Om sammansättningen på avlagringar i dricksvattenl

Forskarna har undersökt hur avlagringar i dricksvattennätet är sammansatta kemiskt och om de skiljer sig åt beroende på var i ledningsnätet de uppkommer. En slutsats är att det nog är dags att som standard låta provta slam och avlagringar i ledningsnät vid störningar och efter undershållsspolning.

Av: Kenneth M Persson

Dricksvatten skall vara hälsosamt och rent hela vägen fram till kranen. Den nationalla tillsynsmyndigheten Livsmedelsverket anvisar producenter och distributörer av dricksvatten att se till att ha god kontroll av råvattnet in till vattenverket, kontrollera beredningsprocesserna och veta hur ledningsnätet ser ut. Inte minst ledningsnätet måste planeras och vårdas långsiktigt och systematiskt för att minimera störningar och undvika höga kostnader för underhåll. En av förutsättningarna för att detta viktiga arbete skall kunna genomföras är att man har god kunskap om ledningsnätet. Det är därför centralt att uppskatta ledningarnas förväntade livslängd baserat på erfarenhet om ledningsmaterialets hållbarhet, skadeutveckling och genomförda inspektioner av ledningarna.

Varje svensk har i genomsnitt 8 meter egna dricksvattenledningar i marken och ytterligare minst 8 meter ledningar i fastigheten där man bor. Förnyelsetakten av ledningsnätet är långt över 150 år för närvarande, så alla åtgärder som leder till att kunskapen om hur näten mår är betydelsefulla för hälsan och plånboken.

Korrosion av metalliska ledningar ger upphov till korrosionsprodukter, som kan missfärga dricksvattnet. Otillräcklig beredning av vattnet kan göra att avlagringar fälls ut i ledningar vilka kan missfärga vattnet om de spolas med dricksvattnet vid högre flöden. Ofullständig beredning av råvattnet kan göra att föreningar som följer med råvattnet ut genom beredningen avsätts i ledningsnätet. Dricksvattenkvaliteten kan försämras betydligt om dessa avsättningar lossnar från rörväggen och hamnar i dricksvattnet. Vattnet kan bli grumligt eller missfärgat av bland annat kalkkorn, aluminiumslam, rostprodukter eller mangansalter.

I en artikel i aprilnumret av Chemosphere har Guiwei Li och medarbetare (Li et al, 2018) detaljstuderat hur avlagringar i dricksvattennätet i en sydkinesisk stad ser ut på åtta olika platser. Man har undersökt hur avlagringarna är sammansatta kemiskt och om de skiljer sig åt beroende på var i ledningsnätet de uppkommer. Artikeln redovisar resultat av den kemiska skillnaden mellan avlagringar som funtion av avstånd från vattenverket, rörmaterial och hydraulik i nätet. Proverna har analyserat med hjälp av kvalificerade analysmetoder som kan visa förekomst av grundämnen och deras oxidationstal, såsom Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mn⁴⁺ eller Ca²⁺. De metoder som användes var röntgenfluorescens, svepelektronmikroskopi, röntgendiffraktion, röntgenfotoelektronspektroskopi och FTIR-spektroskopi.

På olika platser i nätet togs prover ut, både från stillastående vatten och vatten efter spolning i en minut. Sydkinesiska städer är stora och har sällan ett enda vattenverk som beredningsanläggning. Proverna togs därför från totalt fyra olika vattenverk i området på icke-metalliska ledningar av betong, polyetylen (PE) och polyvinylklorid (PVC) med olika dimension. Vattenverken använder ytvatten och bereder vattnet genom kemisk fällning med polyaluminiumklorid och klorering. Manganhalten i utgående dricksvatten var omkring 2-3 µg/ och aluminiumhalten omkring 50 µg/l.

I de analyserade proverna av avlagrat material kunde totalt 30 olika grundämnen detekteras i halter över rapporteringsgränsen för analysmetoden (Al, Mn, Si, Fe, Ca, Cl, Mg, P, Zn, K, S, Ti, Na, Ba, Ni, Cu, Co, La, Pt, Pb, Sm, As, Au, W, Br, Zr, Ce, Sr, Nd och Bi). Aluminium dominerade mätt i viktprocent med ett medel på 13,13%. Näst vanligast var mangan (8,38%) följt av kisel (5,82%) och järn (4,15%). Aluminium- och manganavlagringar innehöll också högre halt tungmetaller, till skillnad från korrosionsprodukter av järn, där järnoxid och järnhydroxid dominerade.

Hydrauliken hade stor betydelse för hur mycket avlagringar som återsuspenderades i vattnet. Avlagringar med högt innehåll mangan och aluminium var lättare att spola ut än järnhaltiga, troligen eftersom de var lösare i sin struktur och dåligt eller inte alls kristalliserade och konsoliderade jämfört med rostavlagringar. Andelen mangan var högre i avlagringar nära vattenverket, vilket indikerar högre risk för utfällning av mangan där.

Li och medarbetare kunde även visa en signifikant korrelation mellan mangan och aluminium såväl i de prov som togs utan spolning som i prov som togs efter spolning 1 minut. Att halterna korrelerade antyder att ackumulering och frisättning av oorganiska ämnen i vattenverk inte är oberoende. Tyvärr mätte de inte den organiska halten i avlagringarna, men en hypotes som de diskuterar är att organiskt material och biofilmen i ledningsnät tar upp och interagerar mycket mer med aluminiumkomplex och reducerar brunsten (MnO₂) till vattenlösligt mangan (Mn²⁺).

Om problemet med missfärgat vatten skall lösas behöver råvattnet förstås bättre och beredningen i vattenverket utvecklas så att aluminium- och manganrester i dricksvattnet minimeras. Så länge som aluminium- och manganrester följer med dricksvattnet ut i ledningsnätet kommer utfällningar och avlagringar att ske. Mangan förekommer ofta som komplexbundet till organiskt material i ytvatten. Aluminiumrester finns i dricksvattnet i stigande halter om den kemiska fällningen inte kontrolleras väl avseende pH och sedimentering/filtrering. En inspiration för driftpersonalen är att mangan och aluminium korrelerade i slamfraktionen i ledningsnätet. Om det av processtekniska skäl inte är möjligt direkt i vattenverket att ändra processen för att ta bort bägge ämnen, kan åtgärder mot det ena ändå lindra situationen.

Översatt till svenska förhållanden är artikeln också inspirerande. Det är nog dags att som standard låta provta slam och avlagringar i ledningsnät vid störningar och efter undershållsspolning. Alla de många kvalificerade analysmetoderna måste kanske inte användas för att kontrollera slammets sammansättning, men en snabb kontroll av om det är aluminium eller järn som dominerar i slammet ger en viktig information till driften och återkoppling till vattenverkets operatörer. Och för min personliga del skulle jag väldigt gärna låta göra några kompletterande biofilmsmätningar av bakteriehalt och DNA-sammansättning i det biologiska materialet som måste följa med slammet ut i vattnet för att se vilka organismer där egentligen finns. Precis som Li och medarbetare tror jag att utfällningsprocesserna i ledningsnätet i hög grad beror på vilka mikroorganismer som finns där.

Källa: Guiwei Li, Yuanxun Ding, Hongfu Xu, Junwei Jin och BaoyouShi (2018): Characterization and release profile of (Mn, Al)-bearing deposits in drinking water distribution systems. Chemosphere 197 73-98

Hela artikeln i Chemosphere finns att köpa här.