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

Rensning af grundvand med aktivt kul for BAM og atrazin

1 Indledning

1.1 Baggrund

Pesticider udgør et betydeligt forureningsproblem for store og små vandværker i Danmark, idet der er detekteret pesticider i 30 % af undersøgte vandforsyningsboringer (Grundvandsovervågning, 2002). Stoffet BAM (2,6-dichlorobenzamid), der er nedbrydningsproduktet fra pesticiderne chlorthiamid og dichlobenil, anvendt i perioden 1967-1997, er det største problem. BAM er fundet i råvandet fra ca. 22 % af de undersøgte vandforsyningsboringer, og i ca. 7,2 % af boringerne er grænseværdien for drikkevand (0,1 µg/l) overskredet (Grundvandsovervågning, 2002). Udover BAM er det især atrazin (detektion: 2,9 %, overskridelse: 0,3 %) og phenoxysyrerne dichlorprop og mechlorprop (hhv. 1,8 og 2,1 %) som findes i de undersøgte vandforsyningsboringer (Grundvandsovervågning, 2002).

Moderstofferne til BAM (dichlobenil og chlorthiamid) har været brugt på en lang række forskellige arealer i indvindingsoplande til vandværker (Miljøstyrelsen, 2002). De mange kilder til forurening af grundvandsmagasinerne betyder, at det kan være vanskeligt at identificere primære sprednings- og transportveje for BAM, og ofte vil der være tale om en særdeles kompleks forureningssituation. BAM har vist sig at være vanskeligt nedbrydelig (Clausen et al., 2002), og modelsimuleringer af forureningssituationen i forskellige geologiske hovedtyper har derfor vist, at BAM-forureningen udgør et udbredt og langvarigt forureningsproblem (Jørgensen og Kistrup, 2002). De mange og spredte BAM-kilder samt varigheden af grundvandets forurening med BAM vil være en stor udfordring for såvel myndigheder som for de enkelte vandforsyninger, med henblik på at kunne opfylde målet om at kunne levere drikkevand uden pesticider eller deres nedbrydningsprodukter. Det kan derfor i fremtiden blive nødvendigt at rense grundvandet for pesticider i større omfang end i dag.

Vand kan renses for pesticider ved filtrering gennem aktivt kul, hvor stofferne sorberer til kullets overflade. Imidlertid er kapaciteten af aktivt kul afhængig af faktorer som:

• Naturligt forekommende organisk stof, idet dette konkurrerer med pesticiderne om sorptionssites på kullets overflade (Knappe et al., 1995(a), 1997, 1998; Lebeau et al., 1999, Sontheimer et al., 1988).
• Partikler i vandet såsom udfældet kalk, jern- og manganoxider kan medføre en blokering af det fine poresystem i det aktive kul, og derved formindskes det tilgængelige areal for sorption af pesticider.
• Typen af aktivt kul vil have betydning for porestrukturen og overfladearealet af det aktive kul, som er afhængig af aktiveringsprocessen og råmaterialet.
• Typen og koncentration af pesticider/ pesticid nedbrydningsprodukt, idet sorptionen af et stof i væsentlig grad afhænger af stoffets polaritet.

Hovedparten af den eksisterende viden om vandrensning med aktivt kul vedrører overfladevand. Overfladevand har i forhold til grundvand en højere koncentration af organisk stof, men især karakteren af det organiske stof er forskellig, idet organisk stof i grundvand er ældre og dermed har en anden molekylestruktur. Dansk vandforsyning er næsten udelukkende baseret på grundvand, der renses på simpel vis i vandværker uden f.eks. kemisk fældning. Dette betyder, at der kun i ringe grad fjernes organisk stof. Det har derfor særlig stor betydning for danske vandforsyninger, der måske skal bruge aktivt kulrensning i fremtiden, at få konkret viden om i hvilket omfang grundvandets organiske stof påvirker effektiviteten af et aktivt kulfilter.

Selvom BAM er det nedbrydningsprodukt, som detekteres hyppigst i grundvandet, foreligger der imidlertid ingen data i den internationale litteratur om fjernelsen af BAM med aktivt kulfiltrering. Hvis der skal etableres aktive kulfiltre på flere vandværker fremover, er der derfor et behov for en konkret viden om rensningseffektiviteten. Der foreligger imidlertid en betydelig litteratur om fjernelse af atrazin fra overfladevand med aktivt kul (Knappe et al., 1995 (a), 1997, 1998) og Lebeau et al. (1999), mens litteraturen om fjernelse af atrazin fra grundvand er særdeles begrænset.

1.2 Formål

Grundet den manglende viden om aktivt kuls kapacitet til at fjerne BAM og atrazin i forskellige grundvandstyper med forskelligt indhold af organisk stof, igangsatte Vandfonden/Miljøstyrelsen i 2001 nærværende projekt. Det overordnede formål med projektet er:

• At bestemme forskellige kultypers kapacitet til at fjerne BAM og atrazin fra forskellige danske grundvandstyper.

Ideelt set bør aktiv kuls kapacitet til at fjerne et stof fra en given vandtype bestemmes ud fra fuldskalaforsøg, der afspejler langtidseffekter af organisk stof (poretilstopning og biologisk vækst), samt effekter af udfældninger. For at vurdere en så realistisk rensningskapacitet som muligt, er der i forbindelse med dette projekt derfor opsat et bench-scaleanlæg på Hvidovre Vandværk. Imidlertid er sådanne storskalaforsøg tidskrævende og kostbare, og rensningskapaciteten for aktivt kul vurderes derfor ofte ud fra laboratorieforsøg som isotermforsøg (batch-forsøg) og accelererede minikolonneforsøg. I minikolonneforsøg bestemmes kapaciteten af aktivt kul ud fra gennembrudskurver fra kolonner med en længde på kun ca. 3 cm og en diameter på 3-4 mm. Det forventes, at det i fremtiden bliver praksis, at der sammen med leverancer af aktivt kul vedlægges dokumentation for det aktive kuls kapacitet i form af adsorptionsisotermer eller data fra minikolonneforsøg. Det er derfor vigtigt, at kunne overføre sådanne produktdata til at forudsige levetiden for det aktive kul under praktiske forhold. I dette projekt er der derfor udover bench-scaleforsøget også udført laboratorieforsøg i form af isotermforsøg og minikolonneforsøg.

Projektet har derfor, udover at bestemme rensningskapaciteter ud fra bench-scaleforsøg, haft til formål:

• At vurdere, hvordan data fra adsorptionsisotermforsøg kan udnyttes til at forudsige rensningseffektiviteten i kulkolonner, ikke mindst fuldskalaforsøg.
• At vurdere muligheden for opskalering fra minikolonneforsøg til bench-scaleforsøg.

1.3 Rapportens indhold

Hovedvægten i projektet har været dimensionering, opsætning, drift og prøvetagning af et bench-scaleanlæg opsat på Hvidovre Vandværk, som simulerer et fuldskalaanlæg og dermed medtager effekter af biologisk vækst og udfældninger. Anlæg og resultater fra bench-scaleanlægget er beskrevet i kapitel 3.

Det er ud fra litteraturen uklart om isotermforsøg skal udføres med konstant kulmængde eller med varierende kulmængde. Indledende undersøgelser og metodeudvikling har derfor været nødvendig, før de endelig isotermer kunne bestemmes. Metode og resultater fra isotermforsøgene er beskrevet i kapitel 4.

Det viste sig at være særdeles vanskeligt at udføre minikolonneforsøg, idet der i sådanne forsøg let opstår tekniske problemer, især for høj trykudvikling pga. poretilstopning og luftudvikling i pumper med pumpestop til følge. Der foreligger derfor en betydelig metodeudvikling, som er beskrevet i kapitel 5.

I kapitel 6 er beskrevet modellering af data fra minikolonner, bench-scaleanlæg og fuldskalaanlæg. Endelig indgår i kapitel 7 de opnåede resultater i en generel diskussion.

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