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

Rensning af grundvand med aktivt kul for BAM og atrazin

7 Generel diskussion

7.1 Rensningskapaciteter

I bench-scaleanlægget er der anvendt realistiske hydrauliske opholdstider og filterhastigheder og må betragtes som værende repræsentativt for et fuldskalaanlæg med den givne indløbskoncentration af pesticid og NVOC. Der er således god overensstemmelse mellem bench-scaleanlæggets gennembrudskurver og data fra fuldskalaanlægget på Hvidovre Vandværk, om end der kun er relativt få og usikre data fra fuldskalaanlægget.

Bench-scale forsøget gav meget flade gennembrudskurver for både BAM og atrazin, hvilket indikerer en lang massetransportzone. Det vil sige, at rensningskapaciteterne i de undersøgte kultyper vil være særdeles afhængige af, hvilke udløbskrav der sættes. Ved lave udløbskrav (f.eks. detektionsgrænsen 0,01 µg/l) havde kultypen Chemviron Filtrasorb F400 den største rensningskapacitet for både BAM og atrazin. Denne kultype havde dog en stejlere gennembrudskurve end de øvrige undersøgte kultyper, og vil derfor have en lavere kapacitet ved højere udløbskrav. Ved et udløbskrav på 0,1 µg/l havde kultypen Lurgi Hydraffin CC 8×30 den højeste kapacitet for BAM, mens det stadig var kultypen Chemviron Filtrasorb F400, der havde den højeste kapacitet for atrazin. Generelt var de forskellige kultypers kapacitet dog overraskende ens set i lyset af de forskellige fremstillingsmaterialer og forskellige porestrukturer. Endvidere var rensningskapaciteten for BAM af samme størrelsesorden som for atrazin, hvilket er overraskende, idet BAM er væsentlig mere polær (hydrofil) end atrazin.

Bench-scale forsøg er langvarige og kostbare, og der blev derfor også udført en række simplere adsorptionisotermforsøg. Rensningskapaciterne bestemt i disse forsøg var 2-4 gange højere end rensningskapaciteterne bestemt i bench-scaleanlægget. Denne forskel skyldes sandsynligvis, at der i bench-scale forsøget ikke var ligevægt mellem den sorberede koncentration og koncentrationen i væskefasen pga. den korte opholdstid i kolonnerne. Dette understøttes af, at der i adsorptionsisotermforsøgene først blev opnået ligevægt efter ca. 17 døgn. Den lange ligevægtstid var overraskende, idet sorptionen i litteraturen ofte måles efter blot 1-7 døgn. Når der kræves så lang kontakttid, før der blev opnået ligevægt, skyldes det sandsynligvis det store overfladeareal i mikroporestrukturen, og det tager derfor lang tid inden pesticidmolekylerne diffunderer ind i bunden af mikroporerne.

Foruden vand fra Hvidovre Vandværk blev rensningskapaciteten for to andre vandtyper (vand fra Kisserup Vandværk og vand uden indhold af salte og organick stof (MilliQ-vand)) bestemt i adsorptionsisotermforsøgene. Rensningskapaciteten for BAM var stort set ens for de to naturlige vandtyper, mens rensningskapaciteten for atrazin var 2-3 gange større med vand fra Kisserup Vandværk end i vand fra Hvidovre Vandværk. Indholdet af NVOC i de to vandtyper var ikke væsentligt forskelligt (tabel 2.6), men karakteren af det organiske stof formodes at være forskellig, idet vandet stammer fra to forskellige magasintyper. Karakteren af det organiske stof formodes derfor at have større indflydelse på sorptionen af atrazin end på sorptionen af BAM. For begge stoffer var sorptionskapaciteten i de naturlige vandtyper væsentligt lavere (11-36 gange) end sorptionskapaciteten bestemt i MilliQ-vand (11-36 gange lavere). Rensningskapaciteter i MilliQ-vand er imidlertid ofte de eneste data som opgives fra aktivt kul leverandører, selv om disse data i bedste fald kun kan bruges til en grov indbyrdes sammenligning mellem kultypers rensningskapacitet. Selv dette skal tages med stort forbehold, da der er mange faktorer, der bestemmer en given kultypes evne til at fjerne et bestemt stof.

7.2 Opskalering

Et væsentligt aspekt af projektet har været at undersøge, hvordan der ressourceeffektivt kan opskaleres fra lille skala til virkelighedsnær skala. I dette projekt er resultaterne fra bench-scaleanlægget brugt som reference for virkelighedsnære forhold.

Isotermforsøg: Det simpleste ville være at nøjes med at bestemme adsorptionsisotermer og herfra vurdere kapaciteten i fuld skala. I den forbindelse er det væsentligt at udføre laboratorieforsøgene med den aktuelle vandtype. For BAM og vand fra Hvidovre Vandværk gav isotermforsøgene en ca. 3 gange større kapacitet sammenlignet med bench-scaleforsøget. Ved at anvende en sikkerhedsfaktor på 3 kunne isotermforsøgene således anvendes til kapacitetsbestemmelse i det aktuelle tilfælde.

Minikolonneforsøg: Minikolonneforsøg er i princippet velegnede til at forudsige rensningskapaciteter i virkelighedsnær skala, når der anvendes en korrekt skaleringsmodel. Det er dog på nuværende tidspunkt ikke muligt at anvende minikolonneforsøg til at forudsige rensningskapaciteter i fuldskalaanlæg, da der er en del problemer med metoden. Et af problemerne er, at det ikke uden forudgående erfaring er muligt at udpege den rette skaleringsformel. Hvis en forkert formel vælges, risikerer man enten en stor over- eller en stor underestimering af kapaciteten. Ydermere er minikolonner ikke i stand til at medtage effekten af preloading med naturligt organisk stof. Dette gør, at minikolonnerne kraftigt overestimerer kapaciteten af kullet, når der opskaleres til fuldskalaanlæg.

Modellering: Modellering vha. programmet AQUASIM på basis af viden om adsorptionsisotermer med den aktuelle vandtype kan vise sig at være et godt supplement til minikolonneforsøg til at forudsige rensningskapaciteten i virkelighedsnær skala. Men dette kræver forudgående viden om det aktive kuls og forureningsstoffets egenskaber, bl.a. vedrørende indre massetransport i kulpartiklerne. En sådan viden kan delvis opnås gennem sporstofforsøg med den aktuelle kultype.

7.3 Praktiske aspekter

Tryktab/tilbagskyl: Både i forsøgene med bench-scalekolonner og forsøgene med minikolonner opstod der væsentlige problemer med trykfald. For bench-scaleanlægget kunne problemet løses enkelt ved manuel afskrabning af det tynde overfladelag, der var tilstoppet med jernoxider. Tilsvarende manuel afskrabning kan i princippet let udføres i fuldskalaanlæg, såfremt der afsættes plads i konstruktionen og der etableres et mandehul.

I praksis udstyres aktivt kulanlæg ofte med et arrangement for tilbageskyl. Erfaringer fra aktiv kulkolonner i Hvidovre kunne tyde på, at tilbageskylningen kan omplacere kullet, så pesticidbelastede kulpartikler kan vandre ned i kolonnen, hvorved der kan afgives pesticid til det frie vand. I sådanne tilfælde vil der være gennembrud før hele kolonnens kapacitet er opbrugt. Det kan derfor muligvis være økonomisk fordelagtigt at udelade tilbageskylsarrangementet og i stedet give mulighed for manuel rengøring af kuloverfladen. Ved at have mulighed for manuel inspektion kan det også let undersøges, om det aktive kul er ensartet fordelt i kulkolonnen og dermed, hvor kuloverfladen er placeret i forhold til prøveudtagningspunkterne.

Sporstofforsøg:Det er i projektet uventet konstateret, at den tilsatte ”ledningsevne” i form af NaCl ikke kunne genfindes fuldt ud. Der er endnu ikke fundet et alternativ til salttilsætningen. En ideel tracer ville være tritium.

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