Undersøgelse af muligheden for blødgøring af Greve Vandværks vand med en hårdhedsgrad på ca. 20 dh ved anvendelse af AMTech 300 lydimpulsgenerator. Preben Fogd Jørgensen, Greve Vandværk A.m.b.a., Håndværkerbyen 1, 2670 Greve Baggrund: AMTech Aqua Miljø oplyser i sine brochurer, at deres impulsgiver er i stand til at ændre strukturen af kalk -krystaller (CaCO 3 -krystaller) og dermed gøre vand mere blødt. Herved skulle det bl.a. være lettere at fjerne kalkbelægninger fra f.eks. el-kedler, kaffemaskiner, opvaskemaskiner, vaskemaskiner og el-vandvarmere ligesom det skulle være lettere at rengøre flisebeklædte eller lakerede overflader. Effekten oplyses at skyldes en ændret krystalstruktur og størrelse af kalciumkarbonatkrystaller (CaCO 3 -krystaller) og en blødgøring (nedsættelse af overfladespændingen) af vandet. Princippet for AMTech impulsgiverens virkning er ikke klart beskrevet i producentens brochurer. Det oplyses, at lydimpulser af en ikke oplyst frekvens ændrer krystalstørrelse af CaCO 3 krystaller og reducerer overfladespændingen (indirekte målt ved en vurdering af en vanddråbes omkreds på et objektglas). Princippet er tidligere afprøvet i laboratorieopstillinger m.h.t. vurdering af krystalstørrelse og struktur (Teknologisk Institut Prøvningsrapport af 15. juli 2004, Teknologisk Institut Analyserapport nr. 416666, 2011, Lundager Madsen, Notat, 2007). I disse laboratorieopstillinger har impulspåvirkningen haft en varighed på op til 20 min. Greve Vandværk A.m.b.a. leverer drikkevand med en hårdhed på ca. 20⁰dH, d.v.s. hårdt vand. Forbrugerne efterlyser vandværkets initiativer m.h.t. at blødgøre vandet. Dette emne diskuteredes livligt på Generalforsamlingen 2011, og generalforsamlingen opfordrede bestyrelsen til at foranledige en undersøgelse af, hvorvidt AMTech princippet havde effekt på Greve Vandværks drikkevand til forbrugerne. Formål med undersøgelsen: På denne baggrund iværksatte Greve Vandværk A.m.b.a. en undersøgelse med det formål - under praktiske forhold - at belyse effekten af AMTech impulsgiveren ( villamodellen ) på drikkevandets fysisk/kemiske egenskaber i relation til hårdhed Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 1
Materiale og metoder: En AMTech 300 impulsenhed (S/N 1023-6283) opsattes af producenten på ydersiden af en 28 mm (diameter) drikkevandsledning af kobber, som uden andre aftapningssteder førte til en aftapningshane ca. 20 m fra impulsenheden. Vandprøver udtoges 2 uger og 1 time før impulsgiverens aktivering (tilslutning til lysnettets 220 V vekselspænding) samt 1 time, 1 og 2 uger efter aktiveringen. I hele denne periode var impulsgiveren aktiv. Vandprøverne udtoges 5 min efter åbning af vandhanen for at sikre, at det opsamlede vand ikke havde henstået i ledningen før opsamlingen. Vandprøverne (ca. 5 l) udtoges efter DS/ISO 5667-5 af Eurofins Miljø A/S, som også videresendte prøverne til Eurofins analyselaboratorium og til Teknologisk Institut, Taastrup. Teknologisk Institut, Taastrup, sørgede for den videre forsendelse til Teknologisk Institut, Aarhus. Vandprøverne analyseredes for følgende parametre: Parameter Reference Analyserende Institution Total Hårdhed SM3120-ICP Eurofins Miljø A/S Total Calcium SM3120-ICP Eurofins Miljø A/S Total Magnesium SM3120-ICP Eurofins Miljø A/S Turbiditet DS/EN I 7027 Eurofins Miljø A/S Tørstof TI, Prøvningsrapport nr. 2011365, 2011 Teknologisk Institut, Aarhus Partikelantal TI, Prøvningsrapport nr. 2011365, 2011 Teknologisk Institut, Aarhus Partikelstørrelsesfordeling TI, Prøvningsrapport nr. 2011365, 2011 Teknologisk Institut, Aarhus CaCO 3 krystalstruktur TI, Prøvningsrapport nr. 2011365, 2011 Teknologisk Institut, Taastrup CaCO 3 krystalstørrelse TI, Prøvningsrapport nr. 2011365, 2011 Teknologisk Institut, Taastrup Overfladespænding TI, Prøvningsrapport nr. 2011365, 2011 Teknologisk Institut, Taastrup Resultater og diskussion Det drikkevand, der er undersøgt er en blanding af vand fra forskellige boringer med forskellig vandkvalitet, når det drejer sig om fysisk/kemiske parametre. Vandet kommer fra én af Greve Vandværks to behandlingsstationer (Vandværker). De undersøgte parametre vil derfor til dels afspejle dette forhold. Desuden vil drikkevandets fysiske og kemiske egenskaber også være bestemt af vandbehandlingen samt af effekten af skylning af filtre og løsrivning af partikler fra filtrene med opslæmning i drikkevandet. Derfor er det forventeligt, at der er variation i sammensætningen fra prøve til prøve. Dette forhold er ikke undersøgt specifikt, men resultaterne er betragtet som en tidsserie med tidspunktet for aktivering af AMTech 300 enheden som nulpunkt. Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 2
Tørstofindhold og hårdhed (tabel 1) Tabel 1 Prøve nr. Dato Tid i forhold til aktivering af AMTech 300 Overfladespænding (mn/m) Tørstof (mg/l) Partikler (antal/ml) Turbiditet (FTE) Total Hårdhed (dh) Kalcium (mg/l) Magnesium (mg/l) 2327-3389 27-jun-11 2 uger før 71,3 500 326 0,36 19,1 95 25 2327-3779 11-jul-11 1 time før 71,9 550 797 0,4 20,8 100 27 2327-3777 11-jul-11 1 time efter 71,2 550 673 0,55 20,6 100 27 2327-3763 18-jul-11 1 uge efter 72,4 570 110 0,11 (0,23) 1 21,1 100 29 2327-3730 25-jul-11 2 uger efter 71,0 560 211 0,51 21,7 110 29 1 Værdien i parentes er værdien målt ca. 48 timer efter udtagning Antallet af prøver er for lille til en sikker statistisk analyse, men resultaterne tyder ikke på, at der er signifikant forskel på tørstofindhold, hårdhed, kalcium og magnesium i de fem vandprøver. Turbiditetsmålingerne er behæftet med en meget stor usikkerhed for så vidt angår måling på forskellige vandprøver. Den lave turbiditet, som er målt i prøven den 18. juli kan ikke forklares. En gentagen analyse af samme vandprøver efter henstand ca. 48 timer resulterede i en højere turbiditet, men det skal bemærkes, at analyseforskriften kræver, at målingen foretages senest 24 timer efter prøveudtagning. Prøven udtaget ugen efter havde samme turbiditet som prøverne den 11. juli 2011. Overfladespændingen er ens i alle prøverne. Der er således ikke forskel på vandets hårdhed eller blødhed målt med denne metode. Partikelantal- og størrelsesfordeling Tabel 2 Prøve nr. Dato Tid i forhold til aktivering af AMTech 300 Antal partikler i intervallet (μm) 1-2 2-5 5-7 7-10 10-15 15-25 25-50 >50 Sum 2327-3389 27-jun-11 2 uger før 154 117 17 14 16 5 2 1 326 2327-3779 11-jul-11 1 time før 290 305 72 78 44 9 1 0 798 2327-3777 11-jul-11 1 time efter 267 264 54 52 32 5 1 0 674 2327-3763 18-jul-11 1 uge efter 83 26 1 0 0 0 0 0 110 2327-3730 25-jul-11 2 uger efter 145 59 6 0 1 0 0 0 212 Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 3
Antal (tabel 2) Antallet af partikler er højest i de to prøver, der er udtaget den 11. juli 2011. I perioden mellem den 27. juni og 11. juli var vandværkets boringer ude af drift i 3 dage fra den 2. juli 2011, hvor lynnedslag satte styring af boringerne ud af funktion. I samme periode blev der ligeledes foretaget ekstraordinær filterskylning. Disse forhold kan muligvis forklare det høje partikelindhold den 11. juli. Prøverne den 18. og 25. juli har et lavere antal partikler end prøven den 27. juni. Dette skyldes primært fravær af partikler større end 5μm. Det skal her bemærker, at de tre første vandprøver er analyseret efter 2 3 dages opbevaring medens prøverne 1 og 2 uger efter aktiveringen var opbevaret i hhv. 11 og 18 dage før analyse. Om den længere opbevaringstid har medført adsorption af nogle partikler til prøvebeholderens overflade og dermed et tilsyneladende lavere partikelindhold kan ikke afgøres. Fundet er i modstrid med resultatet af TI Analyserapport 416666, 2011. Her synes antallet af partikler i området 1-50 μm at være højere i en behandlet end i en ubehandlet prøve. De to undersøgelser peger derfor i hver sin retning. Tabel 3 Prøve nr. Dato Tid i forhold til aktivering af AMTech 300 Parameter Procent partikler i intervallet (μm) 1-2 2-5 5-7 7-10 10-15 15-25 25-50 >50 Sum 2327-3389 27-jun-11 2 uger før 47 36 5 4 5 2 1 0 100 2327-3779 11-jul-11 1 time før 36 38 9 10 5 1 0 0 100 2327-3777 11-jul-11 1 time efter 40 39 8 8 5 1 0 0 100 2327-3763 18-jul-11 1 uge efter 69 28 3 0 1 0 0 0 100 2327-3730 25-jul-11 2 uger efter 75 23 1 0 0 0 0 0 100 Størrelsesfordeling (tabel 2 og 3) Størrelsesfordelingen af partikler er målt fra 1-50 µm. Tidligere resultater - hvor partikelstørrelsen i intervallet 0,02-2000 µm er målt viser, at der i en vandprøve findes partikler i størrelsesintervallet fra ca. 0,6-1500 µm (TI Analyserapport 416666, 2011). Størstedelen af partiklerne (92 100 %) i denne undersøgelse er mindre end 10 μm og alle partikler er mindre end 25 μm. I prøverne udtaget 1 og 2 uger efter aktivering af AMTech 300 er alle partikler mindre end 10 μm. Der er således en tendens til mindre partikler 1 og 2 uger efter aktivering af impulsgiveren. Om tendensen - som ikke kan verificeres elektronmikroskopisk - er signifikant kan ikke vurderes på grundlag af det relativt lave antal vandprøver. Til sammenligning blev det fundet (TI Analyserapport 416666, 2011), at 90 % af partiklerne havde en størrelse mindre end 386 μm i ubehandlet hanevand og mindre end 27,8 μm i behandlet vand. Partiklerne var således væsentlig større end i undersøgelsen for Greve Vandværk. Morfologi af kalkkrystaller (CaCO 3 -krystaller) bestemt ved Scanning-elektronmikroskopi (SEM) Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 4
Figurerne i Prøvningsrapport nr. 2011365, Teknologisk Institut, 2011, viser morfologien og antallet af partikler i de fem vandprøver. CaCO 3 -krystaller udgør den største partikelmængde i alle vandprøverne. Figur 1 5 er uddrag fra rapporten og baggrundsmaterialet. Partiklerne klumper sammen i irregulære former. Klumperne har størrelser fra 1 til 50 μm. Der er ikke påvist partikler med en diameter under 1μm. Dette kan skyldes, at der ingen partikler findes med en diameter under 1 μm eller at partikler under 1 μm dækkes af større partikler. Metoden ville kunne påvise partikler større end 0,1 μm. Billederne viser desuden, at de to prøver fra den dag AMTech 300 blev aktiveret, indeholder flere partikler end de øvrige prøver. Partiklerne isoleret fra vandprøven 1 uge efter aktivering fremstår mindre sammenlignet med partiklerne isoleret fra de øvrige prøver, herunder vandprøven udtaget 2 uger efter aktiveringsstart. Konklusion AMTech 300 har ikke haft effekt på de målte parametre. De variationer, der ses, tilskrives den normale variation i sammensætning af drikkevand, der er en blanding af (rå)vand fra flere indvindingsboringer med forskellig fysisk og kemisk vandkvalitet samt af forhold på behandlingsstation og i ledningsnettet, der ikke er påvirket af AMTech 300. Offentliggørelsen af de forskellige resultater, som er uddrag af analyserapporter fra Teknologisk Institut er godkendt af Teknologisk Institut. Rapporterne fra Teknologisk Institut, samt resultatskemaer fra Eurofins Miljø A/S, er tilgængelige i deres helhed på Greve Vandværks hjemmeside (www.grevevand.dk). Litteratur AMTech Aqua Miljø. Informationsmateriale, http://www.amtech.dk/files/manager/brochurerdokumentation/amtech100-brochure-stop-kalken.pdf DS/EN ISO 7027:2001. Vandundersøgelse. Bestemmelse af uklarhed (turbiditet). Eurofins Miljø A/S. SM3120-ICP. Bestemmelse af Total Hårdhed, Calcium, Magnesium i drikkevand. Kristjansson, M. & A.L. Nielsen. Partikelstørrelsesbestemmelse af kalkkrystaller af hanevand før og efter behandling med vand med vand anlægget AMTech 500. Analyserapport nr. 416666, Teknologisk Institut, 2011. Lundager Madsen, H.E. Undersøgelse af kalkudfældning fra normalt og lydbehandlet postevand. Rapport, Institut for Grundvidenskab, Det biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet, 2007. Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 5
Wahlberg, P., K. Haugshøj & M. Kristjansson. Prøvningsrapport nr. 2011365, Undersøgelse af vandprøver. Udarbejdet for Greve Vandværk, Håndværkerbyen 1, 2670 Greve, Teknologisk Institut, 2011. Wahlberg, P. Prøvningsrapport, Teknologisk Institut, 15. juli 2004. Figur 1. 2 uger før aktivering Figur 2. 1 time før aktivering Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 6
Figur 3. 1 time efter aktivering Figur 4. 1 uge efter aktivering Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 7
Figur 5. 2 uger efter aktivering Greve Vandværk, A.m.b.a., 2011 Preben Fogd Jørgensen Side 8