Kamilla M. S. Kaarsholm DTU Miljø. Ozon til fjernelse af pesticider og klorerede opløsningsmidler

Transkript

1 Ozon til fjernelse af pesticider og kloredede opløsningsmidler Kamilla M. S. Kaarsholm DTU Miljø 1

2 Agenda Kort intro til ozon Eksempel 1: Ozonering af DMS Eksempel 2: Ozonering af kloreret opløsningsmidler 2

3 Ozon Gas med lav opløselighed i vand Laves fra ilt 3 O 2 energy 2 O3 Kraftigt men selektivt oxidationsmiddel Hastighedskonstant for ozonering (M -1 s-1 ) Phenol 1, Paracetamol 1, Ibuprofen 7,2 Ethanol 0,5 Eddikesyre

4 Bestemmelse af ozondosis Laboratorieforsøg C = 10 C 0 DO 3 D 90% mg O 3 /L: 0,3 0,6 1,3 2,2 Stamopløsning af ozon D 90%

5 Fjernelse af lægemidler D 90% er bestemt eksperimentelt for 32 lægemidler i biologisk behandlet spildevand Stiplet linje: 1.4 mg O 3 /mg DOC Lignende ville kunne laves for pesticider i grundvand 90-99% % % >99.99% Triclosan Mefenamic acid Sulfadiazine Sulfamethoxazole Sulfamethizole Diclofenac Trimethoprim Diclofenac Carbamazepine Propranolol Sotalol Naproxen Roxithromycin Clarithromycin Phenanzone Gemfibrozil Ciprofloxacyn Clindamycin Metoprolol Tramadol Acetyl-sulfadiazine Citalopram Ketoprofen Atenolol Ibuprofen Clofibric acid Venlafaxine Iopromide Iohexol Iomeprol Iopamidol Diatrizoic acid mg O 3 /mg DOC

6 Eksempel 1: Ozonering af DMS Svendborg vand A/S ca. 5 µg/l DMS i en boring Boring lukket Kort fra data.geus.dk 6

7 Ozonering af DMS Ved tilstedeværelse af bromid (Br - ) dannes der NDMA (N-Nitrosodimethylamin) ved ozonering. Generelt bromid tilstede i grundvand i Danmark (2-130 µg/l) Gentegnet figur fra von Gunten et al. (2010) Desuden kan bromat (BrO 3- ) dannes ved ozonering af vand med bromid 7

8 NDMA En fra en familie af nitrosaminer NDMA er ved indtagelse forbundet med øget risiko for kræft. Sundhedsmyndighederne i Califorien har estimeret en ud af milion risiko for kraft ved 3 ng/l. Både UK og Tyskland har krav om indberetning og igangsættelse af remidation aktion ved 10 ng/l. 5 µg DMS/L 50% 1490 ng NDMA/L NDMA kan fjernes ved bionedbrydning eller UV behandling (0,53-1,3 kwh/m 3 ) Dårlig tilbageholdelse vad aktivt kul samt membranfiltrering (MF, UF, NF eller omvendt osmose) 8

9 DMS (µg/l) Fjernelse af DMS i vand fra Svendborg 3 Naturlig 50 Tilsat DMS Forsøg 1 Forsøg Ozondosis (mg/l) Ozondosis (mg/l) Første forsøg: kun målbar DMS ved laveste dosis Andet forsøg: Målbar DMS ved de to laveset doser.

10 DMS (C/C 0 ) Ozondosis nødvendig for 90% fjernelse 1,0 Naturlig 1,0 Tilsat DMS 0,8 0,8 Forsøg 1 0,6 0,6 Forsøg 2 0,4 0,4 Samlet 0,2 0, Ozondosis (mg/l) Ozondosis (mg/l) D 90% = 1,03 ± 0,15 mg/l Ozondosis ved reducering af DMS fra 5 µg/l til 0,1 µg/l er 1,7 mg O 3 /l 2 mg O 3 /l

11 NDMA (µg/l) NDMA dannelse 1,5 Naturlig 20 Tilsat DMS Forsøg 1 1,0 15 Forsøg ,5 5 0, Ozondosis (mg/l) Ozondosis (mg/l) Maximum koncentration NDMA 0,9 µg/l Omdannelsesgrad 40% Ozon reagere langsomt med NDMA

12 General behandling af svagt sorberende pesticider? Grundvandsboring Iltning + Sandfiltering Ozonering Biologisk sandfilter Afledning/ ledningsnet Fjernelse af pesticid Dannelse af toxicitet Fjernelse toxicitet Næste step: Andre pesticider Fjernelse af toxicitet i biologisk sandfilter 12

13 Eksempel 2: Ozonering af klorerede opløsningsmidler Afværgeboring ved forurening af PCE/TCE og nedbrydningsprodukter Beluftet sandfilter Granular activated carbon (GAC) Afværgeboring Afledning Udfordring vinylklorid sorbere dårligt

14 Hastighedskonstant for ozonering (M -1 s -1 ) Ozonbehandling et supplement til kul? VC trans-dce cis-dce 1,1-DCE TCE Afværgeboring Beluftet sandfilter Ozonering GAC Udløb K d (L/g) PCE Ozon ind

15 Ozondose nødvendig for 90% fjernelse C/C Ozondose (mg/l) Ozondose (mg/l) VC TCE 1,1-DCA trans-dce 1,1-DCE cis-dce Lav ozondose fjerner vinylklorid 15

16 Pilot anlæg Kvistgård (Nordsjælland) Vand flow = 1.1 m 3 /h Forskellige ozondoser testet Prøver taget ved ind- og udløb Klorethener Fluorescence Opløst ozon (via kolometri) Ozonanlæg fra O3 Nordic 16

17 Ozone (g/h) Hvad er den leverede ozondose? Gas udløb (konc. O 3 0) 5 O 2 O 2 O 2 O 2 O 3 4 O 3 + DOC DOC ox 3 2 O 2 O 2 O O 2 3 O O 3 2 Ozon i gassen ved indløb 1 0 5% 15% 25% 50% Tilfredsstillende overensstemmelse i betragtning af flowkontrol og måleusikkerhed 17

18 Klorethenfjernelse målt vs estimeret Klorethenfjernelsen målt i pilotanlægget Estimeret baseret på D 90% og leveret ozondose (fluorescence) 1,0 trans-dce N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. Målt i pilotanlæg Estimeret udfra laboratorieforsøg 1,0 cis-dce 1,0 TCE 0,8 0,8 0,8 C/C 0 0,6 0,4 C/C 0 0,6 0,4 C/C 0 0,6 0,4 0,2 0,2 0,2 0,0 0% 5% 15% 25% 50% 0,0 0% 5% 15% 25% 50% 0,0 0% 5% 15% 25% 50% Vinylklorid og 1,1-dichloroethene under kvantifikationsgrænsen i indløb General god overensstemmelse mellem målt og estimeret fjernelse 18

19 Ozonering Estimeret levetid af GAC Afværgeboring Beluftet sandfilter GAC Udløb Ozon ind Udledningsgrænseværdi Ozonbehandlingsniveau 0 mg/l 0,3 mg/l 1,5 mg/l 8 mg/l VC (µg/l) 0,05 0,7 0, trans-dce (µg/l) 6,8 29 1, ,1-DCE (µg/l) 6,8 5,8 3,1 0,3 - cis-dce (mg/l) 6, ,1 - TCE (µg/l) GAC levetid 1 år 4,3 år 7,2 år Ozon og aktivt kul supplere hinanden godt 19

20 Tak for opmærksomheden 20

21