|
Filtrasorb® 400, aktiv kul til rensning af MTBE-forurenet grundvand - detailundersøgelse ResuméFormål Formålet med det nærværende projekt er at udføre en række tekniske og økonomiske detailundersøgelser for aktiv-kul af typen Filtrasorb® 400, for at undersøge produktets egnethed i forhold til on-site rensning af MTBE-forurenet grundvand. Detailundersøgelse - batchforsøg Der er udført batchforsøg til bestemmelse af MTBE-sorptionskapaciteten for Filtrasorb® 400 under en række betingelser, der har betydning for sorptionskapaciteten og dermed prisen for on-site rensning af MTBE-forurenet grundvand. Der er udført forsøg til afklaring af følgende faktorers betydning for sorptionskapaciteten: temperatur, knusning af kul, demineraliseret vand, pH og tilstedeværelse af BTX’er i indløbsvandet. Temperatur 10 °C Resultaterne viser, at der ved 10°C kan forventes mellem ca. 10% højere og 15% lavere MTBE-sorptionskapacitet for Filtrasorb® 400 end bestemt ved laboratorietemperatur på ca. 20-23°C, afhængigt af indløbskoncentrationen (hhv. 0,5 og 10 mg/L). Temperatur 30 °C Der er i samme koncentrationsområde opnået ca. 45-50% lavere sorptionskapacitet ved en temperatur på 30°C end ved 20-23°C. Granuleret kul Resultaterne indikerer, at sorptionskapaciteten er ca. 15% lavere for intakte, granulerede kul end for knuste kul. Aalborg hanevand Ifølge de opnåede resultater er sorptionskapaciteten ca. 15-30% lavere når den bestemmes i Aalborg hanevand end når den bestemmes i demineraliseret vand. pH5 Der er observeret en tendens til, at der ved pH 5 og indløbskoncentrationer på hhv. 0,5 og 10 mg/L er ca. 5% højere og 10% lavere sorptionskapacitet end ved pH 7. Tendenserne er ikke fundet statistisk signifikante. pH9 Sorptionskapaciteten ved pH 9 er fundet ca. 20% højere ved 0,5 mg/L og 25% lavere ved 10 mg/L end ved pH 7. Benzen Der er observeret en tendens til, at MTBE-sorptionskapaciteten ved samtidig tilstedeværelse af benzen er uændret ved 0,5 mg/L, mens kapaciteten er ca. 55% højere ved 10 mg/L. De observerede tendenser er ikke fundet statistisk signifikante. Toluen og m-xylen Resultaterne for forsøgene med konkurrerende sorption med toluen og m-xylen indikerer, at MTBE-sorptionskapaciteten ved 0,5 mg/L er ca. 10 og 25% højere ved tilstedeværelse af hhv. m-xylen og toluen. Ved 10 mg/L er MTBE-sorptionskapaciteten ca. 20 og 35% højere ved tilstedeværelse af hhv. m-xylen og toluen. BTX Resultaterne for forsøgene med konkurrerende sorption med tilstedeværelse af både benzen, toluen og m-xylen indikerer, at MTBE-sorptionskapaciteten ved 0,5 mg/L er ca. 20% højere, mens kapaciteten er ca. 55% højere ved 10 mg/L. Detailundersøgelse - kolonneforsøg Der er udført kolonneforsøg til bestemmelse af MTBE-sorptionskapaciteten for Filtrasorb® 400 under dynamiske forhold, der bedre modsvarer forholdene ved faktisk on-site rensning af MTBE-forurenet grundvand. Der er udført to parallelle kolonneforsøg, ét hvor kolonnerne er belastet med MTBE i indløbsvandet og ét, hvor kolonnerne er belastet med MTBE og benzen i indløbsvandet. Kolonnedesign Kolonnerne er udført med et volumen på ca. 2,5 L, et højde/diameter-forhold på ca. 7,5 – 8 og er belastet med et flow på ca. 5 L/time, svarende til en hydraulisk opholdstid på ca. 30 minutter. Der er tilstræbt en indløbskoncentration af MTBE på ca. 10 mg/L og opnået en benzen-koncentration i indløbet på ca. 3,8 mg/L. Der er udført to replikater af hvert forsøg og foretaget målinger med to forskellige målemetoder. Reproducérbarhed Der er konstateret god overensstemmelse mellem resultaterne opnået med de to forskellige analysemetoder og der er opnået god overensstemmelse mellem resultaterne for de udførte replikatforsøg. Hydraulisk opholdstid Kolonneforsøgene indikerer, at en hydraulisk opholdstid på 30 minutter er på den sikre side i forhold til fuld udnyttelse af sorptionskapaciteten i en filteropbygning med to kolonner i serie, også selvom der måtte være betydelige variationer i indløbsbetingelserne. Dynamisk kapacitet Resultaterne for kolonnerne med MTBE i indløbsvandet indikerer, at den faktiske/dynamiske sorptionskapacitet, er ca. 15 – 20% lavere end estimeret udfra sorptionsisotermen. Benzen forøger MTBE-kapacitet Resultaterne for kolonnerne med MTBE og benzen i indløbsvandet indikerer, at den faktiske kapacitet er ca. 2,1 - 2,4 gange højere ved tilstedeværelse af benzen end når der udelukkende er MTBE i indløbsvandet. Den observerede tendens er i modstrid med det forventede, men i overensstemmelse med resultaterne fra batchforsøgene, og der vurderes umiddelbart at være to mulige forklaringer på fænomenet: 1) ved lave benzen/MTBE-forhold og/eller høje koncentrationsniveauer får MTBE adgang til nogle sorptionssites, som ellers er utilgængelige. Fænomenet afhænger muligvis af den benyttede vandtype. 2) Der er sker muligvis en sorption af MTBE til benzen-nedbrydende biomasse i kolonnerne. Kulforbrug ved et vs. to filtre i serie Ved en kravværdi til udløbskvaliteten på 5 m g/L er det estimeret, at det aktive kulforbrug er ca. 2-3,3 gange så stort ved benyttelse af et filter som ved benyttelse af to filtre i serie. Detailundersøgelse - økonomiberegninger Der er opstillet 12 scenarier for on-site rensning af MTBE- og/eller benzen-forurenet grundvand, hvorunder der er beregnet enhedspriser (kr./m3 renset grundvand). Scenarierne spænder i driftsmæssig henseende mellem driftstider på 3 måneder og 10 år, flow mellem 2 og 20 m3/h og indløbskoncentrationer på mellem 0,2 og 10 mg/L. Det er forudsat, at udløbsniveauet skal overholde en kravværdi på 5 m g/L og det er forudsat, at der benyttes tilgængelige standardanlæg ved opstilling af filterløsningen. To filtre i serie Det er konstateret, at driftsomkostningerne til aktiv-kul alene udgør op mod 60-85% af den samlede enhedspris. Da enkeltadsorbere har et anslået kulforbrug, der er ca. 2-3,3 gange større end ved benyttelse af to eller flere adsorbere i serie, vurderes det generelt at være rentabelt at benytte anlæg med flere filtre i serie. Priser: MTBE-forurenet grundvand Ved rensning af MTBE-forurenet grundvand er der for de opstillede scenarier beregnet enhedspriser på mellem 4,3 og 32,6 kr./m3 grundvand. De laveste priser er opnået ved forholdsvist høje flow og lave koncentrationer, samt ved lange driftsperioder. Priser: MTBE- og benzen-forurenet grundvand (1. del) Ved antagelse af en positiv effekt af benzens tilstedeværelse på MTBE-kapaciteten er der beregnet enhedspriser ved rensning af MTBE- og benzen-forurenet grundvand på mellem 2,3 og 19,5 kr./m3. Prisniveauet ligger i gennemsnit ca. 45% under niveauet for rensning af grundvand, der kun er forurenet med MTBE. Priser: MTBE- og benzen-forurenet grundvand (2. del) Ved antagelse af en negativ effekt af benzens tilstedeværelse på MTBE-kapaciteten er der beregnet enhedspriser ved rensning af MTBE- og benzen-forurenet grundvand på mellem 6,0 og 39,2 kr./m3. Prisniveauet ligger i gennemsnit ca. 35% over niveauet for rensning af grundvand, der kun er forurenet med MTBE. Priser: Benzen-forurenet grundvand Enhedspriserne på rensning af benzen-forurenet grundvand (ved en indløbskoncentration på 1 mg/L) er under de givne forudsætninger beregnet til mellem 0,9 og 3,3 kr./m3. Prisen for rensning af MTBE-forurenet grundvand er i gennemsnit beregnet til at være ca. 7,3 gange højere end for rensning af benzen-forurenet grundvand.
|