Xylem och vattenverk utvecklar den första sekventiella, avancerade oxideringsprocessen för dricksvatten med bromid
Banbrytande lösning bygger på unik process som ger större hållbarhet genom att reducera mikroföroreningar i vattnet med upp till 90 procent.
2005 inledde det holländska vattenverket Dunea som levererar dricksvatten till 1,3 miljoner människor ett ambitiöst forskningsprojekt tillsammans med Xylem. Man ville minska mängden mikroföroreningar i vattnet samtidigt som bromatnivån skulle hållas under gränsvärdet med god marginal. Bromat, ett potentiellt cancerframkallande ämne, kan bildas när vatten som innehåller bromid behandlas med ozon. Xylem och Dunea kom på ett innovativt sätt att ta sig an den här utmaningen.
Mikroföroreningar i dricksvattenkällor är ett växande problem för vattenverk. Dessa kemiska spårämnen kommer från industrier, lantbruk, hushåll och sjukhus. I den här kategorin av föroreningar ingår läkemedel, endokrinstörande ämnen, hygienartiklar, industrikemikalier, bekämpningsmedel och kontrastämnen som används vid bilddiagnostik.
Mikroföroreningar – förekomma hellre än förekommas
2005 upptäckte Duneas experter förhöjda halter av mikroföroreningar i vattenverkets källa för dricksvattnet. Trots att koncentrationerna av föroreningar inte gav anledning till någon oro gällande dricksvattenstandarder fattade Dunea beslut om stora investeringar för att utveckla strategier och vattenbehandlingslösningar för att åtgärda mikroföroreningar. Dessa långsiktiga investeringar skulle bidra till att förhindra ackumulering av mikroföroreningar och förbättra den biologiska nedbrytningen av mikroföroreningar i Duneas behandlingskedja. Dessutom skulle investeringarna bidra till att dricksvattnet fortfarande skulle kunna uppfylla framtidade krav.
Vatten kan effektivt renas från mikroföroreningar med ozonoxidering. Det vatten som Dunea tar in innehåller dock bromid, vilket i förlängningen kan omvandlas till giftigt bromat vid ozonbehandling av vattnet. Duneas mål var att hitta en lösning för att eliminera mikroföroreningar samtidigt som det skulle bildas 20 gånger mindre bromat än vad WHO (Världshälsoorganisationen) definierar som säkert för dricksvatten.
Framtagning av rätt kombination av avancerade oxideringsprocesser
Den första fasen i Xylems pilotstudie hos Dunea, mellan 2009 och 2011, handlade om att hitta de kombinationer av avancerade oxideringsprocesser som bäst kunde reducera fyra representativa mikroföroreningar.
Det finns i huvudsak tre icke-klorbaserade sätt för vattenverk att behandla dricksvatten genom en avancerad oxideringsprocess:
1. UV-ljus
2. Ozon eller ozonoxidering
3. Kombinationer av processerna
Målet för alla dessa processer är att slå sönder mikroföroreningarna på atomnivå med hjälp av ozon eller hydroxylradikaler. Hydroxylradikaler ersätter eller tillför vissa atomer i mikroföroreningarna, vilket gör att de förlorar sina giftiga egenskaper. Reaktionerna sker på bråkdelar av en sekund varefter hydroxylradikalerna inte längre finns kvar.
I UV-processen blandas det förorenade vattnet med låga koncentrationer av väteperoxid och bestrålas med kraftfullt UV-ljus för att bilda hydroxylradikalerna. Väteperoxid används även i ozonprocesser. Väteperoxid injiceras i vattnet varefter ozon tillförs i rätt dos för att bilda hydroxylradikaler.
Säkerställa snabba reaktioner mellan ozon och väteperoxid
Baserat på resultaten från den första pilotfasen fokuserade Dunea och Xylem i den andra fasen på att justera ozon- och väteperoxiddoserna från den första pilotfasen samtidigt som mängden bildat bromat hölls under Duneas standard. 
När ozon tillförs vatten som innehåller bromid bildas mer bromat ju mer ozon som tillförs. För att minimera bildandet av bromat använde Dunea och Xylem en ozonloopreaktor med sex på varandra följande ozoninjiceringspunkter. Först tillsätts väteperoxid i vattnet. Därefter passerar vattnet genom den reaktor där ozon injiceras genom de sex doseringspunkterna. Detta leder till en ökad mängd väteperoxid/upplöst ozon i vattnet, vilket begränsar bildandet av bromat och bidrar till en effektiv reducering av mikroföroreningar.
I pilotstudien visade man att mycket snabba och effektiva reaktioner mellan ozon och väteperoxid är nödvändiga för att hålla ned bildandet av bromat under Duneas standard. Vid injiceringen av ozon får det inte finnas några punkter där ozonet hinner reagera med bromiden. Baserat på loopreaktorexperimenten utvecklade Dunea och Xylem den innovativa och unika DOP-reaktorn. Den bidrar till att säkerställa omedelbara reaktioner mellan väteperoxiden och ozonet i syfte att minimera bildandet av bromat och reducera mikroföroreningar.
Två avancerade oxideringsprocesser för bättre vattenkvalitet
När vattnet har behandlats i en avancerad oxideringsprocess med ozon i DOP-reaktorn transporteras det med återstående väteperoxid genom en avancerad oxideringsprocess med UV-ljus. UV-behandlingen reducerar mikroföroreningarna ytterligare. Eftersom en väteperoxidbaserad avancerad oxideringsprocess med UV inte bildar bromat är det ett perfekt tillägg för den tidigare avancerade oxideringsprocessen med ozon. Denna sekventiella process säkerställer en kraftigare reducering av mikroföroreningar och bidrar till en ytterligare behandlingsbarriär mot skadliga spårämnen och patogener.
Duneas avancerade behandlingskedja bygger på en ozongenerator, DOP-reaktorn, UV-lampor och UV-reaktorer, vilka alla levereras av Xylem.
Reducering av mikroföroreningar med en innovativ, avancerad oxideringsprocess
Det nära samarbetet mellan Dunea och Xylem i den långsiktiga pilotstudien ledde 2018 till att Xylem installerade världens första sekventiella, avancerade oxideringsprocess för reducering av mikroföroreningar och begränsning av bromatbildande.
I oktober 2018 testades den nya lösningen. Den banbrytande seriella, avancerade oxideringsprocessen fungerade extremt bra och reducerade atrazin (bekämpningsmedel) med 73 % och ibuprofen med 90 %. Världshälsoorganisationens gränsvärde för bromat är 10 mikrogram per liter, medan den nya processen på Dunea håller bromatnivån under 0,5 mikrogram per liter. Dessutom använder Xylems lågenergilösning endast 0,15 kWh/m³ energi för både ozon- och UV-processerna. Detta betyder att Dunea kan uppfylla sina krav på vattenkvaliteten samtidigt som man minskar energikostnaderna med 30 till 50 procent.
Med stöd från Xylem tog Dunea sin befintliga behandlingskedja till en ny nivå med kraftfulla åtgärder mot mikroföroreningar nu och i framtiden, samtidigt som man skapade en innovativ och hållbar lösning för samhället. Över 1,3 miljoner människor i Nederländerna har nu tillgång till friskt och hälsosamt dricksvatten med en kvalitet som är långt utöver de krav som gäller för dricksvatten.
Läs mer om Xylems lösningar för reducering av mikroföroreningar
Lyssna när Xylems experter talar om innovation inom vattenbehandling