HumusTek er et forskningsprosjekt for å teste ny teknologi for rensing av humusholdig vann med fokus på reservevannverk. Aquateam COWI fikk støtte til HumusTek av Regionalt forskningsfond Hovedstadsområdet i 2016 og ble avsluttet i 2018. Målet med prosjektet var å identifisere og teste en renseteknologi som enkelt kan slås av og på i et reserve- eller beredskapsvannverk.

Etableringen av forskningsprosjektet

Teknologien er utviklet av Professor Mark Benjamin ved University of Washington i Seattle. Han har gjennom mer enn 10 år gjennomført grunnleggende forskning ved bruk av masteroppgaver, PhD-er og forskingsprosjekter utviklet HAOPs og HIOPs (Heated Al eller Fe-Oxide Particles) som fungerer som adsorbenter for fjerning av stoffer fra overflatevann. Dette bidrar til fouling av membraner som kan brukes til drikkevannsrensing.

Aquateam COWIs prosjektleder initierte et samarbeidsprosjekt med forskningsgruppen i Seattle. Da professor Mark Benjamin gikk av med pensjon i 2016, startet han sitt eget selskap, MIcroHAOPs, med mål å kommersialisere prosessen i USA. I samarbeid med MicroHAOPs, DOSCON, Folkvang Consulting, NMBU, UniVann (Ullensaker- og Nannestad kommune) og Aquateam COWI etablerte vi det norske forskningsprosjektet for å teste ut teknologien.

Resultater og konklusjoner

I dette prosjektet har man testet og videreutviklet den HAOP-baserte prosessen slik at den kan bli  egnet som en enkel og fleksibel vannbehandlings­teknologi, se figur 1. Resultatene viser at i tillegg til å være velegnet for UniVann, virker teknologien til å ha et stort potensiale for å dekke behovet for flere norske reservevannverkene som har behov for renseløsninger som krever lite drift- og vedlikeholdsarbeid og opplæring av personell.

UniVann har de samme utfordring som mange andre norske vannverk som benytter overflatevann som råvannkilde, nemlig økende fargetall, se Figur 2. I likhet med vannverk lokalisert i mer sentrale strøk har Univann også økende  befolkningsvekst og behov for mer kapasitet.  Dersom det “gamle” vannverket kan bli nytt reservevannverk, kan teknologien gi store besparelser for fremtidige investeringer. Infrastrukturen er på plass og hvis eksisterende renseprosesser kan tilpasses dagens krav og beredskapssituasjon, er HAPO-basert prosess en interessant løsning.

Figur 1 HAOPs-Heated Aluminium Oxide Particles (Benjamin, et. al) og resultater fra laboratorietester med vann for UniVann (Vik, et. al)

Figur 2. UniVanns vannkvalitet (fargetall) økte fra 20 i 1994 til 55 i 2012.

Det helautomatiske pilotsystemet har vist å fungere parallelt med vannverkets rensesystem,  og hos UniVann har piloten fungert uten tekniske problemer, se figur 3, 4 og 5. HAOPs oppfører seg som en adsorbent med stor kapasitet til å fjerne humus, bakterier og andre stoffer som vanligvis fjernes i kjemisk renseprosesser. HAOPs må syntetiseres og man bør fylle doseringstanken med jevne mellomrom for kontinuerlig drift. Kapasiteten til pilotanlegget er 9 liter per minutt.  Teknologien ser ut til å være en enkel og fleksibel vannbehandlingsteknologi.

Utfordringen med hensyn til videre FoU er prosessdesign, styring og regulering. I dag har arbeidet vært knyttet til laboratorietester og test  av prosessen i prototypeutgave på UniVann og kritiske tester bør gjennomføres for å optimalisere pilotsystemet slik at man på sikt kan utvikle storskala renseanlegg

Figur 3 Piloten som hos plassert hos UniVann er en helautomatisk prototype for rensing av drikkevann som inneholder humus.

Figur 4. Fullautomatisk programvaregrensesnitt

Figur 5 Resultater av pilotsystemet. HAOP-er fjerner NOM og holder avløpsvannskvaliteten alltid under 10 mg Pt /L.

Publikasjoner

Manamperuma, L. D., Vik, E. A., Benjamin, M., Cai, Z., & Skjefstad, J. (2019). Effects of a Novel Adsorbent on Membrane Fouling by Natural Organic Matter in Drinking Water Treatment. Membranes, 9(11), 151; https://doi.org/10.3390/membranes9110151

  1. A. Vik, L. D. Manamperuma, M Benjamin, Z. Cai and J. Skjefstad. HAOPs – a novel anti-fouling material for membranes treating surface water to drinking water quality; (IWA Manuscript (2019))

Kim, J., Cai, X. and Benjamin, M.M. (2008): Effects of adsorbents on membrane Fouling by natural organic matter. Journ. of Membrane Science 310 (2008) p 356-364.

Shi, W. and Benjamin, M. (2008): Effects of adsorbents on membrane fouling by natural organic matter. Journ. of Membrane Science 312 (2008) p. 23-33.

Presentasjoner / konferanser

Vik, E.A.: HAOPs, A Novel Anti-fouling Material for Membranes Treating Surface Water to Drinking Water Quality;  IWA, Leading Edge Conference on Water and Wastewater Technologies, (IWA LET) 2019, Edinburgh, United Kingdom, 10-14 June 2019.

Manamperuma L.: Effect of novel absorbent on drinking water treatment membrane fouling by natural organic matter; EWM 2019 ‘Engineering with Membranes’ Båstad, Sweden, 8–10 April, 2019.

Vik, E.A. and Manamperuma, L.; HAOP, en ny mulighet for mer effektiv vannbehandling også egnet til krise- og beredskapsvannforsyning?, TEKNA 2019, Norsk Vannforenings fagtreff, Er vi klare for flere tørre somre? TEKNA 25.02.2019.

Vik, E.A. and Manamperuma, L.; HumusTek – en innovativ renseteknologi for beredskaps- og reservevannforsyning. Kvalifisering av ny teknologi; NorskVann Workshop, Oslo, Norway, 9 Jan, 2019.

Vik, E.A.; New treatment technology for controlling increasing concentrations of natural organic material in drinking water-what we hope to achieve?, COWI-Seminar, Oslo, Norway, 9 Feb. 2017.

Vik, E.A., Dadkhah, M.E. and Manamperuma, L.D. (2017): Preliminary laboratory results from performance testing of the HAOP process for treatment of UniVann water. Presentation at internal Project meetings 2017.