Bæredygtig forureningsafværge af grundvandsressourcen

Ved at optimere biologisk nedbrydning i de eksisterende sandfiltre kan man opnå store besparelser i kulforbrug - og desuden mindske transport, arbejdsbelastning og affald til gavn for både økonomi og miljø. Det har man gode erfaringer med i Region Hovedstaden.
Brødtekst

Pump and treat er en metode, hvor forurenet grundvand pumpes op, renses og bortledes. Det er en hyppigt anvendt afværgeteknik for at beskytte drikkevandsressourcer mod spredning af grundvandsforurening og foretages på såkaldte P&T-anlæg, som kan ses illustreret i nedenstående figur 1. 

Aerob nedbrydning af vinylchlorid

Det oppumpede vand renses typisk ved at forureningen adsorberes (bindes) på aktivt kul i kulfiltre. Kulmaterialet må udskiftes med jævne mellemrum, når dets kapacitet for at binde forureningsstofferne er udnyttet. Det brugte kulmateriale med de bundne forureningsstoffer destrueres som kemikalieaffald ved forbrænding. For at beskytte kulfiltrene mod udfældninger fjernes opløst jern og mangan ved beluftning (iltning) og fældning i sandfiltre før kulfiltrering.

Figur 1: sandfiltre

Figur 1: P&T anlæg.1) Grundvandsforurening med afværgeboring. 2 a) Traditionel beluftning i toppen af sandfilteret. 2 b) In-line beluftning med statisk mixer. 3 Afluftning (nitrogen, ikke-opløst oxygen, carbondioxid) 4 Bortledning af renset vand til kloak, vandløb eller reinfiltrering.

Illustration: Krüger A/S

I Region Hovedstaden udgøres mange grundvandsforureninger af chlorerede opløsningsmidler (typisk PCE og TCE) nogen steder i blanding med olie og aromatiske opløsningsmidler: Benzen, Toluen, Ethylbenzen og Xylen (BTEX). Ofte er de oprindelige chlorerede opløsningsmidler delvist omdannet til de sundhedsskadelige stoffer cis-dichlorethylen (cis-DCE) og vinylchlorid (VC). 

Nedbrydningsprodukterne udgør en særlig udfordring ved filtrering med aktivt kul, da kapaciteten for, og fastholdelsen af, cis-DCE og især VC er ringere end for de øvrige forureningsstoffer. Dermed bliver kapaciteten for VC begrænsende for kulfiltermaterialets levetid og bestemmende for, hvor ofte kullet skal skiftes. 

Siden 2017 har Region Hovedstaden samarbejdet med Krüger A/S om at fremme biologisk nedbrydning af vinylchlorid i sandfilteret så forbruget af aktivt kul kan reduceres på de eksisterende anlæg.

Optimering af beluftningssystem

Beluftningssystemet på to eksisterende anlæg med et højt generelt forureningsniveau og derfor et betydelig oxygenbehov til biologisknedbrydning er ombygget fra den traditionelle beluftning i toppen af sandfiltrertankene til in-line beluftning med en statisk mixer. 

Doseringen af luft styres ved hjælp af en Mass Flow Controller (MFC) for hvert indblæsningspunkt. MFC’en er en sammenbygget enhed bestående af flowmåler, reguleringsventil og reguleringsloop, som holder et konstant masseflow trods varierende trykfald over enheden.

Tabel 1: Sandfiltre

Tabel1: Oversigt over P&T anlæg i udviklingsprojekt med optimeret nedbrydning af VC

Illustration: Krüger A/S

 

Efter ovenstående ombygning på Søborg Hovedgade (luftindblæsning ved 2b og 2 på ovenstående figur 1), nedbrydes forureningsstofferne i højere grad i sandfiltrene: BTEX og olie nedbrydes fuldstændigt, mens VC reduceres med over 95% og nedbrydningen af cis-DCE varierer mellem 10 og 95% og er mest effektiv ved høje indløbskoncentrationer. 

Desuden er sandfiltrene med effektiv beluftning bedre i stand til at opfylde deres primære formål: Fældning af jern og mangan, så okker og brunsten ikke fælder ud senere i processen og ødelægger kulfiltrene. 

I årene op til ombygningen har kulfiltrene været skiftet cika hvert 3. år, mens de nuværende aktive kulfiltre har været i drift i 4 år.

Den forbedrede iltning på Hejrevej resulterer i fuldstændig nedbrydning af VC i sandfiltrene, se figur 2. Cis-DCE nedbrydes ikke. 

Fraværet af VC i vandet aflaster kulfiltrene, så levetiden forøges fra 7 uger i gennemsnit til 10 måneder og dermed opnås en besparelse i kulforbrug på 80-85%. Den sænkede frekvens af udskiftning af kulfiltre mindsker arbejdsbelastning tilsvarende og den længere holdbarhed af filtrene muliggør at prøvetagning reduceres fra en gang per måned til en gang i kvartalet. 

Figur 2: sandfiltre

Figur 2. Koncentrationer af forureningsstoffer i indløb og efter sandfiltrene på Hejrevej. Efter optimering og indregulering af beluftningssystem i starten af 2019 er vinylchlorid- koncentrationen (VC) efter sandfiltrene under detektionsgrænsen på 0,02 μg/L.

Illustration: Krüger A/S

Konklusion

Resultaterne viser at driften af P&T-anlæg med høje forureningsniveauer (>100 μg/L) af både vinylchlorid og en alternativ, lettere nedbrydelig carbonkilde (olie og/eller BTEX) umiddelbart kan optimeres ved at sikre tilstrækkelig iltning af vandet i sandfiltrene. Den store mængde nedbrydelige forureningsstoffer muliggør betydelig bakterievækst, som tillader omsætning af både de lettere nedbrydelige olie- og BTEX-stoffer samt VC og under visse forhold cis-DCE.