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

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

5 Konklusion

Undersøgelserne har vist at MTBE er bionedbrydeligt under aerobe forhold, hvor MTBE fungerer som primært substrat.

Tre forskellige MTBE nedbrydende bakteriekulturer fra henholdsvis:
Danmark, Tyskland og USA har været anvendt i projektet. Den amerikanske kultur viste sig ikke at være velegnet til MTBE nedbrydning i dansk grundvand, idet den mikrobielle aktivitet var kraftigt reduceret ved lave temperaturer (8°C).

Den danske og den tyske kultur stammede begge fra miljøer med lav temperatur (omkring 10°C), hvorfor disse kulturer var mere relevante for danske forhold. Den tyske kultur viste sig imidlertid at være lettest at dyrke i laboratoriet, og projektets undersøgelser omhandler derfor primært denne kultur.

Forsøgene viste, at MTBE nedbrydningen kan foregå ved grundvandstemperatur (10°C), om end nedbrydningshastigheden var væsentlig lavere ved 10°C end ved 20°C. I kolonneforsøg udgjorde nedbrydningen ved 10°C kun 57% af nedbrydningen ved 20°C.

MTBE kunne nedbrydes fra høje koncentrationer (mg/L) til få μg/L i batchforsøg. Nedbrydningskinetikken blev bestemt for en suspenderet MTBE nedbrydende kultur (D-kultur) vha. tilsætning af radioaktivt mærket MTBE. Udfra en modellering af resultaterne kunne den MTBE nedbrydende biomasses størrelse, væksthastighed, udbyttekonstant og halvmætningskonstant bestemmes. Halvmætningskonstanten for den suspenderede kultur blev bestemt til 63 μg/L, hvilket betyder, at nedbrydningen er effektiv selv ved koncentrationer under 100 μg/L. Væksthastigheden blev bestemt til 0,26 d^-1, hvilket er lavt sammenlignet med andre heterotrofe mikroorganismer. Den lave væksthastighed skyldtes formentlig en lav udbyttekonstant, således blev kun 10% af den omsatte kulstof omdannet til biomasse.

Afhængigt af hvilken kultur, der anvendes, dannes der under nedbrydningen af MTBE TBA i små koncentrationer. TBA er tilsyneladende letnedbrydeligt for mikroorganismerne, da der ikke er blevet observeret en væsentlig ophobning i batchforsøgene.

I modsætning til alle tidligere erfaringer med mikrobiologisk nedbrydning af benzinkomponenter (BTEX) sker der i bedste fald kun en langsom udvikling i nedbrydningsevnen over for MTBE. Det kan delvis henføres til de MTBE nedbrydende kulturers meget lave væksthastighed og lave udbyttekonstant. Der kan evt. også være tale om, at én eller flere vækstfaktorer, der er essentielle for de MTBE-nedbrydende bakteriers vækst, har været tilstede i utilstrækkeligt omfang.

Der har været udført forsøg med henblik på identifikation af essentielle vækstfaktorer. Herunder er det konstateret, at ammonium ikke har nogen speciel stimulerende virkning. Det betyder samtidigt, at bionedbrydningen af MTBE ikke skyldes cometabolisk nedbrydning som følge af nitrifikation.

Der blev opstillet et sandfilter kolonneforsøg i projektet. Undersøgelse af kolonnernes omsætningshastighed viste at nedbrydningshastigheden voksede eksponentielt som funktion af tiden svarende til den mikrobielle væksthastighed. Væksten af de fastsiddende mikroorganismer i kolonnen blev bestemt til 0,034 d^-1, hvilket var væsentlig lavere en væksthastigheden af de suspenderede mikroorganismer. Den lave nettovæksthastighed kan skyldes udvaskning af biomasse fra kolonnen.

Forsøg viste, at halvmætningskonstanten for de fastsiddende MTBE nedbrydende mikroorganismer var omkring 150 μg MTBE/L, hvilket var højere end for suspenderede mikroorganismer. Mens halvmætningskonstanten for ilt var mindre end 1 mg O₂/L.

Der blev ikke konstateret toksicitet med Microtox test i vandet fra batchforsøg efter fuldstændig nedbrydning af mere end 20 mg/L MTBE. Der kunne ligeledes ikke konstateres toksicitet i udløbene fra kolonneforsøgene med denne metode.

Driftsstop viste sig at kunne medføre en væsentlig reduktion i biomasseaktiviteten, hvorfor disse så vidt muligt bør undgås.

To forskellige anlægstyper blev afprøvet i pilotskala, nemlig et biologisk filter og en sekvenserende batch reaktor (SBR). Begge systemer viste sig at være egnede til rensning af MTBE forurenet vand. Den maksimale nedbrydningshastighed for det biologiske filter var 2,3 mg/L/time, mens nedbrydningen i SBR systemet var 0,5 mg/L/time. Højere omsætningsrater kan formentlig opnås, dette gælder især SBR systemet, der kun havde været i drift i en kort periode.