(3) Det var i kolonne C ikke muligt at bestemme kapaciteten da der allerede ved udtagningen af det andet profil kunne konstateres et gennembrud af kromat i kolonnen.

Det bemærkes, at bestemmelsen af reduktionsraterne er behæftet med relativ stor usikkerhed da bestemmelsen uvilkårligt vil bero på en vurdering af profilets eksakte placering (hvilke målepunkter som skal inddrages). Denne vurdering er et skøn som må foretages for hvert enkelt profil og vurderingen kan til tider være vanskelig. På baggrund af tabellen synes det dog som om, at der ses en faldende normeret rate med stigende jernindhold. Dette betyder at man ’udnytter’ jernet mere effektivt ved lavere jernkoncentrationer, men ændrer selvfølgelig ikke på at reduktionen alt andet lige er hurtigere desto mere jern der er tilstede. Raterne svarer til, at selv en meget høj kromatkoncentration vil blive reduceret inden for ganske få centimeter inde i en ren (100%) jernzone, selv under relativt højt flow som i filteret ved Sct. Clara Vej.

Betragtes de i tabel 3 beregnede kapaciteter ses alle de fundne kapaciteter i dette forsøg at ligge over værdien fra det tidligere forsøg med 100% jernspåner. Idet der i alle kolonner i dette forsøg var opblandet sand i kolonnerne tyder dette på en effekt i retning af en kapacietsforøgelse ved opblanding med sand. Ud over at alle kapaciteterne for kolonnerne med sand ligger over kapaciteten for kolonnen uden sand, ses ingen klar tendens mht. en forøget kapacitet ved opblanding med sand. Mht. kapaciteter er konklusionen på forsøget således, at der synes at være en tendens til forhøjede kapaciteter ved opblanding af sand, men at denne tendens ikke er endelig kvantificeret.

På baggrund af (det begrænsede) datagrundlag vurderes det endvidere, at der ikke er væsentlig forskel på resultaterne fra kolonnerne med postevand-baseret kromatopløsning og kolonnerne med Sct. Clara Vej grundvand-baseret kromatopløsning. Dette betyder, at de efterfølgende forsøg med rimelighed kan gennemføres med postevand hvilket udgør en betydelig lettelse i forsøgsarbejdet.

6.2 Kolonneforsøg II

For Kolonneforsøg II blev på samme vis som for Kolonneforsøg I optegnet kromatfrontens placering til de forskellige prøveudtagningstidspunkter. Dette er gjort for alle kolonner (se bilag) og herunder er som eksempel i figur 2 og figur 3 vist profilerne for kolonnerne E og K (Graferne viser kromatprofilet efter forskellige antal liter kromatopløsning gennemstrømmet kolonnerne):

Figur 2: [Se her] Profiler fra kolonne E. Boksen til højre angiver antal liter Cr(VI)-opløsning gennemstrømmet kolonnen ved fastlæggelse af det enkelte profil.

Figur 3: [Se her] Profiler fra kolonne K. Boksen til højre angiver antal liter Cr(VI)-opløsning genemstrømmet kolonnen ved fastlæggelse af det enkelte profil.

Som det fremgår af de to figurer, bevæger fronten af kromat sig længere og længere op i kolonnen i takt med flere og flere liter kromatopløsning har gennemstrømmet kolonnen. Ved betragtning af det samlede datamateriale ses, at hastigheden hvormed fronten bevæger sig gennem filteret synes proportional med indholdet af sand i kolonnen (omvendt proportional med jernindholdet), strømningshastigheden og med koncentrationen af kromat.

Første skridt på vejen til at bestemme kapaciteten for den enkelte kolonne er at bestemme kromatfrontens placering som funktion af belastningen. Dvs. at fastslå hvor langt oppe i kolonnen (filteret) kromatfronten er nået afhængig af hvor meget kromat (-opløsning), som har gennemstrømmet kolonnen. På baggrund af kromatfronternes placering, bestemmes ved lineær regression en vandringshastighed for kromatfronten i hver enkelt kolonne. Ved at relatere denne vandringshastighed til hvilken belastning kolonnen har været udsat for, og mængden af jern i filteret, kan filterets kapacitet mht. kromatreducerng beregnes. Kromatfrontens placering er for hvert enkelt profil fastlagt på baggrund af en visuel vurdering af profilet. Som eksempel, gengives her beregningerne for kolonne K. Herunder i tabel 4 først frontens placering til de forskellige prøveudtagningtidspunkter.

Tabel 4: Kromatfrontens placering til de enkelte prøveudtagninger, Kolonne K.

Ved gennemførelse af lineær regression på ovenstående datasæt, findes en hældning på 0,68 (enheden er da cm's vandring af fronten per liter gennemstrømmet kromatopløsning) og en R²-værdi på 0,9986 hvilket indikerer, at profilet vandrer med en tilnærmelsesvis konstant hastighed. For de videre beregninger er følgende værdier benyttet:

Beregningen som skitseret ovenfor er gennemført for alle kolonner, og resultatet heraf fremgår af tabel 5: [Se her]

6.2.1 Opblanding med sand – kapacitetsforøgende ?

Betragtes indledningsvist kolonnerne A til D (stigende Fe⁰-indhold), ses ikke nogen klar tendens mod højere kapacitet ved opblanding med sand. Tværtimod, ses kolonnen med 100% jernspåner at have den højeste kapacitet blandt de fire kolonner. For kolonnerne E-I (igen stigende Fe⁰-indhold, men lavere koncentrationsniveau) ses tilsvarende ingen klar tendens, og igen ses den ene kolonne (kolonne I) med 100% jernspåner at have den højeste kapacitet. Det, at 100%-kolonnerne for begge koncentrationsniveauer udviser den højeste kapacitet, kan være en tilfældighed, men kan også være et udtryk for at en større kapacitet kan opnås ved anvendelse af 100% jern. Dette strider mod det forventede, men kan skyldes, at der ved anvendelse af 100% jernspåner nås et lavere potentiale og dermed større effektivitet. – I givet fald, synes det som om at en grænseværdi overskrides: At det afgørende er om man er over eller under værdien. Er man under, falder kapaciteten noget, men den fortsætter ikke med at falde yderligere selv om man reducerer Fe⁰-indholdet eks.vis fra 75% til 25%. Konklusionen på baggrund af de foreliggende resultater er under alle omstændigheder den, at der ikke som håbet ses en markant kapacitetsforøgelse ved at opblande sand i jernzonen.

6.2.2 Koncentrationsniveauets påvirkning af kapaciteten

Forsøgsrækken har indeholdt forsøg med kolonner ved to forskellige koncentrationsniveauer, 20 ppm og 300 ppm. Herudover er der tidligere gennemført enkelte forsøg med samme jerntype ved 500 ppm. Disse forsøg /6/ (500 ppm) udviste en kapacitet på 2,7 mg Cr(VI) / g Fe⁰ for en kolonne pakket med 100% jernspåner af samme type som anvendt i denne forsøgsrække og et flow ligeledes svarende til det her benyttede. Resultaterne demonstrerer, at der tilsyneladende er forskelle på kapaciteterne afhængig af koncentrationsniveauet, men resultaterne peger ikke entydigt i retning af eksempelvis faldende kapacitet ved høje koncentrationer. Det samlede datamateriale illustrerer således nærmere at såfremt der er forskelle, er disse af begrænset størrelsesorden. Det bemærkes, at såfremt der måtte være effekter af koncentrationsniveauet vil skalering af resultater fundet ved forhøjede koncentrationer i værste fald medføre en underestimering af kapaciteterne ved lavere koncentrationsniveau.

6.2.3 Strømningshastighed - påvirkes kapaciteten ?

Betragtes kapaciteterne for de tre ’flowkolonner’ (J-K-L) ses, at disse ikke er proportionale med flowet i kolonnerne. Dette indikerer, at en direkte skalering alene baseret på flowforskelle ikke synes rimelig. Betragtes imidlertid de tre kolonner under et (som ’højt’ flow) og sammenholdes disse med de tilsvarende kolonner ved alm. (’lavt’) flow ses, at der ved højt flow gennemsnitligt opnås markant lavere kapaciteter. Dette indikerer igen, at på trods af at der ikke umiddelbart kan korreleres direkte mellem forskellige flow, er der en effekt af en forøgelse af flowet. Dette kan (parallelt til diskussionen om jernindholdet) tolkes som om en grænseværdi overskrides i de tilfælde hvor flowet er øget fra ’standardflowet’ på 80 milliliter per time til 140 milliliter per time. Over denne værdi, ser kapaciteten ikke ud til at være yderligere påvirket af flowforøgelser.

6.2.4 Effekt på kapaciteten ved pH-justering i indløb

Betragtes profilerne for de to kolonner med pH-justeret indløbsopløsning, ses til forskel fra samtlige øvrige kolonner, at profilerne ikke konstateres at flytte sig – svarende til at kolonnerne har en ’uendelig’ kapacitet. Kapaciteten vil naturligvis ikke være uendelig, men forsøget viser, at den i hvert fald er markant større end hvor indløbet ikke er pH-justeret. Såfremt et filter ville kunne bibeholde evnen til at reducere kromaten inden for den ’første profillængde’, vil udfældningerne som tidligere omtalt udfylde porevolumenet og på sigt tilstoppe filteret. Hvorvidt dette vil ske, eller om kromatfronten (og dermed udfældningerne) vil begynde at rykke længere op i filteret er svært at forudsige. Konklusionen er, at der er en tydelig effekt af pH-justering af indløbet ned til pH=4. Dette medfører imidlertid interesse for yderligere undersøgelser, ikke mindst om hvad effekt en mindre pH-justering (eks.vis pH=5 eller pH=6) ville have.

6.3 Udløbstest

Resultaterne fra udløbstesten er af en anden type end resultaterne fra kapacitetstestene. Resultaterne belyser alene effekten af den aktuelle kolonne, som er designet med henblik på at simulere forholdene i filteret ved Sct. Clara Vej bedst muligt. Som nævnt blev der udtaget prøver fra kolonnens udløb til forskellige tidspunkter efter start af gennempumpningen med kromatopløsningen. Dette giver mulighed for at få belyst to centrale pointer:

• Hvor effektivt er filteret ? – Til hvor lav en koncentration (totaltkrom) kan filteret rense ?
• Hvor ’stejlt’ er gennembruddet af kromat i filteret ? – Kommer den samlede kromatfront (relativ koncentration=1) hurtigt igennem filteret, eller strømmer mindre mængder krom (evt. partikulært) hurtigt gennem filteret ?

Af tabel 6 fremgår til hvilke tidspunkter der er udtaget prøver, samt resultaterne af analyserne:

Tabel 6: Resultater fra udløbstest (Kolonneforsøg III).

U.d.: Under detektionsgrænse
⁽¹⁾ Prøver analyseret af uafhængigt laboratorium: Miljø-Kemi A/S, Det.grænse: 0,003 ppm. Analyserapporter findes i bilag.
⁽²⁾ Prøver analyseret på Institut for Miljøteknologi. Det.grænse: Ca. 0,05 ppm.

Det fremgår af tabellen, at der i kolonnens udløb ikke kunne detekteres krom i nogen af prøverne bortset fra en enkelt prøve frem til 231,25 timer efter start af pumpen. At der i &eacuten prøve (Prøve I, centrifugeret - efter 62,25 timer) er målt 0,0031 ppm vurderes at skyldes en kontaminering, eller slet og ret måleusikkerhed: Analyseresultatet er kun 3 % over detektionsgrænsen, mens metodens usikkerhed i analyserapporten (se bilag) er angivet til 10%. Denne antagelse underbygges af, at den ikke-centrifugerede prøve til samme prøveudtagningstidspunkt viser nul (U.d.). Dette synes ikke sandsynligt da alt tilstedeværende krom i den centrifugerede prøve også må have været tilstede i den ikke-centrifugerede prøve.

På baggrund af analyserne optegnes en gennembrudskurve, som viser den relative kromkoncentration i kolonnens udløb som funktion af tiden, se nedenstående figur 4.

Figur 4: [Se her] Gennembrudskurve for udløbstest.

Af figur 4 (eller tabel 6) ses, at koncentrationen i kolonnens udløb over fem timer (fra 231,25 timer til 236,25 timer, prøve VIII til IX) stiger fra 33 m g/L til 1700 m g/L og herefter fortsætter sin stigning. Dette indikerer, at gennembruddet af kromat kommer ret hurtigt, og dermed at der ikke strømmer selv mindre mængder krom hurtigt igennem filteret.

Af figur 4 ses tillige tydeligt, at der heller ikke er forskel på kromindholdet i de centrifugerede og de ikke-centrifugerede prøver. Dette indikerer, at der ikke forud for kromatfrontens gennembrud (som frygtet) sker en transport af partikulært krom(III) ud af filteret.