Driftserfaringer med kitosan som koagulant Av Helge Liltved1, Christian Vogelsang1, Harald Helgesen2, Carl Henrik Knudsen3 og Eigil Iversen1 1Norsk institutt for vannforskning (NIVA) 2Haugesund kommune 3Knudsen Prosjekt AS Korrespondanse: helge.liltved@niva.no tlf. 37295061

Kitosan som koagulant ved direktefiltrering I løpet av de siste 10 år har det vært gjort en rekke lab-, pilot- og fullskala studier med kitosan som koagulant for fjerning av partikler og humus fra drikkevann. Fullskala erfaringer er høstet de siste 5 årene. Kitosan er en positivt ladet polymer som framstilles fra krabbe- og rekeskall Fordeler: Ingen restmetaller i rentvannet, lettere styring, mindre slamproduksjon, mer anvendelig slam Ulemper: Dårligere fjerning av noen humusfraksjoner, høyere pris crab and shrimp waste chitin chitosan deacetylation extraction  >85 % deacetylated pKa  6.6

Hva fjernes med kitosan? Fjerning av farge (), UV254-absorberende stoffer (▲) og TOC () ved ulike kitosandoser til et syntetisk humusrikt råvann (70 mgPt/l) med lavt partikkelinnhold ved pH 5. Molekylvektsfordeling av organisk stoff bestemt med HPSEC. De største molekylene elueres ut først, og disse ligger derfor lengst til venstre i kromatogrammet.

Kitosan i kombinasjon med jernklorid Chitosan 2 mg chitosan/l + Fe Biodegraderbart løst organisk stoff (BDOC) målt som forskjellen mellom høyeste og laveste DOC-konsentrasjon i løpet av 22 døgn i vann med en opprinnelig DOC konsentrasjon på 4 mg/l (Oset)

pH-effekter Colour removal ratio (%) Chitosan dosage (mg/l) 20 40 60 80 100 5 10 15 Chitosan dosage (mg/l) Colour removal ratio (%) Fjerning av farge fra humusrikt innsjøvann ved pH 3 (▲ ), pH 4 ( ) og pH 5 (● ) i jar-tester. Dragsjøen, Årnes vannverk. Resultater fra fullskala forsøk ved Sjunken Vannverk: Råvann fargetall: 34,5 mgPt/l DOC: 4,8 mg/l. 80 og 45% fjerning

Effekter av filtrering Fjerning av farge fra råvann behandlet med kitosan (x: 1.00 mg/l; : 1.75 mg/l; ▲: 5.00 mg /l) etter membranfiltrering med filtre med porestørrelse i området 0.1-3 µm. (): Filtrert råvann uten tilsetting av kitosan

Trihalometandannelse Sammenhengen mellom dannelsen av trihalometaner (THM) og forbruket av klor ved desinfisering av råvann fra Oset renseanlegg. 1 mg/l fritt klor etter 24 timer Reduksjon i THM, TOC, farge og UV-adsorberende stoff etter felling med optimale doseringer og klorering. Verdiene for klorert råvann var THM: 194 µg/l, TOC: 4.2 mg C/l, fargetall 21.7 mg Pt/l og UV-abs254nm: 0.146).

Haugesund vannverk Det nye vannverket ble satt i drift i 2001 Produserer 8,7 mill m3 pr. år (tall fra 2003), Qmaks=520 l/sek Kitosanforbruk 14,6 tonn/år, tilsvarende 1,6 g/m3 Saltsyreforbruk 117 tonn/år, tilsvarende 13,4 g/m3 Polymer til slam 550 kg/år, tilsvarende 3,5 g/tonn Fellings-pH: 4-4,5 Filtreringshastighet: 4-6 m/time Spylefrekvens: 1 gang/døgn

Flytskjema RENT VANN TIL FORBRUKER KITOSAN TILSETTES SLAM ANTRASITT SAND MARMOR GRUS KITOSAN TILSETTES RENT VANN TIL FORBRUKER SLAM KJØRES TIL DEPONI STAKKASTADVATN 8 STK. NEDSTRØMS FILTRE 80 mill. m³ vann

Haugesund vannverk - resultater fra 2004 og 2005 TOC verdier ut: < 3 mg/l Kimtall og koliforme bakterier redusert 0 etter klorering (1 gCl2/m3) Muggsopp – redusert til 0 etter filtrering Trihalometaner Kloroform 21 ug/l Bromoform <0,02 ug/l Dibromklormetan 0,23 ug/l Bromdiklormetan 3,7 ug/l

Slamproduksjon Ca. 19 g pr m3 produsert vann (11-15% TS) Årlig ca. 170 tonn med 11-15% TS som fraktes bort og deponeres Dersom JKL hadde vært benyttet, ville teoretisk slamproduksjon være ca 3 ganger så høy. Slamkvalitet – metaller

Østerbo vannbehandlingsanlegg Vannforsyningsanlegg til Østerbo Evangeliesenter, Halden kommune Råvannskilde er Bunessjøen Eksisterende direktefiltreringsanlegg (aluminiumsulfat) er nedslitt og greier ikke å levere en tilfredsstillende vannkvalitet.

Østerbo vannbehandlingsanlegg Kapasitet: Qmiddel=70 m3/d Qmaks=150 m3/d Fellings-pH: 4.7-5.3 Dosering: 6-7 gFe/m3 og 3 g kitosan/m3 Kitosanforbruk/ kostnader: 90 kg/år = kr. 14.000;

Steinsland vannbehandlingsanlegg Offisiell åpnet 30. september 2004 Qdim: 150 m3/h Midlere: 100 m3/h P.e. = 5200 Tre nedstrøms antrasittfiltre, dim filtreringshastighet = 7,5 m/h, + oppstrøms marmorfiltre Farge inn: 8 - >70. Farge ut: 1 – 8 Fellings-pH: 3,8 ved lav farge inn, 3,5 ved høy farge Dosering: 1-1,5 g/m3 Kitosan kjøpes fra Island i storsekk (400 kg) for 145 kr/kg. Kjemikaliekostnad 15 –20 øre pr m3 produsert vann, tilsvarende ca. 800 kg/år til en kostnad på kr. 116.000; Spyling av filter etter 1000 – 3000 m3 avhengig av råvannskvalitet.

Bjoa vannbehandlingsanlegg Satt i drift i 2001 Nedstrøms antrasitt/sandfilter Oppstrøms marmorfilter Qdim: 15 m3/h, tilsvarende 10 m/h P.e. = 700 Fellings-pH: 4,2 ved lav råvannsfarge, 3,6 ved høy råvannsfarge Kitosandosering: 1 –1,5 g/m3, ca. 90 kg/år, ca. kr. 13.000;/år Farge, inn: 20-32 mgPt/l ut: 6 –10 mgPt/l TOC, inn: 3,7-4,8 mg/l ut: 2,6-3,1 mg/l Filterspyling: ca 1 gang pr døgn Anlegget belastes i dag med ca 5 m3/h

Heggetjern vannverk Vært i drift med kitosan fra 2002 To oppstrøms marmorfiltre, Atot = 2,6 m2. Dimensjonerende filterbelastning: 5 m/h. Qdim = 13 m3/h. Årsproduksjon ca 60000 m3. (165 m3/d) Filtermasse: filterkalk fra Franzefoss. Dosering Kitosan: 2-3 g/m3 Fellings-pH: 5 –5,5 Farge: inn: 35-37 mgPt/l ut: 13-16 mgPt/l

Oppsummering Følgende erfaringer med bruk av kitosan i fullskala anlegg er framkommet: Fargetall og TOC reduseres med hhv 70-75 og 35-40%. Ved høye konsentrasjoner av organisk stoff i råvannet kan JKL med fordel benyttes sammen med kitosan. Slamproduksjonen med kitosan alene er ca. 1/3-del av slamproduksjonen med JKL. Sammenliknet med kostnadene for JKL er kitosankostnadene betydelig høyere, men noe kan spares inn på lettere drift, samt slambehandling, transport og deponering. Potensiale for utvikling av jordforbedringsmiddel fra kitosanslam. Prosessen er godt egnet for små og mellomstore anlegg Sist men ikke minst – fornøyde kunder, vannverkseiere og tilsyn.