Dämpningen av UV-ljus med våglängden 254 nm kan användas för att bestämma innehållet i vatten av ämnen som absorberar ljus av denna våglängd. Mätningen fungerar bäst för ett partikelfritt renat avloppsvatten. SAK kan då användas för att indirekt mäta halterna av vissa prioriterade mikroföroreningar i renat avloppsvatten, såsom rester av läkemedel.
Av: Hans Holmström
Enligt Lambert-Beers lag är dämpningen av intensiteten (extinktionen, E) då ljus av en viss våglängd passerar en mätcell kopplad till koncentrationen (c) av ljusabsorberande ämnen och avståndet i mätcellen (spaltvidden, d): E = k x c x d. E är en dimensionslös storhet, medan enheten för c brukar anges i mol/l och för d i cm. Extinktionskoefficienten (k) har enheten l/mol x 1/cm och påverkas av de lösta ämnenas egenskaper och aktuell våglängd.
Koncentrationen av ett ämne som har dålig absorption (lågt k-värde) måste vara tillräckligt hög för att få en användbar signal. För vatten med ett högt innehåll av absorberande ämnen måste spaltvidden vara liten (t ex 2 mm) och vid rena flodvatten stor (t ex 40 mm). Extinktionen blir en summaparameter för alla i provet ljusabsorberande ämnen med aktuell våglängd.
Det enklaste sättet att utnyttja absorptionsmätningar för analytiska syften är att beräkna den spektrala absorptionskoefficienten som SAK = k x c (enhet vanligen 1/m). Ofta används våglängden 254 nm till detta (SAK254). En SAK-mätning är lätt att installera (neddoppning), kräver inga reagenser och ger snabba svar.
Mätprincipen för 254 nm är fastlagd i DIN-normen 38404-3 för filtrerade prover. I viss mån kan SAK ersätta parametrar som BOD, COD, DOC och TOC. Man bör vara medveten om att partiklar i provet också dämpar ljus. Med grumlighetsmätning går det vanligen att matematiskt kompensera för denna störning. Enklare är att i sådana fall mäta SAK enbart på filtrerade prover, för det är vanligen lösta föroreningar man är intresserad av.
Ämnen med dåliga absorptionsegenskaper (lågt k-värde) är t ex organiska syror, socker och alkoholer. Dessa försvinner i hög grad vid biologisk rening. Höga k-värden har koffein, aromatiska ämnen, humussyror samt nitrat- och nitritjoner. SAK från i huvudsak koffein kan t ex användas för att uppskatta andelen avloppsvatten i en flod. SAK kan åtminstone vid stora avloppsreningsverk användas för att styra avskiljningen av mikroföroreningar, men det är inte problemfritt (se nedan).
Nedsmutsning av givaren kan motverkas med diverse metoder såsom ultraljud, tryckluft, torkarblad och syror. Med destillerat vatten i mätsonden får man en uppfattning om aktuell nedsmutsningsgrad. Regelbunden kalibrering med hjälp av laboratorieanalyser bör ske för de ämnen som är prioriterade vid mätningarna. Rutinmässig tillsyn anges till ca 30 minuter per vecka och mätare. En SAK-mätare kostar mellan 8 000 – 15 000 Euro, inklusive tillhörande kringutrustning. Livslängden är minst tio år.
SAK för avloppsvatten
SAK-mätning på spillvattennätet eller för orenat avloppsvatten fungerar inte väl. I sådana fall krävs spaltvidder på endast 1 – 2 mm, som snabbt sätter igen av föroreningar. Mätning på lakvatten (lämpligen efter filtrering) kan dock fungera och ge värdefull information.
Biologiskt renat avloppsvatten har bättre förutsättningar för en lyckad SAK-mätning. Lättnedbrytbara organiska ämnen är då borta, men partiklar i vattnet kan ställa till problem. Det bästa mätningen erhålls med filtrerat vatten.
Styrning för dosering av ozon och pulverkol med hjälp av SAK-mätning redovisas i två redan publicerade artikelsammanfattningar i Internationell VA-utveckling. Om man vill bestämma avskiljningsgraden för mikroföroreningar med SAK före respektive efter ett reningssteg krävs att båda SAK-mätarna ger pålitliga resultat. Det är ofta inte så, eftersom regn och driftstörningar i ett föregående biosteg kan ge upphov till osäkra mätvärden.
Exempel 1: Litet reningsverk (13 000 pe)
Mikroföroreningar avskiljs med ozon i en reaktor, varefter vattnet leds till en biodamm. SAK mäts före och efter ozonreaktorn. Under en testperiod försökte man styra ozondosen efter skillnaden i SAK. Det gick inget vidare för regn orsakade grumligt vatten och beläggningar på givarna. Istället återgick personalen till konventionell flödesproportionell styrning med en dos på 2 g O3/m3 upp till det högsta torrväderflödet. SAK-mätarna sitter kvar, men används nu för att uppskatta avskiljningsgraden så att antalet laboratorieanalyser kan minska.
Exempel 2: Medelstort reningsverk (55 000 pe)
I detta reningsverk doseras pulverkol till en separat reaktor, varefter behandlat vatten filtreras i sandfilter. SAK mäts före reaktorn och efter sandfiltren. Det visade sig att med mätresultat av god kvalitet motsvarade en skillnad på 30 % för SAK den önskade avskiljningsgraden på ca 80 % för sex utvalda indikatorparametrar (benzotriazol, diklofenak, karbamazepin, klaritromycin, metoprolol och sulfametoxazol).
Även i detta fall störde partiklar och nedsmutsning skillnaden i SAK med så mycket som +/- 20 %. Då blir en styrning baserad på SAK-skillnaden alltför osäker. Koldoseringen ställdes om till flödesstyrd dosering. SAK-mätarnas uppgift blev istället att (som i exempel 1) ge en uppfattning om avskiljningsgraden.
Slutsatser
En slutsats blir att det är svårt att styra doseringen av ozon eller pulverkol med hjälp av skillnaden för SAK. Den mest kostnadseffektiva applikationen för SAK-mätning i avloppsreningsverk bör vara att placera en mätare i ett partikelfritt utgående avloppsvatten och följa variationerna. Genom regelbundna laboratorieanalyser av några nyckelparametrar bör det efter en tid gå att få ett relativt pålitligt samband mellan SAK-värden och utgående halter av nyckelparametrarna.
Källa: Arbetsrapport från DWAs fackgrupp KA-13 (2023): Messung des Spektralen Absorptionskoeffizenten (SAK) in Abwasseranlagen. Korrespondenz Abwasser, nr 1/23, sid 36 – 44.
