Dansk Vand Konference 2010

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Dansk Vand Konference 2010"

Elias Nielsen
10 år siden
Visninger:

1 Dansk Vand Konference 2010 DANVA, Århus oktober 2010 Kalkudfældning i PE ledninger De problemer det kan medføre Og løsninger Henrik Aktor

2 Lad os lige få det på plads! Hvad er problemet Kalkudfældninger i PE rør bøjning

3 Lad os lige få det på plads! Hvad er problemet Kalkudfældninger i PE rør bøjning = kalkflager fra PE rørets væg som er faldet af Og cementeret til et massiv fort for carius og baktus

4 Lad os lige få det på plads! Hvad er problemet Vandrør er ikke bygget til sediment transport

5 Kalkudfældninger giver normalt ikke disse problemer Mindre rør lysning over årene er jo helt normalt og nødvendigt for korrosionsbeskyttelse i installationer Kalkudfældning i gamle romerske akvædukter beskyttede mod blyforgiftning I nogle tilfælde kan kalkudfældning give problemer med tilstopning af rør særlig i varmt vand systemer hvor kalkudfældning også generer varmeveksler

6 PE rør er forholdsvis fleksible og kan deformeres i takt med variationer i tryk. Trykvariationerne kommer f.eks. Forbrugsvariationer Start stop af pumper Uhensigtsmæssig styring af hastigheds regulerede pumper Ledningsbrud Hvad sker der?

7 Hvad sker der? PE rør er forholdsvis fleksible og kan deformeres i takt med variationer i tryk. Trykvariationerne kommer f.eks. Forbrugsvariationer Start stop af pumper Uhensigtsmæssig styring af hastigheds regulerede pumper Ledningsbrud Kalk er derimod et væsentligt mere stift materiale og kan ikke følge med PE rørets deformation. Kalkflagerne samles på bunden af røret og cementerer

8 Rør materialers stivhed Materiale Young s modul GPa (10 9 N/m 2 ) Stål 207 Duktilt jern 172 Støbejern 90 Kalk (CaCO 3 ) PVC 3,3 PE 0,8

9 Kalkudfældning - Hvor hurtigt og hvor meget? Udfældningshastigheden: D D U = K*A* ( {Ca 2+ }{CO 2-3 } - D K C ) D Kemisk overmætning K k k T T k f k f Tilgængeligt overfladeareal Transportafhængig konstant Temperaturafhængig konstant

10 Kalkudfældning - Hvor hurtigt og hvor meget? Data fra præsentation på årskursus i 2001 Forsøg udført på Hjelmsølilleværket, Næstved Vandforsyning, august 2000 Belastning Ind filter 3 Ud filter 3 Tilstands ændringer i filter sektion filter 3 TAL TUC TAL TUC D TUC D TAL D CaCO 3 m 3 /h m 3 /h mekv/lmmol/l mekv/lmmol/lmmol/l mekv/l mg/l 10 7 *mol/l/s mol/cm 2 /s 28 6,02 6,10 5,85 6,01 0,09 0,16 9 1,1 1,2E ,86 6,01 0,09 0,15 9 1,1 1,2E ,00 6,10 5,85 5,98 0,12 0, ,0 3,3E ,00 6,09 5,87 5,99 0,11 0, ,1 4,5E ,90 6,03 0,07 0,11 7 2,6 2,9E ,02 6,12 5,88 6,02 0,08 0,13 8 2,0 2,2E ,00 6,10 5,92 6,06 0,04 0,09 4 2,0 2,2E ,92 6,06 0,04 0,09 4 2,0 2,2E ,94 6,07 0,03 0,07 3 2,2 2,5E-12 Målinger udført på DN 900 transportledning. Opholdstid i rentvandstank + ledning ca. 5 dage 5,73 5,91 0,12 0, ,0028 6,3E-12

11 Kalkudfældning - Hvor hurtigt og hvor meget? Lad os se på PE røret fra før U ledning = 6,3*10-12 mol/cm 2 /s = 0,02 gram/cm 2 /år = 0,1 mm/år U = 62 gram kalk pr. år pr. meter D D D Skallerne falder af f.eks. 6 gange pr. år De har både inderside og yderside U = 6 x 2 x 62 = 744 gram kalk pr. år pr. meter Kan det overhovedet lade sig gøre? Eksempel: 1 mio. m 3 /år, 30 km ledning giver 20 tons/år (20 g/m 3 ) Ø 10 cm 100 cm Ja, det er realistiske tal, hvis vandet er hårdt og ph er forøget med 0,6 0,8

12 Hvad kan man så gøre ved problemerne hvis det er aktuelt i distributionsnettet? Man kan konditionere drikkevandet (sænke ph) fordi det er ph stigning pga. CO 2 afgasning der er den kemiske drivkraft for problemet (man kan også gå tilbage til støbejerns rør eller skifte råvands kvalitet, men helt ærligt mand! ) Eksempler på konditioneringsprincipper CO 2 tilsætning (eller anden syre) Formindske CO 2 afgasning ved at: Anvende lukkede systemer Ændre reaktor hydraulikken i beluftningen Recirkulere afgasset CO 2

13 Case story: Glumsø vandværk (1) Traditionel vandbehandling Iltningstrappe Åbne enkelt filtre Rentvandstank Ledningsnet i PVC og PE Store problemer med kalkskaller og fejlvisning på vandmålere

14 Case story: Glumsø vandværk (2) Parameter Råvand Drikkevand Ledningsnet ph 7,14 7,96 7,89 CO HCO Opløst ilt < 0, Kalkfældning (gcaco 3 /m 3 ) Max Målt 0 5 x m 3 /år = 650 kg/år Ny proces: iltning i et lukket system ved tilsætning af ren ilt (YARA): - Nedlægger iltningstrappen (hygiejnisk gevinst og støjreduktion) - Undgår at tilsætte CO 2 til drikkevandet - Væsentligt billigere i kemikalier (1,6 ton ilt/år mod 6 ton CO 2 /år) - Styres enkelt og sikkert med masse flow regulator og efter ilt indholdet i det behandlede vand

15 Case story: Glumsø vandværk (3) Plan af ny sektion A Ren ilt 1 2 bar Snit AA' Opløst ilt i recirkulation mg/l

filtre Rentvandstank Ledningsnet i PE Store problemer med

16 Case story: Stokkemarke vandværk (1) Traditionel vandbehandling Beluftning i INKA blæsere Åbne dobbelt filtre Rentvandstank Ledningsnet i PE Store problemer med kalkskaller, tilstopning af hovedledning og lavt tryk i stikledninger

17 Case story: Stokkemarke vandværk (2) Parameter Råvand Drikkevand Ledningsnet ph 7,20 8,00 7,73 CO HCO Opløst ilt < 0, Kalkfældning (gcaco 3 /m 3 ) Max Målt 0 20 x m 3 /år = kg/år Ny proces: iltningsspor med tallerken diffusor (Vand & Teknik A/S): - Medstrøms reaktor fjerner væsentligt mindre CO 2 fra drikkevandet ph i drikkevandet er reduceret til 7,50 - Væsentligt billigere i drift pga. sparet energi forbrug sammenlignet med INKA belufter (besparelse 0,20 kwh/m 3 ) - Blæserydelse styres enkelt og sikkert efter indpumpet vandmængde

18 Konklusion Kombination af (stærkt?) kalkfældende vand og moderne bløde ledningsmaterialer fører til dannelse og sediment transport af kalkskaller i ledningsnettet. Dette rummer potentielle problemer i forhold til: Vedligeholdelse af ledningssystemets hydraulik Overlevelsesmuligheder for patogene organismer Korrekt måling af vandforbrug Løsningen er at konditionere drikkevandet f.eks.: CO2 tilsætning Lukkede systemer Forbedret reaktor hydraulik Med omtanke kan løsningerne forbedre processen også ud over en specifikke problemstilling

Relaterede dokumenter

Annoncering på SK Forsynings hjemmeside i henhold til 28 i bekendtgørelsen om vandkvalitet og tilsyn med vandforsyningsanlæg

Annoncering på SK Forsynings hjemmeside i henhold til 28 i bekendtgørelsen om vandkvalitet og tilsyn med vandforsyningsanlæg Vandforsyningsselskaber skal i medfør af 28 i Bekendtgørelse 1024 af 31-10-2011