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

Fjernelse af MTBE i danske vandværker

5. Fjernelse af MTBE ved luftning

Luftning af råvandet ændrer ikke kun vandets indhold af oxygen, men resulterer også i en forøgelse af pH pga. afstripning af CO₂ og en reduktion af MTBE pga. af afstripning. Mængden, der strippes af, er afhængig af luft-vand-forholdet under luftningen, Henrys konstant for det pågældende stof, massetransportkoefficienten samt opholdstiden i luftningskammeret.

For at bestemme betydningen af luft-vand-forholdet, massetransportkoefficienten og opholdstiden er der udført en række forsøg i luftningskammeret ved forskellige luft- og vandflow. Under disse forsøg er MTBE, O₂ og pH fulgt, og opholdstiden er fastlagt ud fra sporstofforsøg.

5.1 Metode- og forsøgsbeskrivelse

5.1.1 Bestemmelse af opholdstid

Til at bestemme opholdstiden i luftningstanken ved forskellige indvindingskombinationer, og derved forskellige flowhastigheder, blev der udført sporstofforsøg i luftningstanken. En mættet saltopløsning blev tilsat luftningskammer 1 (jf. bilag B) og ledningsevnen i kammer 3 blev fulgt indtil der blev observeret gennembrud og indtil ledningsevnen igen var nede på normalt niveau. (Jvf. afsnit 3.3 for en beskrivelse af hvorledes ledningsevnen er målt).

Ved sporstofforsøget blev volumenet af vand i hvert enkelt luftningskammer bestemt ved opmåling.

5.1.2 Betydning af luft-vand-forholdet

For at klarlægge betydningen af luft-vand-forholdet for MTBE-fjernelsen i luftningstanken blev der udført forsøg ved forskellige indvindingskombinationer og luftningstrin. Tabel 5.1 viser en oversigt over de benyttede indvindingskombinationer og luft-vand-forhold ved de forskellige forsøg.

Tabel 5.1:
Oversigt over indvindingskombinationer, vandflow, luft flow og luft-vand-forhold.

5.2 Resultater og diskussion

5.2.1 Opholdstid

Ud fra gennembrudskurverne fra sporstofforsøget er det muligt at bestemme opholdstiden i luftningstanken ved de forskellige indvindingskombinationer.

Nedenstående figurer 5.1 – 5.3 viser de normerede sumkurver for ledningsevnen (fundet ud fra de opnåede gennembrudskurver) i luftningstanken for de tre undersøgte vandflow.

Figur 5.1:
Normeret sumkurve for sporstofforsøg ved B2. Vandlow 23 m³/t, luftflow 210 m³/t, total vandvolumen 17,8 m³, opholdstid totalt 47 minutter.

Ud fra figur 5.1 kan den totale opholdstid i hele luftningstanken, når der indvindes fra boring 2 alene, bestemmes til 47 minutter. Dette svarer til at 50% af sporstoffet har passeret efter 47 minutter.

Figur 5.2:
Normeret sumkurve for sporstofforsøg ved B2 & B5. Vandlow 80 m³/t, luftflow 415 m³/t, total vandvolumen 19,6 m³, opholdstid totalt 15 minutter.

Ud fra figur 5.2 kan den totale opholdstid i hele luftningstanken bestemmes til 15 minutter, når der indvindes fra boring 2 og boring 5.

Figur 5.3:
Normeret sumkurve for sporstofforsøg ved B2, B4 & B5. Vandlow 103 m³/t, luftflow 625 m³/t, total vandvolumen 20,1 m³, opholdstid totalt 12 minutter.

Ud fra figur 5.3 kan den totale opholdstid i hele luftningstanken bestemmes til 12 minutter, når der indvindes fra boring 2, 4 og 5.

De eksperimentielt bestemte opholdtider kan ses i tabel 5.2, sammen med de beregnede opholdstider som er fundet ud fra vandflowet og det totale vandvolumen i luftningstanken under de forskellige forsøg.

Tabel 5.2:
Beregnet opholdstid sammenholdt med opholdstid fundet ved sporstofforsøg.

Tabel 5.2 viser, hvordan opholdstiden varierer ved forskellige indvindingskombinationer, afhængigt af hvor meget vand der indvindes fra råvandsboringerne. Resultaterne fra sporstofforsøget stemmer overens med, hvad der forventes ud fra de forskellige flowmængder (de beregnede opholdstider), hvori det er medtaget at luftningstankens fulde volumen på 23 m³ sjældent udnyttes fuldt ud. Det kan på baggrund af sporstofforsøgene således konkluderes, at alle tre kamre i luftningstanken er totalt opblandede. Der forekommer altså ikke død-volumener i luftningstanken, som ville have forlænget opholdstiden i sporstofforsøget i forhold til de beregnede opholdstider.

Resultaterne viser, hvorledes det ved sporstofforsøg er muligt at bestemme opholdstiden i luftningstanken, og at de fundne effektive opholdstider her stemmer overens med de teoretiske opholdstider. Hvis det ikke er muligt at udregne de teoretiske opholdstider på grund af manglende kendskab til systemets opbygning, er sporstofforsøg en brugbar metode til at bestemme opholdstiden. Med sporstofforsøg er det ligeledes muligt at klarlægge, om der forekommer dødvolumener i luftningstanken, som der bør tages højde for i beregningen af opholdstiden og luftningskammerets effektivitet.

5.2.2 Betydning af luft-vand-forhold

Afstripning af MTBE i luftningskammeret kan være begrænset af massetransporten mellem luft og vand og dermed af K_La-værdien. Dette er undersøgt ved forskellige prøverunderne under luftningen. Beregningerne og datagrundlaget kan ses i bilag E.

Ud fra beregningerne i bilag E fremgår det, at afstripningen af MTBE under luftningen ikke er begrænset af massetransporten, men derimod af luft-vand-forholdet. Dette skyldes den lave Henry’s konstant. Det giver derfor ingen mening af bestemme en K_La-værdi for MTBE for systemet. Men for at kunne bestemme effektiviteten af luftningen på Grubbemølle Vandværk er det nyttigt at kende K_La-værdierne for O₂ og CO₂.

De fundne K_La-værdier for O₂ og CO₂ ved forskellige luft-vand-forhold er præsenteret i tabel 5.3 og beregningerne kan ses i bilag E.

Tabel 5.3:
K_La-værdier for O₂ og CO₂ ved forskellige luft-vand-forhold.

Tabel 5.3 viser, at K_La-værdierne for både O₂ og CO₂ er lavere ved det højeste luft-vand-forhold (9:1), mens de er højere og næsten ens ved de lavere luft-vand-forhold (5:1 og 6:1). Luft-vand-forholdet har således også indirekte en betydning for beluftning/afstripning af hhv. O₂ og CO₂. Grunden til en lavere K_La-værdi ved et højere luft-vand-forhold kan være at mængden af luft ændres og dermed også størrelsen og mængden af luftbobler. "a" i K_La er det specifikke overfladeareal, som formodentligt bliver reduceret ved et højere luft-vand-forhold i forhold til et lavere luft-vand-forhold, hvilket giver et fald i K_La.

5.3 Konklusion

Opholdstiden i luftningstanken varierer afhængig af den anvendte boringskombination, og er ved sporstofforsøg fundet til hhv. 12, 15 og 47 minutter ved vandflow på 23, 80 og 103 m³/t. På baggrund af sammenligning mellem de effektive og de beregnede opholdstider kan det konkluderes at de tre serieforbundne kamre er totalt opblandede og at der ikke er død-volumener i systemet.

Afstripning af MTBE under luftningen i Grubbemølle Vandværk er afhængig af luft-vand-forholdet og ikke begrænset af massetransporten, hvilket skyldes MTBE’s lave Henry’s konstant. Beluftning og afstripning af hhv. O₂ og CO₂ er både afhængig af K_La og luft-vand-forholdet. For både O₂ og CO₂ ligge K_La i intervallet 2 – 16 t^-1 alt afhængig af luft-vand-forholdet.