Angelica Lidén – Safe drinking water in a changing environment

Tillgången på rent dricksvatten är en självklarhet för alla i Sverige. Under senare år har emellertid flera händelser satt våra dricksvattenverk på prov.

Ytvatten har en stor betydelse för svensk dricksvattenförsörjning. Sjöar och vattendrag är tre gånger så vanliga som källor för dricksvatten än naturligt grundvatten. I många svenska ytvatten har koncentrationen av totalt organiskt kol (TOC) ökat under de senaste decennierna med ökad brunfärgning av vattnet som följd. Som konsekvens har även kostnaderna för dricksvattenproducenterna ökat eftersom de behöver dosera mer fällningskemikalier i beredningsprocessen.

De två stora svenska utbrotten av cryptosporidos orsakad av parasiten Cryptosporidium i Östersund och Skellefteå 2010-2011 har visat på vikten av pålitliga mikrobiella barriärer i ytvattenverken. Dessa utmaningar behöver hanteras, genom processförbättringar av beredningsmetoderna som kompletteras med nya tekniker. Membranfiltrering är en sådan ny teknik. För ytvattenverk kan ultrafiltrering (UF) eller nanofiltrering (NF) vara relevant. UF och tätare membran klarar av att reducera parasiter, bakterier och virus till en tiotusendedel eller bättre av ursprunglig halt. Om UF kombineras med förfällning kan även TOC avskiljas från vattnet. NF är tätare membran och kan ta bort TOC även utan kemisk fällning.

I avhandlingen presenteras resultat från studier där UF och NF har använtas för att ta bort organiskt kol från ytvatten. Pilotstudier genomfördes på två vattenverk i Linköping och Stehag i flyttbara containerbaserade pilotanläggningar. Förfällning med aluminiumtillsats och ultrafilter reducerade TOC till nivåer jämförbara med konventinonella fällnings-flockningsverk för ytvattenrening till ungefär samma kostnad men med mindre energi- och materialbelastning. NF kunde minska TOC ännu mer, upp till 90%. Både förfällning och UF samt NF avskiljde aromatiska föreningar i större omfattning än alifatiska. Humus avskiljdes bäst. NF är en dyrare metod än UF, men då den är kemikaliefri har den mindre miljöbelastning än andra beredningsmetoder.

För att utvärdera hur de olika kolförningarna avskiljdes användes en fluorescensmätare som är en ljusbaserad analysmetod där ljus tillförs vattenprovet vid en viss våglängd, för att sedan registrera fluorescensen vid en längre våglängd och lägre energinivå, vilket kan säga en hel del om vilka organiska föreningar som finns i vattenprovet.

Genom att använda olika index och beräkningsmetoder från ljusmätningsprocessen med fluorescens kan vattenprovets sammansättning analyseras och vattenverkets olika delsteg följas med större noggrannhet. En spännande observation vid försöken var att fluorescens, TOC och UV-absorbans kunde relateras till antalet trasiga fiber i membranmodulen. Ett trasigt fiber riskerar att släppa igenom smittämnen och därmed försämra den mikrobiella barriärverken av membranen. Med hjälp av fluorescens kan membrananläggningens säkerhet och följas och kontrolleras.

Resultaten i studien visar att med god avskiljning av organiskt kol och bra övervakningsmetoder som fluorescens möjliggör blir det säkrare att förbättra vattenberedningsprocesserna i framtiden. Det minskar också risken för vattenburen smitta. Nanofiltrering kan vidare reducera TOC i dricksvattnet signifikant, vilket minskar risken för att desinfektionsbiprodukter bildas vid klorering eller att det sker en mikrobiell återväxt i ledningsnätet efter desinfektion.

Länk till avhandlingen: Safe drinking water in a changing environment