Fjernelse af grundvandsforurening med mikroorganismer fremtidens løsning på fortidens synder?

Transkript

1 Fjernelse af grundvandsforurening med mikroorganismer fremtidens løsning på fortidens synder? Christian Nyrop Albers De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland Klima- Energi- og Bygningsministeriet

2 Problemstilling Stadigt flere vandindvindingsboringer lukkes på grund af forurening I DK er pesticider + nedbrydningsprodukter blandt de store syndere Pesticider er biologisk nedbrydelige Nedbrydende organismer kan i mange tilfælde isoleres og dyrkes i laboratoriet kan det udnyttes i en oprensningsteknologi?

3 Anvendelsesområder I traditionel vandbehandling Afværgepumpning Vandværk? Pesticid i grundvand

4 Grundlæggende rationale bag teknologien sammenlignet med filtrering med aktivt kul Målrettet mod specifikke stoffer ikke en generel rensning Vil typisk anvendes på fortidens synder pesticider der forurener grundvandet forbydes i DK Ikke en glidebane i retning af mindre grundvandsbeskyttelse Sandsynligvis langt billigere end aktivt kul

5 Hvilke stoffer fokuserer vi i første omgang på? Hyppigst fundne stoffer i dansk grundvand de sidste 20 år: BAM Triaziner Phenoxysyrer [GEUS, 2010]

6 Tidligere studier har fokuseret på det naturlige potentiale for mikrobiel fjernelse af miljøfremmede stoffer (f.eks. MTBE) i vandværksfiltre - Vi vil undersøge muligheden for at tilsætte de rette mikroorganismer til filtrene

7 Fokus på: Hvordan inokuleres bakterierne mest effektivt? Bliver de siddende på filtrene eller mistes de - Ved tilbageskyl? - Til rentvandssystemet? -Af sult? Virker det ved relevant lav koncentration (<1 µg/l)? Hvilken opholdstid kræves for at opnå tilstrækkelig fjernelse? Er nedbrydningen fuldstændig (mineralisering til CO 2 ) eller opbygges der nedbrydningsprodukter (og så er vi jo lige vidt )?

8 BAM (2,6-dichlorbenzamid) Meget stabilt nedbrydningsprodukt af herbicidet N O dichlobenil Cl Cl Cl NH 2 Cl Grænseværdi i grundvand er 0.1 µg/l BAM Det enkeltstof, der har lukket flest indvindingsboringer i DK GEUS har isoleret to bakteriestammer (Aminobacter spp. MSH1 og ASI1) som effektivt nedbryder BAM

9 Fakta om bakteriestammen MSH1 Kan dyrkes i større mængder i laboratoriet Kan nedbryde BAM til CO 2 og Cl - Kan nedbryde BAM i koncentrationer under grænseværdien Kan formere sig ved 8 C Kan ikke formere sig ved 37 C Kort sagt: En lovende bakterie

10 Søjleforsøg i laboratoriet Nogle praktiske tests

11 Adhering (hæftning) og nedbrydning i små filtre (søjler) Bakterier mærket med 14 C-glucose 15 cm mættet filtermedie (100 ml) inokuleret fra top med 25 ml (10 9 /ml) påsat i løbet af 5 minutter og flowet derefter standset 3 timer Søjle elueret med 4 porevolumener (150 ml) og ikke-adherede bakterier bestemt med radioaktivitetsmåling i eluat Variation i: ph, ionstyrke, filtermat., etc.

12 Eksempler på resultater ph, ionstyrke og driftstop

13 Effekt af filtermateriale Kvarts er rent kvartssand ( mm) Kerteminde er Mn-oxid belagt kvarts fra efterfilter i funktion Hvidovre er Fe- + Mn- oxid belagt kvarts fra enkeltfilter i funktion Nevtraco er et kommercielt filtermateriale af kalk Filtralite er et kommercielt filtermateriale af ekspanderet ler Fe-coatet kvarts er kvartssand belagt med Fe-oxider I laboratoriet

14 Nedbrydningsforsøg Opholdstid i filter = 1 time Temp. = 21 C Ingen BAM eller nedbrydningsprodukter observeret, heller ikke ved anvendelse af 14 C-BAM som tracer

15 Fordeling af celler under initialdrift Celler findes gennem hele søjlen efter 4 dages drift Flest celler i toppen

16 Konklusioner på søjleforsøg MSH1-stammen har en stabil cellefraktion på mindst 50%, som vil sætte sig næsten uanset (realistiske) forhold Det betyder, at de fleste vandtyper og såvel nye som gamle filtermaterialer skulle være OK for den initiale hæftning til filtrene Bakterierne sætter sig mest i toppen af filtrene, men når at nedbryde BAM

17 Eksperiment i større skala Indløb Pumpe Tilbageskyl 1000 L tank med omrøring BAM opløst i grundvand Grundvandsmagasin To filtre: Udtag 1 Aktiv kul søjle 150 cm 80 cm kvarts Eller 40 cm Nevtraco og 43 cm kvarts Udtag L tank L tank Renvand Udtag 3 Luftpumpe (tilbageskyl) Udtag 4 13 cm grov Kis = prøveudtag Vandpumpe (tilbageskyl) 10 cm

18 Eksperiment i større skala

19 Første testperiode ~0.5 * MSH1-bakterier tilsat fra toppen ~2 µg/l BAM i indløbet Opholdstid ~20 min. Temp. = 10 C 50% fjernelse på 4-5 minutter!

20 Tilbageskyl med luft og vand ~140 MSH1/mL (PCR) ~150 MSH1/mL (MPN) ~3*10 5 MSH1/mL (PCR) ~10 5 MSH1/mL (MPN)

21 Stabilitet over tid Stabilitet tilsyneladende OK, men forskelle mellem filtrene er øget efter 36 dages drift.

22 Fremtidige forsøg I laboratoriet: Lavere koncentration Bedre fordeling af bakterier i filtre Længere tidsforløb I felten : Opskalering til transportable filtre der opstilles ved afværgeboring med BAM

23 Udfordringer mht. vækst og tab til rentvandssystemer Fordobling af biomasse i filteret vil ved 0.5 µg/l tage mindst ½ år Tab under tilbageskyl kan være problem, mens halvering gennem tab i udløb vil tage mindst 5 år Muligt kimtalsproblem? Evt. behov for UVbelysning (som ved rensning med kulfiltre).

24 Anvendelse i afværgeboringer? Fordele: I mange tilfælde højere koncentration (mulighed for bakterievækst) og ingen bekymring om forhøjet kimtal Kunne blandt andet være relevant for punktforureninger med phenoxysyrer, hvor eksperimenter med lovende mikroorganismer er ved at blive igangsat

25 Projekter, hvor GEUS er involveret i forskning i denne teknologi Miresowa ser på muligheden for at bioremediere for pesticider i både jord og grundvand. 5-årigt projekt finansieret af det strategiske forskningsråd. ( BAM-rens praktisk projekt om anvendelse til BAM-rensning i trykfiltre. Finansieret af Miljøstyrelsen. Biotreat stort EU projekt, der fokuserer på både pesticider og medicinrester i drikkevand (

26 Tak for jeres opmærksomhed