Vandforsyningsteknik 54

Transkript

1 Vandforsyningsteknik 54 DANSK VAND- OG SPILDEVANDSFORENING

2 Vandforsyningsteknik 54 Dansk Vand- og Spildevandsforening

3 Udgiver: Dansk Vand- og Spildevandsforening VANDHUSET, Danmarksvej Skanderborg Tlf Fax Web Udgivelsesår: 2005 Titel: Vandforsyningsteknik 54 Redaktionen afsluttet: Maj 2005 ISSN: ISBN: Tryk: Djurs Gruppen Grafisk Support, Auning

4 Indhold Forord Benchmarking i vand- og spildevandsforsyningerne Af Arne Svendsen Ekstern tilfredshedsundersøgelse Intern tilfredshedsundersøgelse Kunderegistrering Standardkontoplan Procesbenchmarking Hvad kommer strukturreformen til at betyde for kommunerne og vandforsyningen Af Christian Ammitsøe Baggrund og forudsætninger Overordnet opgavefordeling De konkrete opgaver på vandområdet Planlægningen på vandområdet Konsekvenser for kommuner og vandforsyninger Referencer Arsenfjernelse fra drikkevand Af Loren M. Ramsay og Søren Jessen Grundlag Arsens kemi Fjernelse og oxidation af arsen i filtre Undersøgelse af filtersand Betydning af reaktionsbassin Løsningsmodeller Konklusioner Referencer

5 Arsenfjernelse fra drikkevand med okkergranulat Af Peter Borch Nielsen Indledning Metoder til arsenfjernelse Okkergranulat Pilotanlæg med okkergranulat Forsøgsresultater Konklusioner Opbygning af pilotskala-vandværksfilter Af Rasmus Boe-Hansen, Tanja Kagstrup og Erik Arvin Indledning Beskrivelse af pilotanlægget Automatisk styring og overvågning Resultater Konklusion Referencer Indførelse af HACCP i dansk vandforsyning? Af Finn Mollerup Nilsson Indledning HACCP-pilotprojekt Projektforløb Resultater Status for pilotprojektet Odense Vandselskabs erfaringer med projektet Opfølgning på indsatsplanlægningen Af Morten Sørensen Indledning Indsatsplanen Regler vedrørende indsatsplaner Samarbejde Indgåelse af aftaler Tvangsmidler Finansiering af aftaler

6 Ændring af opgaverne som følge af Vandrammedirektivet og strukturreformen Konklusion Chloroform i grundvand - naturligt og menneskeskabt Af Omar Christian Thomsen og Ole Stig Jacobsen Baggrund Formål Tidligere undersøgelser De nye undersøgelser Vandanalyser Poreluftsanalyser Produktionsmålinger Isotopmålinger Konklusion Miljøfremmede stoffer i grundvandet - Hvad finder vi - Hvad kommer der til Af René K. Juhler Indledning Baggrund Kontaminanter anno og anno 2025? Ændret adfærd - nedsivning som eksempel Kommende kontaminanter Referencer Vandforbrug og forbrugsvariationer, samt Drikkevands opholdstid i etageejendomme Af Svend Sidenius 1. Vandforbrug og forbrugsvariationer Baggrund og formål Prioritering, indsamling og behandling af forbrugsdata Vurdering af relevante forbrugskategorier Vurdering af relevante normeringsenheder for de undersøgte forbrugskategorier Bestemmelse af enhedsforbrug Forbrugsvariationer

7 Dimensionsgivende vandforbrug - et eksempel Normens gyldighed i forhold til antallet af nedstrøms parcelog rækkehuse Drikkevands opholdstid i etageejendomme Modellens hovedtyper af etageejendomme Vandforbrug til vurdering af opholdstider Databehandling og begrænsninger i metodevalg Kritiske opholdstider Samlet vurdering Referencer Datamodel for distributionsanlæg Af Stig Knudsen Indledning og baggrund Hvad er en datamodel Fordelene ved en fælles datamodel Organisering Forløb Datamodellen Projektweb Konklusion Undersøgelse af tab i vandforsyningernes ledningsnet Af Søren F. Hansen, Ole Fritz Adeler og Jens Jørgen Linde Indledning Vandtab Stor forskel på vandforsyninger Faktorer der påvirker vandtabets størrelse Tab på offentlig kontra privat del af ledningsnettet Overudnyttelsen af vandressourcen Usikkerhed på data Anbefalinger Afsmitning fra plastrør - behov for feltundersøgelser Af Bo Lindhardt Indledning

8 Anvendelse af plast til drikkevandsrør Potentiel afsmitning fra plastrør Målt afsmitning i laboratorieforsøg Sundhedsmæssig vurdering Næring til biofilm DS-mærkningen Feltundersøgelse Forsat anvendelse af plastrør Litteraturliste Annoncefortegnelse

9 10

10 Forord Det 54. Årskursus i DANVA, Dansk Vand- og Spildevandsforening, blev afholdt på Århus Universitet i januar Denne bog indeholder i skriftlig form de foredrag, der blev afholdt på kurset. Ved foreningens årskursus forelægges og drøftes tidens mest aktuelle emner inden for vandforsyningen. Foreningens medlemmer og gæster til dette arrangement får herved kontant viden til brug i deres daglige arbejde i dansk vandforsyning. Overskrifterne for dette års emner var: Lovgivning: Hvad kommer strukturreformen til at betyde for kommunerne og vandforsyningen. Grundvandskvalitet og -beskyttelse: Opfølgning på indsatsplanlægningen Kloroform i uforurenet grundvand Miljøfremmede stoffer i grundvandet. Vandkvalitet og vandbehandling: Arsenfjernelse DTU s modelvandværk HACCP i vandforsyningen Afsmitning fra plastrør. Vandforbrug: Vandforbrug og forbrugsvariationer. Ledningsnettet: Datamodel for distributionsanlæg Undersøgelse af tab i vandforsyningernes ledningsnet. Benchmarking: Benchmarking i vand- og spildevandsforsyningerne. Håndbogen er den eneste samlede oversigt over det nyeste inden for vandforsyningsteknik i Danmark. Vandforsyningstekniske emner, der ikke er behandlet i denne udgave, kan med stor sandsynlighed findes i tidligere udgaver i denne serie. DANVA ønsker medlemmer og andre læsere god fornøjelse med Vandforsyningsteknik 54. UDDANNELSESUDVALGET 11

11 12

12 Benchmarking i vand- og spildevandsforsyningerne Af Arne Svendsen, Odense Vandselskab as DANVA s fjerde benchmarkingundersøgelse blev afsluttet i november 2004 med rapportering af projektet (figur 2). Dette seneste projekt repræsenterer det hidtil største antal forsyninger, idet 43 vand- og 44 kloakforsyninger har deltaget aktivt i projektet. Sammenlagt repræsenterer projektdeltagerne på vandforsyningssiden ca. 45% af det danske vandmarked, målt på indvindingsmængden (figur 1). Figur 1. Antal deltagende vand- og kloakforsyninger siden projektstart i

13 Figur 2. Rapportering af benchmarkingprojekt Projektet er rapporteret på tre former: en lettilgængelig populærudgave, to såkaldte lederrapporter og den ret omfattende nøgletalsrapport. Ekstern tilfredshedsundersøgelse Som en væsentlig del af projekt 2004 blev der gennemført en tilfredshedsundersøgelse, hvor mere end 4000 vandforsyningskunder blev spurgt om deres tilfredshedsgrad med forskellige forsyningsrelaterede forhold. Figur 3 viser resultaterne fra en del af tilfredshedsundersøgelsen. Som det fremgår af figuren, er kunderne generelt godt tilfreds med kvalitet, forsyningssikkerhed og den totale oplevelse af vandleverandøren. Der kan arbejdes med bedre information og måske også lidt i forhold til problemløsning. Tilfredsheden med den forbrugeroplevede vandpris er spredt, idet ca. 1 / 3 er tilfreds, 1 / 3 ved ikke, og 1 / 3 er utilfreds med vandprisen. 14

14 Figur 3. Delresultat fra tilfredshedsundersøgelsen på vandforsyning. Intern tilfredshedsundersøgelse For at få en fornemmelse af hvordan projektet bedømmes internt hos de deltagende forsyninger, blev der i 2004 gennemført en tilfredshedsundersøgelse. På forespørgsel om den generelle tilfredshed med projektet blev der opnået 3,8 på en skala fra 1 til 5. På spørgsmål om graden af åbenhed overfor omverdenen meldte ingen, at de ønskede mindre åbenhed, ca. 69% meldte at den nuværende åbenhed i projektet var passende, ca. 24% mente at vi kunne åbne mere, og resten, ca. 7%, mente at alle data kunne åbnes for omverdenen. I forhold til mængden af data ses behovet lidt forskelligt, idet ca. 7% mener at der er for få data, ca. 64% mener det er passende, og resten ca. 29% mener, at der er for mange data i projektet. Dette peger i retning af et behov for at kunne koble sig på projektet på flere niveauer (datamængder). 15

15 Kunderegistrering Projektet viser igen i år en stor spredning på især de bløde værdier som fx antal kundehenvendelser. Derfor har vi arbejdet med at standardisere kundehenvendelser, således at alle forsyninger fremover indberetter data på et mere ens og veldefineret grundlag. Afledt af projektet har DANVA derfor netop udgivet Vejledning nr. 63 Definitioner og registreringer på kundeområdet. Det er intentionen, at vi med denne nye vejledning på sigt bliver i stand til at lave bedre sammenligninger på kundeområdet. Standardkontoplan Som nævnt under kunderegistrering er det væsentligt, at forsyningerne indberetter på et ens grundlag for at kunne gennemføre en reel og fair benchmarking. Også på økonomisiden ser vi forskelligheder forsyningerne imellem. Hvad hører med til drift og vedligehold? Og hvornår er det en investering? Med henblik på at afklare og standardisere den økonomiske side af indberetningerne til benchmarking har vi gennem nogen tid arbejdet med en standardkontoplan. Udover at tilgodese benchmarkingprojektet skal en kontoplan også tilgodese kravene fra Indenrigsministeriet, forsyningernes egne behov og måske kravene til årsregnskabsloven på sigt? En arbejdsgruppe arbejder intenst med at udvikle en standardkontoplan som, så vidt det er muligt, tilgodeser de nævnte behov og krav. Figur 4 og figur 5 viser en række af de overordnede definitioner i dette arbejde. 16

16 Figur 4. Standardkontoplan definitioner i f. m. årsopgørelse og balance. Figur 5. Standardkontoplan definitioner af overordnet inddeling af omsætning og omkostninger. 17

17 Indberetning via internettet En af de øvrige større ting der arbejdes med i benchmarkingprojektet er den årlige indberetning til projektet. Der arbejdes på at integrere indberetning til benchmarking med den årlige indberetning til vandstatistikken, og at gøre indberetningen elektronisk via internettet. Benchmarking- og statistiksystemet vil fremover blive kaldt BeSSy, og det forventes at BeSSy fungerer fra i år Principperne i BeSSy fremgår af figur 6. Figur 6. Indberetning og (delvis) rapportering via internettet fra Procesbenchmarking Hvordan bruger vi så de mange nøgletal og resultater fra benchmarkingen? Og hvordan kan den enkelte forsyning arbejde med at forbedre sine nøgletal, dér hvor den ønsker det? Procesbenchmarking er en af vejene, hvor man udpeger enkelte processer i forsyningsvirksomheden, undersøger systematisk den nuværende proces og gennem inspiration fra andre virksomheder finder en mere effektiv måde at komme videre på. Procesbenchmarking er ikke nogen let disciplin, hvorfor vi i bench- 18

18 markingudvalget gerne vil være katalysator for at få startet en række projekter sammen med de forsyninger der ønsker det. Fremgangsmåden er, at vi udpeger en række opgaver/emner, hvor vi kan se gode muligheder for at gennemføre procesbenchmarking. Derefter vil de valgte emner blive sendt ud til alle deltagende forsyninger, og de mest efterspurgte projekter vil blive kørt som procesbenchmarkingprojekter med professionel hjælp fra en konsulent / rådgiver. Som det ses af billedet her, kan procesbenchmarking være lidt op ad bakke - men god fornøjelse! 19

19 20

20 Hvad kommer strukturreformen til at betyde for kommunerne og vandforsyningen Af Christian Ammitsøe, Miljøstyrelsen Regeringen indgik i juni 2004 en aftale med Dansk Folkeparti om en strukturreform. I december 2004 blev der udsendt en række lovforslag i høring, som skal udgøre det juridiske grundlag for gennemførelsen af kommunalreformen. I artiklen beskrives de foreslåede ændringer som er relevante for vandforsyningerne, med udgangspunkt i det materiale som er udsendt i høring. Der kan selvsagt komme ændringer på baggrund af høringen og de kommende politiske forhandlinger. De endelige konsekvenser af kommunalreformen kan derfor ikke beskrives med sikkerhed, førend Folketinget har vedtaget de nødvendige lovændringer. Baggrund og forudsætninger De overordnede rammer for kommunalreformen er fastlagt i den aftale om strukturreformen, som regeringen indgik med Dansk Folkeparti i juni 2004, og en efterfølgende aftale om en udmøntningsplan fra september I den politiske aftale om strukturreformen er natur- og miljøområdet beskrevet på to sider. I den efterfølgende aftale om en udmøntningsplan blev det præciseret, at opgaverne vedrørende råstofkortlægning og jordforurening hovedsagelig skulle ligge i regionerne, mens de øvrige opgaver på vandområdet ikke er yderligere beskrevet. 21

21 Der er således tale om en overordnet ramme for det videre arbejde med kommunalreformen, og der er selvsagt en række problemstillinger, som man ikke i aftalerne eksplicit har forholdt sig til. Når embedsværket har skullet udfylde rammen, har det i visse tilfælde været nødvendigt med fortolkninger af den politiske aftaletekst. En forudsætning som har været gældende for hele lovarbejdet har været, at der i forslagene til ny lovgivning kun foretages ændringer, som er en direkte konsekvens af strukturreformen. Der er således ikke med enkelte undtagelser gennemført andre ændringer i lovgivningen, heller ikke selvom en lovtekst på visse punkter vurderes ikke at være tidssvarende. Som et led i regeringens ønske om en klagereform er klageinstansen i alle miljøministeriets love dog ændret til miljøklagenævnet/naturklagenævnet, og der vil fremover kun være én klageinstans. Det er endvidere kun hovedlovene som ændres på nuværende tidspunkt. Ændringer i bekendtgørelser og vejledninger vil blive foretaget på et senere tidspunkt. Overordnet opgavefordeling Overordnet set deles amternes nuværende miljøopgaver på vandområdet mellem staten og kommunerne. Staten får ansvaret for at varetage nationale og internationale natur- og miljøinteresser, mens kommunerne skal varetage de konkrete myndighedsopgaver (tilladelser og påbud) og borgerrettede opgaver. Kommunerne skal således være borgernes indgang til det offentlige på miljøområdet. Dog vil visse opgaver, hvor det væsentligste hensyn er retssikkerhed og ensartethed, blive placeret i staten. Regionerne får ansvaret for jordforureningsområdet og råstofkortlægningen. På planlægningsområdet skal staten varetage den overordnede landsplanlægning og sektorplanlægning. Desuden placeres enkelte, konkrete planopgaver i staten, bl.a. vedr. større offentlig infrastruktur og anlæg 22

22 af national og regional betydning. Kommuneplanen bliver det samlende dokument, hvor de begrænsninger i arealanvendelsen, der følger af kommunernes egne beslutninger og af statslige og regionale beslutninger, vil fremgå. Regionerne får ansvaret for at udarbejde regionale udviklingsplaner, der bl.a. skal beskrive en ønskelig fremtidig udvikling for byer og landdistrikter samt for natur og miljøområdet. Udviklingsplanen vil udgøre grundlaget for regionsrådets evt. indsigelser mod et forslag til en kommuneplan. Den regionale udviklingsplan vil således alene være et led i processen forud for vedtagelsen af en kommuneplan, og udviklingsplanen får ingen retsvirkning over for borgerne og virksomhederne. Den overordnede opgavefordeling fremgår af tabel 1. Staten Kommunerne Regionerne Varetager nationale og internationale natur- og miljøinteresser, herunder: Konkrete myndighedsopgaver og borgerrettede opgaver, herunder: Enkelte sammenhængende miljøopgaver kan varetages af regionen, herunder: Overordnet landsplanlægning og sektorplanlægning Miljømålslov Kommuneplaner Vandløb myndighedsopgaver og vedligeholdelse Naturbeskyttelse beskyttede naturtyper (søer, heder osv.) bygge- og beskyttelseslinier Regionale udviklingsplaner Jordforureningsområdet Råstofkortlægning Tilsyn m. særlig komplicerede virksomheder og med kommunale spildevandsudledninger Konkrete myndighedsopgaver (tilladelser og påbud), bl.a. inden for miljøbeskyttelse og vandforsyning Tabel 1. Den overordnede fordeling af opgaver efter kommunalreformen. 23

23 De konkrete opgaver på vandområdet Kommunernes rolle Kommunerne overtager med forslaget til strukturreform amternes rolle som grundvandsmyndighed i henhold til vandforsyningslovens regler. Kommunerne overtager således ansvaret for alle indvindingstilladelser uanset formålet (VFL 20, 26), og fastsættelse af beskyttelsesområder omkring indvindingsboringer (MBL 22). Kommunerne skal i denne forbindelse føre et register over tilladelser til vandindvinding (VFL 70). Kommunerne kan give påbud om sløjfning af boringer (VFL 36) og indskrænkning af vandforbruget (VFL 52). Det vil desuden være kommunerne som skal give tilladelse til videregående vandbehandling til både kommunale og private vandværker (VFL 21). Endelig kan kommunerne give påbud om tvangsmæssig tilslutning af ejendomme til vandværk (VFL 29). Statens rolle Staten overtager amternes kompetence til at give vandværkerne påbud om forsyningspligt og påbud om udbygning (VFL 45-47). Dette sker for at undgå problemer med kommunal inhabilitet, da kommunerne kan have en egeninteresse i, at bestemte vandværker (kommunale eller private) skal forsyne et givet område. Endvidere kan staten give påbud om, at der skal oprettes et nyt vandværk i et givet område (VFL 29, stk. 4). Det er ligeledes staten, som fremover kan tilbagekalde indvindingstilladelser til private og kommunale vandværker (VFL 32), og som giver påbud om samarbejde mellem kommunale og private vandværker (VFL 48). Regulativer for kommunale vandværker skal efter forslaget ikke længere stadfæstes af staten (VFL 55). På spildevandsområdet skal staten føre tilsyn med alle kommunale spildevandsudledninger (MBL 66). Som et led i regeringens ønske om en klagereform overgår alle klagesager fra Miljøstyrelsen til Miljøklagenævnet. Der bliver således kun én klageinstans, hvor der i sager om vandindvinding til erhvervsformål i dag er to. 24

24 Planlægningen på vandområdet Miljømålsloven Miljømålsloven udgør det overordnede lovgrundlag for Danmarks implementering af vandrammedirektivet. Med strukturreformen forenkles inddelingen af Danmark i vanddistrikter. I stedet for de tidligere 12 vanddistrikter, som i store træk var sammenfaldende med amterne, opdeles Danmark nu i 4 vanddistrikter, jf. figur 1. Figur 1. Vandområdedistrikter efter kommunalreformen. 25

25 Staten får fremover ansvaret for at udarbejde vandplaner 1 og disse planers basisanalyse, målfastsættelse og indsatsprogram, som giver retningslinier for kommunernes efterfølgende planlægning og gennemførelse af planerne (MML 3). I henhold til miljømålsloven skal der forud for hver planperiode udarbejdes en basisanalyse, hvor vandområdernes tilstand, påvirkning af menneskelige aktiviteter m.v. skal vurderes (MML 5 og 6). Et resumé af basisanlysen skal indgå i vandplanen. I vandplanen skal der på grundlag af basisanalysen m.v. fastsættes miljømål for vandområderne (MML kap. 6). Basisanalysen omfatter bl.a., jf. bekendtgørelsen (ref. 4), en kortlægning af vandressourcernes beliggenhed, størrelse og kvalitet, samt en identifikation af de vandressourcer, der er særlig følsomme overfor forurening. Udgangspunktet herfor er, at vandområderne skal have opnået såkaldt god tilstand i For bestemte vandområder kan der dog fastsættes mindre strenge miljømål, ligesom tidsfristen for at opnå miljømålene kan forlænges. Endelig skal vandplanen indeholde et indsatsprogram med foranstaltninger som sikrer, at miljømålene kan opnås inden for de fastsatte tidsfrister (MML kap 8). Der foreslås indført en ny idéfase i tilvejebringelsen af vandplanerne, hvor borgere, kommuner, regioner og organisationer kan komme med forslag til den statslige planlægning (MML 27 a). Dette skal ske på baggrund af basisanalysen og arbejdsprogram for vandplanen og et udkast til væsentlige vandforvaltningsmæssige opgaver, som sendes i høring samtidig med iværksættelsen af idéfasen. Fristen for at indsende forslag skal være mindst 6 måneder. Regionerne får i denne forbindelse en koordinerende rolle i forhold til kommunernes forslag til den statslige planlægning. 1 og Natura 2000-planer, jf. MML 37. Natura 2000-planer omtales dog ikke yderligere i denne artikel. 26

26 På baggrund af vandplanen og dens indsatsprogram skal kommunerne som noget nyt udarbejde en kommunal handleplan (MML 31 a-e). Den kommunale handleplan skal indeholde en plan og prioritering for anvendelsen af virkemidler mhp. at gennemføre vandplanen og indsatsprogrammet. I vandplanen fastsættes således de overordnede rammer og mål, mens der i handleplanen skal prioriteres mellem de forskellige mulige lokale virkemidler, som skal sikre at vandplanen kan opfyldes. De første kommunale handleplaner skal vedtages i Vandforsyningsloven Kommunerne skal udarbejde indsatsplaner mhp. at beskytte grundvandet i de indsatsområder, som er fastlagt i vandplanen (VFL 13). Indsatsplanerne skal udarbejdes på baggrund af en nærmere kortlægning af arealanvendelse, forureningstrusler og den naturlige beskyttelse af grundvandet. Indsatsplanerne skal indeholde en detaljeret opgørelse over behovet for beskyttelse samt retningslinier og tidsplan for myndighedernes indsats til opnåelse af denne beskyttelse. Grænsedragningen mellem den kortlægning, som kan finde sted i forbindelse med kommunernes udarbejdelse af indsatsplaner, og den statslige kortlægning i forbindelse med basisanalysen, er ikke knivskarp. I det omfang den statslige kortlægning er tilstrækkelig detaljeret til, at der kan udarbejdes en indsatsplan, vil der naturligvis ikke være behov for en yderligere kommunal indsats. Omvendt kan der være tilfælde, hvor kommunerne vurderer, at der er behov for en yderligere detaljering af kortlægningen med henblik på at sikre en konkret grundvandsressource. Såfremt der er konflikter mellem de enkelte kommuners indsatsplaner efter VFL eller handleplaner efter MML, er det regionernes opgave at søge at mægle mellem de involverede parter. Kommunerne skal oprette koordinationsfora til at bistå sig med udarbejdelsen af indsatsplaner. Det enkelte koordinationsforum kan omfatte én eller flere kommuner, og skal som hidtil bestå af repræsentanter for 27

27 vandværker, myndigheder, jordbruget og andre relevante parter. Kommunerne overtager også opgaven med at opkræve gebyrer på vandindvindingstilladelser. Gebyrerne skal for det første finansiere den statslige basisanalyse efter MML i områderne med særlige drikkevandsinteresser og i indvindingsoplande til almene vandforsyningsanlæg uden for disse. For det andet skal gebyrerne finansiere udarbejdelsen af de kommunale indsatsplaner til beskyttelse af grundvandet efter VFL. For basisanalysen efter MML er det staten, som fastsætter gebyrets størrelse og meddeler dette til kommunerne, mens det for indsatsplanerne til beskyttelse af grundvandet er kommunerne selv, som fastsætter gebyret efter en vurdering af det lokale behov. Kommunerne har som hidtil ansvaret for at udarbejde vandforsyningsplaner. Konsekvenser for kommuner og vandforsyninger Grundvandsbeskyttelse og beskyttelse af vandområderne vil være et nyt fagområde, som kommunerne overtager med kommunalreformen. Uanset at kommunerne forventes at få tilført medarbejdere fra amterne, som har ekspertise på vandområdet, vil det tage tid, førend man i kommunalbestyrelserne og i forvaltningerne får skabt det nødvendige faglige og politiske vidensniveau på området og kan fastlægge strategien for, hvordan området skal forvaltes. Vandområdet er præget af en række interessekonflikter, især i forhold til arealanvendelsen. Det stiller krav om en helhedsorienteret kommunal indsats, hvor hensynet til miljøbeskyttelsen løbende skal afvejes imod andre interesser, især erhvervsinteresser. Målene for, hvilken miljøkvalitet vandområderne skal opfylde, vil være fastlagt af staten gennem 28

28 vandplanerne. Kommunernes rolle bliver således at sikre, at målsætningerne også opfyldes i praksis. Vandområdet er karakteriseret ved at kræve en sammenhængende forvaltning over store områder. Dette stiller store krav om kommunalt samarbejde og koordination hen over kommunegrænserne. For de kommunale vandværker vil kommunalreformen først og fremmest betyde en række organisatoriske ændringer i forbindelse med kommunesammenlægningerne. Der vil blive skabt større enheder (evt. også gennem sammenlægninger med kloakforsyningerne), og man vil søge at udnytte de stordriftsfordele dette kan medføre. De større enheder vil også give mulighed for en større grad af faglig vidensopbygning hos vandværkerne. I forhold til miljøbeskyttelsen og grundvandsbeskyttelsen er der behov for, at vandværkerne påtager sig en langt mere aktiv rolle end i dag. Der vil ikke længere være nogen myndighed, der - som amterne i dag har grundvandsbeskyttelse og beskyttelse af vandområderne som selvstændigt kompetenceområde, og som kan fungere som vagthund på området. Denne rolle bør vandværkerne derfor overtage. Da det fremover vil være kommunen, som er grundvandsmyndighed, vil vandværkerne kunne få mulighed for en løbende dialog om og påvirkning af den politik, der lokalt føres for at beskytte grundvandet. For de private vandværker vil det tilsvarende være gennem de samarbejdsudvalg, der i disse år oprettes i kommunerne, at der vil være mulighed for at sikre, at hensynet til grundvandsbeskyttelsen varetages. Jo tidligere vandværkerne kommer i dialog med kommunerne om grundvandsbeskyttelsen, jo større mulighed vil der formentlig være for at gøre sine synspunkter gældende. Så vandværkerne bør allerede 29

29 inden kommunalreformen træder i kraft gå i dialog med de kommende grundvandsmyndigheder. Referencer 1) Aftale om en strukturreform. Indenrigs- og Sundhedsministeriet. 2) Udmøntningsplan. Indenrigs- og Sundhedsministeriet. 3) Udkast til forslag til lov om ændring af lov om miljømål m.v. for vandforekomster og internationale naturbeskyttelsesområder (miljømålsloven) og lov om vandforsyning m.v. 4) Bekendtgørelse nr. 811 af 15. juli 2004 om karakterisering af vandforekomster, opgørelse af påvirkninger og kortlægning af vandressourcer. 30

30 Arsenfjernelse fra drikkevand Af civilingeniør Loren M. Ramsay, Watertech a/s, og civilingeniør Søren Jessen Denne artikel beskriver de væsentligste resultater fra to nylig afsluttede projekter om arsenfjernelse fra drikkevand. Det ene af disse, Rensning af arsen i en traditionel vandbehandling på vandværker (Jessen et al., 2004) blev udført af Miljø & Ressourcer DTU. Det andet projekt, Arsenfjernelse på danske vandværker (Ramsay, 2005) blev udført af Watertech a/s. Begge projekter er udført med støtte fra bl.a. Miljøstyrelsen. Grundlag Grundlaget for, at vi beskæftiger os med arsen i drikkevand, er hovedsagelig sundhedsaspekter, lovkrav og udbredelse. Sundhedsaspekter (ASTDR, 2000) Arsen optages ret effektivt i den menneskelige organisme og fordeles via blodbanen til mange organer, herunder lever, nyre, lunge, bugspytkirtel og hud. Leveren afgifter arsen, hvorefter hovedparten udskilles via urinen få dage efter indtagelse. Arsen opkoncentreres i et vist omfang, specielt i hår og negle. Ved indtagelse af lave arsenkoncentrationer over længere tid kan der opstå hyperpigmentering (pletter på huden) og mange meget alvorlige kroniske effekter. Disse effekter viser sig specielt, hvor der samtidig er dårlig kost og indtagelse af flere hundrede µg/l arsen. Hermed ses disse effekter i lande som Bangladesh og Indien, men ikke i Danmark. Indtagelse af arsen i drikkevand giver også risiko for kræft, specielt 31

31 hudkræft, lungekræft og blærekræft. Der findes ikke studier, der korrelerer arsen i drikkevand i Danmark til disse kræftformer, men ekstrapolering af udenlandske studier fortolkes i retning af, at risiko for kræft kan forekomme med de koncentrationer, der findes i drikkevand i Danmark. Lovkrav På baggrund af sundhedsaspekterne og EU-lovgivning har man i Danmark med ikrafttrædelsen af bekendtgørelsen Vandkvalitet og tilsyn med vandforsyningsanlæg indført en ny grænseværdi med virkning fra december Grænseværdien er på 10 µg/l ved forbrugernes taphane, mens værdien ikke må overskride 5 µg/l ved indgang til ejendommen. Dette skyldes, at der fra nogle installationer kan være risiko for frigivelse af arsen til vandet. Udbredelse Arsen er naturligt forekommende og er ret udbredt i dansk grundvand i bestemte magasiner. Ud af de 2568 danske vandforsyningsboringer, hvor der er målt for arsen, er der i råvandet påvist koncentrationer af arsen højere end 5 µg/l i 17 % (GEUS, 2004). Problemområderne er begrænset hovedsagelig til Århus, Vejle, Fyns, Storstrøms og Vestsjællands Amter. De fleste danske vandværker udfører en relativt simpel vandbehandling med iltning og sandfiltrering. En sådan vandbehandling fjerner råvandets arsen i nogen grad. Dette medfører, at en langt mindre procentdel af de danske vandværker overskrider grænseværdien i rentvandet. I Storstrøms Amt, der er relativt hårdt ramt af problemer med arsen, overskrides imidlertid grænseværdien på 8 % af amtets ca. 280 vandværker (Jessen et al., 2004). Den fjernelse der som nævnt ofte forekommer i dansk vandbehandling, skyldes at arsen bindes til jernoxider, der dannes, når jern i råvandet udfælder. McNeill & Edwards (1997) foreslår, at den procentvise fjer- 32

32 nelse af arsen er en funktion af koncentrationen af jern i råvandet. Jo mere jern i råvandet, jo bedre arsenfjernelse. Den anvendte formel var som følger: % fjernet As = K C Fe / (1 + K C Fe ) hvor C Fe er koncentrationen af jern i råvandet i mg/l, og K er en konstant i l/mg. Figur 1 viser sammenhængen, hvor den fuldt optrukne linje i figuren er baseret på resultater fra Ramsay (2005). Ved at udelade vandværk 4 og 10 blev konstanten K bestemt til 1,1. Figur 1. Data fra vandværkerne i undersøgelsen af Ramsay (2005). Den fuldt optrukne linje er baseret på 7 vandværker (vandværk 4 og 10 er udeladt). Arsens kemi Arsen kan forekomme på to oxidationstrin, nemlig As(III) og As(V). Disse to former har forskellig kemiske optræden. Typisk forekommer arsen i dansk grundvand hovedsagelig som As(III). Undersøgelser fra litteraturen viser, at As(V) er lettest at fjerne ved 33

33 vandbehandling. Dette skyldes, at As(V) kemisk bindes bedre til jernoxider end As(III). Betydningen af disse forhold er, at As(III) i råvandet må oxideres, dvs. omdannes til As(V), for at en effektiv fjernelse kan finde sted (Driehaus et al., 1995; Borho & Wilderer, 1996). Oxidation af As(III) til As(V) ved hjælp af almindelig iltning er en meget langsom proces (dage til uger) og er derfor ikke væsentlig i vandbehandlingssammenhæng. Til gengæld sker oxidationen meget hurtigt ved kontakt med manganoxider. Fjernelse og oxidation af arsen i filtre I en undersøgelse af, hvorledes arsen optræder i sandfiltre, er koncentrationer af As(III) og As(V) samt af Fe(II) og Fe(tot) målt i vandet under dettes vej gennem sandfiltre (Jessen et al., 2004). Resultater fra et af de i undersøgelsen medtagede filtre er vist i figur 2. De lodrette akser i figuren angiver dybden under toppen af sandlaget i filteret, mens de vandrette akser angiver koncentrationerne af arsen og jern. Det ses i figur 2A, at koncentrationen af As(tot) mindskes fra ca. 18 µg/l i toppen af filteret til ca. 5 µg/l i cm dybde, sideløbende med, at As(III) oxideres til As(V). Over omtrent samme dybdeinterval ses det i figur 2B, at koncentrationen af jern mindskes fra ca. 0,6 til 0 mg/l. I den nedre del af filteret, under 50 cm dybde, er koncentrationen af arsen konstant ca. 5 µg/l. Fjernelsen i den øvre del af filteret tilskrives, at arsen bindes til jernoxider, der dannes når jernet udfælder. Oxidationen af As(III) til As(V) sker sandsynligvis på overfladen af manganoxider i filteret. 34

34 A B Dybde (cm) Dybde (cm) Figur 2. Profil gennem Filter 2 på Holmegårdsvej Vandværk, Fensmark, Holmegård Kommune. (A) Koncentrationen af As(tot), As(III) og As(V) og (B) koncentrationen af Fe(tot) og Fe(II). Bemærk, at der med betegnelsen tot her henvises til summen af koncentrationerne af As(III) og As(V) i filtrerede prøver. Tilsvarende gælder for Fe(tot). Strømningshastighed gennem filteret: 7,7 m 3 /time; filterhastighed: 1,9 m/time; middel porevandshastighed: 5,7 m/time. Fra Jessen et al. (2004). Undersøgelse af filtersand Udfældningen af jern i råvandet under vandbehandlingen medfører, at der løbende afsættes jernoxider på overfladerne af filtrenes filtersand. Kun en del af disse jernoxider fjernes ved returskyl. Dermed er der mulighed for, at der i sandfiltre over flere års drift ophobes betydelige mængder jernoxider (figur 3). Disse ses ofte som rødbrune afsætninger på sandkornenes overflader. Tilsvarende jernoxider afsættes manganoxider ved, at mangan i råvandet udfælder. Undersøgelsen af Ramsay (2005) viser, at langt den overvejende part af de afsatte manganoxider ikke fjernes ved returskyl. Dette anses som en fordel, da selv mindre råvandskoncentrationer af 35

35 mangan over årene kan medføre betydelig ophobning af manganoxider på filtersandet og hermed fremme iltning af As(III) til As(V). Da arsen bindes til jernoxiderne, er der ligeledes mulighed for, at der i filtersandet over flere års drift ophobes store mængder arsen. Dette betyder bl.a., at skyllevandsslam og brugt filtersand skal håndteres og deponeres korrekt for at undgå eksponering til meget høje arsenkoncentrationer. Figur 3. Skematisk præsentation af korn af filtersand (f.eks. kvartssand), der efter års drift er dækket af jern- og manganoxider. Arsen(V) bindes og indbygges i jernoxiderne. I undersøgelsen af Jessen et al. (2004) blev filtersandets indhold af jernog manganoxider samt af arsen målt i lodrette profiler. Resultaterne fra disse målinger er vist i figur 4. 36

36 Figur 4. Indhold af (A) jern, (B) mangan og (C) arsen i tre filtre vist i lodrette profiler i filtrene. Det ses, at filtersandets indhold af de tre stoffer kun i mindre grad varierer med dybden. Fra Jessen et al. (2004). Figur 4 viser, at indholdet af jern, mangan og arsen stort set er konstant med dybden i de tre filtre. De generelt større indhold af stofferne i filtrene fra Elmevej Vandværk skyldes, at filtersandet her er ældre (24 år) end filtersandet på Holmegårdsvej Vandværk (6 år). Figur 4 viser ved sammenligning med figur 2, at filtersandet omlejres evt. i forbindelse med returskyl. Dette udledes af, at figur 2 viser, at jern og arsen fjernes i de øverste 50 cm af filtersandlaget. Betydning af reaktionsbassin Figur 5 viser jernindholdet i vandværkerne i Ramsay (2005). Figur 5A og 5B viser hhv. resultater fra prøver af blandet råvand (råvand fra evt. 37

37 flere indvindingsboringer før iltning) og iltet råvand (vand efter iltning og ophold i reaktionsbassin, men før sandfiltrering). Resultaterne viser, at jern i vandet forekommer dels som opløst jern (stribet mønster) og dels som partikulært jern (sort). Partikulært jern er jern, der er blevet oxideret og har dannet partikler, men endnu ikke bundfældet. Det ses, at råvandet som forventet indeholder hovedsagelig opløst jern, samt at partikulært jern dannes efter ophold i reaktionsbassinet (figur 5B), specielt på vandværk 4, 7, 8 og 10. Disse fire vandværker har derfor i det følgende en speciel interesse. A jern (mg/l) B jern (mg/l) Figur 5. Jernindhold i prøver fra de 9 vandværker med sandfiltre (Ramsay, 2005). Øverst (A), råvand og nederst (B), iltet råvandet ved afløb fra reaktionsbassin. Der vises opløst jern (stribet mønster) og partikulært jern (sort). 38

38 Tilsvarende grafer af arsen i råvand og iltet råvand (ikke vist) viser, at råvandet som forventet indeholder hovedsagelig opløst arsen. På vandværk 7 og 8 dannes partikulært arsen, formentligt idet arsen bindes til det partikulære jern. En tilsvarende dannelse af partikulært arsen på vandværk 4 og 10 forekommer ikke. Hermed er jernet i vandværk 4 og 10 blevet partikulært uden samtidigt at binde arsen. Dette forklarer den lavere arsenfjernelsesprocent for disse to værker i figur 1. Den manglende binding af arsen til jernpartiklerne på vandværk 4 og 10 skyldes formentlig, at arsen i råvandet på disse værker findes næsten udelukkende som As(III). Det kan desuden bemærkes, at totalkoncentrationen af jern er faldet fra blandet råvand til iltet råvand specielt i vandværk 4 og 10 som følge af bundfældning af noget partikulært jern i reaktionsbassinet. Ligevægtsstyret fjernelse Et væsentligt forhold ved fjenelsen af arsen i sandfiltre er, at arsen ikke blot bindes til jernoxider, men også kan frigives fra disse, forudsat de rette kemiske forhold er til stede. Figur 6. Binding af arsen til jernoxider på filtersand. Processen, hvorved arsen kan bindes til jernoxider, er reversibel. 39

39 Processen kan forklares ud fra et ligevægtsbegreb: Når arsen i vandet bindes til jernoxider, forløber reaktionen ikke indtil al arsen er bundet, men kun indtil en vis ligevægt indtræder. Ved denne ligevægt forekommer med tiden konstante koncentrationer af arsen i hhv. vand og jernoxider. Øges i en sådan situation momentant koncentrationen af arsen i vandet, vil der efter tilstrækkelig tid igen forekomme ligevægtforhold. Koncentration af arsen i såvel vand som jernoxider er i denne nye situation højere end i den tidligere situation. Mindskes derimod koncentrationen af arsen i vandet, vil en del af den til jernoxiderne bundne arsen frigives. Samlet er der derfor tale om en såkaldt reversibel proces. Generelt kan man om ligevægtssituationen sige, at til en given koncentration af arsen i vandet hører netop én mætningskoncentration af arsen bundet i jernoxiderne. I figur 2 ses det, at der i den nedre del af filteret optræder konstante koncentrationer af arsen. Dette skyldes netop, at en ligevægt som ovenfor beskrevet optræder i denne del af filteret. Reversibiliteten af processen hvorved arsen bindes, kan have stor betydning for vandværker, der søger løsningsmuligheder for rensning for arsen. Hvis et vandværk med henblik på at afhjælpe arsenproblemer skifter til indvindingsboringer med mindre arsen, vil arsen bundet til de allerede afsatte jernoxider i værkets filtre kunne frigives og derved udvaskes. Således kan koncentrationerne af arsen ved udløbet fra filtrene overstige koncentrationen af arsen i råvandet. Dette vil fortsætte, indtil mængden af udvaskbar arsen fra filtersandet er opbrugt, eller, hvis råvandets koncentration af arsen er større end nul, indtil der er ligevægt mellem koncentrationen af arsen i råvandet og i filtersandets jernoxider. På denne måde kan man med hensyn til arsenfjernelse i sandfiltre sige, at filtersand fra før en ændring i råvandskoncentrationen af arsen kan huske den tidligere (historiske) råvandssammensætning, og kan reflektere denne i en periode efter en ændring til en ny råvandssammensætning. 40

40 Jessen et al. (2004) viser, at ligevægtsstyret arsenfjernelse kan forekomme. På nuværende tidspunkt vides ikke, hvornår og hvor længe denne har betydning. Løsningsmodeller Der findes flere teknikker, der er i stand til at fjerne arsen fra drikkevand. I international litteratur nævnes teknikker baseret på udfældning, sorption og membranfiltrering. Det kan være vanskeligt at skelne mellem udfældning og sorption, da begge processer kan foregå samtidig og i samme teknik. I f.eks. Tyskland, England og USA, hvor der allerede er erfaringer med fuldskala-rensning for arsen, er det specielt de to teknikker fældning (ved hjælp af jern og en koagulant) samt sorption (på et specielt jernoxidgranulat), der er populære. I Danmark vurderes det, at løsninger for de forskellige vandværker vil være individuelle. Hermed vil det ikke være en enkelt teknik, der skal bruges i alle tilfælde. Hvis en indledningsvis undersøgelse af forholdene på et vandværk viser, at der ikke opnås den forventede arsenfjernelse ifølge kurven i figur 1, vil rensning normalt kunne optimeres op til kurven, f.eks. ved bypass af reaktionsbassinet. I mange tilfælde vil optimeringstiltag dog være utilstrækkelige til at overholde grænseværdien. Det forventes, at dosering af opløst jern (uden koagulant) samt opstilling af efterpoleringsfilter med jernoxidgranulat vil blive de mest anvendte teknikker i Danmark. Jerndosering medfører en meget begrænset stigning i driftsomkostningerne og kan anvendes, hvor råvand indeholder meget lidt jern i for- 41

41 vejen, eller hvor en overkapacitet på vandværket muliggør ombygning fra sandfiltre i parallel til sandfiltre i serie. Her doseres jern på efterfiltret. Anvendelse af et efterpoleringsfilter med jernoxidgranulat er mere omkostningskrævende, men har sin berettigelse, hvor man ikke ønsker at forstyrre den nuværende vandbehandling, og hvor rentvandstanken har en tilstrækkelig kapacitet til, at råvandspumpernes ydelse kan sættes ned til et minimum. Teknikken er desuden bedre egnet end jerndosering, hvor råvandet indeholder meget arsen, samt hvor vandværket ikke ønsker at håndtere jernsalte. For begge løsninger gælder, at skyllevandsslam, brugt filtersand og brugt granulat skal håndteres og deponeres korrekt for at undgå eksponering til høje arsenkoncentrationer. Andre relevante tiltag kan være sløjfning af boringer med højt arsenindhold samt udskiftning af gammelt filtermateriale (hvis jern/arsenforholdet i råvandet stiger). Det vurderes, at tiltag som ændring af filterhastighed, anvendelse af andet filtermateriale, forbedring af iltning mm. kun sjældent vil kunne forbedre arsenfjernelsen. Konklusioner Arsen forekommer naturligt i grundvand i koncentrationer, der overskrider grænseværdien for arsen i drikkevand. Ved den i Danmark udbredte vandbehandling med iltning og sandfiltrering fjernes arsen i nogen grad, idet arsen bindes til jernoxider, der dannes når jern i råvandet udfælder. Det gælder således generelt, at jo mere jern i råvandet, jo bedre fjernelse af arsen. En effektiv binding til jernoxiderne forudsætter, at arsen findes på den oxiderede form, som As(V). Hovedparten af arsen i råvand findes typisk som den reducerede As(III). Der sker dog en iltning til As(V) på filtersandet. 42

42 Mange vandværker kan trods den normale fjernelse ikke levere drikkevand, der overholder grænseværdien for arsen. Overordnet forventes to løsningsmodeller for disse vandværker at få størst betydning i Danmark. Den første af disse er tilsætning af opløst jern før filtreringen. Den anden er opstilling af efterpoleringsfiltre med jernoxidgranulat, hvortil arsen bindes. Valg af den mest optimale løsning kræver kendskab til anlægs- og driftsparametre samt måling af de forskellige former af udvalgte parametre på kritiske steder hen igennem anlægget. Løsninger forventes således at være individuelle for de forskellige vandværker. Referencer Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (2000). Toxicological Profile For Arsenic. U.S. Department of Health and Human Services. Borho, M. & Wilderer, P. (1996) Optimized removal of arsenate(iii) by adaption of oxidation and precipitation processes to the filtration step. Water Science and Technology, 34(9) Driehaus, W., Seith, R., & Jekel, M. (1995) Oxidation of arsenate(iii) with manganese oxides in water treatment. Water Research, 29(1), GEUS, Grundvandsovervågning Jessen, S., Larsen, F., Vidkjær, M., Arvin, E. & Mosbæk, H. (2004) Rensning af arsen i en traditionel vandbehandling på vandværker Muligheder for at forbedre fjernelsen af arsen. Arbejdsrapport, Miljøstyrelsen. In Press. Larsen, C. L. & Larsen, F. (2003) Arsen i danske sedimenter og grundvand. Vand & Jord, 10. årgang/nr. 4,

43 McNeill, L. S. & Edwards, M. (1997) Predicting As removal during metal hydroxide precipitation. J. Am. Water Works Assoc., January 1997, Ramsay, L. (2005). Arsenfjernelse på danske vandværker. Arbejdsrapport, Miljøstyrelsen. In Press. 44

44 Arsenfjernelse fra drikkevand med okkergranulat Af Peter Borch Nielsen, Krüger A/S Indledning I forbindelse med at grænseværdien for arsen er reduceret fra 50 µg/l til 5 µg/l per 25. december 2003, har adskillige vandværker fået problemer med at overholde vandkvalitetskravet. Den kraftige stramning af grænseværdien skal ses i lyset af arsens store giftighed. Lang tids påvirkning af selv meget lave koncentrationer af arsen kan over år være årsag til forskellige former for kræft og kredsløbsforstyrrelser. Arsen i grundvandet stammer typisk fra naturligt forekommende mineraler i undergrunden og forekommer oftest som uorganisk arsen(iii), som er den mest giftige form for arsen. Metoder til arsenfjernelse Ved en traditionel dansk vandbehandling kan arsenindholdet reduceres, men adskillige vandforsyninger med arsen i råvandet ender efter vandbehandlingen med et arsenindhold i drikkevandet på 5-20 µg/l. Der findes forskellige gennemprøvede metoder til fjernelse af arsen, som er implementeret i fuldskala-anlæg i udlandet. Heraf kan nævnes: jern- eller aluminiumdosering med efterfølgende filtrering i traditionelle porøse filtre 45

45 jern- eller aluminiumdosering med efterfølgende filtrering i mikrofiltreringsmembraner jerndosering i MetClean kolonne ionbytning membranfiltrering ved omvendt osmose eller nanofiltrering adsorption på specialfremstillet granulat Endvidere er der teoretisk belæg for, at vandværker med henstandstank mellem iltning og filtrering kan forbedre arsenfjernelsen ved at bypasse henstandstanken dette tiltag undersøges i øjeblikket i praksis i Danmark. Enkelte vandværker med dobbeltfiltrering har prøvet at lede dele af råvandet direkte til efterfiltrene for at forbedre arsenfjernelsen. Dette har naturligt nok forstyrret fjernelsen af ammonium og mangan i efterfiltrene, hvorfor denne løsningsmulighed generelt ikke kan anbefales. I 2004 er der derudover i Danmark afprøvet: 1. jerndosering med efterfølgende sandfiltrering og 2. adsorption på okkergranulat som mulige metoder til arsenfjernelse. Nærværende indlæg gennemgår de opnåede resultater af forsøg med okkergranulat. Okkergranulat Okkergranulat er filtermateriale som er specialfremstillet ud fra okker (FeOOH/Fe(OH) 3 ). Et eksempel på fysiske og kemiske karakteristika for materialet er gengivet i tabel 1. 46