Økologisk byfornyelse og spildevandsrensning, 55/2005 – Membranfiltrering til rensning af gråvand for vandgenbrug i ejendomme

Membranfiltrering til rensning af gråvand for vandgenbrug i ejendomme

Sammenfatning og konklusioner

Baggrund og formål
Undersøgelsen
Projektresultater
Anbefaling

Baggrund og formål

Det blev konstateret, at flere ejendomme i forbindelse med genanvendelse af renset gråvand enten havde nedlagt det etablerede biologiske renseanlæg eller ikke havde fået det biologiske renseanlæg etableret endnu. For at få afprøvet en anden rensemetode, der allerede benyttes i forbindelse med rensning af spildevand i levnedsmiddelindustrien med krav til lav kemisk og mikrobiologisk forurening, blev det aftalt at afprøve et mekanisk membranfilteranlæg på ejendomme med dobbelt rørsystem, hvor der var mulighed for at udtage gråt spildevand.

Undersøgelsen blev iværksat med det overordnede formål at dokumentere den opnåede renseeffekt på gråvand fra ejendomme ved gennemførelse af pilotforsøg med et membranfilteranlæg i kombination med UV-lys behandling, med henblik på genanvendelse af det rensede gråvand til toiletskyl mv. i ejendomme. Renseeffekten for pilotforsøg med membranfilteranlægget vurderes ud fra kemiske og mikrobiologiske parametre, og for anlægget beskrives de tekniske muligheder og behandlingspris.

Undersøgelsen

Membranfilteranlæg

Membrananlægget var af typen M38 og udført i en standardenhed med filterplader (plade- & rammetypen). Hver filterplade har et filterareal på 0,15 m². Kapaciteten (flux'en) på pilotanlægget for renset vand var typisk 30-50 l/m² x time. I dette pilotforsøg blev anvendt 4 filterplader svarende til et filterareal på 0,6 m².

Fordelen ved at anvende filterplader i pilotforsøget er, at mange forskellige membrantyper er til rådighed for test, og at systemet kan adskilles og membraner inspiceres.

Forsøg

Forsøget blev gennemført med gråt spildevand hentet fra en ejendom i København, og forsøgene blev gennemført på leverandørens fabrik i Nakskov.

Der blev gennemført screeningsforsøg for at vælge membrantypen med størst renseeffektivitet for suspenderet stof og turbiditet. Nanofiltrering blev undersøgt i trykintervallet 5,5–6 bar og ultrafiltrering i trykintervallet 1-1,5 bar.

Nanofiltreringen havde den bedste renseeffekt og blev udvalgt til brug i pilotforsøget, hvor renseeffekten blev undersøgt for alle kemiske og mikrobiologiske parametre inkluderet i Trin 1 af måleprogram for gråt spildevand .

Den opnåede rensegrad af nanofiltreringen var mellem 95-98%, hvorfor det blev aftalt at gennemføre et forsøg med fjernelse af den mikrobiologisk forurening med nano- og ultrafiltrering i kombination med UV-lys behandling. Undersøgelsen afgrænses til at omfatte rensning af gråt spildevand ved analyser for kimtal dyrket ved 22°C og 37°C.

Projektresultater

Rensning

Trin 1 – Nanofiltrering:
Rensningsgraden for de kemiske parametre i pilotanlægget var mellem 50–95%, hvorimod der ikke fandtes nogen rensningseffekt for mængden af organisk stof, som var 20 mg/l (BOD). Det rensede vand havde et indhold af suspenderet stof på 1,8 mg SS/l, turbiditeten var 0,63 FTU og COD på 37 mg/l. Reduktionen i antal bakteriekim var 89,8-99,9%. Der fandtes dog højere kimtal i filtreret gråt spildevand end forventet. Dette kan skyldes, at det filtrerede grå spildevand blev opbevaret i en ikke-steril beholder, hvorfra prøver til analyser blev udtaget.

Trin 2 – Nanofiltrering og UV-lys behandling:
I undersøgelsens trin 2 blev reduktionen af kimtal fastlagt efter kombineret nano- og ultrafiltrering og UV-lys behandling. Der kunne ikke påvises bakterier i 12 ud af 16 prøver af UV-lys behandlet gråt spildevand (<1 cfu pr. ml). Øvrige prøver indeholdt 1-2 cfu pr. ml. Det behandlede grå spildevand indeholdt således få eller ingen kim v/ 22°C og 37°C og kan dermed opfylde de mikrobiologiske krav til kimtal i drikkevand.

Gråt spildevand behandlet med nanofiltrering eller ultrafiltrering uden efterfølgende UV-lys behandling indeholdt få kim v/ 22°C og 37°C (<100 cfu pr. ml).

Forsøgene viste en markant reduktion i kimtal, hvorfor begge membrantyper (nano- og ultrafiltrering) må anses for velegnet til brug i forbindelse med rensning af gråvand til vandgenbrug.

Dimensionering

For nanofiltermembran HL 51 er der på gråt spildevand målt en lille stigning i flux og et konstant flux/bar-forhold i intervallet 2-6 bar. Dette betyder, at tilstopningen af denne membran ikke ændrer sig i dette trykinterval. Det forventes, at dimensioneringen af kapaciteten (flux'en) vil ligge i intervallet 15-30 l/m² x h.

For ultrafiltermembran JW 30 er der på gråt spildevand målt et stigende og et faldende flux/bar-forhold i intervallet 1-3,5 bar. Dette betyder, at tilstopningen af denne membran er stigende i dette trykinterval. Det forventes, at dimensioneringen af kapaciteten (flux'en) vil ligge i intervallet 30-40 l/m² x h.

På baggrund af pilotforsøgene med gråvand vurderes det, at membranfilteroverfladen skal renses med rengøringsmiddel hver 14. dag.

Ved UV-lys behandlingsanlæg skal der benyttes en lyskilde med bølgelængde på 254 nm og en effekt på 40 mW/cm².

Prisforhold

Behandlingsprisen for den opnåede rensning af gråvand i det mindste standard membrananlæg med en kapacitet (flux) på 1 m³/time er beregnet til 12 kr./m³ ved 100% udnyttelse. Økonomisk vurderet kan det mindste membrananlæg umiddelbart være interessant at udnytte i større ejendomskomplekser på 50 - 100 lejligheder, hvorimod der kræves yderligere optimering af de eksisterende membrananlæg, før det på nuværende tidspunkt bliver økonomisk interessant for ejendomme med mindre end 50 lejligheder.

Anbefaling

Med de opnåede markante reduktioner i kimtal anbefales det at benytte membranteknologien i kombination med UV-lys behandling til rensning af gråvand fra ejendomme med henblik på genanvendelse.

Afhængig af påtænkte genanvendelser kan det anbefales at gennemføre egentlige risikovurderinger. Myndighederne bør også fastsætte kvalitetskrav til renset gråvand, som ønskes genanvendt.

Det vil være ønskeligt at etablere et egentligt forsøgsanlæg med henblik på at undersøge membranlægget i kontinuerlig drift. Det vil være hensigtsmæssigt, at opstille et membrananlæg i en eller flere ejendomme, som har etableret rørføringer til opsampling af gråt spildevand og evt. tidligere har haft genbrug af gråt spildevand.

Hvis der kan opnås lignende resultater ved kontinuerlig anlægsdrift, som opnået i denne undersøgelse anbefales det, at der på dette grundlag udarbejdes en egentlig vejledning for dimensionering og drift af membrananlæg.

Med den effektive rensning og lave behandlingspris for eksisterende membrananlæg i forhold til gældende vand- og afledningspris vil der være gode udviklingsperspektiver for danske leverandører ved at gå ind i at udvikle/optimere membrananlæg til større og mindre ejendomme. Membrananlæggene vil være konkurrencedygtige i forhold den forventede stigende vandpris pga. den knappe vandressource i både Europa og den øvrige verden.