Rensning af grundvand med aktivt kul for BAM og atrazin5 Minikolonneforsøg5.1 Teori5.2 Metode 5.2.1 Forsøgsbeskrivelse 5.2.2 Udførte forsøg 5.3 Resultater fra minikolonneforsøg 5.3.1 Skalering af minikolonner med BAM 5.3.2 Skalering af minikolonner med atrazin 5.3.3 Skalering til delkolonne 2 5.4 Rensningskapaciteter 5.5 Erfaringer med minikolonneforsøg 5.6 Sammenfatning Der har gennem årene været flere forsøg på at nedskalere større kulfilteranlæg til mindre såkaldte minikolonneforsøg, hvor længden af kolonnen typisk er 3 cm og diameteren kun ca. 3-4 mm. Brug af minikolonner i forhold til bench-scaleforsøg har flere fordele. Minikolonneforsøg kan udføres på kortere tid end bench-scaleforsøg og kræver væsentligt mindre vand, hvorved forsøget kan udføres i laboratoriet. Endvidere kræver minikolonneforsøg ikke undersøgelser af isotermer og kinetik for at kunne opskaleres til stor skala. Imidlertid har minikolonneforsøg også begrænsninger i forhold til langtidseffekter af adsorption af naturligt organisk materiale og biologisk vækst. Minikolonneforsøg er ydermere følsomme overfor udfældninger af f.eks. kalk og jern under håndtering af vandet i laboratoriet (Arvin et al., 1998). For at vurdere om minikolonneforsøg kan anvendes til at bestemme rensningskapaciteter i aktivt kul for pesticider, er der udført minikolonneforsøg med BAM og atrazin. Resultaterne herfra sammenlignes med resultaterne fra bench-scaleanlægget på Hvidovre Vandværk. 5.1 TeoriTil at skalere mellem minikolonner og storskalaanlæg anvendes RSSCT-metoden (Rapid Small Scale Column Test) udviklet at Crittenden et al. (1986). Skaleringsmetoden bygger på ”dispersed flow pore surface diffusion” modellen, der inkluderer mange af de processer, der antages at finde sted ved fixed-bed adsorption. Følgende processer indgår i modellen:
RSSCT-metoden er dog begrænset af, at den ikke tager højde for returskyldning og biologisk nedbrydning i kolonnen (Crittenden et al., 1987). For at opnå sammenlignelighed mellem minikolonneforsøg og storskalaanlæg er det vigtigt, at kapacitet, bulk densitet og porøsitet for de anvendte kultyper er ens (Crittenden et al., 1986). Området i en kulkolonne, hvor adsorptionsprocessen finder sted benævnes massetransportzonen. Massetransportzonens længde afhænger af indre massetransport i form af pore- og overfladediffusion, ydre massetransport i form af film diffusion samt dispersion. For at kunne skalere mellem minikolonner og storskalaanlæg er det vigtigt, at disse parametre er ens for de to kolonnestørrelser. Massetransportzonens længde afhænger oftest af den indre massetransportmodstand for pore og overfladediffusion, mens ydre massetransportmodstand og dispersion har mindre indflydelse afhængig af molekylernes størrelse og tilstedeværelsen af NOM (Crittenden et al., 1991). I praksis består RSSCT-metoden af skaleringsformler, der sikrer at indre og ydre massetransport er ens i lille og stor skala. Ved at anvende skaleringsformlerne til at nedskalere et storskala anlæg til et minikolonneforsøg, er det teoretisk set muligt at simulere gennembruddet i storskalaanlægget med minikolonnen. For at sikre, at den indre massetransport er ens for de to kolonnestørrelser, opstilles følgende sammenhæng mellem minikolonnen (”Small-scale Column” (SC)) og storskala anlægget (”Large-scale Column” (LC)) (Crittenden et al., 1991):
Hvor: Parameteren X angiver, om diffusionen ind i kulpartiklerne er afhængig af partikelstørrelsen, og kan antage værdierne 0 og 1. Hvis X antager værdien 0 afhænger diffusionen ikke af partikelstørrelsen, og betegnelsen konstant diffusivitet benyttes. Hvis X antager værdien 1, afhænger diffusionen lineært af partikelstørrelsen og betegnes proportional diffusivitet. For at sikre ens spredning af massetransportzonen forårsaget af ydre massetransport og dispersion for de to kolonnestørrelser, opstilles følgende sammenhæng mellem filterhastigheder og partikelstørrelser (Crittenden et al., 1986):
Hvor: Det er kun muligt at opstille denne sammenhæng i det tilfælde, hvor diffusionen ikke afhænger af partikelstørrelsen (konstant diffusivitet), da sammenhængen ikke kan udledes for det tilfælde, hvor diffusionen afhænger af partikelstørrelsen (proportional diffusivitet) (Crittenden et al., 1987). Selv om formel 5.2 ikke kan udledes teoretisk for proportional diffusivitet, er sammenhængen mellem filterhastigheder og partikelstørrelser alligevel blevet anvendt i litteraturen til at designe minikolonner ved proportional diffusivitet. Dette kan gøres, da den dominerende proces ved spredning af massetransportzonen i de fleste tilfælde er indre massetransport (Crittenden et al., 1991). Dette medfører dog, at minikolonnen bliver lige så lang som fuldskalaanlægget, hvilket i de fleste tilfælde giver problemer med høje tryktab, og kolonner, der er problematiske at operere. Ud fra RSSCT-metoden er det dermed teoretisk muligt at designe minikolonner til at simulere gennembruddet i et større bench-scaleanlæg. Skaleringen udføres ved at estimere opholdstiden og filterhastigheden ud fra de to modelligninger for en given partikelstørrelse, hvorved kolonnelængden ligeledes vil være givet (eksempel vist i boks 5.1). Der er dog problemer forbundet med at anvende denne metode, da minikolonner designet til at simulere gennembrud i et bench-scaleanlæg eller et fuldskalaanlæg bliver meget lange og ofte skal opereres ved et højt flow. I boks 5.1 ses designparametre estimeret for minikolonner, der er skaleret til delkolonne 1 i bench-scaleanlægget på Hvidovre Vandværk. Af tabellen fremgår det, at kolonnerne i nogle tilfælde bliver meget lange, op til 32 cm for proportional diffusivitet, og skal opereres ved høje flow, op til 39 ml/min for Lurgi kultypen. I det viste eksempel er minikolonnerne kun skaleret til udløb nr. 1. Hvis der skaleres til udløb nr. 2 og 3 i bench-scaleanlægget, bliver minikolonnerne henholdsvis 2 og 3 gange længere. Meget lange kolonner og højt flow kan resultere i problemer med høje tryktab, og kan forlænge forsøgsperioden, så testen ikke længere kan udføres på kort tid. I litteraturen ses således også, at minikolonner og storskalaanlæg har meget ens dimensioner. I mange tilfælde ses, at de anvendte ”storskalaanlæg” er urealistisk små, f.eks. anvender Crittenden et al. (1986) en minikolonne med dimensionerne 1,1×1,7 cm (diameter×længde) og en kolonne i stor skala med dimensionerne 4×6,4 cm. Lignende kolonnedimensioner ses i undersøgelser af Crittenden et al. (1987), Matsui et al. (1994), Cerminara et al. (1994) og Vidic et al. (1992). I undersøgelser af Knappe et al. (1995 (b)) og Knappe et al. (1997) ses dog minikolonner designet til at simulere gennembrud i bench-scaleanlæg med dimensionerne 15×108 cm, hvor minikolonnerne har dimensionerne 0,4×0,6-1 cm. Knappe et al. (1995 (b)) skriver, at det er muligt at designe minikolonner ved udelukkende at anvende skaleringsformlen, der beskriver forholdet mellem kolonnernes opholdstider og partikelstørrelser (formel 5.1), hvis indre massetransport er dominerende. Dette forudsætter, at flowet i kolonnen er tilstrækkeligt højt til, at filmdiffusion og dispersion ikke har betydning. Benyttes denne skaleringsformel alene, kan længden af kolonnen vælges frit, og problemer med høje tryktab og lange forsøgsperioder undgås. I boks 5.2 ses et beregningseksempel for estimering af designparametre ved at benytte formel (5.1) alene. Ved design af minikolonner er det problematisk at bestemme, hvorvidt diffusionen afhænger lineært af partikelstørrelsen (proportional diffusivitet) eller er uafhængig af partikelstørrelsen (konstant diffusivitet). Crittenden et al. (1991) konkluderer, at der stadig eksisterer store problemer med design af minikolonner. Dette skyldes, at diffusiviteternes afhængighed af partikelstørrelsen og effekter af tilstopning med andet organisk materiale endnu ikke kan bestemmes uafhængigt af et pilotanlæg. Denne opfattelse understøttes generelt i litteraturen. Det har ikke været muligt at finde nogen litteratur, der beskriver en metode til dimensionering af minikolonner uafhængigt af pilotanlæg. For at vurdere modellernes anvendelighed og deres forudsætninger er der udført minikolonneforsøg, som er skaleret til bench-scaleanlægget opsat på Hvidovre Vandværk (kapitel 3). Minikolonneforsøgene er udført for både konstant og proportional diffusivitet ved at anvende formel (5.1) alene (boks 5.2). Boks 5.1. Estimering af designparametre med RSSCT-metoden.
Boks 5.2. Beregning af designparametre ved at antage at indre massetransport er dominerende.
5.2 Metode5.2.1 ForsøgsbeskrivelseTil minikolonneforsøgene er der i laboratoriet opbygget en forsøgsopstilling som skematisk er vist på figur 5.1. Et foto af opstillingen ses på figur 5.4. Figur 5.1 Opstillingen består af en minikolonne i rustfrit stål, der indvendigt måler 4 x 24 mm (Se figur 5.2). Til kolonnens indløb er der forbundet en HPLC pumpe (JASCO 880-PU integrated HPLC), der leverer konstant flow af eluent til kolonnen. Før eluenten ledes til kolonnen, føres den gennem en luftfælde, hvori bobler dannet i slangerne fjernes. Eluenten anvendt i forsøget er forbehandlet grundvand fra Hvidovre Vandværk tilsat 14C-mærket BAM eller atrazin (tabel 4.5). Grundvandet filtreres inden det anvendes i forsøgsopstillingen for at fjerne eventuelle udfældninger af jern (Cellulose nitrat filter 0,2 µm). Under filtrering og håndtering af grundvandet afgasses vandets naturlige CO2, hvorved pH stiger. Denne afgasning kompenseres der for ved at tilføre vandet CO2 under forsøget. Inden forsøgets start gennembobles vandsøjlen med CO2, der ledes til en diffusionstæt gaspose med atmosfærisk luft, der fungerer som kunstig atmosfære over eluentflasken. Der tilsættes CO2 i en koncentration svarende til 4 vol. % i gasposen. Under hele forsøget er kolonnen opbevaret ved konstant temperatur på ca. 10 ° C i en elektrisk køleboks. Efter vandet har passeret kolonnen ledes det til en autosampler, der udtager 10 ml i 20 ml plastic vials med passende tidsintervaller. De anvendte vials er før placering alle blevet vejet og tildækket med parafilm for at undgå fordampning af vandfasen. I perioderne, hvor der ikke udtages prøve, ledes vandet fra autosampleren til en afløbsdunk. For at beskytte opstillingen mod eventuelle partikler i eluenten er der ved indsugningen påsat et teflonfilter. Opstillingen er forbundet med rustfri stålrør og teflonslanger.
Figur 5.2 Kolonnerne er pakket med vasket, pulveriseret og fraktioneret tørt kul (se figur 5.3). Kullene er fraktioneret ved vådsigtning, idet dette i forhold til tørsigtning gav en mere ensartet kornstørrelse. For at forhindre randeffekter i søjleforsøg er der en generel regel om, at forholdet mellem kolonnediameteren og partikeldiameteren (Dkol/Dpart) skal være større end 50. Partikeldiameteren af det pulveriserede kul skal derfor være mindre end 80 µm. Den anvendte fraktion ligger i intervallet 45-63 µm. Længden af kolonnen varieres ved at have groft kvarts (100-500 µm) i indløbsenden, og pulveriseret kvarts (45-63 µm) efter kullet. Kvarts i toppen og i bunden sikrer desuden et jævnt fordelt flow i indløb og udløb. Mellem kvarts og kul er der indlagt filtre (cellulose nitrat, 0,2 µm), hvorved kul og kvarts separeres. For at fjerne luft i kullenes porer, koges kolonnerne efter pakning 30 min under konstant gennemstrømning af afgasset MilliQ-vand (3 ml/min). Efter kogning gennemstrømmes kolonnen yderligere med afgasset MilliQ-vand til forsøget startes.
Figur 5.3 Initialkoncentrationen i forsøgene er 0,25 µg/l 14C-mærket stof. I forsøgene med vand fra Hvidovre Vandværk giver baggrunds BAM-forureningen et yderligere bidrag på ca. 0,18 ± 0,02 µg/l, så initialkoncentrationen i disse forsøg er 0,43 µg/l. Målingerne foretages ved scintillationstælling, som beskrevet under isotermforsøgene (afsnit 4.1.3).
Figur 5.4 5.2.2 Udførte forsøgDer er udført minikolonneforsøg med vand fra Hvidovre Vandværk for at undersøge, om det er muligt at skalere mellem minikolonner og bench-scaleanlægget på Hvidovre Vandværk. Til skaleringen benyttes modelligningerne beskrevet i afsnit 5.1. Skaleringen er som udgangspunkt undersøgt for gennembruddet af BAM for bench-scaleanlæggets udløb nr. 1. Ved at fastsætte en ønsket kolonnelængde er det muligt at estimere, ved hvilket flow minikolonneforsøget skal udføres (tabel 5.1) ved henholdsvis konstant og proportional diffusivitet. Tidligere forsøg viser, at en minikolonne på 24 mm giver driftsproblemer i form af trykstigninger og lange forsøgsperioder. Der er derfor anvendt kortere kolonner på enten 12 eller 5 mm. En kolonnelængde på 12 mm er anvendt, hvor det er muligt, da forsøg med kortere kolonner viser, at gennembruddet observeres så hurtigt, at det er problematisk at registrere eksperimentelt. De noget mindre anvendelige 5 mm kolonner er dog anvendt, hvor det estimerede flow er over pumpens maksimum, men der ønskes et skøn over kurvens forløb. Der er efterfølgende udført skaleringer med atrazin til bench-scaleanlæggets udløb nr. 1 ved at anvende de modelligninger, der gav gode resultater ved skalering med BAM (afsnit 5.3.2). Der er udført forsøg med atrazin for kultyperne: F400 og Norit (tabel 5.2). På baggrund af de modelligninger, der gav gode resultater for skalering til bench-scaleanlæggets udløb nr. 1, er det undersøgt, om det ligeledes er muligt at skalere minikolonner til udløb nr. 2 (afsnit 5.3.3).
5.3 Resultater fra minikolonneforsøg5.3.1 Skalering af minikolonner med BAMI det følgende afsnit vises resultaterne af skalering af minikolonner til bench-scaleanlæggets udløb nr. 1 for BAM. For at kunne sammenligne gennembrudskurver fra kolonner med forskellig længde er resultaterne afbildet som koncentrationen af BAM som funktion af belastningen, hvor belastningen er vandvolumenet, der gennemløber kolonnen, normeret med massen af kullet. Minikolonneforsøgene med F400 viser, at modelligningen for konstant diffusivitet underestimerer adsorptionen af BAM, mens modelligningen for proportional diffusivitet overestimerer adsorptionen af BAM (figur 5.5). Selv om proportional diffusivitet overestimerer kapaciteten af kullet, opnås dog det bedste resultat ved at anvende denne modelligning. De udførte minikolonneforsøg tyder på, at diffusiviteten afhænger af partikelstørrelsen for F400, men at afhængigheden ikke er lineær. For at opnå en bedre skalering til bench-scaleanlægget for F400 er der udført et forsøg med et flow på 5 ml/min, der ligger mellem de 10 og 1 ml/min, der er estimeret ud fra modelligningerne for konstant og proportional diffusivitet. Resultatet af minikolonneforsøget udført ved 5 ml/min viser, at der opnås en god simulering af gennembruddet i bench-scaleanlægget (figur 5.5). I RSSCT-metoden antages afhængigheden af partikelstørrelsen at være lineær ved at sætte eksponenten X i modelligningen til 1. Forsøg med F400 tyder dog ikke på, at eksponenten er 1. Estimeres eksponenten X ud fra forsøget udført ved 5 ml/min, der giver den bedste simulering af gennembruddet i bench-scaleanlægget, opnås en værdi på 0,51. Det kan dermed antages, at minikolonner designet ved at anvende en eksponent i modelligningen på X = 0,51 vil give den bedste simulering af gennembrudskurverne for kultypen F400 og vand fra Hvidovre Vandværk.
Figur 5.5 Minikolonneforsøg med Lurgi kultypen designet efter modelligningen for konstant diffusivitet underestimerer ligeledes adsorptionen af BAM i forhold til bench-scaleanlægget, som det blev observeret for F400 (figur 5.6). Minikolonnen skaleret efter modelligningen for proportional diffusivitet giver derimod en god simulering af gennembrudskurven i bench-scaleanlægget. Dette indikerer, at diffusiviteten afhænger lineært af partikelstørrelsen for Lurgi kultypen ved forsøg med vand fra Hvidovre Vandværk.
Figur 5.6 For Norit kultypen ses, at konstant diffusivitet, til forskel fra de to andre kultyper, giver en god sammenligning med bench-scaleanlæggets gennembrudskurve (figur 5.7). Kapaciteten overestimeres betydeligt ved at anvende modelligningen for proportional diffusivitet, hvilket ikke blev observeret for de to andre kultyper. Minikolonneforsøgene for Norit tyder dermed på, at diffusiviteten ikke afhænger af partikelstørrelsen for kultypen Norit med vand fra Hvidovre Vandværk.
Figur 5.7 Minikolonneforsøg med BAM viser, at det er muligt at simulere gennembruddet i bench-scaleanlæggene for alle tre kultyper ved alene at anvende modelligningen, der tager højde for, at indre massetransport er ens i minikolonne og stor skala. Disse resultater tyder på, at det er muligt at skalere minikolonner ved at antage, at indre massetransport er den begrænsende proces. Det er derimod ikke muligt på forhånd at forudsige, om der ved skaleringen skal anvendes modelligningen for proportional eller konstant diffusivitet, hvilket betyder at design af minikolonneforsøg stadig er afhængig af et bench-scaleanlæg. 5.3.2 Skalering af minikolonner med atrazinDa det er muligt at skalere minikolonner for Hvidovre vand med BAM, er det ligeledes undersøgt om det er muligt at skalere minikolonneforsøg til bench-scaleanlægget med atrazin. Der er udført forsøg med kultyperne: F400 og Norit med det design, der gav god skalering for BAM. Minikolonneforsøget med F400 viser, at der ligeledes opnås en god skalering til bench-scaleanlægget ved at anvende X=0,51 i modelligningen for atrazin (figur 5.8). For Norit kultypen opnås ligeledes en god skalering til bench-scaleanlægget for atrazin, dog ses minikolonnen at have lidt højere kapacitet end bench-scaleanlægget (figur 5.9). Denne forskel formodes at skyldes, at flowet i forsøget har været 6 % for lavt pga. problemer med pumpen. Resultaterne viser dermed, at det ligeledes er muligt at skalere minikolonner til bench-scaleanlæggets udløb nr. 1 for Hvidovre vand med atrazin ved at anvende de samme skaleringsformler, som gav god skalering med BAM.
Figur 5.8
Figur 5.9 5.3.3 Skalering til delkolonne 2Modelligningerne har vist sig at give god skalering til udløb nr. 1 i bench-scaleanlægget for både BAM og atrazin. Det er derfor ligeledes undersøgt, om det er muligt at opnå en god skalering med minikolonner til bench-scaleanlæggets udløb nr. 2. Der er udført et minikolonneforsøg for hver af de tre kultyper. Skaleringen er udført med den modelligning, der gav succesfuld skalering til bench-scaleanlæggets udløb nr. 1 (afsnit 5.3.1). Resultaterne af de tre minikolonneforsøg viser, at der ikke opnås en lige så god skalering til bench-scaleanlæggets udløb nr. 2, som der sås til udløb nr. 1 (figur 5.10, 5.11 & 5.12). Gennembruddet af BAM, ses samtidigt i minikolonneforsøgene og bench-scaleanlægget, men gennembrudskurven for minikolonneforsøgene har herefter en væsentlig højere kapacitet end bench-scaleanlægget. Denne forskel kan skyldes, at de nederste dele af et bench-scaleanlæg eller et fuldskalaanlæg eksponeres for naturligt organisk materiale over en længere periode. Naturligt organisk materiale har en langsommere adsorptionskinetik end pesticider, og forbelaster (preloader) derfor kullet i og foran forureningsfronten, hvorved kapaciteten i de nedre dele af kolonnen reduceres. Preloading ses imidlertid ikke i minikolonner pga. den korte driftstid på få dage. Som nævnt tidligere i teoriafsnittet (afsnit 5.1) fremgår det af litteraturen, at preloading med naturligt organisk stof sammen med valg at den rigtige modelligning er de hovedproblemer, der gør, at minikolonnemetoden kan være problematisk at anvende. Det er tidligere forsøgt, i en undersøgelse af Knappe et al. (1997), at udsætte minikolonner for preloading ved at lede pesticidfrit vand gennem kolonnen inden minikolonneforsøget udføres. Metoden viste sig dog kun anvendelig til bench-scaleanlæg med en driftstid på under 5 måneder. Det er dermed på nuværende tidspunkt ikke muligt at tage højde for preloading ved design af minikolonner.
Figur 5.10
Figur 5.11
Figur 5.12 Effekten af naturligt organisk stof gør det derfor problematisk at anvende minikolonner til at bestemme kapaciteten for aktivt kul i storskalaanlæg, da preloading her må formodes at have en betydelig effekt. Hvis minikolonner skal kunne forudsige kapaciteten i storskalaanlæg, vil det være nødvendigt ligeledes at kunne udsætte minikolonnen for preloading. Det vurderes derfor på nuværende tidspunkt, at ikke er muligt at anvende minikolonner til at forudsige gennembrudskurver i storskalaanlæg. Minikolonner skaleret til storskalaanlæg vurderes på nuværende tidspunkt kun at kunne forudsige gennembruddets placering. 5.4 RensningskapaciteterRensningskapaciteterne for minikolonneforsøgene er beregnet ved udløbskoncentrationer på 0,01 µg/l (Detektionsgrænse GC-MS)og ved grænseværdien på 0,1 µg/l (tabel 5.4 & 5.5). For minikolonneforsøg, hvor der ikke er observeret 0,1 µg/l gennembrud, er værdien estimeret ved at anvende en lineær model. For minikolonneforsøg med BAM skaleret til bench-scaleanlæggets udløb nr. 1 er der beregnet rensningskapaciteter for forsøg skaleret efter både konstant og proportional diffusivitet, dog er den modelligning, der gav succesfuld skalering fremhævet med gråt (tabel 5.4).
En sammenligning af rensningskapaciteterne for minikolonneforsøg skaleret til bench-scaleanlæggets udløb nr. 1 for BAM skaleret efter proportional og konstant diffusivitet viser en betydelig forskel, afhængigt af hvilken skaleringsformel der anvendes. Anvendes konstant diffusivitet til design af minikolonneforsøg er rensningskapaciteterne ved 0,01 og 0,1 µg/l betydeligt lavere end tilsvarende rensningskapaciteter fra forsøg designet efter proportional diffusivitet. Forskellen ved anvendelse af de to ligninger er i de undersøgte tilfælde mellem en faktor 5-125. Generelt ses en god overensstemmelse mellem kapaciteter bestemt for bench-scaleanlægget og minikolonner skaleret til udløb nr. 1 for både BAM og atrazin. De forskelle, der observeres, vurderes at være forårsaget af de mindre forskelle, der er på gennembrudskurverne. For skaleringer med BAM til bench-scaleanlæggets udløb nr. 2 ses god overensstemmelse mellem kapaciteter ved en udløbskoncentration på 0,01 µg/l. Ved en udløbskoncentration på 0,1 µg/l ses derimod at kapaciterne er en faktor 2 større for minikolonneforsøg med kultyperne F400 og Lurgi, mens der for Norit kun ses en faktor 1,3 til forskel. Denne store forskel formodes, som nævnt i afsnit 5.3.3, at skyldes preloading. De beregnede kapaciteter tyder på, at preloading har den største effekt for kolonnerne med kultyperne F400 og Lurgi. 5.5 Erfaringer med minikolonneforsøgI forbindelse med de udførte minikolonneforsøg, er der gjort flere erfaringer, der vurderes at have betydning for, at minikolonneforsøg giver anvendelige resultater:
Generelt viser de udførte forsøg, at det er vigtigt, at minikolonneforsøg udføres ved samme betingelser, som findes i stor skala anlægget. Foruden de allerede nævnte effekter, kan stofsammensætningen af forureningen og pH-værdien også have betydning for resultaterne. 5.6 SammenfatningMinikolonneforsøg skaleret til udløbet fra bench-scaleanlæggets delkolonne 1 viser, at det er muligt at simulere gennembrudskurver for bench-scaleanlægget på Hvidovre Vandværk med minikolonner for både BAM og atrazin. Der opnås gode resultater ved at anvende modelligningen, der antager at indre massetransport er den begrænsende proces. Problemet med at designe minikolonneforsøg er, at de tre kultyper skalerer til bench-scale ved anvendelse af tre forskellige modelligninger (konstant diffusivitet X=0, proportional diffusivitet X=1 og specialtilfældet X=0,51). Dette kompliceres af, at det ikke er muligt at bestemme, hvilken modelligning der skal anvendes uden at verificere resultaterne med et kulfilter i stor skala. Da der på nuværende tidspunkt ikke findes nogen metode til at forudsige, om diffusiviteten afhænger af kulpartiklernes størrelse, anbefales det at anvende konstant diffusivitet i de tilfælde, hvor det ikke er muligt at verificere forudsætningerne. Ved at anvende konstant diffusivitet opnås den laveste kapacitet for kullet, så kapaciteten af kullet ikke overestimeres. Skaleringer til bench-scaleanlæggets udløb 2 viser, at det kun er muligt at bestemme gennembruddets placering med minikolonnerne. Efter gennembruddet overestimerer minikolonnen kapaciteten af kullet sammenlignet med bench-scaleanlægget. Der ses derfor god overensstemmelse mellem kapaciteter bestemt ved en udløbskoncentration på 0,01 µg/l, men ved en udløbskoncentration på 0,1 µg/l overestimeres kapaciteten. Dette formodes at skyldes preloading af bench-scalekolonnen med naturligt organisk stof. Det vurderes derfor, at det ikke på nuværende tidspunkt er muligt at forudsige gennembrudskurver i storskalaanlæg ved hjælp af minikolonneforsøg. |
