Central blødgøring af drikkevand Teknologier og udfordringer

Transkript

1 Central blødgøring af drikkevand Teknologier og udfordringer v. Chefingeniør Peter Borch Nielsen / Krüger

2 Vandets hårdhed og kalkfældnings-potentiale Total hårdhed ( dh) dh = [Ca] / 7,13 + [Mg] / 4,35 I Danmark og udlandet blødgøres typisk til 6 12 dh. Kalkfældnings-potentiale (CCPP) [Ca] * [CO₃] > Ks (ligevægskonstant) Ønskes typisk under 70 mg/l CaCO₃ ved 90 grader C. (Beregnet med PhreeqC Stimela database) HUSK: fjernelse af både hårdhed (Ca og Mg) og uorganisk kulstof er optimalt for kalkfældningen. 2

3 Blødgøring: eksempel på effekter Positive effekter Reduktion af kalkbelægninger i installationer (CCPP reduceres) Energiforbrug reduceres Mindre forbrug af sæbe (reduceret hårdhed) Vaskemaskine, personlig hygiejne Mindre forbrug af kemikalier i husholdninger (lavere CCPP) Afkalkning af elkedler, perlatorer etc. Øget levetid for husholdningsapparater, vandvarmere etc. (lavere CCPP) Negative effekter Stigende vandpriser/driftsomkostninger Investeringer i nyt anlæg Øgede driftsomkostninger til pasning/kemikalier/udstyr Ændringer i vandkemi Sundhedseffekter Mindre: Ca, Mg, F Mere: Na Korrosionsindeks ændres Øget centralt energiforbrug Øget vandspild Afhængig af blødgøringsmetode 3

4 Samfundsøkonomisk gevinst ved blødgøring Beregnet samfundsøkonomisk gevinst ved blødgøring til: 6 dh: 33 mia DK 10 dh: 22 mia DK 14 dh: 17 mia DK (beregnet som netto nutidsværdi ekskl. sundhedseffekter) Alle alternativer er samfundsøkonomisk rentable Størst gevinst for private husholdninger Særligt vandforbrugende virksomheder vil opleve let forøgede omkostninger 4

5 Blødgørings-teknologier til central blødgøring Teknologi Typisk effektivitet Typisk anlægskapacitet For-/efter Behandling Calcium Magnesium m³/time Typisk 1 Kalkpille (pellet) 90 % < 5 % Efterfiltrering og ph justering, UV 2 LPRO membranfiltrering 95 % 95 % Forfiltrering og ph justering, UV 3 Traditionel ionbytning 99 % 99 % Forfiltrering, UV 4 CARIX ionbytning % % Forfiltrering og ph justering, UV 5 Elektrolytisk kalkfældning < 50 % < 50 % For- og evt. efterfiltrering og ph justering, UV 6 Kemisk fældningsanlæg 95 % 90 % Efterfiltrering og ph justering, UV Teknologier, der ikke blødgør, men har eller kan have en effekt på kalkudfældningen: Kuldioxid dosering ( ), ultralyd (?), magnet (?). 5

6 Kalkpille (pellet) Med lud, kalk eller natriumkarbonat tilsætning Lavt vandspild ( 1%) Lavt energiforbrug Fjerner ikke magnesium Relativ stor kemikalietilsætning Tilfører natrium Pasningskrævende Bedst funktion ved stabil drift 6

7 Principdiagram for trad. vandbehandling Indvinding Iltning Filtrering Rentvandsbeholder Udpumpning 7

8 Principdiagram for kalkpille blødgøring Indvinding Iltning Filtrering Rentvandsbeholder Udpumpning Kalkpille kolonner Syre Base Kvarts sand UV desinfektion Klor Bisulfit Ionbytter Saltholdigt vand til bortskaffelse Salt Kalkpiller Piller til aftager Vand til afløb 8

9 Pellet anlæg Brøndby 230 m³/time Traditionel vandbehandling med iltning og filtrering 9

10 Pellet kollonner 10

11 Lud anlæg 11

12 Sandlager og -vask 12

13 Pellet lager og kuldioxid 13

14 On-line målinger 14

15 HOFOR: Blødt vand 2024 til København 7 regionale vandværker: m³/time/anlæg Produktion af 50 million m³ vand per år Blødgøring fra til 10 dh (kalkpillemetoden) Forbrug/produktion Per døgn Per år Natriumhydroxid (27%) m³ Kvartssand ton 1,5 550 Kuldioxid ton 2,5 900 Kalkpilleproduktion ton

16 Traditionel ionbytning Lavt vandspild (1 4 %) Lavt energiforbrug Billig i drift og anlæg Let at passe Relativ stor kemikalietilsætning Tilfører natrium til vandet Fjerner ikke carbonat 16

17 Tårnby Vandværk 50 m³/time 30 til 19 dh 17

18 CARIX ionbytning Driftssituation Regenerering Ingen kemikalietilsætning (kun kuldioxid) God afløbskvalitet Reducerer nitrat Stort vandspild (5-10%) Stort energiforbrug 18

19 Udbredelse af CARIX anlæg - Tyskland 19

20 LPRO membranfiltrering Begrænset kemikalietilsætning Barriere for mikrobiel forurening Stort vandspild (10-20%) Stort energiforbrug Afledning til recipient kan være problematisk (og no go hvis der skal betales spildevandsafgift) 20

21 Yderby Lyng 25 m³/time 25 til 10 dh 21

22 Elektrolytisk afkalkning Anode (oxidation): Katode (reduktion): HCO₃ + H+ CO₂ + H₂O Ca²+ + HCO₃ + OH CaCO₃ + H₂O Cl - Cl 2 + e - H + + e - H 2 Der kan dannes klor, brint og trihalomethaner. Produktion af kalkslam. Højt energiforbrug: 0,8 kwh/m³ Under 50% reduktion af hårdhed Ingen kemikalietilsætning 22

23 Elektrolytisk blødgøring Flere fuldskalanlæg i Frankrig Pilotanlæg testet i Ringsted og VCS 23

24 Vandkvalitet og korrosion Udvalgte gældende og vejledende drikkevandskrav til bl.a. blødgjort vand Parameter Enhed Værdi Hårdhed dh 6 12 CCPP₉₀ mg/l CaCO₃ < 70 Natrium mg/l < 175 Hydrogencarbonat mg/l > 100 Aggressiv kuldioxid mg/l Ikke målelig ph - 7 8,5 Korrosionsindeks F.eks. Larson-Skold indeks: (Cl + 2*SO₄² ) / HCO₃ (angivet i mol/l) < 0,8: lav tendens til korrosion 0,8 1,2: nogen tendens til korrosion > 1,2: høj tendens til korrosion 24

25 Overslag på udgifter Forudsætninger: For- og/eller efterbehandling foretages i eksisterende vandværk uden ombygning Bygning for blødgøringsanlæg uden specielt arkitektonisk udtryk Standardkomponenter i anlægget 25

26 Blødgøring Nogle mulige udfordringer ved blødgøring Efteruddannelse af sagsbehandlere og rådgivere/leverandører er nødvendig for minimering af risici Efteruddannelse af driftsfolk på forsyninger til pasning af kemiske procesanlæg med kemikaliehåndtering og øget on-line overvågning. Delvis udbredelse af blødgøring i forsyningsområdet Nogle forbrugere får dagligt varierende hårdhed Nogle forbrugere får ikke leveret blødgjort vand og betaler for at andre får blødgjort vand Korrosion i ledningsnettet ved sammenblanding af vandtyper Risiko for øget korrosion af ledningsnet og rør i huse ved fejldimensionering Drikkevandsgodkendte materialer i vandværker stigende tendens i DK GDV godkendt (Dansk), DWGV/ KTW (Tysk), ATA/KIWA (Hollandsk), SP/KIWA (Sverige) TAK FOR OPMÆRKSOMHEDEN 26