något mer lovande ut.

– Det är ingen stark rekommendation men om vi skulle välja en nu, så är det den. Men det beror på så mycket annat också. Det betyder inte att den skulle vara bäst att bygga i fullskala när man tittar på övriga delar utanför processområdet. Då kan det vara elförbrukning, kemikalier och politiska mål som spelar in, säger Ebru Poulsen.

Ulf Eriksson påpekar att det också är beroende av vad myndigheten har för inställning till de restprodukter som processerna genererar.

– I jonbytesprocessen har vi saltlösningen från regenerering av jonbytarmassan och från nanofiltren har vi en stor koncentratmängd, förklarar Ulf Eriksson.

Fördelen med nanofilterprocessen är att det är en relativt enkel process. Den kräver inga tillsatskemikalier i vattnet, även om det krävs lite för rengöring av membranen.

– Koncentratet som bildas har ju inte heller några tillsatser, till skillnad från slam. Om det tillåts att skickas tillbaka till sjön, så är det bara koncentrerad sjö, påpekar Lars-Erik Hägglund.

Kombinationen med jonbytesteknik och ultrafilter är en minst sagt god tvåa. Även den processen har fördelar.

– Den är mer flexibel och ultrafilter är en väl­etablerad teknik med många referensanläggningar. Genom att justera inställningar och doser i både jonbytes- och ultrafiltersteget kan man bestämma hur mycket organiskt material man ska ta bort och vilket vattenkvalitet man får ut, kommenterar Ida Bodlund.

Dessutom innehåller den två steg.

– Skulle jonbytesdelen krångla så kan vi göra ett tillräckligt bra dricksvatten i alla fall, påpekar Ulf Eriksson.

Jonbytartekniken innebär alltså ett flexibelt och bra försteg.

– Vi kan ha mycket lägre fällningsdos i ultrafiltersteget om vi förbehandlar med jonbyte. För riktigt bra reduktion av NOM behöver vi omkring en fjärdedel av vad vi har idag i den konventionella processen. Annars funkar det med bara 5-10 procent, säger Ebru Poulsen.

Ebru Poulsen vill också lyfta fram den mikrobiologiska barriärhöjden som en viktig aspekt. Såväl nanofilter som ultrafilter uppfyller kraven på avskiljning av mikroorganismer.

– Det är en väldigt bra barriär när man kommer under 40 nanometer i porstorlek. Det är en viktig aspekt med processvalet, säger Lars-Erik Hägglund.

Det fortsatta arbetet ligger nu inte i första hand på processutvecklingsgruppen utan arbetet fortsätter inom den nya projektorganisationen på bolaget, Stockholms Framtida Vattenförsörjning. Den ska bland annat svara för utbyggnad av vattenverk, ledningsnät och reservoarer.

Publicerad 2021-03-24 08:00

Uppdaterad 2021-03-24 08:00