Forsyning Ballerup A/S

Transkript

1 Juli 2015

2 Udarbejdet af: Kontrolleret af: Peter B. Nielsen og Sonsoles Quinzanos, Liselotte Clausen Udgave/dato: 9. juli 2015 Krüger A/S ISO 9001 CERTIFIED CVR Gladsaxevej 363 DK-2860 Søborg T Indkildevej 6C DK-9210 Aalborg SØ T Haslegårdsvænget 18 DK-8210 Aarhus V T Fabriksparken 50 DK-2600 Glostrup T SØBORG AALBORG AARHUS GLOSTRUP O:\2095\Vand\Anlæg\Ballerup\Teknisk økonomisk analyse Blødgøring\Blødgøring_Teknisk_økonomisk analyse_090715_krg.docx\liselotte Clausen

3 Side: 1 Indholdsfortegnelse 1 INDLEDNING BLØDGØRING OG REDUKTION AF KALKUDFÆLDNING TEKNOLOGIER KALKPILLE (PELLET) METODEN MEMBRANFILTRERING TRADITIONEL IONBYTNING CARIX IONBYTNING VURDERING AF RELEVANTE BLØDGØRINGSTEKNIKKER TIL FORSYNING BALLERUP BEHANDLINGSMÆNGDER RENTVANDSKVALITET AFLØBSKVALITET FORUDSÆTNINGER FOR ØKONOMISKE BEREGNINGER ANLÆGS- OG DRIFTSØKONOMI SAMLET VURDERING...25 Bilag 1 Beregning af dimensionerende råvandskvalitet

4 Side: 2 1 Indledning For at undersøge de tekniske og økonomiske konsekvenser af at implementere blødgøring af vandet på de eksisterende vandværker har Forsyning Ballerup anmodet Krüger om at gennemføre en teknisk-økonomisk analyse af de relevante teknologier til blødgøring af vandet indenfor forsyningsområdet. Analysen omfatter Forsyningens 5 hovedvandværker: Ballerup, Måløv, Lautrup, Pilegården og Stangkær. Placeringen af vandværker og kildepladser er vist på figur 1.1. Figur 1.1 Forsyning Ballrups eksisterende vandværker og kildepladser /Vandforsyningsplan /. Indledningsvis er de mest almindelige blødgøringsteknikker gennemgået, og der er herefter udført en analyse af, hvilke metoder der er egnet til vandkvaliteten på de 5 vandværker. Fordele og ulemper ved hver metode er beskrevet og for de relevante teknologier er der beregnet anlægs- og driftsøkonomi.

5 Side: 3 2 Blødgøring og reduktion af kalkudfældning Ved blødgøring af vand foretages en reduktion af vandets hårdhed ved at fjerne calcium og magnesium ioner fra vandet. Vandets totale hårdhed er defineret som: + =hå h,,, hvor [Ca] = koncentrationen af calcium (mg/l) [Mg] = koncentrationen af magnesium (mg/l) Typisk reduceres vandets totale hårdhed til 8 12 dh inden det pumpes ud på ledningsnettet. Ved en blødgøring opnås flere positive effekter som: Reduktion af belægninger i varmevekslere og lign. Mindre lokalt forbrug af detergenter/sæbe/rengøringskemikalier. Generelt færre belægninger i rør, armaturer og på overflader. Ændring i vandkemi: Reduktion af nikkel for nogle teknologier. Der kan dog også forekomme negative effekter afhængig af den valgte teknologi så som: Ændring af vandkemi: Tilførsel af natrium, reduktion af magnesium og calcium. Korrosion på rørmaterialer ved nogle teknologier. Øget vandspild. Øget energiforbrug. De potentielle sundhedsproblemer, der er relateret til blødgøring, skyldes hovedsagelig ændringer i vandets indhold af natrium, calcium og magnesium 1. Nogle studier har vist en sammenhæng mellem højt indtag af natrium og højt blodtryk, men sammenhængen er ikke entydig. Calciummangel er tæt knyttet til knogleskørhed, og magnesium beskytter mod sukkersyge og hjerte-kar sygdomme. Det typiske bidrag af calcium og magnesium fra vand ligger på 5 til 20% af det samlede indtag 1. Der findes flere veldokumenterede centrale blødgøringsteknologier, som er i drift på udenlandske vandværker i bl.a. Sverige, Tyskland, Frankrig og Holland, og teorien bag de mest benyttede teknikker er kort beskrevet i det følgende. 1 Naturstyrelsen Central blødgøring af drikkevand. Rapport udarbejdet af COWI

6 Side: 4 3 Teknologier 3.1 Kalkpille (Pellet) metoden Ved kalkpille metoden udfældes calcium som calciumkarbonat ved at øge vandets ph med tilsætning af et basisk kemikalie som f.eks. natriumhydroxid (1) eller calciumhydroxid (2). (1): Ca 2+ + HCO NaOH --> CaCO 3 (s) + Na + + H 2 O (2): Ca HCO Ca(OH) 2 --> 2CaCO 3 (s) + 2H 2 O Indholdet af magnesium ændres ikke ved processen. Ved dosering af natriumhydroxid øges vandets indhold af natrium (eks. 1), hvilket kan være problematisk for nogle vandtyper. Calciumindholdet kan kun reduceres til minimalt mg/l ved processen. Indhold af magnesium over ca. 25 mg/l kan derudover forstyrre fældningsprocessen. Natriumhydroxid leveres som et flydende produkt typisk som 27 eller 50 % natriumhydroxid. Det kan doseres direkte til processen, men opblandes ofte med en lille mængde fuldstændigt blødgjort vand for at opnå en bedre fordeling i kolonnen ved tilsætningen. I Tyskland er det tilladt at tilsætte op til 100 mg/l natriumhydroxid (100%) til vandet. Calciumhydroxid leveres som et pulverprodukt, som skal opslemmes i vand inden det tilsættes. Typisk benyttes en 5 10 % opslemning. Oftest anvendes natriumhydroxid, idet processen med opslemning af calciumhydroxid gør det driftsteknisk mere kompliceret. Det blødgjorte vands ph værdi er normalt 8,5 9,5, og ph skal reduceres inden udpumpning til forbrugerne enten ved opblanding med ikke blødgjort vand og/eller ved dosering af f.eks. kuldioxid. På grund af den høje ph værdi i processen udfældes der også tungmetaller fra vandet, så det blødgjorte vand indeholder færre tungmetaller. Figur 3.1 og 3.2 viser en principskitse af processen og billeder af en pellet kolonne med en kapacitet på m 3 /time. Kolonnen indeholder finkornet kvarts sand. Ved at tilføre vand i bunden af kolonnen med en høj overfladehastighed på typisk m 3 /m 2 /time fluidiseres sandet. Kemikaliet tilsættes i bunden af kolonnen, hvorved kalken udfælder på sandkornene, og der dannes faste kalkpiller (pellets). Efterhånden som sandkornene med kalkbelægninger vokser, falder de mod bunden af kolonnen. De største korn udtages automatisk dagligt til en container, og der tilføres nyt sand til kolonnens top. Kalkpillerne kan bortskaffes f.eks. til udspredning på landbrugsjord, kyllingefoder, bygningsmateriale eller deponi afhængigt af indholdet af tungmetaller.

7 Side: 5 Pellet kolonne Blødgjort vand Fluidiseret kvarts sand Kvarts sand Basisk kemikalie Hårdt vand Kalkpiller Figur 3.1 Principskitse af kalkpille metoden og tegning af pellet kolonnen. Figur 3.2 Billede af Veolia s Actina kalkpille kolonne og tilhørende filtre samt producerede kalkpiller.

8 Side: 6 Det blødgjorte vand indeholder restpartikler af kalk og skal derfor efterfiltreres i et traditionelt sandfilter, inden det kan udpumpes på ledningsnettet. Vandspildet ved pellet metoden er typisk omkring 1 %. Pellet kolonnen kan placeres både før og efter den traditionelle vandbehandling på vandværket. Ved placering før vil en del af råvandets jernindhold udfældes på kalkpartiklerne, hvilket medfører lavere produktion af okkerslam på vandværket men en lidt større produktion af kalkpiller. Større jernindhold i indløbsvandet kan i nogle tilfælde medføre, at kalkpillerne bliver mere porøse, og turbiditeten ud af kolonnen stiger. I disse tilfælde skal behandlingen placeres efter den eksisterende filtrering med jernfjernelse. HOFOR har evalueret forskellige blødgøringsmetoder og konkluderet, at pellet metoden med tilsætning af NaOH er den optimale til blødgøring af vandet i deres forsyningsområde. I 2016 skal det første pellet anlæg idriftsættes på Brøndbyvester Vandværk. Derudover er der i nærområdet også 2 vandværker med pellet blødgøring i drift i Malmø. 3.2 Membranfiltrering Ved membranfiltrering fjernes hårdheden fra vandet rent fysisk ved at filtrere vandet gennem en membran, der tilbageholder både calcium og magnesium. Andre komponenter i vandet vil samtidig blive tilbageholdt i større eller mindre grad afhængigt af membranens tæthed. Membranfiltrering producerer således en konstant god vandkvalitet. Filtrering gennem membraner giver et tryktab, som bliver større, jo tættere membranen er dvs. energiforbruget stiger med tættere membraner. Der bør derfor vælges en membrantype, der primært fjerner hårdhed fra vandet og ikke alle salte. Såkaldte nanofiltrering- eller LPRO (Low Pressure Reverse Osmosis) membraner vil være passende at anvende, da de typisk tilbageholder ladede ioner som calcium, magnesium og sulfat. Derudover tilbageholdes også en mindre del af andre ioner som natrium, klorid og hydrogenkarbonat samt organisk stof. Tilbageholdelsen af hydrogenkarbonat medfører et ph fald i det rensede vand, og dermed er vandet aggressivt efter behandlingen. Det skal derfor enten opblandes med andet vand til neutralisering af aggressiviteten, eller der skal tilføres et basisk kemikalie, eller kuldioxid skal afblæses inden det kan udpumpes. Forud for en nanofiltrering skal råvand gennemgå en traditionel vandbehandling for bl.a. at fjerne suspenderet stof som okker, der ellers hurtigt vil tilstoppe membranoverfladen. Derudover skal vandet forfiltreres i et 1 5 µm filter. Alligevel vil der ved vandets passage af membranoverfladen være stoffer, der ikke kan passere, og som opkoncentreres. Herved udfældes partikler, som tilstopper membranoverfladen. For at reducere dette og samtidig opnå en passende stor udnyttelsesgrad af tilløbsvandet, skal der tilsættes såkaldte antiscaling

9 Side: 7 kemikalier og eventuelt syre til tilløbsvandet. Det er bl.a. fosfatholdige kemikalier, som er godkendt til brug i drikkevand i udlandet. Antiscaling kemikalierne passerer ikke membranen og kommer derfor ikke i drikkevandet men i rejectet (spild), som også er stærkt kalkfældende. Vandspildet ved membranfiltrering er stort og udgør typisk % af indløbsvandet og skal udledes til afløb. Spildet varierer afhængig af membrantypen og opbygningen af anlægget. Med mellemrum skal membranoverfladen rengøres kemisk for at fjerne belægninger, som ikke helt kan undgås selv ved tilsætning af antiscaling kemikalier og syre. Det gøres ved at recirkulere sure og/eller basiske kemikalier gennem membranen. Disse kemikalier skal neutraliseres før udledning til afløb. Levetiden af selve membranerne er typisk 5-10 år afhængigt af driften og rengøringen. Figur 3.3 viser en principskitse af en membranproces og figur 3.4 viser et billede af et nanofiltreringsanlæg. Nanofiltreringsmembraner er opbygget af komposit materialer, og der eksisterer ikke pt. drikkevandsgodkendte nanofiltreringsmembraner i Tyskland. Godkendelse af metoden i Danmark kan derfor muligvis blive problematisk. Figur 3.3 Principskitse af membranproces.

10 Side: 8 Figur 3.4 Billede af nanofiltreringsmembraner til blødgøring. 3.3 Traditionel ionbytning Ved blødgøring med traditionel ionbytning fjernes calcium og magnesium ved at det adsorberes til et specialfremstillet organisk granuleret ionbyttermateriale under samtidig frigivelse af natrium fra ionbytteren: Principeksempel: Ca Na + - ionbytter --> 2 Na + + Ca 2+ - ionbytter Dvs. efter blødgøringen indeholder det producerede vand et forhøjet indhold af natrium, mens andre vandkvalitetsparametre ikke ændres. For at overholde drikkevandskravet til natrium kan det være nødvendigt at opblande med andet vand med lavere natriumindhold. Ionbyttermassen udvælges specifikt til blødgøring og er ilagt et traditionelt lukket filter. Det hårde vand filtreres gennem ionbyttermassen med en filterhastighed på typisk m 3 /m 2 /time. Ionbytteren er forholdsvis finkornet og for at undgå tilstopning af materialet, skal tilløbsvandet være forfiltreret i et traditionelt sandfilter. Når alt natrium er udskiftet med calcium og magnesium skal ionbytteren regenereres med nyt natrium. Dette sker ved en speciel skylleproces, hvor der bl.a. tilføres nyt natrium fra en saltopløsning. Samtidig skylles de bundne calcium- og magnesiumioner ud af ionbyttermassen. Regenereringen tager typisk op til 2 timer og skal udføres dagligt. Det er derfor nødvendigt med flere ionbytter filtre i parallel drift, hvor ét filter konstant står i regenerering/vente position. Vandspildet fra regenereringen udgør typisk 2-4 % og er stærkt saltholdigt vand. Levetiden af selve ionbyttermassen er typisk 5 10 år. Figur 3.5 viser en principskitse af en ionbytter proces.

11 Side: 9 Ionbytter Eluat (spild) Saltopløsning Blødgjort vand Hårdt vand Salt Figur 3.5 Principskitse af ionbytterproces og billede af ionbytter filter. 3.4 CARIX ionbytning Ionbytning ved CARIX metoden adskiller sig fra den traditionelle ionbytning, ved, at der benyttes ionbyttermaterialer, som både kan fjerne calcium, magnesium, sulfat, klorid og nitrat efter en specifik valgt opbygning med 2 forskellige ionbyttermaterialer; reaktionsligningen for processen er vist i figur 3.6. Figur 3.6 Reaktionsligning for CARIX ionbytningsproces. K: kationbytter, A:anionbytter. Driftssituation vist til venstre og regenerering til højre. Ionbytteren er svagere end den traditionelle ionbytter, hvorfor blødgøringen er mindre effektiv, og der skal benyttes et større ionbyttervolumen. Fordelen ved denne proces er, at den ikke benytter natriumklorid (salt) til regenereringen, men i stedet kuldioxidgas. Herved øges indholdet af natrium ikke i det behandlede vand, og spildvandet til afledning (eluat et) indeholder kun de ioner, der er fjernet fra indløbsvandet.

12 Side: 10 Ved ionbytningen dannes der kulsyre/kuldioxid gas i vandet, som afblæses efterfølgende i en kuldioxid afgasser for at undgå levering af aggressivt vand til ledningsnettet. Ved regenereringen vendes processen, således der tilføres kuldioxid, og de bundne ioner frigives til vandfasen og skylles ud se reaktionsligning figur 3.6. Dvs. der tilføres ikke ekstra grundstoffer til vandet end de eksisterende i råvandet. Op til 95 % af den benyttede kuldioxid genbruges, hvorved kuldioxid forbruget til regenereringen bliver lavt. Vandspildet ved processen er dog højere end ved den traditionelle ionbytningsproces og udgør ca. 10 %. Et princip for CARIX ionbytningen er vist i figur 3.7, og billeder af et anlæg er vist i figur 3.8. Figur 3.7 Principeksempel af CARIX ionbytningsproces. Figur 3.8 Billede af CARIX ionbytter anlæg

13 Side: 11 4 Vurdering af relevante blødgøringsteknikker til Forsyning Ballerup For at vurdere, hvilke blødgøringsmetoder, der er egnet til de 5 vandværker i Forsyning Ballerup, er de betydende driftsdata for de 5 vandværker gennemgået, og der er beregnet en gennemsnitlig råvandskvalitet for de 5 kildepladser (jf. bilag 1). Endvidere er der for de forskellige blødgøringsteknikker beregnet rentvandskvalitet, afløbskvalitet, forbrug af kemikalier samt anlægs- og driftsudgifter. For sammenligning af teknikkerne er der generelt benyttet en blødgøring til 10 dh, som er den hårdhedsgrad, som HOFOR vil levere vand med, når der er implementeret blødgøring på Søndersø og Slangerup værkerne (forventeligt 2021). Til beregningerne er benyttet en behandlingsproces som vist ved blokdiagrammer for vandflowet på figur Råvand Kalkpilleanlæg Ionbytning Bundfældning/ udligningsbassin Udpumpning Rentvandstank Sandfiltrering Sandvask Recipient Figur 4.1 Principdiagram for vandflow for kalkpilleanlæg Sandfiltrering Finfilter Råvand/boringer Membranfilter Bundfældning/ udligningsbassin Udpumpning Rentvandstank ph justering Recipient Figur 4.2 Principdiagram for vandflow for membranfiltreringsanlæg

14 Side: 12 Sandfiltrering Råvand/boringer Ionbytning Bundfældning/ udligningsbassin Udpumpning Rentvandstank ph justering Recipient Figur 4.3 Principdiagram for vandflow for ionbytnings-/carix anlæg 4.1 Behandlingsmængder Som forudsætning for beregningerne er det antaget, at Forsyning Ballerup udnytter de eksisterende indvindingstilladelser fuldt ud, så årsindvindingen er lig med indvindingstilladelsen jf. tabel 4.1. Ved maks. timeproduktion er det antaget, at vandværkerne er i drift i 21 timer per døgn. Tabel 4.1 Kapacitetsforudsætninger for beregninger af blødgøringsmetoder Enhed Ballerup Lautrup Måløv Pilegården Stangkær Årsindvinding Q år m 3 /år Døgnindvinding Q døgn,mid m 3 /døgn Maks. timeindvinding Q time, max m 3 /time De forskellige blødgøringsmetoder har forskellige belastningsgrænser som vejledende er: Kalkpille: % CARIX: % Membran: % Ionbytning: % Membran filtrering og kalkpille metoderne har et forholdsvist snævert driftsinterval, mens CARIX og ionbytning er mere fleksible metoder med hensyn til et eventuelt behov for varierende driftsflow.

15 Side: 13 Vandspildet ved blødgøringen varierer betydeligt imellem de enkelte teknikker men er forholdsvis ensartet fra vandværk til vandværk. I tabel 4.2 er opstillet det beregnede samlede vandspild fra rensningsprocesserne incl. vandspildet fra den nødvendige for- og/eller efterbehandling til det specifikke blødgøringsanlæg. Den producerede mængde vand er sat til den maksimalt tilladelige indvinding minus vandspildet ved de forskellige metoder. Tabel 4.2 Samlet vandspild fra rensningsprocessen incl. for- og/eller efterbehandling til blødgøringen. Ballerup Vandværk, 10 dh Kalkpille CARIX Membran Ionbytning Samlet vandspild af prod. % 4,2 12,2 16,9 3,8 Q vandspild, middel m 3 /år Produktion m 3 /år Lautrup, 10 dh Kalkpille CARIX Membran Ionbytning Samlet vandspild af prod. % 4,2 12,2 13,8 3,4 Q vandspild, middel m 3 /år Produktion m 3 /år Måløv, 10 dh Kalkpille CARIX Membran Ionbytning Samlet vandspild af prod. % 3,3 12,4 11,1 3,3 Q vandspild, middel m 3 /år Produktion m 3 /år Pilegården, 10 dh Kalkpille CARIX Membran Ionbytning Samlet vandspild af prod. % 4,6 12,1 14,2 3,7 Q vandspild, middel m 3 /år Produktion m 3 /år Stangkær, 10 dh Kalkpille CARIX Membran Ionbytning Samlet vandspild af prod. % 4,9 11,9 12,8 3,4 Q vandspild, middel m 3 /år Produktion m 3 /år Generelt gælder det for blødgøring til 10 dh, at membranfiltrering giver det største vandspild på %. CARIX metodens vandspild er tilsvarende stort på omkring 12 %, mens traditionel ionbytning og kalkpille metoderne ligger noget lavere på 3 5 %.

16 Side: Rentvandskvalitet Vandkvaliteten af det blødgjorte vand er beregnet med den gennemsnitlige råvandskvalitet som inputdata. Resultatet af beregningerne er opsummeret i tabel 4.3. Alle teknikker giver en rentvandskvalitet, der overholder gældende krav til drikkevandet med god margen. Tabel 4.3 Beregnet vejledende rentvandskvalitet efter blødgøring med tilhørende for- og efterbehandling. Ballerup Vandværk, 10 dh Parameter Enhed Råvand Kalkpille NaOH CARIX Membran Ionbytning Drikkevandskriterie ph - 7,1 7,5 7,5 7,7 7,3 7-8,5 Calcium mg/l <200 Magnesium mg/l ,7 5,7 5,7 50 Bikarbonat mg/l > 100 Natrium mg/l Hårdhed dh 22, Klorid mg/l Nitrat mg/l < 0,5 1,3 1,0 0,6 1,3 50 Sulfat mg/l Flourid mg/l 0,3 0,2 0,3 0,1 0,3 1,5 Arsen µg/l 0,8 0,1 0,1 < 0,1 0,1 5 Lautrup, 10 dh Parameter Enhed Råvand Kalkpille NaOH CARIX Membran Ionbytning Drikkevandskriterie ph - 7,1 7,4 7,6 7,6 7,3 7-8,5 Calcium mg/l <200 Magnesium mg/l ,6 8,7 8,6 50 Bikarbonat mg/l > 100 Natrium mg/l Hårdhed dh 17, Klorid mg/l Nitrat mg/l < 0,5 1,4 1,1 0,8 1,4 50 Sulfat mg/l Flourid mg/l 0,7 0,5 0,7 0,4 0,7 1,5 Arsen µg/l 0,2 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 5

17 Side: 15 Tabel 4.3 Beregnet vejledende rentvandskvalitet efter blødgøring med tilhørende for- og efterbehandling (fortsat). Måløv Vandværk, 10 dh Parameter Enhed Råvand Kalkpille NaOH CARIX Membran Ionbytning Drikkevandskriterie ph - 7,3 7,4 7,7 7,5 7,4 7-8,5 Calcium mg/l <200 Magnesium mg/l ,7 9,7 9,6 50 Bikarbonat mg/l > 100 Natrium mg/l Hårdhed dh 15, Klorid mg/l Nitrat mg/l 0,1 2,1 1,6 1,4 2,1 50 Sulfat mg/l Flourid mg/l 0,7 0,5 0,7 0,5 0,7 1,5 Arsen µg/l 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 5 Pilegården Vandværk, 10 dh Parameter Enhed Råvand Kalkpille NaOH CARIX Membran Ionbytning Drikkevandskriterie ph - 7,2 7,5 7,8 7,7 7,4 7-8,5 Calcium mg/l <200 Magnesium mg/l 9 9,0 4,9 4,9 5,0 50 Bikarbonat mg/l > 100 Natrium mg/l Hårdhed dh 18, Klorid mg/l Nitrat mg/l 0,1 1,2 0,9 0,7 1,2 50 Sulfat mg/l Flourid mg/l 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 1,5 Arsen µg/l 0,5 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 5 Stangkær Vandværk, 10 dh Parameter Enhed Råvand Kalkpille NaOH CARIX Membran Ionbytning Drikkevandskriterie ph - 7,2 7,5 7,8 7,6 7,4 7-8,5 Calcium mg/l <200 Magnesium mg/l 11 10,5 6,2 6,2 6,1 50 Bikarbonat mg/l > 100 Natrium mg/l Hårdhed dh 17, Klorid mg/l Nitrat mg/l 0,1 1,9 1,4 1,1 1,9 50 Sulfat mg/l Flourid mg/l 0,4 0,3 0,4 0,2 0,4 1,5 Arsen µg/l 1,5 0,3 0,2 0,1 0,2 5

18 Side: 16 Korrosionspotentialet af det blødgjorte vand er vurderet ud fra Miljøstyrelsens arbejdsrapport nr. 12 af 2005 samt DS 439, og resultaterne af vurderingen for de 5 vandværker er vist i tabel 4.4. Hvis ét krav af flere mulige viser, at materialet er uegnet til den pågældende vandtype, vil dette være gældende. Traditionel ionbytning medfører generelt samme risiko for korrosion af varmforzinket stål som nuværende rentvand og let øget risiko for korrosion af kobber. Kalkpillemetoden medfører overordnet samme korrosionsrisiko som nuværende rentvand. Vand produceret med CARIX og membraner overholder alle de opstillede krav og giver således den bedste vandkvalitet set ud fra korrosionsbetragtninger. Tabel 4.4 Korrosionsvurdering af vand i kontakt med rørmaterialer ved blødgøring til 10 dh. Ballerup Vandværk Materiale Krav Rentvand Kalkpille CARIX Membran Ionbytning nuværende NaOH Varmforzinket 100<HCO - 3 <300 problematisk OK OK OK Problematisk stål (Cl+2*SO 2-4 )/HCO - 3 <1 OK OK OK OK OK Ca 2+ >20 OK OK OK OK OK ph>7 OK OK OK OK OK Agg. CO 2 <2 OK OK OK OK OK Kobber 100<HCO - 3 <240 problematisk Problematisk OK OK Problematisk 7,5<pH<9 OK OK OK OK Problematisk Rustfrit stål Cl - <150 OK OK OK OK OK PEX/PVC Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Støbejern Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Lautrup Vandværk Materiale Krav Rentvand Kalkpille CARIX Membran Ionbytning nuværende Varmforzinket 100<HCO - 3 <300 Problematisk Problematisk OK OK problematisk stål (Cl+2*SO 2-4 )/HCO - 3 <1 OK OK OK OK OK Ca 2+ >20 OK OK OK OK OK ph>7 OK OK OK OK OK Agg. CO 2 <2 OK OK OK OK OK Kobber 100<HCO - 3 <240 Problematisk Problematisk OK OK Problematisk 7,5<pH<9 OK Problematisk OK OK problematisk Rustfrit stål Cl - <150 OK OK OK OK OK PEX/PVC Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Støbejern Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK

19 Side: 17 Tabel 4.4 Korrosionsvurdering af vand i kontakt med rørmaterialer ved blødgøring til 10 dh (fortsat). Materiale Krav Rentvand nuværende Varmforzinket stål Måløv Vandværk Kalkpille CARIX Membran Ionbytning 100<HCO 3 - <300 Problematisk Problematisk OK OK problematisk (Cl+2*SO 4 2- )/HCO 3 - <1 OK OK OK OK OK Ca 2+ >20 OK OK OK OK OK ph>7 OK OK OK OK OK Agg. CO 2 <2 OK OK OK OK OK Kobber 100<HCO 3 - <240 Problematisk problematisk OK OK Problematisk 7,5<pH<9 OK Problematisk OK OK problematisk Rustfrit stål Cl - <150 OK OK OK OK OK PEX/PVC Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Støbejern Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Materiale Krav Rentvand Varmforzinket stål Pilegården Vandværk nuværende Kalkpille CARIX Membran Ionbytning 100<HCO 3 - <300 OK OK OK OK OK (Cl+2*SO 4 2- )/HCO 3 - <1 OK OK OK OK OK Ca 2+ >20 OK OK OK OK OK ph>7 OK OK OK OK OK Agg. CO 2 <2 OK OK OK OK OK Kobber 100<HCO 3 - <240 Problematisk OK OK OK Problematisk 7,5<pH<9 OK OK OK OK problematisk Rustfrit stål Cl - <150 OK OK OK OK OK PEX/PVC Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Støbejern Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Materiale Krav Rentvand Varmforzinket stål Stangkær Vandværk nuværende Kalkpille CARIX Membr an Ionbytning 100<HCO 3 - <300 OK OK OK OK OK (Cl+2*SO 4 2- )/HCO 3 - <1 OK OK OK OK OK Ca 2+ >20 OK OK OK OK OK ph>7 OK OK OK OK OK Agg. CO 2 <2 OK OK OK OK OK Kobber 100<HCO 3 - <240 Problematisk problematisk OK OK Problematisk 7,5<pH<9 OK OK OK OK problematisk Rustfrit stål Cl - <150 OK OK OK OK OK PEX/PVC Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK Støbejern Ingen krav nævnt OK OK OK OK OK 4.3 Afløbskvalitet Kvaliteten af det producerede restprodukt i form af afløbsvand kan være afgørende for, om det kan afledes til recipient eller skal afledes til kloak. Specielt for membran og CARIX processerne, der har de højeste spildprocenter, vil dette være økonomisk af stor betydning. Den beregnede vandkvalitet i afløbsvandet fra de forskellige blødgøringsmetoder er vist i tabel 4.5.

20 Side: 18 Afløbsvandet fra membrananlægget indeholder forholdsvist meget fosfor, hvilket kan være af negativ betydning for en eventuel afledning til recipient. Ved traditionel ionbytning vil klorid og natriumindholdet i afløbsvandet være væsentligt forhøjet. Tabel 4.5 Beregnet vejledende kvalitet af afløbsvand fra blødgøringsprocesser Parameter Enhed Kalkpille NaOH 1 CARIX Membran Ionbytning ph - 7,1 7,3 6,6 6,7 8,0 9,0 6,6-6,8 Calcium mg/l Magnesium mg/l Bikarbonat mg/l Natrium mg/l Klorid mg/l Nitrat mg/l 0, Sulfat mg/l Fosfor mg/l 0,04-0,2 0,01 0,1 1-5 < 0,01 Bor µg/l Barium µg/l Ikke medregnet et mindre flow fra ionbytningsanlæg til kemikaliespædning af natriumhydroxid. Dette eluat har en sammensætning svarende til angivet ved ionbytningsprocessen. 4.4 Forudsætninger for økonomiske beregninger Som forudsætning for de økonomiske beregninger er der benyttet data som angivet i tabel 4.6.

21 Side: 19 Tabel 4.6 Vejledende forbrug og enhedspriser benyttet til de økonomiske beregninger for blødgøringsanlæg. Parameter Bygningsareal for blødgøringsanlæg Enhedspris Kalkpille NaOH ,9 + tkr/m 2 startareal Membran CARIX Ionbytning Kommentar 0,7 + startareal 0,9 + startareal 0,7 + startareal Bygningshøjde M m 2 /m 3 /time, for procesanlæg og kemikalie lager/område Levetid, anlæg (M/B) - 25/40 25/40 25/40 25/40 År Energiforbrug 2,23 0,1 0,4 0,3 0,1 kwh/m 3 Timeforbrug til pasning Natriumhydroxid (27%) Kuldioxid (lavt forbrug) Kuldioxid (højt kr/kwh 400 kr/time Timer/uge 1,4 kr/kg 0,2 0, Kg/m 3 1,4 kr/kg 0,01 0, ,02 Kg/m 3 (+ tankleje 3000 kr/mdr) 0,75 kr/kg 0 0 0,3 0 Kg/m 3 (+ tankleje 3000 forbrug) kr/mdr) Natriumklorid 2 kr/kg 0, ,7 0,9 Kg/m 3 Afgift spildevand 21,96 kr/m 3 Spild fra blødgøring Trin 2 Kalkpiller (bortskaffelse) Kvarts sand 1,4 kr/kg 0,02 18,14 kr/m 3 Trin 3 0,3 kr/kg 0,2 0, Kg/m 3, kun transport, 0,03 ex. evt. deponi Kg/m 3 Antiscaling kemi 40 kr/kg g/m 3 CIP kemi 40 kr/kg Kg/år Membraner 200 kr/m Levetid år Ionbyttermateriale 5000 kr/t Levetid år Indvinding af ekstra råvand 0,12 Spild fra blødgøring m 3 /år kwh/m 3 Vejledende bygningsareal for blødgøringsanlæggene er beregnet og vist i tabel 4.7. Der er ikke medtaget udendørs arealer til tankbiler og kuldioxid tanke, men overdækkede og indendørs arealer incl. tankarealer til NaOH og NaCl er medregnet.

22 Side: 20 Tabel 4.7 Beregnede overslag på bygningsarealer for blødgøringsanlæg. Bygningsareal (m 2 ) Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Ballerup Lautrup Måløv Pilegården Stangkær Generelt kræver membran- og ionbytningsanlæg det mindste bygningsareal, mens CARIX har det største arealbehov. De beregnede absolutte mængder af forbrugsstoffer til selve driften af blødgøringsteknikkerne samt produktion af kalkpiller er vist i tabel 4.8 Tabel 4.8 Forbrugsmaterialer til blødgøring samt produktion af kalkpiller. Ballerup Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kvarts sand 17 Ton/år Natriumhydroxid 27% 237 m3/år Kuldioxid (100%) 9, ,1 Ton/år Kalkpiller 161 Ton/år Natriumklorid (100%) 357 Ton/år Membran kemikalier 5,7 Ton/år El kwh/år Lautrup Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kvarts sand 9,8 Ton/år Natriumhydroxid 27% 137 m3/år Kuldioxid (100%) 7, ,3 Ton/år Kalkpiller 94 Ton/år Natriumklorid (100%) 203 Ton/år Membran kemikalier 3,6 Ton/år El kwh/år Måløv Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kvarts sand 2,8 Ton/år Natriumhydroxid 27% 51 m3/år Kuldioxid (100%) 6,5 60 4,1 Ton/år Kalkpiller 27 Ton/år Natriumklorid (100%) 67 Ton/år Membran kemikalier 0,34 Ton/år El kwh/år

23 Side: 21 Tabel 4.8 Forbrugsmaterialer til blødgøring samt produktion af kalkpiller (fortsat). Pilegården Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kvarts sand 4,3 Ton/år Natriumhydroxid 27% 60 m3/år Kuldioxid (100%) 2,1 67 1,5 Ton/år Kalkpiller 41 Ton/år Natriumklorid (100%) 97 Ton/år Membran kemikalier 0,53 Ton/år El kwh/år Stangkær Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kvarts sand 2,2 Ton/år Natriumhydroxid 27% 31 m3/år Kuldioxid (100%) 2,1 40 0,55 Ton/år Kalkpiller 21 Ton/år Natriumklorid (100%) 47 Ton/år Membran kemikalier 0,64 Ton/år El KWh/år 4.5 Anlægs- og driftsøkonomi Ved beregning af overslagspriser på anlægs- og driftsudgifter er der kun medtaget omkostninger til selve blødgøringsanlægget med tilhørende bygning dvs. udenomsarealer er ikke inkluderet. Anlægsomkostninger og den tilhørende anlægsstørrelse er beregnet ud fra det maksimale timeflow (jf. tabel 4.1) og behandling af en delstrøm af vandet, svarende til, at der opnås en resulterende hårdhed i det samlede rentvand på 10 dh. Der er taget udgangspunkt i standard anlægs- og bygningsløsninger. Anlægsomkostningerne vil øges, såfremt der forekommer specielle ønsker eller forhold vedrørende f.eks. materialer, placering, arkitektur, undergrund, forurening på grunden osv. I omkostningerne er indregnet udgifter til rådgivning, projektering etc. Driftsomkostningerne for blødgøringsanlægget er beregnet ud fra middel døgnflow (jf. tabel 4.1). De specifikke driftsudgifter for blødgøringen er angivet per m 3 produceret rentvand fra vandværket, mens de totale driftsudgifter er for selve driften af blødgøringsanlægget. Ved indregning af anlægsomkostninger i driftsudgifterne er benyttet afdrag over anlæggets levetid og en renteudgift på 3%. Det er antaget, at det eksisterende vandbehandlingsanlæg kan benyttes til for- og/eller efterfiltrering til blødgøringsanlægget uden ombygninger og at den eksisterende udpumpning med rentvandsbeholdere benyttes uden ændringer.

24 Side: 22 I tabel 4.9 og figur er angivet de beregnede overslagspriser. Da beregningerne er udført ud fra generelle forudsætninger vurderes usikkerheden til 20 % udover ovenstående kommentarer. Tabel 4.9 Beregnede overslag på anlægsudgifter for blødgøringsanlæg angivet i mill. kr. Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kommentar Bagsværd 10 8,4 12 8,8 Incl. rådgivning, projektering, tilsyn Lautrup 9,3 7,1 11 7,5 Incl. rådgivning, projektering, tilsyn Måløv 3,8 2,8 4,7 2,9 Incl. rådgivning, projektering, tilsyn Pilegården 3,9 3,3 4,7 3,3 Incl. rådgivning, projektering, tilsyn Stangkær 3,2 2,4 3,6 2,5 Incl. rådgivning, projektering, tilsyn For anlægsudgifterne gælder generelt at: CARIX > kalkpille > ionbytning membran Figur 4.4 Driftsudgifter for blødgøring på Ballerup Vandværk.

25 Side: 23 Figur 4.5 Driftsudgifter for blødgøring på Lautrup Vandværk. Figur 4.6 Driftsudgifter for blødgøring på Måløv Vandværk.

26 Side: 24 Figur 4.7 Driftsudgifter for blødgøring på Pilegården Vandværk. Figur 4.8 Driftsudgifter for blødgøring på Stangkær Vandværk. For driftsudgifterne angivet uden spildevandsafgift men med kapitaludgifter gælder generelt: Kalkpille > CARIX > membran, ionbytning Hvis driftsudgifterne for spildevandsafgift også medtages ændres fordelingen til: Membran, CARIX > kalkpille > ionbytning Dvs. at traditionel ionbytning i begge tilfælde ligger økonomisk set bedst. Membrananlæg er kun økonomisk attraktivt, hvis der ikke skal betales spildevandsafgift.

27 Side: 25 5 Samlet vurdering Med baggrund i gennemgangen af behandlingsmængder, beregnet rentvandskvalitet, beregnet afløbskvalitet og økonomi er fordele og ulemper samt økonomiske nøgletal for de fire blødgøringsmetoder opsummeret i tabel 5.1 og 5.2. Tabel 5.1 Fordele Opsummering af fordele og ulemper ved blødgøringsprocesser til Forsyning Ballerup vandværker Kalkpille CARIX Membran Ionbytning Lavt vandspild Lavt energiforbrug Korrosionsrisiko tilsvarende nuværende rentvand Forholdsvis lav driftsudgift hvis vandspildet ledes til kloak Reducerer nikkel Fleksibelt driftsinterval Reduceret risiko for korrosion af både kobber og varmtforzinket stål Kun tilsætning af kuldioxid God afløbskvalitet Ikke tilsvarende risici for øget kimvækst som ved traditionel ionbytning Kun kemikalietilsætning til renholdelse af membraner Reduceret risiko for korrosion af både kobber og varmtforzinket stål Laveste anlægsudgift Lav driftsudgift hvis spild kan afledes til recipient Barriere for mikrobiel forurening Reducerer NVOC Fleksibelt driftsinterval Lavt vandspild Lavt energiforbrug Laveste driftsudgifter Lav anlægsudgift Mindre fleksibelt Stort vandspild. Mindre fleksibelt Kemikalie driftsinterval Stort energiforbrug. driftsinterval tilsætning i form Ulemper Kemikalie tilsætning i form af kuldioxid og stor mængde stærkt basisk natriumhydroxid eller calciumhydroxid. Tung transport til og fra anlæg Størst anlægsudgift Meget stort vandspild Stort energiforbrug Afledning til recipient kan eventuelt være problematisk (fosfor) af kuldioxid og stor mængde natriumklorid Tung transport til og fra anlæg Let øget korrosionsrisiko generelt Pasningskrævende Risiko for øget Drikkevands- kimtal efter sikkerhedsmæssig anlægget kræver mere kompliceret desinfektion af udløbsvandet. Alle 4 blødgøringsmetoder kan benyttes til blødgøring på Ballerup og Lautrup Vandværk. Måløv, Pilegården og Stangkær Vandværker har en produktionskapacitet på under 50 m 3 /time, hvor udenlandske erfaringer har vist, at pelletmetoden ikke længere er praktisk anvendelig. Dette skyldes bl.a. vanskeligheder med mekanisk rengøring af kolonnen under en vis diameter. Her vil ionbytning eller membrananlæg eller evt. CARIX være mere velegnede processer.

28 Side: 26 Tabel 5.2 Beregnede overslag på anlægs- og driftsudgifter for blødgøringsanlæg. Ballerup Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kommentar Anlægsudgifter tkr Incl. rådgivning, projektering etc. Drifts- og kapitaludgifter Kr/m 3 2,4 2,2 2,2 1,9 Uden spildevandsafgift Kr/m 3 2,6 4,9 4,0 2,3 Med spildevandsafgift Lautrup Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kommentar Anlægsudgifter tkr Incl. rådgivning, projektering etc. Drifts- og kapitaludgifter Kr/m 3 2,2 1,9 2,2 1,6 Uden spildevandsafgift Kr/m 3 2,4 4,0 4,0 1,8 Med spildevandsafgift Måløv Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kommentar Anlægsudgifter tkr Incl. rådgivning, projektering etc. Drifts- og kapitaludgifter Kr/m 3 2,5 2,0 2,5 2,0 Uden spildevandsafgift Kr/m 3 2,7 3,6 4,4 2,2 Med spildevandsafgift Pilegården Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kommentar Anlægsudgifter tkr Incl. rådgivning, projektering etc. Drifts- og kapitaludgifter Kr/m 3 2,7 2,2 2,5 2,2 Uden spildevandsafgift Kr/m 3 2,9 4,4 4,4 2,5 Med spildevandsafgift Stangkær Kalkpille Membran CARIX Ionbytning Kommentar Anlægsudgifter tkr Incl. rådgivning, projektering etc. Driftsudgifter Kr/m 3 3,7 3,0 3,2 2,9 Uden spildevandsafgift Kr/m 3 4,0 4,9 5,1 3,2 Med spildevandsafgift For anlægsudgifterne gælder generelt at: CARIX > kalkpille > ionbytning membran For driftsudgifterne angivet uden spildevandsafgift men med kapitaludgifter gælder generelt: Kalkpille > CARIX > membran, ionbytning Hvis driftsudgifterne for spildevandsafgift også medtages ændres fordelingen til: Membran, CARIX > kalkpille > ionbytning Dvs. at traditionel ionbytning generelt ligger økonomisk set bedst. Membrananlæg er kun økonomisk attraktivt, hvis der ikke skal betales spildevandsafgift eller spildet kan afledes til recipient.

29 Ballerup Forsyning - Dimensionernede vandkvalitet til blødgøringprojekt Uarbejdet af SRP/LLC 12/ Vandværk DGU-nr. Tilladelse Fordeling Flow % (m3/t) ,2 24,6 Ballerup ,6 24, ,2 24, ,4 24,2 Lautrup ,6 18, ,0 Måløv B ,8 13, ,2 15, C ,7 13,6 Pilegårdens ,3 14, ,6 Stangkær ,6 Tabel 1 Gennemsnitlig flow på boringsniveau Vandværk DGU-nr. Gen. Flow Ammonium Arsen Barium Bor Calcium NVOC aggr. CO2 Chlorid Cyanid Fluorid Hårdhed total Hydrogencarbonat Jern Kalium Magnesium Mangan Methan Natrium Nikkel Nitrat Ilt ph Fosfor total-p Sulfat m3/t ,6 0,28 1,35 39, , <1 0, ,4 3,0 12,0 0,08 0,06 14,4 4,2 <0,5 0,73 7,2 0,06 63 Ballerup ,9 0,38 0,30 53, ,3 < , ,0 2,6 11,8 0,22 0,02 17,0 0,3 <0,5 1,73 7,0 0, ,6 0,46 0,62 84, ,3 <5 80 1,7 0, ,4 5,8 14,4 0,17 0,02 20,8 1,7 <0,5 1,63 7,0 0, Ballerup råvand 74,2 0,37 0,76 59, ,7 <5 61 0,90 0, ,3 3,8 12,7 0,16 0,04 17,4 2,04 <0,5 1,36 7,1 0, ,2 0,37 0,15 30, ,5 <5 33 0, ,2 2,9 18,5 0,04 0,16 27,3 0,4 <0,5 0,70 7,0 0,03 28 Lautrup ,2 0,37 0,06 16, ,7 <5 23 0, ,7 3,4 14,3 0,03 0,11 25,3 0,3 <0,5 0,40 7,2 0, ,0 0,44 0,36 33, ,9 <5 32 0, ,3 3,1 13,2 0,08 0,05 31,8 0,2 <0,5 0,60 7,1 0,06 54 Lautrup, råvand 68,5 0,40 0,21 27, ,7 <5 30 0,00 0, ,6 3,1 15,4 0,05 0,10 28,4 0,28 <0,5 0,58 7,1 0,04 40 Måløv B 13,1 0,57 0,08 33, ,1 <5 31 0, ,7 2,8 13,2 0,09 0,10 23,2 0,3 <0,5 0,68 7,2 0, ,5 0,64 0,07 26, ,4 <5 62 0, ,2 3,5 16,2 0,07 0,34 50,6 0,5 <0,5 0,68 7,3 0,19 18 Måløv, råvand 28,5 0,61 0,07 29, ,7 <5 48 0,00 0, ,4 3,2 14,8 0,08 0,23 38,1 0,44 <0,5 0,68 7,3 0, C 13,6 0,32 0,77 60, ,3 <5 65 0, ,8 2,3 10,0 0,18 0,02 15,0 0,8 <0,5 0,40 7,2 0,10 77 Pilegårdens ,9 0,35 0,29 32, ,8 <5 31 0, ,2 2,0 8,1 0,17 0,04 11,0 0,1 <0,5 0,30 7,3 0,15 56 Pilegården, Råvand 28,5 0,34 0,52 45, ,0 <5 47 0,00 0, ,5 2,2 9,0 0,18 0,03 12,9 0,39 <0,5 0,35 7,3 0, ,6 0,52 2,40 33, ,0 <5 53 0, ,3 2,8 11,0 0,14 0,18 14,0 0,2 <0,5 0,55 7,3 0,09 62 Stangkær ,6 0,54 0,65 27, ,7 <5 39 0, ,7 2,5 10,1 0,10 0,03 13,5 0,2 0,61 2,30 7,2 0,08 46 Stangkær, råvand 17,1 0,53 1,52 30, ,4 <5 46 0,00 0, ,0 2,7 10,5 0,12 0,10 13,8 0,22 <0,5 1,43 7,2 0,08 54 Tabel 2 Gennemsnitlig råvandskvalitet i perioden Vandværk Enhed Ballerup Lautrup Måløv Pilegården Stangkær Årsindvinding Døgn Maks-.timeproduktion m 3 /år m 3 /døgn m 3 /t Ved maks. Time er antaget en produktion i 21 ud af 24 timer Tabel 3 Flow anvendt ved beregninger Bilag 1