Smart Re-design af drikkevandsbehandlingen

I mere end 100 år har sandfiltrering været hjertet af drikkevandsbehandling. Behandlingsprocesserne i sandfiltrering fjerner jern, ammonium og mangan, og gør drikkevandet biologisk stabilt. Der er gennem tiderne gjort mange forsøg på at optimere disse processer, men en manglende proces- og mikrobiologisk viden kombineret med en konservativ tilgang har medført, at udbyttet har været begrænset. Derfor har det grundlæggende design af vandbehandlingen ikke ændret sig væsentligt i mere end 100 år. Ny viden baseret på moderne DNA-teknologi kombineret med sofistikeret prøvetagning i sandfiltrenes forskellige lag har nu åbnet denne black-box i vandbehandlingen og gjort det muligt at undersøge, forstå og manipulere de kemiske, mikrobiologiske og procesteknologiske elementer i drikkevandsbehandling.

Dette fyrtårnsprojekt udnytter det seneste årtis hastige udvikling af viden om sandfilterprocesser og re- designer drikkevandsproduktion fra bunden. Denne radikale nytænkning vil resultere i bl.a. kompakte vandværker med større kapacitet, en halvering af vandspild i produktionen, kortere opstartsperioder og energibesparelser. Desuden vil projektet resultere i bedre vandkvalitet ved at øge stoffjernelseshastigheder, således at en stor del af de over 1.000 nuværende overskridelser af vandkvalitetskrav på landsplan (ifølge seneste måling i Jupiter databasen) undgås.

Fyrtårnsprojektet gør op med det traditionelle design, hvor alle processer foregår i samme bassin. Ved at anvende SmartArkitektur og adskille de kemiske og mikrobiologiske processer fysisk i en modulær opbygning, kan der tages individuelt hensyn til hver proces. Omfattende proof-of-concept forundersøgelser på fire vandværker forud for denne ansøgning viste fx at hovedparten af jern blev afsat i de øverste 20 cm af sandfiltret. Traditionelt filterdesign medfører, at hele filterbassinet skal returskylles for jernoxider, når filtret er tilstoppet, og ikke kun det øverste område af filteret, hvor jernoxiderne forekommer. Ved at bruge SmartArkitektur forventes en reduktion af vandspildet i forbindelse med returskylning på 50 % eller mere til gavn for miljøet og økonomien. SmartArkitektur vil ligeledes medføre fremskridt for fjernelse af ammonium og mangan i andre dele af sandfilteret ved at åbne op for alternerende rækkefølge af filterenheder, m.m.

Fyrtårnsprojektet udvikler også det nye produkt SmartTank hos Vand og Teknik til det danske og internationale marked. Her gøres op med traditioner, og der udvikles en ny, banebrydende beholderkonstruktion. Alle konstruktionsdetaljer nytænkes og uhensigtsmæssigheder forbedres eller fjernes helt. Resultatet er bedre vandkvalitet og mindre beholdere, der forventes at have stor kommerciel interesse.

Endvidere introducerer fyrtårnsprojektet SmartSand produkter til indkøring af nyt filtermedie. Hver gang filtermedie udskiftes eller et nyt vandværk bygges, følger der altid en flere måneder lang indkøringsperiode til etablering af de nødvendige mikroorganismer før vandkvaliteten overholder kravene for rent drikkevand. I dag er der en stiltiende accept i vandbranchen, at denne indkøringsperiode er nødvendig, og at man således skal leve med det tids- og ressourcespild, der er forbundet med denne idriftsættelsesproces. Fyrtårnsprojektet gør op med denne praksis og udvikler en plug-and-play løsning i form af en ny linje SmartSand produkter, med meget reduceret indkøringstid. Arbejdet bygger videre på et igangværende erhvervs-Ph.d.-projekt ved Skanderborg Forsyningsvirksomhed.

De principper for forbedret filterteknologi, der udvikles i projektet, vil også kunne anvendes i eksisterende vandværker. Mange vandværker i Danmark har en restlevetid, der gør, at procesanlægget ikke umiddelbart er økonomisk rentabelt at udskifte. Projektet vil derfor pege på, hvorledes eksisterende filteranlæg kan retro-fittes, dvs. renoveres radikalt med de udviklede re-design principper, så de fungerer bedre i deres restlevetid. Projektet afsluttes med en fuldskala demonstration på to lokaliteter ved Aarhus (nyt) og Odense (retro-fit).

Som noget nyt, inddeles fyrtårnsprojektet tydeligt i Open Science og Kommercielle arbejdspakker. Kommercielle arbejdspakker er fortrolige og medfører øget vækst og beskæftigelse i Danmark samt eksport af rådgivning, delkomponenter og totalløsninger. Open Science arbejdspakker udnytter Open Seminar (ca. halvårlige erfaringsudvekslinger for alle), Open Data (frit tilgængelige projektresultater), Citizen Science (andre forsyninger kan sammenligne egne vandværker på en web-baseret platform) og Open Access (download af videnskabelige artikler uden beregning).

Denne tilgang muliggør, at hele forsyningsbranchen kan nå længere end ved egne individuelle anstrengelser, og at projektets resultater når et bredere publikum.

Da sandfilterprocesser foregår på alle vandværker i dag, får projektets løsning en meget bred anvendelse – i første omgang på grundvandsværker, men på sigt også til vandværker med overfladevand. Projektet har dermed potentiale til at få en væsentlig kommerciel og ressourcemæssig betydning for drikkevandsproduktionen, såvel i Danmark som i udlandet, og at fastholde Danmark som foregangsland inden for innovative vandløsninger.