Upload
guest10a8db
View
1.802
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
Use of ACTIFLO® PAC combined with Membrane UF filtration for enhanced NOM
removal from High DOC water source
Philippe SauvignetDT Veolia Eau
Content
Background • NOM issue in western France and why remove it• Actiflo PAC process descritpion and operation variables
Tests in Western France• Performances on Turbidity, DOC, Algae and THM• Impact on subsequent sand filtration• Direct combination with Membrane filtration
Full scale plant at Lucien Grand (Near la Rochelle• Impact on sand filtration• Initial impact on membrane filtration
Conclusions
AFSSA (French DWI) legislation of DOC < 2 mg/l
• Target BDOC 0.2 mg/l to minimise biofilm growth
• THM regulation < 100 µg/l
Algae blooms (Taste & odour)
A majority of non compliance
• More than 50 plants > 10 Mld
• Often bromide issue (ref O3)
GAC change every 12 – 18 mths
NOM a frequent issue in western France ?
Rennes
Toulouse
SUVA (UV/DOC) – THM formation potential
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
SUVA (L/mg.m)
TT
HM
FP
(m
g/L
)
SUVA > 4 (NOM mainly hydrophobic)• ~ 120 g THM/mg C
• Easier to remove at low pH with FeCl3 (50 to 70% DOC removal)
SUVA < 2,5 (NOM mainly hydrophilic)• ~ 30 g THM/mg C
• Difficult to coagulate & clarify (20 à 30% DOC removal)
Coagulation MaturationContact CAP
Filtration
Raw or clarified water
CoagulationMaturation
(Floculation)
Clarification 50 m/h
PAC reactor
PAC & Sand recirculationHydrocyclone
Scraper
PAC return Towards sludge treatment
Actiflo® PAC – Process schematicOptimised usage of PAC• Continuous recirculation• Easy to adapt renewal rate
Actiflo® PAC – Process advantages
Upstream PAC contactor : PAC concentration 1 to 5 g/l
Clarification rise rate up to 50 m/h (500 ref world wide)
Continuous recirculation of PAC which enable to maximise PAC usage
Minimum waste stream, used PAC (Typically 0,2% of feedflow in volume)
Fresh / New PAC addition adaptable to load and type of Organic Matter molecules ranging from 5 to 25 ppm.
ACTIFLO PAC : 2 processes in 1
Sand+
Powder Activated Carbon
Ballasted clarificationACTIFLO ®
PAC reactor
PAC PAC + hydroxydes + sand
ACTIFLO 1ACTIFLO 1ACTIFLO 2ACTIFLO 2
Vers traitement des boues
Coagulant , polymère
Coagulant , polymère, PAC
1st stage clarification
• Conventional, DAF, Actiflo, clarification
• Turbidity & NOM removal
2nd stage Actiflo PAC clarification
• NOM & turbidity polishing
• Replaces O3 + GAC filtration
Actiflo® two stages clarification combination2 stages clarification!• Enhanced NOM removal• Replaces O3 & GAC filtration• Suitable for direct MF/UF filtration
Actiflo clarification
FeCl3 coagulation
Coagulation pH : 5.5
Actiflo PAC clarification
PAC : 3 g/l
COD = 4 mg/l COD < 2 mg/lCOD = 14 mg/l
Actiflo® two stages clarification combination
UV254 removal versus concentration of PAC in pre-contact tank (PAC = PICA AFP21 : Concentration 2,9 g/l ) - Contact time : 10 minutes
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 5 10
PAC concentration in reactor g/l
UV
abs
rem
ova
l %
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Tu
rbid
ity
(NT
U)
Influence of [PAC] concentration over UV removal
Above 3 g/l no real gain!
• Working concentration 1.5 – 3 g/l
Influence of « new » PAC dose over UV removal
UV254 removal versus varying doses of fresh = new PAC (PAC = PICA AFP21 : 0 to 25 ppm ) - Contact time : 10 minutes
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25New PAC dose
UV
(%
)
UV removal %
PAC dosed to waste?
• Limited impact on NOM
Influence of PAC contact time over UV removal
UV254 removal versus contact time in reactor tank (PAC = PICA AFP21 : Concentration 3 g/l )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 3 5 10 15 20Contact time (min)
Uva
bs
rem
ova
l %
5 to 10 minutes contact
• Optimum compromise 10 mn
Actiflo® PAC – Tests at Pornic WTW
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
Date
Tu
rbid
ité
en e
ntr
ée (
NT
U)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
Tu
rbid
ité
en s
ort
ie (
NT
U)
Turbidité en entrée - avant filtration
Turbidité en sortie - avant filtration
Essais Actiflo + CAP - Usine des GatineauxTurbidité - Turbidimètre labo des Gâtineaux
Actiflo® PAC – Tests at Pornic WTW
AFP21 PICA AFP23 PICA W35 Norit
Origin Coco Wood Mineral
Activation thermal thermal thermal
SG 0,52 0,41 0,43
Porosity Microporous Méso/microporous Microporous
Iodine index mg/g 920 980 1050
Av. size µm 24 23 15
Actiflo CAP – Various types of PAC tested
Micropores < 1 nmMésopores 1 < < 25 nm
Adsorptiondes molécules
Test plant Schematic (St Malo)
Main plant DAF (FeCl3)
ACTIFLO PAC
Main Plant RGF (sand)
Main plant Ozone + GAC
U F Membrane
Raw Water
Balancing tank
Treated water
RGF column
RGF column
Pilot plants Lay-out at Beaufort WTW
Flow and rise rate: 50 m3/h Contact time : 15 min PAC concentration : 2 to 3 g/l Coagulant: FeCl3 (41%w:w) – 0.3 mg/l Fe
Actiflo PAC – operating characteristics
Two identical filter column (sand, 1m, 0,95mm)• Filtration rate – 10 m/h; Diameter 400 mm
• Filter run time 24, 36 or 48h
RGF – operating characteristics
UF Hydranautics : Dead end Filtration UF membrane pore size : 25 nm Continuous Flow rate : 5 m3/h Flux rate : 90 lmh @ 20deg C Backwash : 30 - 40 min CEB: Cl2 1 à 2 per day / acid & Caustic 1 or 2 per week
UF Membrane – operating characteristics
DAF clarification
FeCl3 coagulation
Actiflo®carb
clarification
UF membrane
filtration
Test plant St Malo – overall view of treatment line
Evolution du COD et de la fraction SH en détection OCD/UVD
10,7
7,3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Janvier2008
Fevrier2008
Mars 2008 Avril 2008 Mai 2008 Juin 2008 Juillet 2008 Octobre2008
Décembre2008
Janvier2009
COD (mg C/L) SH+BB (mg C/L) SUVA (L/(mg*m)) COD max EB COD min EB moyenne COD EB
8.9
Tests at St Malo WTW (2008 – 2009)
NOM removal at St Malo (DAF and GAC outlet)
Evolution de la MO sur la filière Usine Janvier 2008 à Janvier 2009
1110
89 9
10
9
8 8
2,52,8 2,6 2,8
2,4 2,4 2,4 2,32,22,5
2,1 2,31,9 2,0
7,3
2,53,0
2,3
2,4
2,2
0
2
4
6
8
10
12
mg
C/L
EBrute EFlottée
ESCAG
THM sortie Filtre CAG
0
10
20
30
40
50
60
février 2008 mars 2008 avril 2008 mai 2008 juin 2008 juillet 2008 août 2008 septembre2008
Décembre2008
Février 2009
TO
TA
L T
HM
s (µ
g/l)
THM at St Malo (GAC outlet)
Actiflo PAC – Turbidity removal
Etude Actiflo CAP Variation de la Turbidité entrée - Sortie Actiflo
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
Turb
idité
(NTU
)
Compteur de Particules
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Parti
cule
s
PART.2um PART.5um
FeCl3 / AN905
PICA AFP21 : 15 - 35 µmMoyenne 2µm : 160 / ml Moyenne 5µm : 70 / ml
Sortie Actiflo CarbTurbidité moy : 0.3 Ntu Turbidité 95%ile : 0.6 Ntu
Actiflo PAC – Particle count (2 & 5 µm)
0
20 000
40 000
60 000
80 000
17/6 12/8 29/8 17/6 12/8 29/8 17/6 12/8 29/8
Eau brute entrée Actiflo CAP sortie Actiflo CAP
Chlorophycées Ulothricophycées Zygophycées Euglénophycées Chrysophycées Xanthophycées Diatomophycées
Cryptophycées Dinophycées Cyanobactéries Indéterminés
cell./mL
cell./L
Veolia Beaufort - 2008EB, Eau flottée et sortie Actiflo CAP
Actiflo PAC – Algae removal
99% removal as good as DAF!
Actiflo PAC – DOC removal
ACTIFLO PAC at Beaufort WTW DOC removal with stabilised PAC conditions (Renewal 15 mg/l; Reactor 2 g/l)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
12-m
ars-
09
16-m
ars-
09
18-m
ars-
09
24-m
ars-
09
26-m
ars-
09
28-m
ars-
09
31-m
ars-
09
2-av
r.-09
6-av
r.-09
8-av
r.-09
10-a
vr.-0
9
15-a
vr.-0
9
17-a
vr.-0
9
21-a
vr.-0
9
23-a
vr.-0
9
27-a
vr.-0
9
29-a
vr.-0
9
4-mai-0
9
6-mai-0
9
11-m
ai-09
13-m
ai-09
15-m
ai-09
20-m
ai-09
25-m
ai-09
27-m
ai-09
DO
C (
mg
/L)
0
10
20
30
40
50
60
New
PA
C (
mg
/L)
COD Entrée DOC sortie Taux de CAP Moy. mobile sur 15 pér. (Taux de CAP) Moy. mobile sur 5 pér. (Taux de CAP)
Actiflo PAC + UF – Performances summary
INLET ACTIFLO PAC OUTLET ACTIFLO PAC UF PERMEAT
Turbidity
Ntu DOC mg/L
UV 254 m-1
Turbidity Ntu
DOC mg/L
UV 254 m-1
Turbidity Ntu
DOC mg/L
UV 254 m-1
Data Nb 83 92 88 76 91 89 55 55 55 Min 0,32 1,90 3,3 0,20 1,20 1,6 0 1,20 1,6 Average 1,35 2,75 4,95 0,42 1,76 2,9 0,01 1,70 2,8 95%ile 2,76 3,20 6,05 0,62 2,10 3,9 0,08 2,00 3,8
Max 3,40 5,50 6,8 1,19 2,38 4,3 0,1 2,25 4,3
Based on 1 year of data!• Substantial consolidated data• Reliable operating conditions
10,7
10,2
8,48,7 8,6
9,9
9,0
8,4 8,2
7,3
2,2 2,32,5
2,1 2,3 2,4 2,21,9 2,0
1,6 1,7 1,8 1,81,4
1,81,6 1,7
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
Janvier 2008 Fevrier 2008 Mars 2008 Avril 2008 Mai 2008 Juin 2008 Juillet 2008 Octobre 2008 Décembre2008
Janvier 2009
EBrute ESCAG
Actiflo CAP
Actiflo PAC / CAG – DOC removal comparison
0
10
20
30
40
50
60
février 2008 mars 2008 avril 2008 mai 2008 juin 2008 juillet 2008 août 2008 septembre2008
Décembre2008
Février 2009
TO
TA
L T
HM
s (µ
g/l)
Actiflo CAP Filtre CAG
Comparaison des productions de THMs
Actiflo PAC / CAG – THM formation comparison
Perte de Charge sortie Colonnes
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
11/12/08 12/12/08 13/12/08 14/12/08
Per
te d
e C
har
ge
(m d
'eau
)
PDC Colonne Acticarb
PDC Colonne Flottateur
Cycle de 36 h avant lavage
Cycle de 36 h avant lavage
Perte de MES et pic de turbidité de l'actiflo à cause d'une mauvaise préparation du polymère
Arrêt de la colonne Acticarb
RGF column headloss build-up comparison
RGF column filtered water quality comparison
Turbidité en sortie Colonne de Filtre
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
15/01/09 15/01/09 15/01/09 16/01/09 16/01/09 16/01/09 16/01/09
Tu
rbid
ité
(NT
U)
Turbi Colonne Flottateur
Turbi Colonne Acticarb
ACTIFLOACTIFLO Carb
UFSand Filters
Inos
Press Filters
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
CAP CAP + hydroxydes
+µsable
UltrafiltrationUltrafiltration
ACTIFLO 1ACTIFLO 1 ACTIFLO 2ACTIFLO 2
Eau traitée
Vers traitement des boues
Chlore
Inter-coagulation
Coagulant , polymère
Coagulant , polymère, CAP
PréfiltresPréfiltres
Filtres à sables Filtres à sables (existant)(existant)
O3
(Chlore)
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
ACTIFLO 1er Etage
Turbidité: < 1 NTU
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
ACTIFLO Carb 2nd EtageCOD < 2mg/l
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
Existing RGF
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
Usine de Lucien GrandDurée de cycle des filtres
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1/12
/08
6/12
/08
11/12
/08
16/12
/08
21/12
/08
28/12
/08
2/1/0
9
7/1/0
9
13/1/
09
18/1/
09
29/1/
09
9/2/0
9
20/2/
09
Nombre d'heures de fonctionnement
Eau sortie Pulsator
Eau sortie Actiflo Carb
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
UF plant
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
CEB caustic – 1er Backwash
CEB caustic – 3ième backwash
Process data – performance period 15.04.2009
COD
ppm
Turbidity
Ntu
UV254
Raw water 3,3 3,7 0,07
Pre-Ozonation outlet 3,4 3,7 0,05
Actiflo 1 outlet 2,1 0,6 0,037
Actiflo 2 outlet 1,6 0,4 0,032
UF outlet 1,5 < 0,1 0,031
Lucien Grand WTW (66 Mld) near La Rochelle
Actiflo PAC over 10 references, 3 in operation Largest plant L’Haï les roses (Paris suburb) 160 Mld Benefits from the huge clarification power & reliability
of Actiflo Combination with UF succesfull and also be used for
retrofit Capex very economical compared with other NOM
removal technologies Opex adaptable typically under 5 cent € per m3 Available near you at VWS-UK!
Conclusions – Actiflo PAC