Finare filter i vattenverken fixar dricksvattnet

Det organiska kolet, humusen, i vatten härrör från växter, alger och liknande och är inte i sig farligt för människan. Däremot kan det utgöra grogrund för bakteriepåväxt i ledningsnätet och försämra andra reningsprocesser i vattenverken.

Vid behandling med klor eller UV kan det också bildas farliga desinfektionsbiprodukter, och filter med aktivt kol kan sätta igen så att det förlorar sin effekt.

Långa tidsserier visar trenden

- Utan SLU:s långa tidsserier med mätningar av organiskt kol i ytvatten hade vi inte haft koll på variationerna och trenderna, säger professor Stephan Köhler vid institutionen för vatten och miljö, SLU.

Brunfärgningen är minst på vintern och störst under vår och höst, och variationerna drivs av nederbördsmängderna. Under torrare förhållanden hinner vattnet tränga ner i marken och det organiska materialet fällas ut av naturligt förekommande aluminium- och järnjoner. Vid kraftiga regn sköljs det bruna vattnet istället direkt ut i vattendraget.

Peak brunfärgning?

De nuvarande problemen med ökande och mer fluktuerande humushalter i sjöar och vattendrag härrör dels från förändringar i klimat och markanvändning, dels från att vattnen nu återhämtar sig från tidigare försurning, vilket leder till att humusämnen frigörs som vanligt igen.

De kontinuerliga mätningarna av organiskt kol i ytvatten sträcker sig mer än 50 år tillbaka i de mest utsatta delarna av landet, dvs. främst i södra och mellersta Sverige och i älvmynningarna.

Ännu äldre mätningar i sedimentproppar från sjöar (100-150 år) indikerar att nuvarande brunfärgningsnivåer inte är unika.

- Flera forskare menar att brunfärgningen nu har nått en topp och att vi är tillbaka där vi började, innan försurningen började på riktigt, säger Stephan Köhler.

Pilotprojekt med olika membranfilter

I det treåriga Genomembranprojektet har SLU samarbetat med flera vattenverk. Forskarna har studerat skillnader i råvattenkvalitet och testat olika membranmetoder för att ta bort humus.

Stephan Köhler har medverkat i projektet framför allt med sin sakkunskap om olika typer av humus och om hur de bäst kan renas bort.

Bara en del kan fällas ut

Brunfärgningen i ytvattentäkterna består oftast mest av humus från skogsmark. Sådana så kallat alloktona eller terrestra humuspartiklar kan lätt fällas ut. Ytvattentäkten Bolmen i Skåne är ett exempel på ett vatten med mycket alloktont humus.

Den andra typen av humuspartiklar är de autoktona, som härrör från döda alger och mikroorganismer i ytvattnen. De består av mindre molekyler och kan inte fällas ut, utan måste filtreras bort.

Mälarens vatten kräver membranfilter

- I Mälaren är så mycket som hälften av humusinnehållet autoktont, säger Stephan Köhler. Där krävs det alltså en annan reningsmetod än fällning och det är i sådana vattentäkter som den nya membrantekniken kan vara till stor hjälp.

Det finns filter eller membran med olika grova porer. Sandfilter är det som används sedan länge för att filtrera vatten igenom efter fällning. Det är en typ av mikrofilter, som dock är för grovt för att få bort de icke fällbara autoktona humuspartiklarna – för dem krävs det istället ultra- (0,1−0,01 mikrometer) eller nanofilter (0,01−0,001 mikrometer).

Ultra- och nanofilter används redan

De finare filtren är gjorda av cellullosa eller polysulfon, och de är så finmaskiga att de även tar hand om perfluorerade och hormonstörande ämnen, samt mikrober och läkemedelsrester. Man håller nu också på med att ta fram mer beständiga filtermaterial i keramik.

- De nya ultrafiltren används redan i vattenverken i Varberg och Göteborg och är på väg in i Björklinge. I Norge har de använts längre och jag tror att membrantekniken är framtiden även i Sverige, säger Stephan Köhler.

Stora investeringar

Den höga investeringskostnaden, som ju drabbar vattenkonsumenten i slutänden, och det faktum att filtren än så länge är rätt oprövade har gjort att flera vattenverk avvaktar med att installera.

- I Stockholm t.ex. behöver man bygga ett helt nytt vattenverk för att kunna använda den nya membrantekniken, vilket kan komma att kosta flera hundra miljoner kronor, en stor investering. Ett filter ska hålla i tio år och än så länge har vi bara i ett långtidsförsök sett att det håller sig stabilt i ett år, berättar han.

Följer brunfärgningen i realtid

För att följa brunfärgningen mäter man oftast det ljus som sugs upp av vattenprovet (absorbansen).

- Ute på vattenverken börjar man använda kontinuerlig absorbansmätning on-line på råvattnet, för att dosera fällningssalter automatiskt, allt efter innehållet av organiskt kol.

Doktoranden Elin Lavonen har istället mätt det ljus som återkastas av vattenprovet (fluorescensen) och utvecklar metoden för att säkrare kunna följa brunfärgningen.

Fortsätter inom Dricks

Genomembranprojektet är nu avslutat, men Stephan Köhler fortsätter att forska om membranfilter inom centrumbildningen Dricks, där Chalmers, SLU och Lunds universitet samverkar om olika dricksvattenproblem.

Vid SLU finns det också forskning om andra aspekter på brunfärgningen, t.ex. effekterna i naturen.

- De giftiga blågröna algerna tillväxer bättre när det blir mörkare i sjöarna, vilket ökar risken för algblomning, avslutar Stephan Köhler.