Hoppa till huvudinnehåll

SVU-rapport 2021-25

Nya egna SVU-rapporter informeras om och är tillgängliga endast för medlemmar under de tre första månaderna genom länk som skickas ut i e-post. Efter tre månader blir rapporterna fritt tillgängliga för alla. Medlemmar, företagspartner och icke-medlemmar som anmält sig till SVUs sändlistor får då rapportinformation och länk genom Newsdesk.

Rapportnr: 2021-25
Tyngd
: 12,8 MB
Publicerad: 2021-12-22
Totalt antal sidor: 96
Område: Dricksvatten & hälsa

Titel: Optiska sensorer i dricksvattenberedning. Erfarenheter från SVU-projektet Genomljusning 
Författare: Stephan J. Köhler och Claudia Cascone, SLU, och Kate Murphy, Chalmers tekniska högskola

Sökord: Optiska sensorer, löst organiskt kol, koagulering, absorbans, fluorescens, turbiditet, Python-programmering
Keywords: Optical sensors, dissolved organic carbon, coagulation, absorbance, fluorescence, turbidity, Python code

Sammandrag: Optiska sensorer är mycket värdefulla verktyg för att optimera dricksvattenberedningen, men de används i dag bara i ett fåtal större vattenverk i Sverige. Tillsammans med automatiserad signalbehandling kan de vara till stor nytta för både stora och mindre vattenverk. Med hjälp av skräddarsydda analyspaket kan processtyrningen utökas för att åtgärda de negativa effekter som orsakas av ökad halt av naturligt organiskt material i råvattnet.

Sammanfattning: Dricksvattenproducenterna har bekymmer med högre och varierande halter av naturligt organiskt material (NOM) i råvatten. Det ger högre driftkostnader och kan ge upphov till lukt- och smakstörningar samt missfärgning av vattnet. Organiskt kol kan tas bort via fällning, membranfilter eller kolfilter. Vid fällning kan det vara nödvändigt att snabbt kunna bestämma effekten av ändrad dos fällningsmedel om råvattnets kvalitet ändras snabbt. Eftersom fällning huvudsakligen leder till borttagning av humusämnen som är färgade kan optiska mätningar användas för att styra doseringen av fällningsmedel.

Inom projektet har det under fyra år samlats information om användning av optiska sensorer för förbättrad drift av fem olika vattenverk – i Uppsala, Gävle, Göteborg, Stockholm och Varberg. Sensorer har använts för karakterisering av både olika råvatten och olika typer av processvatten (till exempel efter fällning, sandfilter, ultrafilter och kolfilter). Det har tagits fram ett stort antal modeller för skattning av NOM-halten i olika vattentyper, modeller som kan användas för att följa hur NOM-halten förändras i olika steg under beredningen.

Det har visat sig att det inte finns några allmängiltiga samband mellan signaler från optiska sensorer och processvariabler för humushalt och humuskaraktär i olika beredningssteg. Sambanden är specifika för den process som förekommer. Avskiljning av organiskt kol via fällning, membranfilter eller kolfilter skiljer sig när det gäller vilket material som tas bort. Det påverkar de optiska egenskaperna hos NOM och därmed även sambanden mellan halten löst organiskt kol (DOC) och de optiska egenskaperna. Modeller för DOC som gäller för råvatten kan inte användas i processteg efter fällning.

Resultaten visar att skräddarsydda automatiserade analyspaket för löst kol måste tas fram för varje verk och varje processteg för sig. Små variationer i de faktiskt uppmätta halterna i processvatten (till exempel efter kolfilter eller i utgående vatten) kan begränsa hur noggrann en modell för DOC kan vara. De båda analysinstrumenten Spectro::lyser och EXO2 kan med stor noggrannhet kvantifiera förändringar i processvatten som ligger efter filtersteg. Baserat på platsanpassade analyspaket kan processen därför styras med olika typer av sensorer och avancerad databehandling för att minska de negativa effekterna av NOM-förekomst under dricksvattenberedningen. Dosering av fällningsmedel via optiska onlinesensorer bedöms vara ett mycket effektivt sätt att säkerställa stabil utgående vattenkvalitet och att minimera användningen av fällningsmedel. Det bedöms att användningen av sensorer kommer att öka framöver i och med att dricksvattenberedningen ska blir mer hållbar när det gäller både kemikalie- och elanvändning.

Under projektet har det tagits fram ett stort antal metoder för halvautomatiserad databehandling som ger vattenverken möjligheter att koppla processvariabler till förändringar i både halt och karaktär hos NOM. Alla algoritmer för databehandlingen är fritt tillgängliga för hela branschen och kan anpassas efter behov.