Effekter og økonomiske konsekvenser ved afsaltet havvand til drikkevandsformål

Transkript

1 Effekter og økonomiske konsekvenser ved afsaltet havvand til drikkevandsformål Martin Rygaard Med bidrag fra Erik Arvin, Hans-Jørgen Albrechtsen & Philip J. Binning 2015/04/14 ATV Jord og Grundvand: Kvaliteten af grund og drikkevand i forhold til sundhed og økonomi

2 Udviklingen i afsaltning (Pankratz 2010) 2 DTU Environment, Technical University of Denmark

3 IWA Bonn charter: 3 DTU Environment, Technical University of Denmark

4 Formål 1. Hvilke effekter kan tilskrives en ændret drikkevandskvalitet? 2. Hvordan opgøres effekterne og kan en kvantificering af effekterne bruges til at definere en optimal vandkvalitet? 3. Hvordan håndteres usikkerheder? Effekterne er opgjort for 2 casestudier i København og Perth, Australien 4 DTU Environment, Technical University of Denmark

5 At blande vand 1 Danske krav Typisk Grundvand Afsaltning Type A Afsaltning Type B Afsaltning Type C Behandlingstrin Aeration Sand filtration Ultrafiltration Reverse osmosis CO 2 stripping Ultrafiltration Reverse osmosis Acidified with CO 2 Dissolution of limestone CO 2 stripping Ultrafiltration Reverse osmosis Acidified with CO 2 Dissolution of limestone CO 2 stripping Ion-exchange Fluoridation ph Alk >82 (>100 mg HCO 3 ) Hardness (as CaCO3) (5-30 dh) Ca < Mg < F < SO 4 < Cl < TDS < Larson ratio N/A CCPP > DTU Environment, Technical University of Denmark

6 At blande vand 2 Kalkfældningpotentiale i København i dag Larson ratio = (2*[SO 4 ]+[Cl])/[HCO 3 ]) 6 DTU Environment, Technical University of Denmark

7 Sundhedseffekter eksempel 1 Mindre karies Mere caries 7 DTU Environment, Technical University of Denmark ATV Drikkevandskvalitet Caries relationship og sundhedseffekter from Bruvo et al (2008)

8 Sundhedseffekter eksempel 2 Morris et al 2008 found: Hard drinking water does not protect against cardiovascular disease However, Kousa et al found relationship: Incidents of AMI (acute myocardial infarction) Magnesium in groundwater Picture from Kousa et al. Magnesium in well water and the spatial variation of acute 8 DTU Environment, Technical University of Denmark myocardial infarction incidence in rural Finland (2008)

9 drwaters.org Levetids eksempel 9 DTU Environment, Technical University of Denmark Relationship from Characklis (2004)

10 Energiforbrug (Modified from Rygaard et al 2010) 10 DTU Environment, Technical University of Denmark

11 Metode - Systemanalyse Beregn vandkvalitet Estimer fysiske effekter Estimer omkostninger af ændret vandkvalitet 2600/yr Nuværende system: 0.35/m 3 Sammenlign vandforsyningsalternativer Nyt system:??/m 3 Estimer omkostninger ved behandling mm 11 DTU Environment, Technical University of Denmark

12 Metode - Systemanalyse Beregn vandkvalitet Estimer fysiske effekter Estimer omkostninger af ændret vandkvalitet Sammenlign vandforsyningsalternativer Estimer omkostninger ved behandling mm 12 DTU Environment, Technical University of Denmark

13 Bestmme fysiske effekter Baseret på litteraturstudier Etablering af dosis-respons relationer: R s dc P i i i i R = response, s = slope, dc = change in mineral content, P = scaling factor (e.g. number of persons affected), and i impact category Tooth damage 15 y.o. (DMF-S) Non-linear model (Bruvo et al., submitted) Linear regression model Response (Bruvo et al. 2008) Concentration change Desalination share (%) 13 DTU Environment, Technical University of Denmark

14 Metode - Systemanalyse Beregn vandkvalitet Estimer fysiske effekter Estimer omkostninger af ændret vandkvalitet Sammenlign vandforsyningsalternativer Estimer omkostninger ved behandling mm 14 DTU Environment, Technical University of Denmark

15 Eksempel på estimaeret effekt: 10% afsaltet vand i København Calcium: mg/l, Fluoride mg/l Year 2009 Baseline Change Scaling factor Cost Economic impact DMF-S % DMF-S Persons /case/yr million /yr /m 3 Dental caries 3.0/person +7% , DTU Environment, Technical University of Denmark

16 Method - System analysis Estimate possible water composition Predict effects of a changed water quality Estimate costs of changed water quality Compare costs of treatment and effects Estimate costs of other effects 16 DTU Environment, Technical University of Denmark

17 Omkostningen til afsaltning % af Københavns vandforbrug (DKK 4-5.5/m 3 ) 17 DTU Environment, Technical University of Denmark

18 Omkostningen ved alternativ vandforsyning Re-etablering af vandføring i Mølleåen Rørføring Opgradering af spildevandsanlæg Investment 35.5 mill. 50 mill. Amortized cost per year 1.8 mill. 2.6 mill. (3%, 30 yr) Operation & Maintenance 0.6 mill. *3.2 mill. per year Sum Total 8.2 mill. dkr/yr (1.3 dkr/m 3 ) *Guesstimate 0.5 dkr/m DTU Environment, Technical University of Denmark

19 Omkostningen af en øget CO 2 -udledning /ton CO 2 -eq Quotas EUA European Union Allowances IPCC expected mitigation costs (2007) Average Min Max 25% reduction in % reduction in /ton 8 /ton 29 /ton 15 /ton 74 /ton Source: Bluenext.eu and Sims et al DTU Environment, Technical University of Denmark

20 Økonomiske effekter i København Mg and F not adjusted Remineralized with Mg and F 20 DTU Environment, Technical University of Denmark

21 Begrænsninger Forsigtig opgørelse af omkostninger reelle omkostninger vil være større: Tab af arbejdsduelighed, livskvalitet: Brudrater i rørsystemer og tab af indbo Etc. 21 DTU Environment, Technical University of Denmark Photo by Luke Roberts

22 Eksempel på usikkerhed: Udviklingen caries DTU Environment, Technical University of Denmark

23 Forudsigelse af sundhedseffekter 23 DTU Environment, Technical University of Denmark

24 Et bud på optimal drikkevandsvandkvalitet Parameter (mg/l) Danish Ministry of the Environment (2007) Australian Government (2004) World Health Organization (2004) Lahav & Birnhack (2007) New proposal Rygaard et al. (2011) Mg >10 Ca < Hardness (as CaCO 3 ) < <150 F <1.5 <1.5 < TDS <1500 < < DTU Environment, Technical University of Denmark

25 De væsentligste resultater af studierne 1. Metode til opgørelse af de direkte omkostninger ved en ændret vandkvalitet påvirkningerne er sammenlignelige med, eller større end produktionsomkostninger 2. Nyt bud på optimal drikkevandsvandkvalitet 3. Ikke vist: Metode til beregning af usikkerheden på de estimerede fysiske effekter Rygaard et al Redegørelse om sundhedseffekter af blødgøring i København specielt med fokus på caries. DTU Miljø. Rygaard, M. et al 2012: Designing water supplies: Optimizing drinking water composition for maximum economic benefit. Water Research 25 DTU Environment, Technical University of Denmark

26 26 DTU Environment, Technical University of Denmark

27 Implication: Finding the optimum water composition Parameter (mg/l) Typical Danish groundwater Desalinated water from the Baltic Sea Hardness (as CaCO 3 ) 373 ~0 Ca ~0 Mg ~0 F ~0 TDS 558 ~0 Y% X% Minerals (e.g. Ca) 100% 27 DTU Environment, Technical University of Denmark