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

Membranfiltrering, erfaring og muligheder i dansk vandforsyning

4 Vandtyper og problemstoffer

I nærværende projekt "Membranfiltrering, erfaringer og muligheder i dansk vandforsyning" fokuseres der på mulighederne for brug af membranfiltrering i dansk vandforsyning med den decentrale struktur, der eksisterer, og hvor grundvandet har en kvalitet, der stadig de fleste steder ikke kræver yderligere behandling end iltning og sandfiltrering.

4.1 Vandtyper

Der fokuseres på mulighederne for membranfiltrering på følgende vandtyper:

• Grundvand (i forbindelse med normal vandbehandling)
• Genanvendelse af filterskyllevand

4.1.1 Grundvand (i forbindelse med normal vandbehandling)

Membranfiltrering af dansk grundvand kan teknisk set være en mulighed på de vandtyper, hvor den traditionelle vandbehandling ikke er i stand til at fjerne eller reducere indholdet af alle de uønskede stoffer, der er i grundvandet. I mange områder er den traditionelle vandbehandling i form af beluftning og sandfiltrering tilstrækkelig til at rense grundvandet og fremstille drikkevand, der overholder drikkevandskravene. Membranfiltrering er ikke en teknologi, der er relevant som et alternativ til den normale vandbehandling, hvor der typisk sker fjernelse af jern, mangan og naturligt forekommende gasser i grundvandet.

Ved vurdering af hvilke vandkvaliteter og problemstoffer det evt. er relevant at rense for ved membranfiltrering, er der taget udgangspunkt i, hvilke stoffer der hyppigt forekommer i dansk grundvand og samtidig udgør et behandlingsmæssigt problem i forbindelse med normal vandbehandling. Hermed belyses det, om grundvand, der aktuelt ikke er anvendeligt til vandforsyningsformål, kan tages i anvendelse ved indførelse af membranfiltrering, og det belyses, om eksisterende vandværker, der er ramt af en forringet grundvandskvalitet, med fordel kan indføre membranfiltrering som supplement til den normale vandbehandling.

I nogle områder af Danmark er grundvandressourcen præget af stoffer, der ikke eller kun vanskeligt lader sig rense i traditionel vandbehandling. I yderområder, som f.eks. kystområder og små øer, kan der være problemer med f.eks. forhøjede kloridkoncentrationer eller høje koncentrationer af organisk stof. I disse områder er det ofte svært at finde alternative grundvandsressourcer i nærområdet. I forhold til disse vandkvaliteter kan membranfiltrering potentielt være interessant.

Miljøfremmede stoffer som f.eks. pesticider, har forurenet en del af grundvandsressourcen. Det har betydet, at boringer og kildepladser er lukket eller flyttet. En del vandforsyninger har svært ved at finde grundvandsressourcer, der med stor sandsynlighed kan betragtes som beskyttet mod forurening med miljøfremmede stoffer. På den baggrund er det derfor relevant at undersøge, i hvilket omfang membranfiltrering kan rense for disse stoffer. Indførelse af udvidet vandbehandling, som membranfiltrering i forhold til miljøfremmede stoffer, vil reducere behovet for flytning af kildepladser.

Sporstoffer, som f.eks. nikkel og arsen, kan være et stort problem i nogle områder, hvor der f.eks. har været en sænkning af vandstanden pga. kraftig udnyttelse af vandressourcen. Stofferne kan være vanskelige at rense for ved normal vandbehandling, hvorfor anvendelse af membranfiltrering potentielt kan være interessant. Indførelse af udvidet vandbehandling, som membranfiltrering i forhold til sporstoffer som nikkel og arsen, vil i nogle områder kunne reducere behovet for flytning af kildepladser. Det skal dog bemærkes, at de indvindingsbetingede problemer ofte er begrundet i en generel overudnyttelse af grundvandmagasinet, og hermed kan have andre miljømæssige effekter i forhold til vandmiljøet.

Tabel 4.1 viser en oversigt over de problemstoffer, som belyses i forhold til rensning ved brug af membranfiltrering. De enkelte stoffer er kort omtalt i de efterfølgende afsnit. En nærmere omtale af de enkelte stoffer med hensyn til forekomst i dansk grundvand, kemiske egenskaber, effekter, kilder, typiske koncentrationer, rensemetoder, rensekrav fremgår af bilag B.

Tabel 4.1 Oversigt over stoffer i grundvand for hvilke anvendelse af membranfiltrering belyses

4.1.1.1 Brunt vand
Brunt vand skyldes et højt indhold af organisk stof, ofte i form af humus, der er svært nedbrydeligt. Problemer med brunt vand ses hovedsageligt i Syd- og Vestjylland, omkring Skagen, på Læsø, Rømø og Als samt på Sjællands Odde og enkelte steder i Nordsjælland.

I brunt vand ligger koncentrationen målt som KMnO₄ fra 20 til over 1.000 mg/l. Kravet til drikkevand var tidligere 12 mg/l målt som KMnO₄. Drikkevandskravet er med den seneste ændring af drikkevandsbekendtgørelsen anført som 4 mg C/l (NVOC), hvilket mange vandværker har svært ved at overholde.

Det organiske stof reduceres enkelte steder ved en udvidet vandbehandling, eksempelvis ved hjælp af kemisk fældning.

4.1.1.2 Let forhøjet NVOC
Let forhøjet NVOC skyldes et relativt højt indhold af organisk stof. Der skelnes normalt imellem 2 typer af grundvand med let forhøjet NVOC, som afhænger af, om der indvindes fra et terrænnært eller et dybtliggende magasin. Hvis der indvindes fra et terrænnært magasin, hvor det organiske stof skyldes indtrængen af overfladevand, kan der være en stor variation af stoffer og koncentrationer. Ved terrænnært grundvand vil det organiske stof ofte være let nedbrydeligt og kan f.eks. give bakterielle problemer. Hvis der indvindes fra dybereliggende magasiner, som f.eks. i dele af Nordsjælland, vil det organiske stof ligne det, som findes i brunt vand og derfor være svært nedbrydeligt.

I forhold til normalt dansk grundvand, hvor koncentrationen af organisk stof typisk ligger mellem 0,5-6,0 mg C/l, er koncentrationen i vand med let forhøjet NVOC typisk fra 6-20 mg C/l.

Det organiske stof reduceres enkelte steder ved en udvidet vandbehandling eksempelvis ved hjælp af kemisk fældning.

4.1.1.3 Klorede opløsningsmidler
Betegnelsen klorerede opløsningsmidler dækker en bred gruppe af organiske stoffer, som bl.a. bruges i industrien. Forekomsten af klorede opløsningsmidler skyldes i de fleste tilfælde spild, nedgravning og udsivning fra kloak samt fra lossepladser og depoter. Kloroform er den eneste af de klorerede opløsningsmidler, der er naturligt forekommende, da den naturligt dannes i jorden under granskove.

Koncentrationen af de fleste klorerede opløsningsmidler ligger typisk på under 3 ìg/l. Vandkvalitetskravet til de fleste typer af klorede opløsningsmidler er på 1 ìg/l.

Rensning af klorede opløsningsmidler sker ofte i form af stripning eller adsorption på aktivt kul.

4.1.1.4 Pesticider
Pesticider er en betegnelse for en række stoffer, hvis kemiske struktur er meget varierende. Pesticiderne er uønskede i drikkevand, da deres effekter på organismen for nogle stoffers vedkommende er toksiske og bioakkumulerende. Pesticider er tillige svært nedbrydelige og let opløselige i vand, hvorfor deres evne til at forurene grundvandet er stor. Kilderne til fladeforurening med pesticider er typisk byområder samt sprøjtede landbrugsarealer, mens punktkildeforureninger, f.eks. kan stamme fra lossepladser og gårdspladser. Forekomsten af pesticider er klart højest i de øvre magasiner, mens fundhyppigheden for dybe magasiner er betragteligt lavere. Typiske koncentrationer af pesticider i grundvandet ligger under 10 ìg/l, og ofte ses koncentrationer lige omkring grænseværdien for drikkevand.

De fleste pesticider fjernes med aktiv kulfiltrering.

4.1.1.5 MTBE
MTBE er et stof, der ved almindelige tryk- og temperaturforhold er en flygtig farveløs væske med en terpentinagtig lugt. MTBE er meget vandopløseligt og mobilt i jorden, hvorfor den findes som forurening i primært overfladenære grundvandsmagasiner. Stoffet bruges som tilsætningsstof til benzin, hvorfor forureningen med MTBE ofte findes som punktkilder i forbindelse med forurening fra tankstationer m.v.

Typiske koncentrationer af MTBE i grundvand, der anvendes til vandforsyning, ligger under grænseværdien på 5 g/l, men der kan forekomme store variationer.

Rensningen af vandet i forhold til MTBE er genstand for en del forskning, hvor resultaterne ikke er entydige pt. Erfaringer fra blandt andet Svendborg Vandforsyning viser, at MTBE under bestemte forhold i betydeligt omfang kan afstrippes og nedbrydes ved normal vandbehandling.

4.1.1.6 Nitrat
Nitrat er et stof, der indgår i det naturlige kvælstofkredsløb, og kilderne er derfor naturlige, men forhøjede værdier er menneskebetingede, og påvirkningen af grundvandet med nitrat stammer primært fra fladekilder i forbindelse med landbrugets arealanvendelse.

Nitratkoncentrationer over grænseværdien på 50 mg/l findes primært i yngre og overfladenære grundvandsmagasiner indtil 40 m.u.t. Problemet med nitrat for vandforsyningernes indvinding er størst i det såkaldte "nitratbælte" over Jylland, hvor der ikke kan lokaliseres dybereliggende nitratfrie vandtyper, men problemet findes også spredt i andre dele af landet, hvor der er konstateret koncentrationer på >100 mg/l i grundvandet.

Nitrat kan teoretisk fjernes ved denitrifikation under anaerobe forhold eller alternativt ved ionbytning, men ingen af metoderne praktiseres i dansk vandforsyning.

4.1.1.7 Klorid
Klorid i grundvandet skyldes oftest indtrængen af saltvand som følge af vandindvindingen (infiltrationsvand) eller geologisk betinget saltvand fra marine aflejringer (residualvand), som begge medfører et naturligt forhøjet klorid indhold. Derfor er problemet ofte knyttet til kystnære områder eller områder, hvor indvindingen sker fra gamle marine aflejringer.

Koncentrationen af klorid i grundvandet varierer kraftigt efter de lokale forhold og kan være mange gange højere end grænseværdien på 250 mg/l.

Den normale måde at behandle kloridholdigt vand på er at fortynde det således, at kravværdierne overholdes. Anvendelse af udvidet vandbehandling som ionbytning og membranfiltrering giver tekniske muligheder for at rense for klorid ved total afsaltning af vandet.

4.1.1.8 Flourid
Flourid findes i forhøjet koncentration i et slynget bælte henover landet betinget af de geologiske forhold, hvor især Djursland, Køge bugt-området og Lolland - Falster kan have høje koncentrationer på 2-5 mg/l. Høje indhold af fluorid er i de fleste tilfælde knyttet til indvinding fra kalkmagasiner. Desuden er der på Bornholm forhøjet flouridindhold i visse typer granit, som bruges til vandindvinding i de østlige områder af øen.

Flourid er generelt vanskeligt at rense for. Opblanding er derfor oftest den eneste vej til nedbringelse af flourid koncentrationen til under grænseværdien på 1,5 mg/l. Anvendelse af udvidet vandbehandling som ionbytning og membranfiltrering giver tekniske muligheder for at rense for fluorid ved en total afsaltning af vandet.

4.1.1.9 Ammonium
Ammonium findes typisk i dybtliggende magasiner med stærkt reducerede forhold. Ammonium dannes naturligt ved biologisk nedbrydning af kvælstofholdige plante- og dyrerester. Derudover tilføres jorden store mængder ammonium gennem gødning på markerne. Ammonium er dog ikke stabilt under aerobe forhold, hvor det hurtigt omdannes til nitrat, se afsnittet om nitrat.

I normalt dansk grundvand findes ammonium i koncentrationer på under 1 mg/l, mens der i de dybe boringer kan findes ammonium i koncentrationer på op til 6-8 mg/l. Behovet for rensning ned til kravværdien på 0,05 mg/l er derfor stort. Et forhøjet indhold af ammonium i drikkevandet i ledningsnettet kan medføre mikrobiologisk vækst og dannelse af nitrit.

Ammonium fjernes oftest ved hjælp af nitrifikation på biologisk aktive sandfiltre. Koncentrationer på op til 1,5 mg/l kan fjernes ved normal vandbehandling (dobbeltfiltrering).

4.1.1.10 Hårdhed
Hårdhed er et mål for vandets indhold af calcium og magnesium. Vandets hårdhed er afhængig af, om der er calciumcarbonat i sedimentet, der indvindes fra. I området omkring Århus, store dele af Fyn samt størstedelen af Sjælland er vandet hårdt med ºdh på 20-30. En stor hårdhed kan give problemer med kalkudfældninger i ledningsnet og installationer og kan dermed være generende. I forbindelse med overpumpning på grundvandsmagasiner kan pyritoxidation resultere i hårdheder på over 30 hårdheds grader.

Blødgøring ved fældning af kalk eller ionbytning er kendte metoder til nedsættelse af hårdheden.

4.1.1.11 Nikkel
Nikkel er et problemstof i drikkevandet, da det kan være allergifremkaldende og give eksem.

Nikkel forekommer ikke naturligt i høje koncentrationer i normalt dansk grundvand, men kan forekomme i høje koncentrationer i områder med en intensiv vandindvinding. I områderne omkring Køge Bugt samt ved Odense og Århus findes forhøjede koncentrationer af nikkel på over 100 ìg/l. Grænseværdien for nikkel er på 20 ìg/l, hvilket stiller store krav til en rensning af råvandet.

Rensning af nikkel sker på ét anlæg i Danmark ved kemisk adsorption i kolonner, hvor nikkel adsorbere på overfladen af manganoxid.

4.1.1.12 Arsen
Arsen forekommer naturligt i mineraler. Der forefindes en relativ lille datamængde relateret til forekomsten af arsen, da det først er for nylig, der er stillet krav om måling af arsen i råvand. Det formodes, at arsen problematikken er udbredt i et omfang på størrelse med nikkel.

I vandværksboringer er der målt koncentrationer på op til 41 ìg/l, hvilket er betydeligt over vandkvalitetskravet på 5 ìg/l.

Arsen kan normalt fjernes sammen med jernfældningen, da en del af arsenet bindes til jernoxiderne, men en supplerende rensning kan være nødvendig.

4.1.2 Genanvendelse af filterskyllevand.

I normal dansk vandbehandling indgår brug af sandfiltre, der regelmæssigt skal returskylles med en del af det producerede vand. Vandmængden, der bruges til returskyllevand, udgør typisk 1-3 % af den producerede vandmængde /1/.

På mange vandværker behandles returskyllevandet ved, at slammet opkoncentreres ved bundfældning og lægges i slambede, og det klorerede skyllevand ledes til recipient eller kloak.

4.1.2.1 Filterskyllevand ved normal vandbehandling
Returskyllevandet indeholder alle de stoffer, der tilbageholdes i filtrene, og har derfor høje koncentrationer af iltet jern og mangan i form af ferrihydroxid og brunsten, se tabel 4.2.

Tabel 4.2 Eksempel på stofkoncentrationer i filterskyllevand /1/

Udover jern og mangan indeholder filterskyllevandet alle andre tilbageholdte stoffer som tungmetaller samt eventuelle bakterier. Bakterierne stammer ofte fra bakteriologisk vækst i filtrene eller fra et skyllevandsbassin.

Mængden af suspenderet stof i filterskyllevandet ligger i størrelsesordenen 0,2-1,0 kg/m³. Dermed udgør vand op til 99,9 % af filterskyllevandet og repræsentere dermed en ressource/1/.

4.2 Litteratur og referencer

/1/ Leif Stig Pedersen, HOH Vand & Miljø A/S, Vandforsyningsteknik

/2/ Aktor Henrik. Okkerslam. Karakterisering af vandværksokkerslam og vurdering af betydning af naturgivne forhold og fysisk-kemiske processer. Afsluttende rapport for Erhvervsforskeruddannelsen EF 241. 1990.

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

Version 1.0 December 2003, © Miljøstyrelsen.