Prøvetaking og karakterisering av avløpsvann før primærrensing

Presentasjon om: "Prøvetaking og karakterisering av avløpsvann før primærrensing"— Utskrift av presentasjonen:

1 Prøvetaking og karakterisering av avløpsvann før primærrensing
Herman Helness SINTEF Vann og miljø

2 Innledning Foredraget handler om prøvetaking og karakterisering
Karakterisering for vurdering av metode for primærrensing Mer omfattende analyser enn for å dokumentere at et eksisterende anlegg overholder primærrensekravet Først prøvetaking: Jeg tar utgangspunkt i et anlegg som består av kanaler og bassenger Prøvene tas da i en innløpskanal før første behandlingstrinn og i en utløpskanal etter siste behandlingstrinn i anlegget. I enklere renseanleggsløsninger, for eksempel basert på siler, fødes ofte avløpsvannet i fylte eller delvis fylte rør. Gir utfordring mht. prøvetaking Vår hovedoppgave: Ta ut representative prøver

3 Representative prøver – hva er det?
Logisk: For 1 prøve: Alle partikler i vannstrømmen skal ha like stor sannsynlighet for å bli med i prøven Prøvene må dekke variasjoner i kvalitet (regn/tørrvær, ukedager, industripåslipp, osv.) Krav i forslag til forskrift: Vannmengdeproporsjonale døgnblandprøver som tas ut med jevne mellomrom i henhold til et forhåndsbestemt program Total vannmengde (behandlet og overløp) skal måles med nøyaktighet inne +/- 10% KS-system eller akkreditering innen 31/ Prøvene skal være representative for avløpsvannet

4 Plassering av prøvetakingspunkt
God turbulens Spesielt viktig på innløpet for å unngå gjentetting pga. filler etc. Definert punkt Fastmontert rør som prøvetakerslangen ledes ned gjennom Avstand til bunn (1/3 av dybden) og vegger (minst 10 cm) Plassering slik at det ikke samler papir, filler etc. Spesielt problematisk på innløp – kan avhjelpes ved skråstilling av rør eller å tillate litt bevegelse ved at slangen stikker litt ut fra enden av røret Innløp: Foran første behandlingstrinn i anlegget, eventuelle returstrømmer i anlegget (for eksempel vann fra slambehandling) og eventuelle doseringspunkter for kjemikalier (kj. kan være nødvendig for å bedre %R) Utløp: Representativ prøve av den samlede avløpsmengden som slippes ut fra anlegget Med parallelle behandlingslinjer, må den samlede vannmengden fra samtlige behandlingslinjer fanges opp

5 Uttak av prøve fra avløpsvannet (Primærprøven)
Automatiske prøvetakere basert på slangepumpe eller vakuum: Plasseres nært prøvetakingspunktet så prøvetakingsslangen blir så kort som mulig Prøvebeholderen plasseres rett under pr.takeren i kjøleskap Prøvetakingsslangen: Minst 10 mm innvendig diameter 0,75 – 1 m/s vannhastighet i slangen Slangen må ha fall fra prøvetaker til prøvetakingspunkt slik at den dreneres Unngå innsnevringer og skarpe bend Primærprøven kan gjerne være 20 – 25 l, men: Minste volum på en delprøve: 80 ml Minst 3 delprøver pr. time ved minste vannføring

6 Uttak av prøve fra pr.takeren (Sekundærprøven)
Viktig med en fast prosedyre som følges uavhengig av personen som tar ut prøven SS må fordeles jevnt i hele primærprøven før uttak av sekundærprøven Kraftig omrøring med for eksempel en stor sleiv Omrøring i 8-tall bedre enn sirkel Hurtig uttak av sekundærprøven for å unngå sedimentering Ikke fyll flasken helt – labben skal kunne riste prøven Ved 1 liters prøveflaske, bruk ~0,8 l prøve Viktig med opplæring av personell Sjekk prosedyren ved å ta ut flere prøver for analyse Dette kan med fordel gjentas med jevne mellomrom Analysen av prøvene omtales under karakterisering

7 Karakterisering av avløpsvann før primærrensing
Primærrensekravet har to vannkvalitetsparametere: Suspendert stoff (SS) Organisk stoff, målt som biokjemisk oksygenforbruk (BOF5) To forhold som har betydning i tillegg til SS og BOF5: Partikkelstørrelsesfordelingen (PSD) Fordelingen mellom løst og partikulært organisk stoff PSD fordi: Sedimenteringshastighet, rensegrad ved finsiling Avklare behov for tiltak som øker partikkelstørrelsen Andel løst BOF5 fordi: ”Standard” metoder for primærrensing ikke reduserer løst organisk stoff

8 Analyse av SS Vanlig i Norge er at det benyttes glassfiberfilter type GF/C (~1,2 µm) Filter med 0,45 µm kreves i avløpsforskriften og i EU-direktivet Sammenligning av GF/C og 0,45 µm membranfilter i PRIMÆRRENS Minst betydning på innløp – kan være forskjell av betydning på utløp fra RA Bruk av GF/C og etablering av korrelasjon til SS med 0,45 µm filter er en mulighet Min erfaring: Seriefiltrering, først GF/C deretter filtrering av filtratet med 0,45 µm filter, trolig bedre enn filtrering direkte med 0,45 µm filter pga. større volum Uansett: SS bør analyseres innen 24 timer og prøven kan ikke fryses

9 Analyse av BOF5 I primærrensekravet benyttes biokjemisk oksygenforbruk etter 5 dager (BOF5) En indirekte måling av org. stoff Prøven skal homogeniseres før analyse Oppbevares ved 0 – 4 oC eller fryses Analyse innen 24 timer

10 KOF er korrelert med BOF5
KOF er en enkel og rask analyse sammenlignet med BOF5 Timer vs. dager Et alternativ for oppfølging av drift og karakterisering Fra PRIMÆRRENS: KOF = 2,15 x BOF5 + 50 NB: Korrelasjon må verifiseres for hvert anlegg

11 Andelen løst organisk stoff
Forholdet mellom løst og total gir indikasjon på om primærrenskravene kan nås ved mekanisk rensing Venstre figur: Alle data fra PRIMÆRRENS inkl. anlegg med mye industriavløp Høyre figur: Alle data fra PRIMÆRRENS eks. anlegg med mye industriavløp Andel filtrert KOF ~ 30 %, men stor variasjon

12 Partikkelstørrelsesfordeling (PSD)
Betydning for om primærrenskrav kan nås ved mekanisk rensing og hvilken metode som bør benyttes Kan bestemmes ved ulike metoder Figuren viser PSD i 2 avløpsvann bestemt med partikkelstørrelsesmåler Forskjeller fra avløpsvann til avløpsvann LARA, 50%: ~70 µm HØRA, 50%: ~100 µm (litt over) Instrumentell analyse krever dyrt utstyr og er ikke tilgjengelig på anlegg Ønske om enkel metode basert på lett tilgjengelig standard utstyr Utviklet i PRIMÆRRENS

13 Prøver for kartlegging av vannkvalitet
Det forutsettes at vannprøvene tas slik at man får en representativ prøve av avløpsvannet. Karakteriseringen bør gjennomføres på flere vannprøver for å dekke variasjoner i avløpsvannets sammensetning. Korttidsvariasjoner innenfor 24 timer vil i stor grad dekkes av døgnblandprøver, men man bør hente inn disse over en lengre tidsperiode for å fange opp variasjoner som skyldes ulike værforhold og årstidsvariasjoner. Dersom avløpsnettet tilføres avløpsvann fra industri, kan dette føre til variasjoner mellom hverdager og helgedager og på spesielle ukedager avhengig av type industri og produksjonsform. Antall prøver som er nødvendig for å ha et tilstrekkelig godt dimensjoneringsgrunnlag er en vurderingssak. Et utgangspunkt kan være det antall kontrollprøver som kreves for dokumentasjon av at rensekrav oppfylles. Det primære vil imidlertid være at man har prøver fra de ulike situasjonene (værforhold etc.) som kan føre til variasjon i avløpsvannets sammensetning.

14 Utstyr for grov PSD-måling
Filteroppsats m/delbar filtertrakt (300 ml), klemme og filterkolbe (500 ml). Minste innvendige diameter på filtertrakten: 36 mm. Nylonnett for fraksjonering: µm, f.eks. SEFARNITEX nylonduker (LIBERG &CO A/S, Postboks 138, 1309 Rud) Nylondukene leveres på rull eller som ”A4-ark”. Kvadratiske filtre (~6 x 6 cm) må klippes ut fra disse. GF/C filtre for måling av SS i råvann og filtrat, og øvrig utstyr for måling av suspendert stoff i henhold til norsk standard (NS-EN 872 Utgave 1, 1996).

15 Prosedyre for grov karakterisering
En representativ vannprøve hentes inn og behandles som beskrevet ifm. prøvetaking En delprøve analyseres for BOF5 og filtrert BOF5 etter filtrering med GF/C filter. En delprøve analyseres for SS med GF/C filter. Resultatet av denne kalles SSråvann. 10 delprøver filtreres gjennom de 10 nylonnettene (en delprøve pr. nylonnett). Volumet som filtreres gjennom nylonnettet skal minst være 100 ml og ikke over 250 ml. Filtreringen skal gjennomføres innenfor 1. minutt uten bruk av vakuum. Filtratet samles i et prøveglass dersom man ikke analyserer for SS med en gang. Filterkolben rengjøres og skylles med destillert vann før neste filtrering. Dersom det ikke lar seg gjøre å filtrere 100 ml gjennom et nylonnett i løpet av 1. minutt uten bruk av vakuum droppes dette nettet og eventuelt nett med mindre lysåpning fra prosedyren. Filtratet fra hver filtrering analyseres for SS med GF/C filter. Resultatet av disse kalles SSfiltrat-i, der indeks i angir lysåpningen på nylonnettet (eks. SSfiltrat-120 for filtratet fra filtreringen med 120 µm nylonnett). Repeter punkt 3 og 4 i prosedyren for å få 2 paralleller Beregn masse % av partikler som passerer nylonnettene med de forskjellige lysåpningene som vist nedenfor, og lag figur av partikkelstørrelsesfordelingen. Masse % < lysåpning i = 100 x SSfiltrat-i / SSråvann

16 Eksempel på bestemmelse av PSD basert på foreslått prosedyre

17 Resultat av grov PSD-måling
LARA: venstre figur, HØRA: høyre figur Kvalitativt samme forskjell mellom LARA og HØRA som med PSD-instrument Absoluttverdier endret i forhold til PSD-instrument LARA, 50%: ~20 HØRA, 50%: ~90 Svar man får er avhengig av metoden man bruker

18 Oppsummering Prøvetaking: Karakterisering før primærrensing
Representative prøver er en forutsetning Følg anbefalingene mht. passering av prøvetaker og prøvepunkt, og innstilling av prøvevolum og frekvens Etabler og tren på prosedyre for uttak av sekundærprøven Karakterisering før primærrensing SS og BOF5 er et minimum PSD og andel filtrert organisk stoff gir verdifull informasjon til vurdering av prosessalternativer Prosedyre for grov måling av PSD gir grove svar – leverandører må etablere erfaring med metoden og sitt utstyr

19 Veiledninger, standarder og rapporter
NORVAR-rapport 82/1997 ”Veileder for prøvetaking av avløpsvann” (Farestveit og Hoel, 1997) NS-ISO Utgave 1, Vannundersøkelse - Prøvetaking - Del 10: Veiledning i prøvetaking av avløpsvann (ISO :1992) NS-EN 872 Utgave 1, 1996; Vannundersøkelse - Bestemmelse av suspendert stoff - Metode med filtrering gjennom glassfiberfiltre. NS-EN Utgave 1, 1998 Vannundersøkelse - Bestemmelse av biokjemisk oksygenforbruk etter n dager (BOFn) - Del 1: Metode basert på fortynning og poding etter tilsetning av allyltiourea (ISO 5815:1989, modifisert) Storhaug, R. (2004): Prøvetaking ved primærrenseanlegg, Notat til programkomiteen for primærrensprosjektet av : Helness H. og Thorvaldsen G. (2004) Karakterisering av avløpsvann for primærrensing. Prosjektnotat fra prosjekt 3 PRIMÆRENS.: