Bruker membran for å fjerne sprøytemidler fra drikkevann

Filtrering med aktivt kull er den mest utbredte teknologien for å rense dansk drikkevann i dag. Men funnet av dimetylsulfamid (DMS) i flere prøveboringer utfordrer denne løsningen.

Aktivt kull kan fjerne DMS til konsentrasjoner under grenseverdien, men prosessen «sliter» på kullet, som derfor må byttes mye oftere enn hvis det skal fjerne andre typer pesticider.

Derfor ser flere forskere og forsyningsselskaper på membranteknologier.

Cruise og industri bruker membran allerede

– Membranteknologi kan brukes til å fjerne de fleste typene av pesticider. Og det er en kjent teknologi fra cruiseskip og industrielle anlegg, men det blir ikke brukt til å fjerne pesticider i den vanlige vannforsyningen i Danmark, forteller professor Hans-Jørgen Albrechtsen fra DTU Miljø ved Danmarks Tekniske Universitet.

Der er bare to vannforsyningselskaper som bruker membrananlegg i Danmark i dag: På Sejrø i Kalundborg Kommune og i Yderby Lyng i Odsherred Kommune.

– Anleggene fjerner salt og bløtgjør vannet, men de vil også kunne fjerne eventuelle pesticider og pesticidrester, hvis de installeres på vannverk hvor dette er konstatert, forklarer sjefingeniør Peter Borch Nielsen hos Krüger, som har levert anleggene.

Valgt bort på grunn av vannforbruk og pris

Bløtgjøring av vann og fjerning av sprøytemidler er i fokus mange andre steder i landet, men inntil videre har de fleste verkene klart å løse oppgaven med andre løsninger. I hovedstadsområdet har Hofor valgt å bruke pellets-anlegg for å minimere kalkinnholdet i drikkevannet.

– Med de vannmengdene som vi må behandle, viste rapporter fra miljødepartementet og våre egne undersøkelser at pellets-anlegg ville være en langt mer økonomisk metode. Det fantes dessuten gode og robuste erfaringer fra anlegg i Nederland og Sverige, så vi følte oss trygge på at dette ville fungere, forklarer seksjonsleder i vannplanlegging Anne Scherfig Kruse hos Hofor.

Hofor overveide også membranløsninger, men det viste seg raskt at det var for mange negative ting ved løsningen.

– I våre øyne er spillvannet den store utfordringen. I alle andre situasjoner prøver vi selv å spare på vannet og få forbrukerne våre til å gjøre det samme, så det er noe vi har sterkt fokus på. I tillegg har vi spørsmålet om hva man skal gjøre med spillvannet etterpå. Det blir sannsynligvis ikke helt enkelt å få utslippstillatelse til det, sier Anne Scherfig Kruse.

Rundt 20 prosent går til spille

En tommelfingerregel er at 10–20 prosent av vannet som pumpes inn i filteret, blir filtrert bort. Den bortfiltrerte væsken inneholder alle de stoffene som ikke siger gjennom filteret, og har derfor en høyere konsentrasjon av salter, mineraler, organiske stoffer og eventuelle pesticider og pesticidrester enn råvannet.

Og selv om man bestreber seg på å minimere spillvannet, stemmer tommelfingerregelen om 20 prosents vannspill ifølge Peter Borch Nielsen svært godt overens med erfaringene fra anleggene på Sejrø og Yderby Lyng.

Men siden det begge steder er saltkonsentrasjonen man vil minimere, kan man der nøye seg med å behandle halvparten av vannmengden, og blande den med den ubehandlede vannmengden. Det sikrer også at drikkevannet inneholder den mengden salter og mineraler som må til for at vannet skal smake godt. Derfor er det bare omkring ti prosent av vannet i disse områdene som går til spille.

Driftskostnad på 3–5 kr/m3

Dette er også en av årsakene til at driftskostnaden på Sejerø bare er 3–5 kr/m3. Men i tillegg til dette kommer kostnaden med avskriving av anlegget. Membranene holder vanligvis i fem til ti år før de må byttes ut.

Skal membranfiltrering fjerne pesticidrester, er det også mulig bare å behandle en del av vannmengden, slik at man sikrer at blandingen av behandlet og ubehandlet vann overholder grenseverdiene.

Fornyet interesse etter funn av DMS

Fortynningsmetoden blir blant annet brukt av Hofor, som i fjor fant DMS i flere drikkevannsboringer – og i Hvidovre og Dragør i en konsentrasjon over eller rett ved grenseverdien. Men fordi Hofor har 14 vannverk og omkring 500 boringer å hente vann fra, utgjør funnene likevel ikke noe akutt problem for Hofor, forklarer Anne Scherfig Kruse.

– Med de mange boringene som er tilkoblet vannverkene våre, har vi muligheter til å redusere eller stoppe produksjonen fra boringer som inneholder DMS. Det er likevel ikke det samme som å si at vi ikke vurderer dette, og prøver å finne ut av hva vi kan gjøre hvis konsentrasjonene av pesticider skulle stige, eller hvis vi finner andre typer pesticider.

Vannet fra Hvidovre Vandverk ble tidligere renset med aktivt kull, men metoden er som nevnt kostbar.

– Så med hensyn til DMS kan membranteknologien være aktuell, forteller hun.

Setter i gang pilotprosjekt

Derfor begynner Hofor i slutten av 2019 et pilotprosjekt med membranrensning på Dragør Vandverk.

– Det skal vise om membranteknologi overhodet er en farbar vei for oss, og om det kan være steder i systemet vårt hvor det kan være en fordel å innføre den, sier hun.

Membranløsning kan være enklest

Men dersom man vil fjerne både kalk og pesticider, kan det vise seg mer økonomisk å gjøre det i én enkelt prosess, sier Hans-Jørgen Albrechtsen.

– Hvis man både skal bløtgjøre vannet og fjerne pesticider, har man likevel i gang så mange og kompliserte prosesser at man bør overveie bare å membranbehandle det.

Den problemstillingen er Hofor allerede klar over, forsikrer Anne Scherfig Kruse.

– Vi konstruerer forsøket slik at vi også ser på hvor godt det fungerer til bløtgjøring. Men det er først når vi har resultatene – sannsynligvis i begynnelsen av 2020 – at vi kan avgjøre om det får innflytelse på den neste fasen av bløtgjøringsanlegg på vannverkene våre.

Rensekjemikalier kan utgjøre risiko

Et uavklart spørsmål er om de kjemikaliene som brukes for å rense filtrene – såkalte antiscalant-blandinger – kan utgjøre en risiko i seg selv, forteller Peter Borch Nielsen hos Krüger.

De kan nemlig inneholde stoffer som man ikke ønsker i drikkevannet. Derfor krever dette også at man vet hva man har med å gjøre, understreker han.

– Produsentene av antiscalant opplyser ikke alltid alle ingrediensene i blandingene sine. I noen av antiscalant-blandingene er det for eksempel polyfosfater, så hvis noe av det slipper gjennom anlegget, kan du risikere å forurense vannet med et pesticidlignende stoff. Derfor er det viktig å undersøke ting grundig når man velger å installere en membranløsning, slik at man vet hva man må være oppmerksom på. En vanlig utfordring er å sikre at alle deler og tilsetningsstoffer er godkjente for drikkevann.

Strengere krav til spillvann enn drikkevann

En annen sentral problemstilling ar hva man kan gjøre med spillvannet. Det er nemlig ikke helt enkelt å kvitte seg med, forklarer Peter Borch Nielsen.

– På de to membrananleggene vi har etablert, har man fått lov til å slippe vannet ut til Sejerø-bugten. Men dette er ikke bare enkelt. På noen parametere er kravene til utslippsvannet høyere enn til drikkevann, så vi har hatt en tett dialog med myndighetene om hvordan utslippet skal gjennomføres. Men dette er helt annerledes hvis det skal ledes vekk via kloakken, og man må betale kloakkavgift. Dette kan også øke driftskostnadene betydelig.

Oksidering kan rense spillvann

En annen mulighet er å rense vannet som er filtrert bort. Det problemet var et av hovedpunktene i Henrik Tækker Madsens phd-avhandling. I dag er han direktør for bedriften Saltkraft, men i 2014 leverte han avhandlingen sin om hvordan membranrensning kan kombineres med rensning via oksidering.

– Membranrensing bryter ikke ned pesticider og pesticidrester. Den holder det bare tilbake i spillvannet, hvor konsentrasjonen dermed blir høyere. Spillvannet kan du slippe ut til et renseanlegg eller en kloakk, men man kan også velge å rense det, og det er det faktisk noen fordeler med, forklarer han.

Oksidasjonen fungerer nemlig bedre når konsentrasjonen av pesticider i spillvannet er høy.

– Så selv om du egentlig bare hadde tenkt deg å bruke oksidering, er det mer effektivt å konsentrere opp innholdet via membranfiltrering først.

Hvis man deretter blander det oksidasjonsrensede, ufiltrerte vannet med det membranfiltrerte, har man i tillegg den fordelen at blandingen inneholder de saltene og mineralene som membranfiltreringen har fjernet, og som er avgjørende for smaken på vannet.

Oksidasjon kan skape kreftfremkallende stoffer

Men oksidasjonsrensingen viste seg også å ha sine egne problemstillinger, forteller Henrik Tækker Madsen.

– Oksidasjonsrensing kan skape nye problemer. Hvis du for eksempel ozon-behandler vann som inneholder DMS, kan det dannes nitrosaminer, som er kreftfremkallende. Så man må være veldig oppmerksom på hva som skjer under renseprosessen, forklarer han.

I stedet for oksidasjon tester forskerne nå om bakterier kan fjerne de pesticidrestene som er igjen i spillvannet.

Denne saken ble først publisert på ing.dk.