I en omfattande studie, med försök utförda vid vattenverk i Australien, visas hur avskiljning av DOC (Dissolved Organic Matter) och lukt- och smakämnen fungerar bl.a. beroende på antal bäddvolymer och uppehållstid i kolfilter. Studiens syfte är att se om det finns tillräcklig överensstämmelse mellan fullskala och labskala, om filtrens förmåga att avskilja lukt- och smakämnen kan följas med hjälp av syremätning och om avskiljningen av lukt- och smakämnen förändras när det aktiverat kolets adsorptionsförmåga är uttömd och övergår till biologisk nedbrytbarhet. Försöken använde ozonerat vatten från en fullskaleanläggning. Försöken gav också svar på kontakttidens inverkan för avskiljning av lukt- och smakämnen med tider från 1,5 min upp till 10 min.
Av: Thor Wahlberg
En utmaning för vattenverk är avskiljning av lukt- och smakämnen. Två ämnen som produceras av vissa arter av cyanobakterier och av aktinomyceter är 2-methylisoborneol (MIB) och geosmin. Inget av ämnena är toxiskt men ger dålig lukt och smak i vattnet, i mycket låga koncentrationer (ng/l). En av de processer som används för att avskilja lukt- och smakämnena är dosering av pulverkol (PAC), en kostnadseffektiv metod genom relativt låg investering.
En annan metod är ozonering i kombination med filtrering genom en bädd med granulerat aktiverat kol (GAC). Ozoneringen medför även avdödning av olika patogener. Efter att ett antal bäddvolymer har passerat GAC-filter är dess adsorptionsförmåga i stort sett uttömd. Men dess porösa struktur gör att bakterier kan kolonisera ytorna. Den aktiva biofilmen som bildas avskiljer bionedbrytbart organiskt material. Studier har visat att nedbrytbarheten är viktig för avskiljning av lukt och smakämnen. Avskiljning av DOC minskar kraftigt men upphör inte när adsorptionsförmågan är uttömd och den biologiska nedbrytbarheten tar över. Däremot fortsätter förmågan att avskilja lukt- och smakämnen under lång tid.
I den studie som beskrivs i artikeln togs två år gammalt biologiskt aktiverat kol (BAC) och nytt aktiverat kol till ett labskaleförsök i syfte att undersöka förändringar i avskiljning av lukt- och smakämnen över tid, undersöka om löst syre (DO) är en lämplig parameter att följa avskiljningsgraden för lukt och smakämnen och om försök i labskala är en bra metod att följa utveckling i vattenverks kolfilter.
I artikeln är försöksutrustning, upplägg och analysomfattning väl beskrivet. Analysmetoder som användes var bl.a. BDOC (metod för mätning av biologisk nedbrytbarhet av organiskt kol) och PCR (Polymerase Chain Reaction) för DNA analys. Vilka resultat erhölls och vad drog författarna för slutsatser? I försöken jämfördes resultaten för avskiljning av DOC och lukt- och smakämnen från kolonner i labskala med fullskala över en period på 7 månader. Både nytt aktiverat kol och kol från 2 år gamla BAC-filter användes i försöken. Överenstämmelsen var god, inom +/- 10%. T.ex. var halten DOC i inkommande ozonberikat vatten 1,48 mg C/l, i fullskale BAC avskildes 0,27 mg C/l och i labskale BAC avskildes 0,21 mg C/l. Liknande resultat erhölls med mätning av UV254nm.
Försöken visar också vad som händer med avskiljning av lukt- och smakämnen och DOC när det aktiverade kolet går från adsorption till biologisk nedbrytbarhet. Övergången från GAC till BAC sker i tre steg. Det första där stor avskiljning av DOC sker (40 – 90% enligt litteraturen). Efter ca 15 000 bäddvolymer eller 3½ månad sjönk avskiljningen av DOC. Den biologiska nedbrytningen ökar under steg två, fram till ca 30 000 bäddvolymer där avskiljningen av DOC når ett jämviktsläge.
I försöken var då avskiljningen av DOC 17%, vilket stämmer väl med de 15 – 45% som anges i andra studier. Mätningar av nitrat visade att halterna var lika i inkommande vatten och ut från GAC under adsorptionsfasen. Men under filtrering i BAC var halten nitrat ca 24 % högre i utgående. Övergången skedde efter ca 32 000 bäddvolymer. EBCT (Empty Bed Contact Time) var under försöken 10 min. Mätning av nitrat kan ge en indikation på övergången från GAC till BAC. MIB och geosmin är båda möjliga att biologiskt bryta ned vilket också klart visas i försöken. Avskiljningen av dessa ämnen var konstant och hög, 97%, under hela 7 månaders perioden.
Tilläggas kan att MIB och geosmin tillsattes inkommande vatten i labförsöken till en halt av 40 ng/l. När EBCT minskades sjönk också avskiljningsgraden för dessa ämnen. När EBCT ökades steg avskiljningsgraden något, ca 3% från 8 till 10 min EBCT. Vid 12 min EBCT nåddes maximal avskiljning av lukt- och smakämnen. Resultat från mätningar av DO visade att dessa kan användas som ett verktyg för att övervaka biologisk verkan i BAC filter. Studien visade på ett samband mellan avskiljning av lukt- och smakämnen och konsumtion av löst syre i BAC-filter. Tilläggas kan att korta EBCT på 1,5 och 3 min testades för avskiljning av lukt- och smakämnen i slutet av försöken. I kolet, som då varit i bruk i 2½ år, var avskiljningen ca 50% för dessa korta EBCT.
Avskiljning av lukt- och smakämnen vid svenska vattenverk med hjälp av filtrering genom aktiverat kol är välbekant. Däremot är mekanismerna bakom inte så kända och det finns ett behov av resultat som kan användas vid driftoptimering och processdimensionering. Överlag så finns det ett behov av underlag och idéer som kan bidra till driftoptimering vid svenska vattenverk och därmed minska driftkostnader. Utan grundligt arbete med driftoptimering finns risken att ytterligare processteg byggs vilkas beredning och kapacitet hade kunnat rymmas i befintliga anläggningar. Denna artikel kan vara ett litet bidrag i detta viktiga arbete.
Källa: K. Doederer, G. A. De Vera, M. P. Espino, M.-L. Pype, D. Gale and J. Keller MIB and geosmin removal during adsorption and biodegradation phases of GAC filtration. Water Science & Technology: Water Supply, in press, 2017
