Transcript Fra: JES - Glitrevannverket

GLITREVANNVERKET - Fagerlia 30 - 3011 Drammen.
Tlf. 32 25 42 00.
NOTAT
E-post: [email protected]
www.glitre.no
Revidert 24.2.2015
Fra: Jarle E. Skaret
KORROSJONSKONTROLL MED NATRIUMSILIKAT (”VANNGLASS”) GLITREVANNVERKETS FORSØKSPROSJEKT
Våre erfaringer med vannglass-dosering så langt
Vi har, som en forsøksordning, dosert vannglass, ved Kleivdammen og Sylling vannverk siden
november 2006, og ved hovedanlegget, Landfall, siden desember 2011.
For å få en ønskelig pH på vannet må silikat¬innholdet økes fra det naturlige nivået i kilden, dvs. 5
mg/l, opp til 15- 20 mg/l. Det vil bli en langsom opptrapping opp til dette nivået.
Erfaringene så langt har vært positive, og i løpet av 2014 har vi trappet opp dosene til:
 Landfall:
10 mg/l
 Kleivdammen:
11 mg/l
Hvorfor dosere Vannglass
Vann fra Glitre har en pH-verdi som tilfredsstiller drikkevannsforskriftens krav, men er litt for surt (pH
er litt under 7,0) i forhold til å oppnå minst mulig korrosjon på private ledninger, sanitærinstallasjoner
og kommunale ledninger.
For å redusere korrosjonen er følgende alternativer mest aktuelle:
 Bygge et alkalisk filter (marmorfilter)
 Dosere vannglass
Et marmorfilter vil innebære en investering på over 100 mill. kr. Det er derfor interessant først å
prøve ut vannglassdosering, som er vesentlig mer kostnadseffektivt, og som evt. kan vise seg å være
vel så hensiktsmessig som et alkalisk filter. Under optimale driftsbetingelser er vannglass effektivt
overfor rørmaterialer av såvel jern, sement og kobber. Vannglass vil dessuten kunne løse opp jern og
manganforbindelser, slik at en blir kvitt slam og rustknoller.
Hvordan doseres vannglass, og hvor mye
Vannglass er en anerkjent vannbehandlingsmetode for korrosjonskontroll som benyttes av over 200
norske vannverk. Vannglass pumpes inn i ledningsnettet med en enkel doseringspumpe fra en tank.
For å få en ønskelig pH på vannet må antakelig silikatinnholdet økes fra det naturlige nivået i kilden,
dvs. 5 mg/l, opp til 15-20 mg/l. Det vil bli en langsom opptrapping til dette nivået, over minst 2 år.
Prosjektet følges opp med et prøvetakingsprogram med regelmessige vannanalyser fra en rekke
steder på forsyningsnettet, og det utarbeides evalueringsrapporter underveis.
Evt. kjelsteinsproblemer i industrien
Noen industribedrifter har opplevd problemer med utfelling av silikater (”kjelstein”) i forbindelse
med dampproduksjon og gjenvinning eller polering av vann gjennom membraner. Problemene er
løsbare, vanligvis med mindre justeringer av driftsbetingelsene (gjenvinningsgrad mm). Vi ser det
likevel som viktig å informere om dette i forkant, slik at bedriftene er best mulig forberedt til evt. å
foreta slike justeringer av prosessen. SINTEF har også utarbeidet en rapport (datert 29.04.2011) for
Glitrevannverket, som belyser problemstillingen.
Side 1 av 3
GLITREVANNVERKET - Fagerlia 30 - 3011 Drammen.
Tlf. 32 25 42 00.
E-post: [email protected]
www.glitre.no
SPØRSMÅL OG SVAR :
Hva er ”Vannglass”: Ta ren sand og bland med natriumkarbonat (Na2CO3) under 1400 C, avkjøl, tilsett
vann, og Flytende Vannglass er dannet. Vi skriver dette som SiO2*Na2O, med fast stoffinnhold på 35 %,
resten er vann.
Hvordan virker ”Vannglass”: For pH-heving og buffervirkning inngår både SiO2 og Na2O. SiO2 løser opp
rustknoller, og danner samtidig et filmlag på alle metalloverflater og sementrør. I tillegg
kompleksbinder silikatet tungmetaller i vannet slik at de føres ut av ledningsnettet uten å forårsake
slam/ gjengroing i rørene. En kan forvente mindre Begroing, Slam og Biofilm.
I hvor stor omfang brukes Vannglass: I England startet Vannglass-dosering i 1922, fordi rødt vann
(jernutfelling) kom ut av rørene hos forbrukerne. Deretter fulgte USA og Canada med tilsvarende
behandling. I Norge startet en med Vannglass i 1993, og i dag er det over 200 vannverk som benytter
Vannglass.
Hvor produseres Vannglass: Det er tre leverandører på det norske markedet:
 BIM Norway AS, som produserer kjemikalet selv, og holder til i Drammen
 Franzefoss Miljøkalk AS. Produsent: Sibelco Nordic AB (Sverige)
 Kemetyl Norge AS. Produsent: PQ Corporation (utenlandsk)
Hvordan doseres Vannglass. Kostnader: Det pumpes inn i ledningsnettet med en enkel doseringspumpe fra en tank. Meget beskjedne anleggskostnader, for Glitre ca. kr. 100.000. Til sammenligning vil
alternativet (kalkdoseringsanlegg eller marmorfilter) ved Landfall koste over 100 mill. kr.
Vil Vannglass kunne felle ut i vanlige varmtvanns- eller kjølesystemer: Nei, løseligheten er så vidt stor
at det er ingen risiko. (Ved 95 C er løseligheten av silikat 20 ganger større, og ved 5 C 5 ganger større
enn framtidig doseringsmengde på 15 mg/l silikat).
Vanlig doseringsmengde: 10-15 mg SiO2/l. Vi håper at vi ved å dosere 15 mg SiO2/l kan oppnå en pH
på minst 8,0 i alle deler av forsyningsnettet. Glitre har imidlertid relativt liten bufferevne (Alkalitet på
0,2 mmol/l), så dette kan vi ikke være sikre på. Det er blant annet derfor vi kaller dette for et
forsøksprosjekt.
Vannglass- Sammensetning:
(Stoffinnhold 35 %, resten er vann).
Krystazil 40
Grunnstoff
Atomvekt
Prosentandel
Si
28
46.67 %
O2
32
53.33 %
Sum atomvekt
Forholdstall *
Prosentandel
Prosentandel
60
3.25
76.47 %
35.69 %
40.78 %
Delsum:
60
100.00 %
Na2
46
74.19 %
O
16
25.81 %
Delsum:
62
100.00 %
62
1
23.53 %
17.46 %
6.07 %
Sum totalt:
122
122
4.25
100.00 %
100.00 %
Vannprøver, behandlet vann rutineprøver, Glitre, 2014: (Aktuelle parametere i denne sammenheng)
Parameter
Grense
Utførte Avvik Middel Median Maks
15
0
11
11
12
Min
10
01-Farge (mg/l Pt)
20
04-Turbiditet (FNU)
4,00
15
0
0.17
0.15
0.61
0.10
18-Aluminium (mg/l Al)
0.200
4
0
0.080
0.080
0.087
0.074
19-Ammonium (mg/l N)
0.500
4
0
0.010
0.010
0.010
0.010
31-Jern (mg/l Fe)
0.200
15
0
0.042
0.041
0.058
0.029
250
15
0
3.2
3.1
4.2
2.7
35-Konduktivitet (mS/m)
Side 2 av 3
GLITREVANNVERKET - Fagerlia 30 - 3011 Drammen.
39-Mangan (mg/l Mn)
44-pH, surhetsgrad ( ) *
53-Totalt organisk karbon (TOC)
(mg/l C)
Tlf. 32 25 42 00.
E-post: [email protected]
www.glitre.no
0.050
15
1
0.040
0.040
0.050
0.030
6.5 - 9.5
15
0
6.9
6.9
7.2
6.7
5,0
4
0
3.2
3.2
3.6
3.0
Alkalitet (mmol/l)
15
0
0.16
0.15
0.25
0.13
Kalsium (mg/l)
15
0
3.4
3.4
5.3
2.7
Silikat (mg SiO2/l)
15
0
5.2
5.2
6.0
4.5
*: pH-analysene er høyere enn angitt i denne tabellen, som er analyser utført av Eurofins A/S. I følge våre
egne analyser ligger pH mellom 7,5 og 8,8, høyest i Kleivdammens forsyningsområde.
Potensielle driftsproblemer i industrien:
Vannglass sammenlignet med kalsiumkarbonat (dvs. alternativet):
Karbonatisering: Her risikerer en problemer med belegg/scaling alle steder der en har en tydelig
temperaturøkning på vannet fordi løseligheten avtar med økende temperatur.
Vannglass: Løseligheten øker her med økende temperatur, samtidig som det benyttes vannglassdoser
langt under likevekt (ved doseringstemperatur). Det betyr at det kun er i spesielle tilfeller en risikerer
belegg/scaling ved vannglassdosering.
De potensielt alvorligste problemene ved Vannglass:
1. Fordampning av silikat i høytrykksboilere og senere deponering “scaling” på turbinblad (på
lavtrykkssiden).
a. Antagelig det alvorligste problemet der slike system finnes, dersom tiltak ikke iverksettes.
b. Tiltak er en del av tiltaket nevnt i pkt 2, b og c.
2. Dannelse og utfelling av lite løselige komplekse metallsilikat i høytrykksboilere for dampproduksjon (på
høytrykkssiden, dvs i vannfasen).
a. Alvorlig problem der slike system finnes, dersom tiltak ikke iverksettes.
b. Tiltak: av-mineralisering er normalt påkrevet, men dette er også påkrevet der man har
karbonatisering.
c. Tiltak: Tilpasse driften av systemet slik at problemer unngås: Av-mineraliseringsenhet,
kjemikaliedosering, “blow down” **, osv.
3. Dannelse og utfelling av lite løselige enkle metallsilikat i lavtrykksboilere for dampproduksjon.
a. Noe mindre alvorlig problem såfremt tiltak iverksettes.
b. Tiltak: holde nede konsentrasjonene av løste metaller, spesielt Aluminium, Jern, men også Magnesium
og Kalsium. Alternativt kan man av-mineralisere (jfr. pkt. 2 c).
c. Tiltak: Tilpasse driften av systemet slik at problemer unngås (av-mineraliseringsenhet,
kjemikaliedosering, “blow down” **, osv).
4. Utfelling av silikat i forbindelse med membranfiltrering (omvendt osmose eller nanofiltrering).
a. Kan være et problem dersom tiltak ikke iverksettes.
b. Tiltak: Tilpasse membrananlegget og gjenvinningsgraden til SiO2 konsentrasjonen i fødevannet vil
normalt være tilstrekkelig. I tillegg kan SiO2-fjerning og dosering av kjemikalier (“anti-scalant”)
vurderes.
5. Utfelling av silikat ved inndamping eller lavtrykks dampproduksjon.
a. Normalt et relativt lite problem.
b. Tiltak: Kan normalt kontrolleres med “blow down” **. Alternativt kan silikat-fjerning (med
membranfiltrering eller omvendt osmose) og dosering av kjemikalier (“anti-scalant”) vurderes.
**: Med ”Blow down” menes å tappe ut noe av det oppkonsentrerte vannet i boileren, og erstatte det med nytt vann.
Side 3 av 3