| Vandrensning ved hjælp af aktiv kulfiltre 1 Indledning1.1 Baggrund
1.1 BaggrundGrundvands monitering Grundvandsprøver udtaget ved den løbende overvågning af grundvandsressourcerne i Danmark analyseres for indhold af et stigende antal pesticider. I takt hermed øges fundhyppigheden, således at der er indikation af, at væsentlige dele af det danske grundvand i dag er pesticidpåvirket. Indførelse af aktiv kulrensning kan derfor blive aktuelt på mange danske vandværker til fjernelse af pesticider, men også af andre organiske mikroforureninger med klorerede stoffer, benzin- og oliestoffer, m.v. Adsorptionsevne Aktiv kuls evne til at binde (adsorbere) forureninger er bl.a. knyttet til materialets enorme overflade pr. vægtenhed, af størrelsesordenen Smag og lugtforbedring Aktiv kulfiltrering har været en almindeligt anvendt vandbehandlingsteknik i ca. 30 år i forbindelse med bekæmpelse af dårlig smag og lugt. Det første større behandlingsanlæg, som anvendte og stadig anvender aktiv kulfiltrering i Danmark, er Sjælsø vandværk, hvor kulfiltrering har været anvendt succesfuldt i ca. 25 år til at fjerne dårlig smag og lugt. Dårlig smag i vand skyldes som regel forekomst af alger og er dermed knyttet til anvendelsen af overfladevand til drikkevandsforsyning. Alger findes ikke i grundvand. I udlandet er der dog også mange grundvandsbaserede vandindvindinger, hvor indhold af organisk stof behandles på analog måde med gode resultater. Biologisk aktiv kulfiltrering I de senere år er aktiv kulfiltrering til fjernelse af organiske stoffer, der ellers ville give eftervækst i vandforsyningernes ledningsnet (biostabilisering), næsten altid anvendt i form af biologisk aktive kulfiltre, hvorved regenereringsfrekvensen er nedsat betydeligt. I disse filtre tjener aktiv kulfiltrering først og fremmest som et velegnet medie for kolonisering af filtret med en velegnet biomasse. Nitrifikation I udlandet anvendes aktiv kulfiltrering også udbredt til omsætning af ammonium ved biologisk nitrifikation. Ammonium adsorberes ikke på aktiv kul, men de gode »sites« for bakterier på kuloverfladen giver en sikrere nitrifikation i kulfiltre i sammenligning med sandfiltre. Anvendelse af kulfiltre i denne forbindelse er dog en relativt dyr løsning, som derfor ikke generelt har vundet udbredelse. Adsorption af mikroforureninger I de senere år har de strenge krav til overholdelse af drikkevandsdirektivet i EU tvunget mange vandværker til en indsats overfor især overskridelser af pesticidgrænseværdierne. Dette har især i UK og Frankrig betydet installering af mange store anlæg til filtrering af drikkevand i aktiv kulfiltre. Hvor de fleste af de traditionelle anlæg til fjernelse af organisk stof var baseret på overfladevand, er disse nye anlæg for en stor dels vedkommende grundvandsbaserede. Mange af de kendte anlæg behandler vand, hvor der udover pesticider findes andre mikroforureninger så som klorerede stoffer (fra forurening med klorerede opløsningsmidler). Deklorering Desuden anvendes kulfiltre som dekloreringsanlæg. Denne anvendelse er dels almindelig i forbindelse med industrianvendelser af drikkevand, dels anvendt før membranfiltre, som kun dårligt tåler klor. På vandværker anvendes sjældent deklorering med aktiv kul, da prisen er væsentlig højere end deklorering ved tilsætning af kemikalier. Efterbehandling af grundvand i Danmark I Danmark er den potentielle anvendelse af aktiv kulfiltre især knyttet til efterbehandling af drikkevand på værker, som behandler forurenet grundvand. Dette bunder i det stigende antal af fund af pesticider i grundvandet og især af visse nedbrydningsprodukter (metabolitter) fra bionedbrydning af pesticider. Især sidstnævnte har vist langt større mobilitet i jorden end forventet. Det er ikke tilstrækkeligt at forbyde disse pesticider, da store mængder er udbragt i fortiden, og det må forventes, at problemerne med nedtrængning til grundvandsmagasinerne vil vare ved i mange år fremover. Pesticid fjernelse Mange af disse pesticider viser god adsorption til aktiv kul, og en forholdsvis billig rensning ved kulfiltrering kan derfor forventes. Klorede alifatiske hydrokarboner Mange tilfælde af forureninger med klorerede opløsningsmidler er erkendt i de senere år, og parallelt med pesticiderne må et stigende antal fund af disse på vandværkerne også forventes fremover. Selv om der er gennemført en stor oprydningsindsats overfor forurenede grunde, må det forventes, at problemerne med nedtrængning af klorerede stoffer til grundvandsmagasinerne fortsat vil vare ved i mange år grundet disse stoffers fysisk-kemiske egenskaber. Benzinstoffer Forureningen med benzinstoffer har ikke i nævneværdig grad været et problem for dansk vandforsyning. Det skyldes først og fremmest en stor biologisk omsættelighed af traditionelle benzinstoffer (alifater, aromater og andre hydrokarboner). Imidlertid tilsættes benzin i dag additiver (herunder især MTBE) i forbindelse med overgang til blyfri typer. Disse additivers farlighed for vandforsyningsinteresser er ikke tilstrækkeligt belyst. Hvis disse tilsætningsstoffer ad åre trænger ned til grundvandet, kan omfanget af forureninger blive stort grundet antallet af benzinsalgssteder. Eksempelvis kan fundhyppigheden af MTBE ventes at stige i fremtiden i betragtning af stoffets udbredte og store mængdemæssige anvendelse. Dette kan yderligere aktualisere anvendelsen af aktiv kul til behandling af grundvand til vandforsyningsformål. Biologisk stabilisering af vand På enkelte vandtyper i Danmark synes en behandling af grundvand med biologisk aktive kulfiltre relevant. Det drejer sig om overfladenære grundvandstyper med megen farve og højt permanganattal på f.eks. øer og i klitområder, hvor disse vandtyper er eneste råvandskilde. Her vil en traditionel behandling sjældent være tilstrækkelig. 1.2 Danske forholdEn mere udbredt anvendelse af aktiv kulfiltrering i Danmark rejser en hel række spørgsmål, hvoraf en del er knyttet til forhold, der er relativt specielle for dansk vandforsyning. Påvirkning af rensningskapacitet Mens de fleste aktiv kulanlæg i vandværker i udlandet renser overfladevand, endda mange steder med forudgående oxidation med ozon, er danske vandværker med få undtagelser baseret på grundvand, der normalt har lavere indhold af generelt organisk stof (NVOC) end overfladevand. Det lavere indhold af generelt organisk stof i grundvand vil typisk påvirke rensningskapaciteten (kullevetiden) for de organiske mikroforureninger i gunstig retning. Foruden koncentrationen af generelt organisk stof påvirkes rensningskapaciteten tillige af de enkelte organiske mikroforureningers kemiske karakter, deres koncentration samt kravet til kvalitet af det rensede vand. Hertil kommer betydningen af den traditionelle behandling forud for aktiv kulfiltreringen (forbehandlingen). Forebyggelse af kalkfældning i aktiv kulfiltre er vigtig, hvilket f.eks. kan indebære optimeringer af opbygning og drift af eksisterende beluftningsanlæg. Derudover er en grundig jern- og manganfjernelse vigtig til forebyggelse af for hyppige tilbageskylninger af aktiv kulfiltre og til forebyggelse af tilstopning af det fine poresystem i det aktive kul. Dette skal ses i lyset af, at ikke alle vandværker fjerner af jern og mangan tilstrækkeligt effektivt også set i forhold til f.eks. de vejledende grænseværdier herfor. Decentral vandforsyningsstruktur Ved indførelsen af nye teknologier til vandbehandling i Danmark er det væsentligt at vurdere teknologiernes mulige påvirkning af den eksisterende decentrale, danske vandforsyningsstruktur. Hovedparten af de danske vandværker er små og drives af personale, der ikke er specialuddannet inden for vandbehandling. Da det er et udbredt ønske i den danske vandforsyning at bevare den decentrale forsyningsstruktur, er det vigtigt, at eventuel ny teknologi er forholdsvis enkel at betjene og overvåge. Tæt knyttet hertil er de økonomiske forhold omkring anlæg af forskellig størrelse. 1.3 Formål med projektetFormålet med projektet er at tilvejebringe og vurdere eksisterende teknisk viden om anvendelse af aktiv kulfiltre herunder oplysninger om baggrund for valg af kulmateriale, dimensionering, drifts- og kontrolvilkår, anlægs- og driftsomkostninger og eventuelle sundhedsmæssige aspekter, samt at vurdere aktiv kulanlægs anvendelighed i relation til danske grundvandstyper. Eksisterende teknisk viden er tilvejebragt fra såvel udenlandske som danske erfaringer med anvendelse af aktiv kul til vandbehandling. |