| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Rensning af MTBE forurenet grundvand i bioreaktor med MTBE som primært substrat

1 Indledning

1.1 Baggrund

Methyl-tertiær-butyl-ether (MTBE) har været anvendt i Danmark siden midten af 1980’erne som tilsætningsstof til benzin med det formål at hæve benzinens oktantal. Stoffet er især tilsat 98 oktan benzin. Det er kendt, at en del tankanlæg (tanke og rørsystemer) er og har været utætte, og at dette har givet anledning til forurening af grundvand med kulbrinter og MTBE (Miljøstyrelsen, 1998).

De seneste år er der registreret et stigende antal MTBE-forureninger i danske grundvandsmagasiner som følge af udslip fra nedgravede benzintanke. Fyns Amt har vist, at 86% af 72 undersøgte potentielt forurenede områder indeholdt MTBE. I 53% af tilfældene fandt man koncentrationer over den daværende grænseværdi på 30 μg/L (Munch, 2001). I tilfældene, hvor fundet af MTBE oversteg grænseværdien, var koncentrationsniveauerne som følger:

• 18% af tilfældene var koncentrationsniveauet på 30-100 μg/L
• 42% af tilfældene lå niveauet på 100-1.000 μg/L
• 24% af tilfældene på 1.000-10.000 μg/L
• 16% af tilfældene var koncentrationsniveauet højere end 10.000 μg/L.

Størstedelen (82%) af de forurenede områder blev fundet i det sekundære grundvandsmagasin (1-8 m.u.t.), imens kun 18% af MTBE-forureningerne blev fundet i det primære magasin.

Hidtil er rensning af oppumpet benzinforurenet grundvand gennemført vha. traditionel rensningsteknik, typisk vha. stripping med luft eller ved aktiv kulfiltrering, evt. med forudgående fjernelse af jern og mangan.

Hovedformålet har hidtil været at fjerne aromater (BTEX), men i fremtiden må det forventes, at man ikke alene skal rense for BTEX, men også for MTBE. Aktiv kuls kapacitet til fjernelse af MTBE er væsentligt ringere end for BTEX, hvilket giver anledning til øgede driftsudgifter. Især i disse situationer kunne det tænkes, at biologisk rensning er en attraktiv teknik der kan mindske energiforbrug og driftsudgifter. Men før den biologiske rensning kan tages i anvendelse, skal der gennemføres et udviklingsarbejde til klarlæggelse af rensningseffekt, driftsproblemer og økonomi.

MTBE kan nedbrydes biologisk gennem to væsentligt forskellige mekanismer:

1. Bionedbrydning, hvor MTBE er primært substrat, dvs. at mikroorganismerne bruger MTBE som kulstof- og energikilde
2. Bionedbrydning ved cometabolisme, hvor MTBE er sekundært substrat, dvs. at MTBE kun nedbrydes, når der samtidigt nedbrydes en anden primær kulstofkilde (f.eks. pentan eller hexan), der leverer kulstof og energi til mikroorganismerne

Da der i dag er isoleret bakteriekulturer, som kan udnytte MTBE som primært substrat, skønnes det, at det er fordelagtigt at udvikle reaktorer baseret på sådanne organismer. M&R DTU har i længere tid arbejdet med udvikling af MTBE-nedbrydende kulturer og råder i dag over tre aktive kulturer fra forskellige kilder til nedbrydning af MTBE som primær kulstofkilde. Potentialet for anvendelse af cometabolistisk MTBE nedbrydning er undersøgt i Miljøprojekt nr. 613 (Miljøstyrelsen, 2001).

En række væsentlige problemstillinger skal afklares før biologisk rensning af MTBE forurenet vand kan fungere i praksis. Der findes mange forskellige typer biologiske reaktorer og der er derfor behov for identifikation af den mest fordelagtige anlægstype. Følgende krav til anlægget er væsentlige:

• Anlægget bør have en væsentlig rensningskapacitet ved grundvandstemperatur som er ca. 10°C. Samtidig skal anlægget kunne håndtere de varierende indløbskoncentrationer som ofte forekommer i praksis.
• Anlægget skal kunne rense til meget lave udløbskoncentrationer for benzinstofferne så vandet kan udledes direkte til kloak/rensningsanlæg eller overfladerecipient. Det bør dokumenteres, at afløbsvandet ikke indeholder forbindelser, herunder nedbrydningsprodukter, der er giftige over for rensningsanlæg eller organismer i overfladevand.
• Tilførslen af ilt til anlægget bør så vidt muligt ske uden, at der afstrippes væsentlige mængder MTBE til atmosfæren.
• Ophobede jern- og manganoxider skal kunne fjernes fra anlægget uden tab af rensningseffektivitet. Samtidig må jernoxiderne ikke kunne forårsage driftsproblemer som f.eks. tilstopninger.
• Anlægget skal være stabilt i drift. Det bør således kunne tåle driftsstop i kortere perioder ved f.eks. pumpesvigt. Anlægget skal kunne startes op relativt hurtigt. I den forbindelse er det vigtigt at afklare, hvordan der mest hensigtsmæssigt opbygges en passende aktiv mikroflora inden for en rimelig kort tid.
• Anlægget skal være relativt upåvirket af de almindelige benzinforureninger, benzen, toluen, ethylbenzen og xylener (de såkaldte BTEX-forbindelser). BTEX vil i praksis forekomme med meget varierende sammensætning og de absolutte koncentrationer kan variere fra mg/L til μg/L.
• Anlægget skal være økonomisk konkurrencedygtigt. Den primære konkurrerende teknologi er i denne sammenhæng aktiv kulfiltrering. Der er dog imidlertid ikke nødvendigvis tale om, at den ene teknologi erstatter den anden, da det kan være hensigtsmæssigt, at den biologiske rensning anvendes i kombination med en anden rensningsteknologi f.eks. aktiv kulfiltrering.

Som det fremgår af ovenstående, er der mange krav til et anlægget, der skal opfyldes, før biologisk fjernelse af MTBE kan anvendes i praksis. Kravene leder frem til en række problemstillinger som indledningsvis bør undersøges i laboratoriet

Laboratorieforsøgene kan efterfølgende lede frem til forsøg i pilotskala og efterfølgende i fuld teknisk skala. 

1.2 Formål

På baggrund af ovenstående anlægskrav er formålet med projektet at udvikle en rensningsmetode til biologisk nedbrydning af MTBE der:

• Effektivt kan rense både høje (op til 10 mg/L) og lave (mindre end 100 μg/L) koncentrationer af MTBE.
• Kan nedbryde MTBE effektivt ved grundvandstemperaturer
• Er driftssikker og forholdsvist ukompliceret at drive.
• Kan rense ved tilstedeværelse af jern, mangan og andre naturlige grundvandskomponenter.
• Kan rense ved tilstedeværelse af andre benzinkomponenter (BTEX).
• Kan starte op og fungere inden for en overskuelig tid.

Derudover er det naturligvis formålet at få formidlet denne viden til praktisk brug i Danmark.

1.3 Projektets struktur og delformål

Projektet er gennemført i tre faser:

Fase 1: Fastlæggelse af reaktortype og opstart

Formålet med fase 1 er at undersøge effektivitet og stabilitet af forskellige MTBE-nedbrydende kulturer, for efterfølgende at udvikle og afprøve to forskellige reaktortyper (biotromlereaktor og kolonnereaktor) med henblik på at opnå et effektivt og stabilt system til MTBE-fjernelse.

Fase 2: Rensningseffekt og driftsegenskaber

Formålet med fase 2 er at undersøge, hvorledes forskellige faktorer påvirker MTBE-fjernelsen. Disse faktorer omfatter: Høje/lave MTBE koncentrationer, effekten af tilstedeværelsen af andre benzinkomponenter (BTEX), temperaturafhængighed, effekten af pH og iltkoncentration, tilstedeværelsen af jern samt effekten af tilstedeværelse af ammonium.

Yderligere er formålet ved fase 2 at undersøge forskellige bærematerialer, samt at undersøge indholdet af toksiske stoffer i udløbsvandet fra reaktorerne.

Fase 3: Optimering af reaktorfunktion

Formålet med fase 3 er at fastlægge den optimale reaktoropbygning, samt at verificere rensningseffektiviteten og driftsstabiliteten.

Forsøgene i fase 1 er primært beskrevet i denne rapports kapitel 2 ”Batchforsøg”, mens projektets fase 2 hovedsagligt er beskrevet i kapitel 3 ”Kolonneforsøg” endelig er fase 3 beskrevet i kapitel 4 ”Pilotforsøg”.   

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |