Inducerad bankfiltrering är ett viktigt och väletablerat tillvägagångssätt för att tillhandahålla dricksvattenförsörjning till befolkade områden längs floder eller sjöar och med begränsad tillgång till grundvattenresurser. Den är anställd i flera länder över hela världen, med anmärkningsvärda exempel i Europa, Förenta staterna, och delar av Afrika. Förorening av ytvatten utgör ett allvarligt hot mot att uppnå dricksvattennormer. I detta sammanhang, mänskliga patogena mikroorganismer som vissa virus och bakterier, som härrör från utsläpp från avloppsreningsverk, utgör en stor föroreningsgrupp. En detaljerad studie vid en inducerad bankfiltreringsplats längs floden Rhen i Tyskland har nu kopplat transport av bakterier till säsongsbetonad dynamik. Nyckelresultat från studien visar att översvämningar bör betraktas som särskilda hot, eftersom de kan minska reningskapaciteten för bankfiltrering, vilket leder till en ökning av koncentrationerna av bakterier i grundvattnet. Förändringar i egenskaperna hos flodbäddsedimenten under loppet av ett år kan markant påverka reningskapaciteten för bankfiltrering och denna dynamik kan behöva beaktas vid riskbedömningsmetoder.

Verktygslåda för vattenverksoperatörer

Ett projekt som leds av Prof. Dr. Irina Engelhardt, som undervisar i hydrogeologi vid TU Berlin, syftar till att förbättra vår förståelse av bankfiltreringsprocesser och att förbättra prediktiva möjligheter hos modeller som beskriver transport av mikroorganismer i bankfiltrering. Modellbaserade verktyg utvecklas för att göra det möjligt för vattenverksoperatörer att mer exakt bedöma reningspotentialen i sina bankfiltreringsanläggningar med avseende på mikroorganismer. Partners som samarbetar med forskningen inkluderar Prof. Dr. Alberto Guadagnini och Prof. Dr. Monica Riva från Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale i Politecnico di Milano.

De första resultaten av samarbetet publicerades nyligen i en artikel med titeln "Uncertainty analysis and identification of key parameters controlling bacteria transport within a riverbank filtration scenario" i den internationella tidskriften Vattenresursforskning .

Används i Tyskland och i Italien

Mer än 100 bankfiltreringsanläggningar är spridda över Europa, mestadels belägen i nord- och centraleuropeiska länder (särskilt i Tyskland, Nederländerna, Frankrike, och Finland). I Tyskland, dricksvattenproduktion genom inducerad bankfiltrering är regionalt betydelsefull. Till exempel, ungefär hälften av dricksvattnet i Berlin erhålls med denna metod. I kontrast, Inducerad bankfiltrering är inte utbredd i Medelhavsländerna. I Italien, ett exempel finns i Lucca (Toscana) längs floden Serchio. Men trycket på vattenresurserna i Medelhavet ökar på grund av klimatförändringarna. Inducerad bankfiltrering, som en resurseffektiv dricksvattenproduktionsmetod, kan bli ett verktyg för att bekämpa den ökande vattenbristen i regionen.

Osäkerhet i numeriska modellförutsägelser

För dricksvattenproduktion genom inducerad bankfiltrering, grundvattenutvinningsbrunnar placeras nära floder eller sjöar. Dessa brunnar ger huvudsakligen så kallat bankfiltrat, motsvarande vatten som rinner från ytvattenförekomsten till brunnen som naturligt renas av den underjordiska migrationen. Mänskliga patogener påverkas av ett komplext system av processer under deras migration genom akvifären och deras koncentrationer tenderar att minska med tiden eftersom dessa delvis hålls kvar på sedimentkornen och kan också naturligt förlora sin smittsamhet. En kritisk operativ fråga för vattenverksoperatörer är:hur stark är reningseffekten av bankfiltrering, eller, med andra ord, hur mycket kan naturen minska koncentrationen av mikroorganismer?

Forskningen har belyst rollen av de viktigaste faktorerna som påverkar dessa effekter. Dessa inkluderar, till exempel, grundvattenflödeshastighet, temperatur, och den mineralogiska sammansättningen av underytan. Vidare, det visas att transportbeteendet beror på vilken mikroorganismart som beaktas. Som ett resultat, förutsägelser om migration av mikroorganismer i grundvatten är behäftade med en hög grad av osäkerhet. Forskningen erbjuder ett kraftfullt och flexibelt verktyg för att kvantifiera och eventuellt kontrollera sådan osäkerhet för att öka förtroendet för reningseffekten av bankfiltrering.