Beluftningsanlæg til perchlorforurenet grundvand på Solhøj Kildeplads

Transkript

1 Beluftningsanlæg til perchlorforurenet grundvand på Solhøj Kildeplads - Erfaringer fra pilotforsøg, design, indkøring og drift Dansk Vand Konference, den Kaare Klit Johansen, KE og Flemming Dahl, COWI 1

2 Forureningen på Solhøj Kildeplads I 2004 blev KE tvunget til afværgepumpning fra 5 ud af 8 boringer på Solhøj Kildeplads p.g.a. forurening med perchhlorethylen også kaldet tetrachloretylen (PCE) Koncentrationen af PCE svingede fra 1 til 3 µg/l, hvor grænsen for drikkevand er 1 µg/l Produktionen på Solhøj Kildeplads faldt fra 5,9 mio. m 3 /år i 2003 til 2,6 mio. m 3 /år i 2006 KE startede nogle beluftningsforsøg med beluftningskolonner på Thorsbroværket, men opnåede ikke tilstrækkeligt gode resultater I 2007 blev COWI engageret til at undersøge og optimere beluftningsprocessen i et pilotanlæg 2

3 Faktorer der bevirker en god og hurtig afblæsning (stripning) af flygtige stoffer i vand Forhold mellem ligevægtskoncentrationen af stoffet i luft og i vand (Henrys konstant) Stor kontaktflade mellem luft og vand Luftflow (L) og vandflow (V) samt forholdet L/V Bedste resultat opnås ved modstrømsbeluftning, hvor luft og vand går i hver sin retning Udformning af beluftningskolonnen, hvor højden af fyldmaterialet bestemmer effektiviteten for en given kolonne Fyldmaterialets form og størrelse bestemmer overfladen, stofovergangen og tryktabet i kolonnen 3

4 Henrys konstant for typiske flygtige stoffer i vand Jo større Henrys konstant er for et givet stof, jo hellere vil stoffet gå fra vandfasen til luftfasen. Man kan sige, at det er lettere at afblæse et stof med stor Henrys konstant Stof Henrys konstant, kpa Trichlorethylen Trichlormethan Tetrachlorethylen (perchlor) Tetrachlormethan (chloroform) ,1,1-trichlorethan Vinylchlorid Cia-1,2-dichlorethen Methan Kuldioxid

5 Stripningsforsøg i 2007 Pilotanlægget blev leveret af Krüger, og det kunne behandle maksimalt 30 m 3 /h Test af tre slags fyldlegemer: Bafler fra Krüger Perforerede rør fra Microdrop Palringe fra VFF Füllkörper i Tyskland 5

6 Tre forskellige fyldmateriale blev testet Bafler Microdrop rør 25 mm palringe 6

7 PCE [µg/l] Resume af forsøgsresultater fra pilot plant 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Stripning med forskellige fyldlegmer ved 10* m3/h Luft/vand-forhold Baffler Microdrop 15 mm pal 25 mm pal Rensekrav Perchlor i råvand = 2,7 µg/l 7

8 Design af fuldskala anlæg I sommeren 2008 besluttede KE efter de gode forsøgsresultater at få etableret et fuldskala anlæg til 750 m 3 /h. Anlægget skulle bestå af 3 beluftningskolonner til afblæsning af PCE samt 1 kolonne til iltning af vandet fra de to boringer, som ikke var forurenede med PCE Kvaliteten af det rensede vand: PCE < 0,5 µg/l Anlægget skulle være et fuldautomatisk anlæg, der kunne fjernstyres fra KE s centrale overvågningscenter Der skulle tilsættes kuldioxid efter afblæsningen for at kompensere for det afblæste kuldioxid 8

9 Fuldskala anlæg til 750 m 3 /h Boring Max. 200 m 3 /h Max. 600 m 3 /h Iltningskolonne 4 Stripkolonne 3 Stripkolonne 2 Stripkolonne 1 Pumperør, Ø800 Max. 750 m 3 /h Kuldioxid kg/h Kuldioxid lagertank 6 m 3 Fordamper Til Thorsbro værket Max. 750 m 3 /h 9

10 Beluftningskolonne 10

11 100 m 2 træhus med kælder 11

12 Lagertank for kulsyre 12

13 4 kolonner i sort PE fyldt med PP-palringe 13

14 Fyldlegemer: 25 mm palringe i PP 14

15 Betjeningsgang ved kolonnetop 15

16 Rensegrad ved forskellige driftsforhold Indgangskoncentration af perchlor: Serie A: 1,5 µg/l og Serie B: 1,2 µg/l Bedst renseeffekt ved lavt vandflow og højt luftflow 16

17 CO 2 og ph Ved stripning stiger vandets ph fra ca. 7,10 til ca. 8,10 og KUP stiger fra ca. 0,5 til ca. 3 dh Ved CO2 dosering (15-20 g/m 3 ) bringes ph ned igen på ca. 7,3-7,4 17

18 Kalkudfældningspotentiale og ph 18

19 PCE emission til atmosfæren PCE tilhører hovedgruppe I i Luftvejledningen, 2/2001 PCE har en B-værdi på 0,01 mg/m 3 Hvis emissionen er > 25 g/h skal koncentrationen være < 2,5 mg/m 3 Hvis PCE = 5 µg/l er max-emissionen = 600 m 3 /h * 5 mg/m 3 = 3000 mg/h. Det betyder, at der ikke er krav til emissionskonc. Spredningsfaktor G = (0,83 mg/s)/b = (0,83 mg/s)/0,01 = 83. Når G < 250 er spredningen OK ved udledning via tag Konklusion: Rensning eller skorsten ikke påkrævet 19

20 Anlægsopbygning Den samlede understation Solhøj består af et dykpumpeanlæg med i alt 8 stk. dykpumper samt et nyt beluftningsanlæg bestående af iltningsanlæg, blæsersystem, CO2-anlæg og trykpumpeanlæg. Det vil sige et bestående anlæg sammenbygget med et nyt anlæg. Grundlæggende styring; setpunktet for ydelsen fra understationen leveres af SRO-anlægget. Setpunktet leveres i m 3 /h. Setpunktet fastlægger indpumpningen til iltningsanlægget. Udpumpningen foretages af 2 stk. trykpumper. Disse reguleres efter et givet niveau i en udvalgt kolonne i iltningsanlægget. Under forudsætning af, at der ikke er lækager, vil det fra SRO-anlægget leverede setpunkt i praksis fastlægge understationens ydelse. Den tilførte luftmængde til hver kolonne styres proportionalt med vandflowet ved at regulere den tilhørende blæser via frekvensen på VLT en CO 2 -tilsætningen reguleres via en reguleringsventil proportionalt med vandflowet Stationen kan betjenes såvel lokalt som via SRO Intern kommunikation via Profibus 20 20

21 Solhøj indvinding Boringer 21 21

22 PI Diagram kolonner kolonner (iltning) 22 22

23 PI Diagram CO 2 anlæg 23 23

24 PI Diagram Trykpumper 24

25 Generel drift - Driftsparametre Indvinding på kildepladsen Indvindingsfordeling på kildepladsen Luftdosering på kolonner, eller det såkaldte L/V forhold CO 2 dosering i g/m 3 produceret vand Valg af kolonner til drift 25 25

26 Generel drift - Målinger 4 stk. Niveaumålere, kolonne 1-4 Aktuelt niveau 11 stk. Levelswitche Aktiveret 5 stk. Flowmålere, kolonne Værket Aktuelt flow 4 stk. Reguleringsventiler Åbningsgrad 6 stk. VLTér Aktuel frekvens 3 stk. Trykmålere, 2 Indgang kildeplads + afgang Aktuelt tryk 8 stk. Løftehøjde, for hver dykpumpe Aktuel højde 8 stk. Vsp måling, for hver dykpumpe Aktuel Vsp 1 stk. Gascontroler Åbningsgrad+flow 5 stk. PH-målere Aktuel PH værdi 8 stk. Differenstryk, for hvert luftfilter Aktuel trykfald 26 26

27 Generel drift - Alarmer Niveaumålere Høj/lav Flowmålere Høj/lav Trykmålere Høj/lav PH-målere Høj/lav Levelswitche Aktiveret Pumpeanlæg Fasebrud, Termofejl, Frekvensomf. Fejl, Ventilfejl Dykpumper Fasebrud, Termofejl, Styresp.fejl, Diverse Ventiler Fejl Boringshuse Indbrudsalarm Iltningsbygning Indbrudsalarm, Vand på gulv, CO2-alarm 27 27

28 Basis i styringen Overvejelser ved projekteringen Lokal rentvandsbeholder kontra niveaustyring Simpel styring - få komponenter kontra potentiel mulighed for forurening Valg niveaustyring Ydelsen fra understationen i m3/h. fastlægges via indpumpningen fra de 8 boringer til iltningsanlægget. Udpumpningen reguleres efter et givet niveau i en udvalgt kolonne i iltningsanlægget. Udfordring Ønske om mindst muligt vandvolumen Hurtig indregulering Konstant vandniveau ( ikke vand i luftfiltre kontra ikke luft i pumper ) 28 28

29 Kolonne overvågning Kolonne 3 Set fra venstre: Niveautransmitter PH-elektrode (E+H) Vandstandsglas Tømmehane vandstandsglas Prøvehane 29 29

30 Niveaumåling 30 30

31 Kontrolpanel 12 lokal touch panel med interface mod det IGGS-baserede SRO 31 31

32 Menubillede fra lokalpanel 32 32

33 Skærmbillede fra IGGS 33 33

34 Sikkerhedforanstaltninger ved CO 2 To uafhængige kuldioxidmonitorer ved gulvniveau horn og blink ved dør Procesventilation fra gulvniveau, starter med kælderlys eller ved overskridelse af alarmniveau Personligt værnemiddel Håndholdt IR CO2-måler 34 34

35 Driftsøkonomi Drift 500 m 3 /h m 3 om året CO 2 18 g/m 3 CO 2, pris 1,24 kr/kgxco 2 Timebasis 9 kg/time Timebasis, pris 11,16 kr/time Omkostning til CO kr/år Tryktank Tryktank + pc, leje Omkostning tryktank + pc, leje Elforbrug til blæser + pumper Forbrug Elpris kr/måned kr./år 7 kw 0,75 kr/kwh Omkostning til el kr./år Total pris, drift kr./år 0,04 kr./m 3 Prisen er udregnet som den meromkostning, der er ved at behandle vandet fra Solhøj