Grondwaterfiltratie. Theorie en praktijk. Uitdagingen in de grondwaterzuivering Weren de Vet Paramaribo, 8 februari 2011

Transcriptie

1 Grondwaterfiltratie Theorie en praktijk Uitdagingen in de grondwaterzuivering Weren de Vet Paramaribo, 8 februari 2011

2 Theorie Praktijk

3 Herkomst van grondwater bestanddelen Voorbeeld oeverfiltraat (Oasen, NL) Methane Sulfate Ammonium Iron Manganese O phosphate 1500 Distance from river SO 4 2 more PW (50 %) less RBF (50 %) RBF age > 40 years NH 4 CH 4 Fe more RBF (90 %) less PW (10 %) RBF age < 10 years 3

4 Herkomst van grondwater bestanddelen Voorbeeld oeverfiltraat (Oasen, NL) Methane Sulfate Ammonium Iron Manganese O phosphate 1500 Distance from river more PW (50 %) less RBF (50 %) RBF age > 40 years 500 more RBF (90 %) less PW (10 %) RBF age < 10 years 4

5 ph-kaart kaart van Nederland van Nederland 5

6 IJzerkaart van Nederland 6

7 Mangaankaart van Nederland 7

8 Ammoniumkaart van Nederland 8

9 Ammonium in het ruwe water in NL 10 8 Rode balken zijn winningen van Oasen Ammonium (mg NH 4 L -1 )

10 Grondwaterzuivering CH 4 Fe 2+ NH 4 + Mn 2+ O 2 ph Ruwwater kwaliteit 1-11 ppm 1-10 ppm 1-11 ppm ppm <0.1 ppm Drinkwater norm NL (<0.005 ppm) <0.2 ppm <0.2 ppm <0.05 ppm >2 ppm 7.0< ph < 9.5 Reductieoxidatie reactie (met O 2 ) CH O 2 CO H 2 O Fe 2+ + ¼ O 2 + 1½ H 2 O FeOOH + 2H + 2 NH O 2 2 NO H H 2 O 2 NO 2- + O 2 2 NO 3-2 Mn 2+ + O 2 + H 2 O Mn 2 O 3 + 2H + Microbieel Methanotrophen Gallionella, Leptothrix etc Nitrosomonas, Nitrospira Leptothrix Fysischchemisch Type oxidatie Alternatieve processen Strippen Homogene en autokatalytische oxidatie Vlokvorming, bezinking, vlok- en vlokkingsfiltratie (Membraanfiltratie RO/NF) Breakpunt chlorering (niet in M NL) Strippen van ammonia (high ph); Adsorptie aan zeolieten (Membraanfiltratie RO) autokatalytische oxidatie Homogene oxidatie met sterke oxidatoren Vlokvorming, bezinking, vlok- /vlokkingsfiltratie (Membraanfiltratie RO/NF) 10

11 Filtratie in drinkwater productie in Nederland Zandfiltratie is het centrale proces voor grondwater, maar wordt ook gebruikt in oppervlaktewaterbehandeling Oppervlaktewater 39% Grondwater: 61% Bronnen: VeWIN Waterleidingstatistiek 2007 De kwaliteit van het drinkwater in Nederland in 2005 (VROM-inspectie) Pompstations per bron Bron Aantal PS Freatisch grondwater 110 Artesisch grondwater 80 Oever-grondwater 11 Geinfiltreerd opp.water 7 Oppervlaktewater 7 11

12 Algemeen schema grondwaterzuivering Wateropleidingen

13 Vele filtratietheorieën Bron: E.v.d. Vlis, afstudeerwerk TUD, 1980 Iwasaki (1937) Mintz (1951) Shekhtman (1955) Marckrle (1959) Ives (1960) Maroudas (1961) Marckrle (1965) Lerk (1965) Ives (1967) Mohanka (1969) Kavanaugh (1974) Adin en Rebhun (1977) O Melia en Ali (1978)...(2010) 13

14 Grondwaterchemie (oxidatie => zuurvormend) 4 Fe 2+ + O 2 + 2H 2 O + 8HCO 3- => 4Fe(OH) 3 + 8CO 2 1 mg/l 0,14 mg/l 2 Mn 2+ + O 2 + 4HCO 3- => 2MnO 2 + 4CO 2 +2H 2 O 1 mg/l 0,29 mg/l CH 4 + 2O 2 => CO 2 + 2H 2 O 1 mg/l 4 mg/l NH O 2 + 2HCO 3-1 mg/l 3,6 mg/l => NO CO 2 +3H 2 O Zuurvormend, dus reactiesnelheid (sterk) afhankelijk van ph Let op zuurstof verbruik, vooral voor CH 4 en NH 4 Snelheidsverhoging door katalytisch oppervlak 14

15 Verwijderingprocessen in grondwater droogfilters Lucht (O 2 ) Ruw water CH 4, Fe, NH 4, Mn Lucht (CH 4, CO 2 ) NH 4 NO 3 Fe, Mn Filtraat NO 3 + O 2 15

16 Gasstrippen in een droogfilter % Verwijderingsredement droogfilter voor CO % ZS Reijerwaard Cascade CH4 CO2 ZS Lekkerkerk Vacuümontgasser CH4 CO2 CO2 (mg L -1 ) Verwijderingsredement vacuumontgasser voor CO 2 60% 40% Removal efficiency Rendement % 95.7 ± ± ± ± % 0 0% 1-Jan Nov-98 16

17 Twee chemische ontijzering-/ontmanganing-mechanismen = homogene oxidatie = autokatalytische oxidatie Sharma, 2001 Dissertation, Adsorptive iron removal from groundwater 17

18 Homogene ijzeroxidatie snelheid hangt sterk af van ph (Sung, 1980) dfe k OH P Fe dt 2 maar ook van de temperatuur (via waterconstante K w ) Temperature ( C) 2 2 *[ ] * *[ ] m O H O H OH K H OH bij C 14 2 ; w [ ][ ] 10 ( 25 ) Homogene oxidatie van Fe 2+ (15 min) % 100% 25 C 13 C K w (LOG-scale) Kw Oxidation rate 14% 150% 100% 50% 0% Rel. hom. oxidation rate Oxidatiegraad 80% 60% 40% 20% 0% 52.9% 10.1% 95.4% 34.6% 100.0% 65.8% 100.0% 95.8% 100.0% 100.0% ph=7,0 ph=7,3 ph=7,5 ph=7,73 ph=8,0 18

19 Homogene ijzeroxidatie (vervolg) 25 C ph=8,0 100% ph=7,7 ph=7,5 ph=7,3 13 C 100% ph=8,0 ph=7,73 80% 80% ph=7,5 Oxidatiegraad 60% 40% ph=7,0 Oxidatiegraad 60% 40% ph=7,3 20% 20% ph=7,0 0% Tijd (s) 0% Tijd (s) 19

20 Heterogene ijzeroxidatie 20

21 Drie ontijzerings/ontmanganing mechanismen Biologische ijzer/mangaan oxidatie Bacteria Bacteria Sharma, 2001 Dissertation, Adsorptive iron removal from groundwater Bacteria Bacteria 21

22 IJzer- en mangaan-oxiderende bacteriën 22

23 Gallionella spp. gegroeid bij ph 7.7 in drinkwater na drie weken 23

24 Biologisch-adsorptieve ontijzeringsfilters met ruwwatercascades 24

25 Biologisch-adsorptieve filters bij Pidpa in Vlaanderen Enkele karakteristieken: Capaciteit m3 per jaar over vier filters ph ruwwater < 6 IJzer in ruw water 36,5 mg/l IJzer in filtraat < 0,1 mg/l Filterlooptijd uur IJzerbelasting per filterlooptijd 13 kg Fe/m 2 Bedaangroei 0,4-0,95 cm/dag Spoelwaterverlies 1,4% Regeling zuurstofinbreng door variabele ruwwatertoevoer in onderste cacsadetrap Zie ook: 25

26 Ammoniumverwijdering Breekpuntchlorering wordt niet gebruikt in NL Strippen van ammoniak bij hoge ph Adsorptie van ammonium aan zeolieten (poreuze kleimineralen); Biologische omzetting, ook wel nitrificatie genoemd; 26

27 De eeuwige stikstofcyclus Stikstofgas (N2) vormt het hoofdbestanddeel van lucht (78%) Stikstofgas wordt vastgelegd door planten en bacteriën als ammonium Stikstof is essentieel onderdeel van levende organismen Aanwezig in aminozuren, eiwitten, genetisch materiaal, chlorofyl,.. 27

28 Identificatie door DGGE 28

29 Resultaten van de DNA-analyse (DGGE) de Vet, W.W.J.M., Dinkla, I.J.T., Muyzer, G., Rietveld, L.C. and van Loosdrecht, M.C.M. (2009) Molecular characterization of microbial populations in groundwater sources and sand filters for drinking water production. Water Research 43(1), Nitrificatie in drinkwater filters volgens tekstboeken door Nitrosomonas en Nitrobacter bacteriën In werkelijkheid door Nitrosomonas en Nitrospira en door Archaea verwant met de Candidati Nitrosopumilus maritimus en Cenarchaeum symbiosum. Verder Gallionella ferruginea and Leptothrix discophora Geen Methanotrophs 29

30 Nitrificatie is een delicaat proces Nitrificatie is een tweestaps microbiële conversie door verschillende micro-organismen: 2 NH O 2 -> 2 NO H H 2 O door Nitrosomonas (e.a.) 2 NO 2- + O 2 -> 2 NO 3 - door Nitrospira (e.a.) Nitrificeerders groeien langzaam, zijn gehecht in biofilms aan filterzand en krijgen energie exclusief uit deze processen; Bij ijzer-, mangaan- en ammoniumhoudend grondwater bevat de biofilm-filtercoating slechts 150 g biomassa en kg ijzer en 5-20 kg mangaan per m 3 filterzand. 30

31 Grondwatermicrobiologie Micro-organismen hebben nodig: Energie bron, zoals licht, of verbranding van suiker of anorganische stof (catabolisme) In ons geval Fe, Mn, NH 4 wordt geoxideerd door O 2 Een koolstofbron, zoals suiker of anorganische koolstof (anabolisme) In ons geval HCO 3- (anabolisme) Micronutriënten, sporenelementen en soms vitamines Algemene formule samenstelling biomassa: C 1 H O N P S K Mg

32 Belangrijke begrippen microbiologie Exponentiële groei: Groeisnelheid (per h): Monod-kinetiek (per h): Yield (g d.s. per g S ): spec t Y spec K 1 d[ X ] * [ X ] dt [ S ] * [ S] m spec * t 0 * X X e d[ X ] ds max Exponetiële groei [ S ] S = 10; K m = K m [ S] [ S ] S = 0.5; K m = K m [ S] [ S ] S = 0.01; K m = K [ S] 32 Biomassa (gds) Tijd m

33 Fosfaatlimitatie bij nitrificatie NO2+NO3 (mg L -1 N) Bij 100-measured measured measured measured 10 µg/l P Hours 33

34 Filtratiemechanismen Adsorptie / ionenwisseling Chemische omzettingen Biologische activiteiten } Reeds besproken Mechanische zeefwerking Bezinking 34

35 Filtratietheorie porositeit Schoonbedweerstand afhankelijk van poriëngrootte Tijdens looptijd: slibophoping en weerstandopbouw Tijdens standtijd: aangroei filtermateriaal Effecten aangroei: Korrelfractie groter => expansie bij spoeling? Oppervlakte korrels gladder 35

36 Wet van Carmen-Kozeney: schoonbedweerstand H o = 180. /g.[(1-p o ) 2 /P o3 ]. [v/d o2 ]. L met: H o : drukval schoon bed [m] : kin.viscositeit (10 o C: 1, m 2 /s) g : gravitatieconstante (9,81 m/s 2 ) v : filtratiesnelheid [m/s] P o : porositeit (ca. 0,4) d o : korreldiameter [m] L : filterbeddikte [m] Cursus Uitdagingen drinkwaterzuivering de grondwaterzuivering; 2010: 7-11 februari Filtratie 36

37 Effluentkwaliteit Co y Wateropleidingen Ce Formule: - dc / dy =.c c e = c o. e - λ.d 37

38 Linquistdiagram Uitdagingen in de grondwaterzuivering; Wateropleidingen 7-11 februari

39 Filterwerking en -vervuiling Linquistdiagram Drukopbouw 0,5 Diepte in filterbed 0,0-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5 Lokale druk t=0 h 39

40 Filterwerking en -vervuiling Drukopbouw 0,5 Diepte in filterbed 0,0-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5 Lokale druk t=0 h t=6 h 40

41 Filterwerking en -vervuiling Drukopbouw 0,5 Diepte in filterbed 0,0-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5 Lokale druk t=0 h t=6 h t=24 h 41

42 Filterwerking en -vervuiling Drukopbouw 0,5 Diepte in filterbed 0,0-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5 Lokale druk t=0 h t=6 h t=24 h t=72 h 42

43 Filterspoeling en -vervuiling Drukopbouw 0,5 Diepte in filterbed 0,0-1,0 0,0 1,0 2,0 3,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5 Lokale druk t=0 h 43

44 Pauze, bedankt voor je aandacht 44

45 Theorie Praktijk

46 Praktijk van de filtratie Typen filters Bijzondere uitvoeringen Dimensionering Filterfractie en spoeldoppen Spoelprogramma Filterregeling Overige aspecten 46

47 Geschiedenis filtratie Filtratie komt van Filtrum (Latijn); Filtratie voor sanitatie is oud: Sanskrit, Minos; Langzame zandfiltratie: London 1829; Eerste centrale drinkwatervoorziening in NL: Amsterdam (1854), duinfiltratie ( dutch hill water ); Eisenkalamität (Berlijn 1882; Rotterdam) Eerste grondwaterontijzerings filters waren cokes-torens; Snelfiltratie (VS 1885, Zürich 1995) met terugspoel voorziening; Biofiltratie: onderzoek physiologische werking begon al voor

48 Natuurlijke grondwaterzuivering 48

49 Dunea en Waternet: snelle en langzame zandfiltratie 49

50 Langzame zandfilter en snelfilter Langzame zandfiltratie Snelfiltratie Doel Polishing Zw. Stof; anorganische Desinfectie stoffen Korrel 0,1-0,3 mm 0,5-3 mm Filtratiesnelheid 0,03-0,3 mm/s 1-5 mm/s Looptijd Maanden Dagen Reinigen Afschuimen Spoelen 50

51 Technische uitvoering Wateropleidingen 51

52 Reinigen LZF Wateropleidingen 52

53 Snel zandfilter 53

54 Natfiltratie Bijzondere uitvoeringen: Dynasand Drukfiltratie 54

55 Bijzondere uitvoeringen - Langzame zandfiltratie; - Druk- of gravitatiefiltratie; - Dynasand; -Droogfiltratie; -Meerlaagsfiltratie; 55

56 Uitvoeringsvorm droogfilters voor grondwaterzuivering Afgesloten ruimte Open galerij 56

57 Verwijderingprocessen in grondwaterfilters Lucht (O 2 ) Ruw water CH 4, Fe, NH 4, Mn Lucht (CH 4, CO 2 ) NH 4 NO 3 Fe, Mn Filtraat NO 3 + O 2 57

58 Ontwerp en dimensionering Hoofdpunten: - Filtratiesnelheid: v = 2-25 m/h - Filteroppervlak: A = q v / v - Aantal filters: n = 12. SQRT(q v ) - Keuze filtermateriaal -Droog of nat?: - Constante flow of declining rate ; - Constante BWS (pressure) - Afhankelijk van ruwwater samenstelling 58

59 Ontwerp en bedrijfsvoering: Vele wijze woorden KIWA-Mededeling 9; Commissie Filterconstructies: Richtlijnen ten dienste van het ontwerpen en de behandeling van snelfilters, 1965 Definities Grootte, aantal en vorm van filters Spoelsystemen Opbouw filterbed Spoelen Beluchten Regeling KIWA, Verwijdering van ijzer-, mangaan- en ammoniumionen, 1985 KIWA, Richtlijnen en criteria voor filtratie van grondwater door WZHO,

60 Grondwaterzuiveringen in kentallen Filterbelastingen: (concentratie in ruwwater x gem. filtratiesnelheid) IJzerbelasting: 2-20 g Fe/m 2.h Mangaanbelasting: 0,2-1,5 g Mn/m 2.h Droge stof belasting: in kg Fe/m 2 nat-gravitatie filters: 2,06 voor nat-druk filters 1,25 droogfilters: 3,09 Nitrificerende activiteit: 1-10 g NH 4 /m 3.h Wateropleidingen Spoelwaterverbruik: < 5 % m 3 /m 3 ofwel v/v % 1 % per mg/l Fe spoelwater m 3 per spoeling per m 2 filterbedoppervlak <10 m 3 /m 2 Spoelrendement voor vlokfiltratie: [m/m%] IJzer verwijderd door spoeling / ijzerbelasting per looptijd (kg/kg, ofwel m/m%) Met expansiespoeling ijzerverwijdering circa 100%; de mangaanverwijdering is 30-70%. 60

61 Filters bij oasen Voorfilters Nafilters CO-filters AK-filters KM RH x2 LS RK HA (+2) PU (+1) ST-OGW (+1) 10 ST-DGW 6 LA (+1) Droog Nat 61

62 Enkel- of dubbellaags Grof, licht materiaal boven (antraciet) Fijn, zwaarder materiaal onder (zand) Groot bergend vermogen, goede filtraatkwlaiteit Gelijke expansie bij spoeling maatgevend voor verhouding korrelfracties 62

63 Filtergrind -BRL 240/2, ATA -Let op bacteriologie -Keuze rivier- of groevezand -Korrelgrootte: - Fracties - UC = d60 / d10 - Overige eisen 63

64 Antraciet Antraciet = steenkool in laatste ontstaansfase. Het bevat 90-95% koolstof. Filterantraciet: thermisch behandelde bruinkool (type H, Hydro-antraciet ) of natuurlijk antraciet (type N), welke wordt gebroken en gezeefd. De hardheid en slijtvastheid van type N liggen op een hogere waarde dan die voor type H. Hogere p0 (porositeit) door hoekig, gebroken materiaal gunstig voor looptijd en effluentkwaliteit. KIWA-ATA bij Rheinkalk Akdolit, PELM, Duitsland (via Filcom) Standaard Korrelmaten Type N I: 0,6-1,6 mm II: III: IV: 1,4-2,5 mm 2,0-4,0 mm 4,0-0,8 mm 64

65 Dubbellaagsfiltratie bij Oasen Locatie Zuiveringstap Aantal filters Fracties De Steeg De Laak Reijerwaard Lekkerkerk De Hooge Boom Carry over filters Carry over filters Voorfilters Voorfilters Carry over / Nafilters (van 7) 6 (van 8) 1 (van 3) Antraciet: 1,4-2,5 mm Zand: 0,8-1,25 mm Antraciet: 1,4-2,5 mm Zand: 0,8-1,25 mm Antraciet: 2-4 mm Zand: 1,4-2,0 mm Antraciet: 1,4-2,5 mm Zand: 0,8-1,25 mm Antraciet: 1,4-2,5 mm Zand: 0,8-1,25 mm Huidig: Zand: 1,5-2,5 mm 65

66 Expansieproeven oud en nieuw filtermateriaal dubbellaagsfilters 60% Expansiegrafieken ZS Lekkerkerk FF07, maart april 2006 Dubbelaags zand 0,8-1,25 / antraciet 1,4-2,5 mm 50% 40% Expansie (%) 30% 20% 10% 0% Spoelwatersnelheid (m/h) Zand nieuw Zand na 13 mnd Spoelwatersnelheid (m/h) Antrcaiet nieuw Antraciet na 13 mnd Oasen Weren de Vet 66

67 Spoelcriteria Looptijd Bedvolumina Effluentkwaliteit troebelheid of deeltjes on-line ammoniummeting Drukverschil (bij natfilters) Plassen op filterbed (droogfilters) Kentallen: bv. Fe / m 2 per looptijd Luchtdebiet doortrekventilatie lager (Brab.water) 67

68 Spoelcriteria (volgens dhr.bekkers) Wateropleidingen 68

69 Bodemconstructie en spoeldoppen 69

70 Bodemconstructie en spoeldoppen Keuze spoeldop Steellengte grootte en positie van luchtgaatje(s) bepaald door gewenste flows en aantal doppen; Spleetwijdte < D 10 filtermateriaal; Drukval uit spoelkarakteristiek, > mwkw (waterverdeling) 70

71 Spoelen Voldoende drukval over spoeldoppen geeft gelijkmatige verdeling van spoeldebiet over gehele oppervlakte filterbodem l Bedmateriaal zo uniform mogelijk voorkomt gelaagdheid in bed met kleinste deeltjes boven (=> Verstopping [clogging]) 71

72 Expansie tijdens spoelen 72

73 Spoelprogramma enkellaags zandfilter De Steeg - filter 2 vulfase lucht-/waterfase naspoelfase m3/h Tijd na overstorten (minuten) 0 Spoeldebiet Luchtdebiet 73

74 Spoelen dubbellaags antraciet/zand filter ZS Lekkerkerk In te stellen spoelprogramma dubbellaagsfilter m3/h water lucht Minuten 74

75 Visualisatie spoelen 75

76 Evaluatie spoelprogramma Troebelheid (FNU) 100 Nafilter 8 Rodenhuis :00:00 0:04:00 0:08:00 0:12:00 0:16:00 0:20:00 FK 08 Spoellucht Spoelwater Spoelwaterdebiet (m3/h) Spoelwaterkoffer Troebelheid (FNU) De Hooge Boom nafilter Spoeldebiet (m3/h) 0 0 0:00 0:07 0:14 0:21 0:28 FNU spoeldebiet water spoeldebiet lucht 76

77 Extern reinigen als curatieve maatregel Filtermateriaal om de paar jaar heen en weer pompen Nitrificatie herstelt sneller dan bij nieuw grind, maar Veel en zwaar werk Effect neemt af bij herhaling 77

78 Curatief onderhoud: Nieuw filter materiaal en extern reinigen voorfilters ZS Lekkerkerk Tiendweg, voorfilter [mg/l NH4] jan-97 jan-99 jan-01 jan-03 jan-05 dec-06 dec-08 dec-10 Ammonium ff07 Nieuw grind ff07 Extern reinigen ff07 Nieuw Dubbellaags 78

79 Afweging nieuw grind/ extern reinigen (2004) Vervanging van grind wordt op basis van kosten pas interessant wanneer daarmee een standtijdverlenging met een factor 3 te bereiken is. Post Nieuw grind Extern reinigen Toelichting Afvoer grind via Reststoffenunie Nieuw grind Vullen mandag OH-ploeg, 1 mandag BV Handling extern reinigen x2 mandagen OH-ploeg, 0,3 mandag BV Handling inwerken mandagen BV Totaal Kosten Extern reinigen Referentie RKN Lekkerkerk ton afvoerkosten, stortkosten bemiddelingskosten Reststoffenunie totaal verwijdering per ton Ridderkerk 57.5 m3 1.6 s.g. (ton/m3) 92 ton verwijderingskosten Kosten Nieuw grind per ton kosten aanschaf nieuw grind 79

80 Evaluatie: Filterpaspoort Locatie : Leiduin Installatie: LD 1 Datum : Paspoort Jaar 2009 Filtertype open (O) of gesloten (G) O Spoelen Droog (D) of nat (N) filtratie N Water aflaten tot spoelgoot min. Water (W 1) min. Filter aantal 40 Q Water 1 m 3 /h Ø (rond filter) m V Water 1 m/h 0,0 Lengte (rechthoekig filter) m 9,98 Verbruik water m 3 0,0 Breedte (rechthoekig filter) m 4,02 Lucht min. Filteroppervlak per filter m 2 40,1 Q Lucht m 3 /h Filteroppervlak totaal m ,8 V Lucht m/h 0,0 Type filterbodem (separaat lucht/waternet (N) of N Water/lucht min. 4,5 spoeldop (D)) Luchttoevoerpunten /m 2 Q Water WL m 3 /h 320 Watertoevoerpunten /m 2 V Water WL m/h 8,0 Aantal doppen /m 2 Verbruik water m 3 24,0 Fabrikaat dop Q Lucht WL m 3 /h 883 verdiept (ja of nee) V Lucht WL m/h 22,0 Spleetbreedte mm Rust min. Filtermateriaal enkellaags zand Water (W 2 ) min. 3,5 Korrelgrootte ondergrens mm 0,80 Q Water 2 m 3 /h 1400 Korrelgrootte bovengrens mm 1,25 V Water 2 m/h 34,9 beddikte m 1,30 Verbruik water m 3 81,7 Filtermateriaal steunlaag grind 1e Filtraat min. Korrelgrootte ondergrens mm 1,3 Q 1F gemeten m 3 /h Korrelgrootte bovengrens mm 40,0 V 1F m/h 0,0 beddikte m 0,800 Verbruik water m 3 0,0 Totale beddikte filter m 2,1 Spoelwater excl. 1e filtraat m 3 /m 2 2,6 Gemeten beddikte Volumestroom water per filter gemiddeld m 3 /h 119 Spoelwater incl. 1e filtraat m 3 /m 2 2,6 Filtratiesnelheid gemiddeld V W m/h 3,0 Opmerkingen: Filtratieweerstand bij nieuwvulling bij Vw mwk Bij algen/kiezelwierenbloei (voorjaar) neemt looptijd sterk af en moet korter Filtratieweerstand na spoelen dit jaar bij Vw mwk gespoeld worden i.v.m. beperkte spoelwatercapaciteit. Bovenwaterstand m 1,10 Spoelcriterium filterweerstand mwk Spoelcriterium looptijd h Spoelcriterium anders Looptijd gemiddeld h 120 Gesuspendeerde stoffen influent mg/l 1,98 Gesuspendeerde stofen effluent mg/l Belasting /looptijd kg /m 2 0,703 Ammonium influent mg/l 0,097 Ammonium effluent mg/l IJzer influent mg/l 0,193 IJzer effluent mg/l Belasting /looptijd kg Fe(OH) 3/m 2 0,131 Mangaan influent mg/l 0,068 Functie/werking Mangaan effluent mg/l Belasting /looptijd kg MnO 2 /m 2 0,038 Troebelheid influent FTU 2,08 Troebelheid effluent FTU ca.0,2 Met name verwijdering zwevende stof en kleine hoeveelheid mangaan en ook iets ijzer en ammonium. 80

81 Hoezo problemen? Signalen: - Doorslag Fe / Mn; - Troebelheidspieken in reinwater; - Vervuiling net, bruinwaterklachten - Aeromonas; - Nitrificatie valt terug Mogelijke oorzaken: Filtratiesnelheid Korrelgrootte Spoelprogramma + frequentie Filterregeling Inwerken Limitatie 81

82 Meten is weten: onderzoek bij Oasen Continu-meters; Carrouselbemonstering; Filtergrindonderzoek: Het steken van filters ; Spoelwateronderzoek; Profielbemonstering (alleen bij natfilters); Verblijftijdspreidingsmeting; Methaanbalansen. 82

83 Filter steken 83

84 Slibuitspoeling dubbellaagsfilters 0 ZS Lekkerkerk dubbellaags voorfilter FF07 Slibgehalte voor en na spoelen 2005 en 2006 Diepte in filterbed (cm) ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Slibgehalte g/l Juni 2005, vóór spoelen September 2005, vóór spoelen Maart 2006, vóór spoelen Juni 2005, na spoelen September 2005, na spoelen Maart 2006, na spoelen 84

85 Wijziging spoelprogramma: Profielbemonstering ZS De Laak effect wijziging spoelprogramma IJzerprofiel voorfilter 4 febr en april ,0 Hoogte vanaf filterbodem (m) 1,6 1,2 0,8 0,4 mg/l Fe 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Oud spoelprogramma voor spoeling Nieuw spoelprogramma voor spoeling Oud spoelprogramma na spoeling Nieuw spoelprogramma na spoeling 85

86 Droog - en natfilters: case voorfilters ZS C. Rodenhuis Verblijftijdspreiding droog- en natfilter 0,25 Relatieve tracer response 0,20 0,15 0,10 0,05 0,20 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 NAT-filter prhff04 DROOG-filter prkfc02 Effluent (mg/l) 0,15 0,10 0,05 0,00 IJzer Mangaan Ammonium

87 Oasen s nitrificatie probleem Ammonium in filter effluent [ppm NH 4 ] Oct, 1997 Oct, 1998 Oct, 1999 Oct,

88 Nitrificatieproblemen De Laak 2003 Herstel verwijderingsprofiel ZS De Laak Nitrifcatie voorfilter 4 Profielbemonstering 1997, 1998 en ,0 Hoogte boven filterbodem (m) 1,6 1,2 0,8 0,4 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 mg/l NH4 juli 1997 juni

89 Methaanbelasting irrelevant voor filterwerking Oasen TP Lekkerkerk Tiendweg Startup Nitrification first filters NH 4 (mg/l) Days from startup Filter PLTFF05 Filter PLTFF08 (vacuum degassing) 89

90 Nitrificatie blijft langer goed in dubbellaags filter met terugspoeling in expansie Ammonium in filter effluent [mg L -1 NH 4 ] Single Terugspoelen layer (sand only) met expansie in dubbellaags filter houdt nitrificatie langer in stand Double layer (anthracite+sand) W. W. J. M. de Vet et al. Influence of iron on nitrification Journal of Water Supply: Research and Technology AQUA Vol 58 No 4 (April 2009) Days from startup with new filter material 90

91 Fosfaatdosering helpt WTP Lekkerkerk 1-ste filtraat met / zonder P 60 mg L -1 (NO2+NO3)-N Uur FF (NO) FF (+P) 91

92 Nogmaals bedankt! 92