Dobbeltporøs Filtrering (DPF)

RDobbeltporøs filtrering (DPF) er udviklet til rensning af vand forurenet med såvel finpartikulært materiale som opløste stoffer. Rensningen er baseret på sedimentation af sorption. Der indgår hverken polymerer, fældningsmidler eller andre kemikalier i rensningen. Vandet drives gennem filteret af tyngdekraften, idet der etableres en hydraulisk gradient på 10 ‰ ved at placere udløbet lavere end indløbet. Et evt. energiforbrug vedrører alene transport af vandet til og fra anlægget. Metoden kan indpasses i tætte bykvarterer, da den rent fysisk kan placeres under jorden eller indbygges i en plads eller anden belægning. Det rensede vand kan bruges til rekreative formål i byen. Dobbeltporøs filtrering kan også tænkes anvendt til recipientbeskyttelse, f.eks. hvor forurenet afstrømning skal udledes til følsom recipient. Metodens evne til at rense afstrømmende regn fra veje (”vejvand”) afprøves i øjeblikket i et pilotanlæg i Byparken i Ørestad (Læs mere under eksempelbeskrivelsen ”Dobbeltporøs filtrering i Ørestad”). Desuden pågår et udviklingsarbejde, finansieret af Miljøministeriet, omkring produktmodning.

Aktører
Dobbeltporøs filtrering er udviklet i et samarbejde mellem Københavns Energi, By & Havn, Københavns Kommune, Realdania, Rambøll og Københavns Universitet. Sidstnævnte har patentanmeldt metoden (PCT/DK2003/000443, prioritetsdato 26.06.2002), og universitetets Tech Trans enhed håndterer forhold omkring teknikkens kommercialisering. I det aktuelle udviklingsprojekt (se nedenfor) er tilknyttet en bredt sammensat innovationsgruppe.

Mekanisme
Et dobbeltporøst filter er et filter med to porøsiteter, en høj og en lav. Det er opbygget af dobbeltlag, hvor et højporøst lag ligger over et lavporøst lag, der indeholder et velegnet filtermateriale (se figur 1). De højporøse lag er strømningslag, mens de lavporøse er ”fangstlag”, hvor der stort set ikke foregår strømning. Strømningen foregår vandret gennem de højporøse lag, og kan billedligt opfattes som et lagen af vand, der strømmer over en madras af filtermateriale. Når vandet i de højporøse lag strømmer uhindret over filtermaterialet i de lavporøse lag renses vandet undervejs. De primære rensemekanismer er gravitationsdreven sedimentation af partikler og adsorption af opløste forureninger til naturlige materialer. Ved DPF er strømningsvejene således adskilt fra de lag, der tilbageholder suspenderet stof. Derved undgås tilstopning af filteret, og hele rensekapaciteten kan principielt opbruges før filteret skal regenereres. Ved at stable flere sandwicher oven på hinanden, og ved at gøre sandwicherne bredere opnås et større indløbsareal, og dermed en større hydraulisk kapacitet. Ved at gøre filteret længere opnås renere vand og længere levetid.

Figur 1: Illustration af ”sandwichstrukturen” i Dobbeltporøs Filtrering. Det beskidte vand strømmer vandret ind i filteret, fortrinsvist via de højporøse lag, der har en mange gange større hydraulisk ledningsevne end de lavporøse fangstlag indeholdende filtermateriale. I løbet af den tid det tager for vandet at bevæge sig fra indløb til udløb afsættes forureningen til det underliggende lavporøse lag. I det 50 m lange pilotanlæg i Ørestad er opholdstiden ca. 1 time i 6-lags versionen og ca. 2 timer i 18-lags versionen. Takket være strømningslagenes ringe tykkelse (6 mm i 6-lags versionen, 4 mm i 18-lags versionen i Ørestad) virker sedimentationen effektivt – partiklerne skal kun falde få mm før de havner i fangstlaget. Her lejrer partiklerne sig mellem filterkornene, der derfor skal have en vis porøsitet. Kalken der benyttes i pilotanlægget i Ørestad har en porøsitet på 50 %. Opløste forureninger kan tilbageholdes i filteret ved adsorption til overfladen af filtermaterialet. Det sker når vandets bevægelse bringer forbindelserne tæt forbi filtermaterialets overflade. Det er naturligvis en forudsætning at det valgte filtermateriale har affinitet for stofferne. Efter en regnhændelse dræner filteret af. I det beluftede, fugtige filter, der efterlades, er forholdene for omsætning af organisk stof

Afprøvning
I pilotanlægget i Ørestad er der er analyseret 25 regnhændelser, opsamlet i perioden 15. januar – 26. juli 2007. For hver hændelse er forureningsindholdet i indløbsvandet analyseret og sammenlignet med forureningsindholdet i udløbsvand fra DPF-6-Lag og DPF-18-Lag. Begge filterversioner renser tilfredsstillende i forhold til krav fra Københavns Kommune for anvendelse af renset vand i Ørestads kanaler (Tabel 1). DPF-18-Lag har en ekstraordinær god tilbageholdelse af suspenderet stof, zink og bly. Den fulde rapport (Basisrapport) kan hentes ved at følge linket nederst på siden.

Tabel 1: Resultat af afprøvning af dobbeltporøs filtrering. SS = suspenderet stof. De anførte koncentrationer af zink, kobber, krom, bly og fosfor er totalindhold (både opløst og partikulært bundet). Gns = koncentrationsgennemsnit for de 25 hændelser. Min-max = laveste og højeste koncentration blandt de 25 hændelser. Stdafv = Standardafvigelse. (n) = antal hændelser gennemsnit er baseret på. % fjernet = gennemsnitlig udløbskoncentration i procent af gennemsnitlig indløbskoncentration. KK er Københavns Kommune. 

Udover parametrene i Tabel 1 er de 25 hændelser analyseret for en række andre forhold, bl.a. miljøfremmede organiske forbindelser, andre elementer, fordeling på opløst og partikulær form, partikelstørrelsesfordeling, korrelation mellem suspenderet stof og tungmetaller m.v. Heraf fremgår bl.a. at hovedparten af de partikler der ankommer til renseanlægget (efter sandfang og olieudskiller) er under 30 µm i diameter, og at halvdelen er under 5-8 µm. Anlægget synes at fjerne partikler ned til kolloidstørrelse (1-2 µm). Den fulde rapport

Der er gennemført en coatning af DPF-6-Lag i vinteren 2007-2008 for at øge tilbageholdelsen af krom og kobber. Effekten af coatningen er først testet ved at tilsætte opløsninger af krom, kobber og arsen direkte til indløbet under recirkulering af klart vand (udløb recirkuleres til indløb) og derefter følge koncentrationerne på udløbssiden. Derefter er effekten testet ved at opsamle og analysere 17 regnhændelser i 2. halvår af 2008, hvor renseevnen undersøges på samme måde som de første 25 hændelser. Resultatet heraf er under udarbejdelse, og vil blive afrapporteret i en Coatningsrapport.

Videreudvikling
På baggrund af de opnåede resultater er der som opnået bevilling til videreudvikling af DPF, se artikel fra Teknik og Miljø samt artikel i Jyllandsposten. Københavns Kommune har i Spildevandsplan 2008 afsat 20 mio. til etablering af et renseanlæg til rensning af vejvand fra et opland i Ørestad på 30 reduceret ha. I Spildevandsplanen er der åbnet mulighed for at dette anlæg kan baseres på dobbeltporøs filtrering.

Dato
Beskrivelsen er udarbejdet/opdateret den 14/5 2009.

Kontaktperson
Navn: Seniorforsker Marina Bergen Jensen
Organisation: Skov og Landskab, KU-Life, Rolighedsvej 23, DK-1958 Frederiksberg C
E-mail: mbj@life.ku.dk
Telefon: 35 33 17 97

Læs mere om dobbeltporøs filtrering her