Transcript UV-behandling av avloppsvatten

2014-09-30
UV-behandling av avloppsvatten
– utvärdering av två svenska
fullskaleanläggningar
Magnus Bäckström
Vatten & Miljöbyrån AB
Bakgrund
• Tidigare SVU-projekt 2012-2013
(Rapport nr 2013-22)
• UV-behandling - potential för
desinfektion av avlopp
• Två svenska anläggningar i drift
en längre tid
• Nytt SVU-projekt fokus på UV för
avlopp 2013-2014
Var sätter vi det mikrobiella staketet?
Verktygslåda (SVU-rapport 2013-22)
Mål
• Övergripande projektmål: att utvärdera två befintliga
anläggningar för UV-behandling av utgående
avloppsvatten från avloppsreningsverk som metod
för inaktivering av mikrobiella föroreningar
• Mål för UV-behandlingen: att utgående
avloppsvatten uppnår kraven för utmärkt
badvattenkvalitet enligt badvattendirektivet
(Intestinala enterkocker 200 cfu/100 ml, E.coli 500
cfu/100 ml)
Fullskaleanläggningar
Huskvarna avloppsreningsverk
• Dimensionerat för 43 000 pe
• Mekanisk (3 mm galler, sandfång),
biologisk (aktivslam inkl N-rening)
och kemisk rening (Järnklorid/Alklorid)
• Skivfilter Hydrotech HSF2212-2FN
(porstorlek 20 μm)
• UV-anläggning TROJAN UV 3000, 48
lampor, total UV-effekt är 400 J/m2
• Drifttid UV: juni-augusti, sedan 2007
Arvika avloppsreningsverk
• Dimensionerat för 30 000 pe
• Mekanisk (galler, sandfång),
biologisk (aktivslam) kemisk rening
(för- och efterfällning m Al-klorid)
• Ingen partikelavskiljande
förbehandling
• UV-anläggning liknande som
Huskvarna, men med 32 lampor
• Drifttid UV: maj-september, sedan
2010
Huskvarna
Arvika
Principskiss UV-anläggning
1/ Bänk 2/Moduler 3/Lampor 4/Strömförsörjningsenhet
5/Automatisk rengöring 6/Viktad lucka för nivåreglering
Huskvarna
INK
Mek + Kem
Bio
Kem
• Galler, Sandfång
• Förfällning Fe-klorid
• Försed
• Aktivslam
• Kväverening
• Mellansed
• Fällning Al-klorid
• Slutsed
Skivfilter
UV
UTGÅENDE TILL
RECIPIENT
Arvika
INK
Mek +Kem
Bio
Kem
• Galler, Sandfång
• Förfällning Al-klorid
• Försed
• Aktivslam
• Mellansed
• Fällning Al-klorid
• Slutsed
UV
UTGÅENDE TILL
RECIPIENT
Provtagning Huskvarna 2007-2013
Parameter
Flöde
Suspenderade
ämnen
Transmittans
Frekvens
Kontinuerligt
2 ggr/vecka
E.coli
2 ggr/vecka
Koliforma
bakterier
Intestinala
enterokocker
2 ggr/vecka
2 ggr/vecka
2 ggr/vecka
Mätpunkter
Inkommande
Före respektive
efter skivfilter
Före respektive
efter skivfilter
Före respektive
efter UV-ljus
Före respektive
efter UV-ljus
Före respektive
efter UV-ljus
Kommentar
Dygnsmedelflöde enligt driftrapport
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod SS-EN 872
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod SS 028167-2
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod SS 028167-2
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod SS-EN ISO 7899-2
Anm. Manuella prov (stickprov) hanterade enligt rekommendationer från lab
Provtagning Arvika 2010-2013
Parameter
Frekvens
Mätpunkter
Kommentar
Flöde
Kontinuerligt
Inkommande
Dygnsmedelflöde enligt driftrapport
Suspenderade
ämnen
0,5-2 ggr/vecka
Före UV-ljus
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod SS-EN 872
Transmittans
0,5-2 ggr/vecka
Före UV-ljus
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod
E.coli
0,5-2 ggr/vecka
Före respektive
efter UV-ljus
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod SS 028167-2
Intestinala
enterokocker
0,5-2 ggr/vecka
Före respektive
efter UV-ljus
Analyserat av Alcontrol enligt
standardmetod SS-EN ISO 7899-2
Anm. Frekvensens av vattenanalyser var intensivare under drifttagning (2010) och
under 2013. Stickprov pss som i Huskvarna.
Utökad provtagning
Huskvarna 2012-2013
• Provtagning vid 4 tillfällen ”genom verket” (Inkommande,
Efter Bio, Före skivfilter, Efter skivfilter, Efter UV) –
indikatorbakterier
• Dygnsprov inkommande och utgående, samt
intensivprovtagning före och efter skivfilter/UV augustiseptember 2013 (Analys Lab Ryhov, Jönköping)
– Virus: Sapo, Rota, Astro, Noro G1, Noro G2
– Parasiter: Giardia, Cryptosporidium, Entamoeba dispar
– Clostridium perfringens
– Kolifager (analys Göteborg Vatten)
Belastning på UV-anläggningen
• Flöde
• Suspenderade
ämnen
• ”Mikrobiologisk
belastning”
Kommentar: En logreduktion på minst 2 log uppmättes efter
mekanisk, biologisk och kemisk rening, i huvudsak sker
reduktionen över det biologiska reningssteget
Flöde och susp
• Huskvarna
• Arvika
Flöde och susp
Huskvarna (före skivfilter)
Arvika (före UV)
Mikrobiologisk belastning
• Huskvarna E.coli
före skivfilter
och UV
• Huskvarna
Intestinala
enterokocker
före skivfilter
och UV
Mikrobiologisk belastning
• Arvika E.coli
före UV
• Arvika
Intestinala
enterokocker
före UV
Detekterat före UV-behandling
Parameter
Antal prov som
analyserats
Sapovirus
32 st
Antal prov där
mikroorganism
detekterades
5 st
Rotavirus
Astrovirus
32 st
32 st
0 st
19 st
Norovirus G1
Norovirus G2
Giardia
Cryptosporidium
Entamoeba histolytica
Entamoeba dispar
Clostridium perfringens
Kolifager
32 st
32 st
32 st
32 st
32 st
32 st
19 st
3 st
16 st
18 st
0 st
0 st
0 st
3 st
19 st
3 st
Parametervärde
intervall
1710 – 9 600
genomkopior/liter
Ej detekterad
4 605 - 60 450
genomkopior/liter
8 – 3 498 genomkopior/liter
64 – 3 529 genomkopior/liter
Ej detekterad
Ej detekterad
Ej detekterad
277 – 440 genomkopior/liter
110 – 1500 cfu/100 ml
300 - 1500 cfu/100 ml
”Tidsserie” Huskvarna
2007-2013
• E.coli, före och efter UV
”Tidsserie”
Arvika
2010-2013
• E.coli, Intenstinala
Enterokocker,
• Före UV (blå linje)
och efter UV (röd
linje)
• Flöde (blå linje) och
susp (röda punkter)
Inaktivering av patogener?
• Virus svårtolkat
(fortsatt arbete krävs)
• Parasiter
detekterbara?
• Clostridier och
kolifager detekterbara
och stabilt lägre halter
efter UV (kan i högre
grad nyttjas som
indikatorer?)
Logreduktion UV avlopp
• Indikatorbakterier ca 2 log, stor variation
Kommentar: provsvar < eller > påverkar
Logreduktion UV avlopp forts
• Kolifager
(ca 2 log)
• Virus och
parasiter;
oklart
• Clostridier
(ca 0,5-1 log)
Kostnader
Arvika
Huskvarna
• Investeringskostnad;
ca 1 Mkr (2010)
• Driftkostnad uppskattas till
61 000 kr/år (2010), exkl
monteringsarbeten före och
efter sommarperioden
• Investeringskostnad;
själva UV-anläggningen ca
875 000 kr, totalt med
skivfilter och betongarbeten
mm ca 4 Mkr (2007)
• Driftkostnad ca 125 000
kr/år (2013)
• El ca 40 000 kWh/år (3 mån)
Diskussion – hur uppnås stabila
resultat?
• Driftproblem
• Hydrauliska
störningar (se
figur)
• Lamprengöring
• Redundans
• Behövs skivfilter?
• Badvattenkvalitet
OK som krav?
Slutsatser
• Mekanisk, biologisk och kemisk rening ger en
avsevärd reduktion av mikrobiella föroreningar,
men med UV-behandling kan kraven för
utmärkt badvattenkvalitet uppnås innan
avloppsvattnet släpps ut i recipient
• En genomsnittlig logreduktion för E.coli på ca
2,2-2,4 log och för Intestinala enterokocker på
ca 1,6-1,9 log har uppmätts.
• Fortsatta studier av inaktivering av patogener
samt kompletterande indikatororganismer (ex.
kolifager) behövs
Slutsatser forts.
• UV-behandlingen har svårt att kontinuerligt ge en
tillräcklig reduktion eller konstant låga utgående
halter av viabla mikroorganismer.
• Överskridande av badvattendirektivets
gränsvärde för E.coli (500 cfu/100 ml) inträffade
vid ca 10 % av provtagningstillfällena vid
Huskvarna avloppsreningsverk för perioden
2008-2013.
• Anläggningskostnad för de studerade UVanläggningarna var ca 1 Mkr, driftkostnaden (inkl
kapitalkostnad) är ca 0,1 kr/renad kubikmeter
Slutsatser forts.
• Möjliga orsaker till tidvis sämre inaktivering är
hög flödesbelastning, igensättning av
lampor/blockering av UV-ljus, haveri av
lampor/elsystem och olika typer av hydrauliska
störningar.
• Behovet av partikelavskiljande förbehandling i
form av skivfilter kan ifrågasättas
• Vid projektering av nya anläggningar bör
redundans i systemet övervägas eftersom det är
sannolikt att UV-anläggningen då och då
drabbas av driftavbrott