Ledningsnet/værk

Tegninger:

Gøderup by

Vanddamsvej/lidt Kildevangsvej

Langvad By

Ledning til Langvad

Anlægsplan

anlagsplanGIF1

Vedrørende tidligere forhøjet af nitrit i vandet.

I skrivelse af 27. april 2001 meddelte vi i Gøderup Vandværk, at vores nitritindhold i vandet var forhøjet, hvorfor det ikke måtte bruges til spædbørn. Dette efter påbud fra Rovesta Miljø.

Resultatet at den seneste vandprøve, der er taget den 16. juli 2001, er kommet d.d. og her meddeler Rovesta Miljø, at nitritindholdet nu er på et niveau der medfører at:

Tidligere restriktioner om brugen af drikkevand er ophævet.

P.b.v.

underskrift

 

Gøderup maj 2001

Vedrørende nitrit forurening af vandet på Gøderup Vandværk.

Sundhedsrisici.

Nitrit har to typer skadelig virkning – dels kan det danne methæmoglobin, der kan blokere for iltoptagelsen, og dels kan der i mave-tarmsystemet dannes nitrosaminer ud fra nitrit. Nitrosaminer er kendt for at være kræftkaldende og fosterskadende

Blokering af iltoptagelsen på grund af methæmoglobin er stort set kun set hos spædbørn, der får modermælkserstatning. Sygdommen viser sig ved blåfarvning af huden, idet den oxiderede hæmoglobin er blå. Der har i Danmark været beskrevet 5 tilfælde, hvoraf den seneste er fra 1968. I alle tilfælde var årsagen brøndvand med højt nitratindhold (172-495 mg/l) og desuden bakteriologisk inficeret vand. Det skal her pointeres at vores nitratindhold (ikke at forveksle med nitritindhold) er 2 mg/l hvor den vejledende værdi er 25mg/l og max værdien er 50mg/l.

Vores nitritindhold er 0,26 mg/l hvor max grænsen er 0,1 mg/l.

Nitrat er som sådan ikke farligt at indtage. Fra mavesækken optaget nitrat i blodet og udskilles hurtigt igennem nyrerne. Det er den reducerede form af nitrat nitrit der kan være skadelig. Nitrit kan opstå i mavesækken, hvis pH ikke er tilstrækkelig lav, hvilket giver de nitratreducerende bakterier gode vækstbetingelser.

Angående nitrosaminer i mavesækken skal det bemærkes, at det ikke er alt nitrit, der danner nitrosaminer, idet visse vitaminstoffer syntes at forhindre processen. Vi kan i øvrigt også optage nitrosaminer direkte via tobak eller kosmetik, eller vi kan få det direkte i mavesækken ved at spise branket kød. Det kan således være svært at spore oprindelsen af forekommende nitrosaminer. Sammenfattende gælder det, at der er mange “uheldige” omstændigheder, der skal være opfyldt, før drikkevandets nitrat (nitrit) kan resultere i nitrosaminer. Og hvis uheldet er ude, kan det ikke spores, om den nitrit, hvorfra nitrosaminerne er dannet, kommer fra f.eks. nitrat i grønsager eller fra drikkevandets nitrat.

Objektivt.

Ved den sidste analyse af det rensede vand (det vand der pumpes ud til forbrugerne fra vandværket) er der bl.a. målt følgende værdier:

 

Stof Målt værdi Vejledende værdi Max værdi Enhed
Ammonium 0,16 0,05 0,5 mg NH4/l
Nitrat 2,0 25 50 mg NO3/l
Nitrit 0,26 <0,01 0,1 mg NO2/l

 

Som det fremgår af tabellen er vores ammonium indhold lettere forhøjet, hvorimod vores nitritindhold klart overskrider den maksimale grænseværdi.

For at lokalisere en evt forureningskilde har vi fået målt nitritindholdet i begge vores råvands boringer. Begge disse målinger sagde, at nitritindholdet er <0,01 mg NO2/l. hvilket igen fortæller, at kilden til den forhøjede nitrit værdi skal findes i vores filter.

Forholdet er det, at der i vores filter gerne skulle ske en såkaldt nitrifikation. Ammonium omdannes ved den aerobe proces (iltkrævende proces), som kaldes nitrifikation. Herved omdannes ammonium til nitrat. Nitrifikation dækker over to processer, der varetages af hver sin bakterieart, som er anført i parentes.

Proces 1: ammonium + ilt ” nitrit + vand + brintioner (Nitrosomonas)

2NH4+ + 3O2 ” 2NO2 + 2H2O + 4H+

Proces 2: nitrit + ilt ” nitrat (Nitrobacter)

2NO2 + O2 ” 2NO3

En absolut forudsætning for at nitrifikationen går helt til ende, så slutproduktet bliver nitrat (2NO3) og ikke nitrit (2NO2), er at der er tilstrækkelig med ilt til stede i vandet ( det drejer sig om 3,6 mg O2 pr mg stof til begge processer).

Ved de mest normale pH værdier for grundvand – fra 7,3 til 8,0 – (vores er 7,5) vil de to processer løbe helt til ende. Endnu en forudsætning for processens forlæb er, at temperaturen ikke er meget lavere end den normale vandværkstemperatur på ca. 10° C (vores er 8,4° C). Man skal således bemærke, at der er nogle krav til processen for at sikre fuldstændig nitrifikation.

De sidste boringskontrol målinger der er lavet af råvandet i de to boringer er fra april 1998, hvor indholdet af ammonium er følgende:

Mejeriboringen 1,30 mg NH4+/l (for højt indhold)

Boring v. vandværk 0,087 mg NH4+/l

Som det fremgår er det noget overraskende i mejeriboringen der er mest ammonium. Overraskende da det er den boring der er dybest (ca. 80m).

Da vi i Gøderup Vandværk har et forhøjet indhold af nitrit i det rene vand, og der ikke er nitrit i grundvandet, kan det kun opstå ved en omdannelse af ammonium som beskrevet. Denne nitrifikation er altså ikke fuldstændig, men stopper når ammonium er omdannet til nitrit. Der er så følgende forhold der kan være årsag:

Der er ikke tilstrækkelig ilt i vandet til en fuldstændig omdannelse til nitrat.

På grund af forkert filterskyld er der ikke opbygget en tilfredsstillende bakterie kultur.

Opholdstiden i filteret skal være tilstrækkelig stor, for at den bakteriologiske omsætning kan finde sted.

Ad 1. Da vi ikke har nogen iltmåling af filtervandet er det svært at afgøre om det er årsagen.

Ad 2. Dette er mit bedste bud på årsagen. Det skyldtes, at vores skylletid hidtil har været alt for lang, hvorved vi sandsynligvis har ødelagt bakteriekulturen. En anden årsag er sandsynligvis det reduceret vandforbrug der har været i de senere år. Det har bevirket, at råvandspumperne kun har kørt ca. 4 timer i døgnet, resten af tiden har der ikke været vandgennemgang i filteret, hvilket bakterierne ikke har godt af.

Ad 3. Da filteret tidligere har virket tilfredsstillende, og der ikke er ændret på filterindholdet, tyder meget på, at gennemløbstiden i filteret er tilfredsstillende.

Filterteknik.

Filterdata for Gøderup Vandværk:

Top til bund mål af filtertank = 1,80 m

Bund til filtermasse top = 0,95 m

Radius = 0,625 m

Areal = 1,23 m2

Filtermasse = 0,625 m3 (aktiv filtermasse uden bærelag)

Kapacitet skyllepumpe = ca. 30 – 40 m3 /h

Beregnet skyllehastighed = 24,4 – 32,5 m/h

Jernindhold i mejeriboring = 0,49 mg Fe/l

Jernindhold i boring v. vandværk = 2,3 mg Fe/l

Jernindholdet i vandet fra mejeriboringen har holdt sig stabilt i forhold til måling fra april 1998, hvorimod indholdet af jern i boringen ved vandværk er steget fra 1,53 mg Fe/l i 1998 til 2,3 mg Fe/l

Lukkede filtre, som det på Gøderup Vandværk, etableres normalt i en cylindrisk stålbeholder, således at filtreringen kan foregå under tryk, der er større end atmosfæren. Dette kaldes en trykfiltrering. Trykket til disse filtre leveres almindeligvis af råvandspumperne.

Ofte dimensioneres trykfiltre til at arbejde med relativt store filterhastigheder. Trykfiltre er derfor i praksis ikke egnet til alle typer råvand. Trykfiltre er eksempelvis ikke anvendelige til råvand med relativt højt indhold af ammonium, f.eks. større end 1 mg NH4+/l, da opholdstiden i et trykfilter vil blive for kort (der henvises til afsnittet om nitrifikation).

Iltningen af råvandet i et lukket filter sker ofte i tilgangsrøret ved lufttilførsel fra en kompressor. Der er da som regel tale om rimelig letbehandeligt råvand. Man kan også tilsætte ren ilt i stedet for at anvende den nævnte kompressoriltning.

Figuren på næste side viser et eksempel på et trykfilter med en kompressoriltning anvendt til enkelfiltrering. Principielt er dette filter af samme type som det der er monteret på Gøderup Vandværk. Hastigheden ved et filter som dette vil ofte være i størrelsen 10 – 20 m/h, afhængigt af råvandets sammensætning. Luften fra kompressoren indblæses ved dette filter foroven i beholderen. Vandspejlshøjden i filtret holdes konstant ved hjælp af en automatisk luftudlader i toppen af filtret, hvor igennem overskudsluft kan undvige.

info11

Filtertryktab.

I løbet af filtreringsperioden vil stofafsætningen (hovedsagelig okker) i filtret forøge tryktabet gennem filtret – eller sagt på en anden måde: Filtermodstanden vil vokse med tiden. Ved at følge udviklingen af vandspejlets stigning over filtret findes tryktabet, og dermed kan filterhydraulikken beskrives.

Filtrets hydrauliske tilstand kan hensigtsmæssigt bedømmes ved at bestemme udviklingen af filtrets permeabilitetskoefficent, k, gennem en filtreringsperiode, dvs. efterhånden som der er filtreret mere og mere vand. Bemærk at permeabilitetskoefficenten svarer til den hydrauliske ledningsevne

Permeabilitetskoefficenten udtrykkes ved:

info2

hvor k er permeabilitetskoefficenten (m/s).

Q er tilført vandmængde pr. tid (m3 /s)

A er filterareal (m2)

D L er tykkelsen af filterlaget (m)

D H er tryktabet fremkommet ned gennem filterlaget L (mVS)

Permeabilitetskoefficenten er et mål for den gennemsnitlige vandgennemtrængelighed over filterlaget L. Faldende værdi af k over et tidsrum er udtryk for stofafsætning i filtret. Dvs. at permesbiliteten bliver mindre.

Måling af tryktabet, i mVS kan foretages ved måling af forskellen mellem vandspejlets højde over filtret og den højde, vandspejlet stiller sig i, i et rør eller vandslange koblet til afgangen fra filtret eller det pågældende sted i materialelaget hvor slangeudtaget er placeret. Princippet ved en simpel form for måling med pizometer er skitseret i figuren på næste side. Måling af filtertryktabet skal altid relateres til den filtreret vandmængde. Ved konstant flow til filtret kan det være tiden.

info31

Filterskyldning.

Det principielle formål med filterskyldningen er at fjerne det stof (filterslam), der er afsat ved filtreringen. Dette slam skal fjernes fra filtermaterialets overflade og porevolumen for at sikre filtrets funktion.

Filterskyldningen foretages principielt ved en skylning af filtret nedefra og opefter. Filterskyldning omtales også som returskyldning og til tider som filterregenerering. Det afsatte stof består langt overvejende af okker og andre udfældede forbindelser fra råvandet. Sidstnævnte er dog langt mindre mængde end mængden af okker i slammet.

Filtret skal skylles, når afsætningen af slam i filtret har forårsaget at filtermodstanden er blevet så stor, at der ikke kan filtreres vand med en tilstrækkelig høj hastighed og en tilstrækkelig god kvalitet. På Gøderup Vandværk er der monteret filterautomatik der bevirker, at der skylles automatisk. Hvornår der skylles indstilles manuelt som en given mængde råvand, der er løbet gennem filtret. Hvor længe der skylles indstilles også manuelt, som et givent antal minutter som skyllepumpen kører.

Filterskylning vil ofte omfatte både luft- og vandskylning, hver for sig eller samtidig. Disse funktioner indgår i et program, der fastlægges for det enkelte filteranlæg. Vand såvel som luft tilføres i bunden af filtret og ledes op filtermaterialet. Der er filteranlæg, der kun benytter vandskylning, som Gøderup Vandværk, men luft- og vandskylning er det mest effektive.

Funktionen af luft- og vandskylning er, at det afsatte materiale i filtret (slammet) ved luftskylningen gøres fri af selve filtermaterialet, idet luften ekspanderer filtermaterialet. Herefter skylles slammet ud af filtret ved vandskylning. Under vandskylningen sker der ikke nogen yderligere ekspansion af filtermaterialet.

De hastigheder af skylleluft og skyllevand, der anvendes i praksis, har meget afgørende betydning for filterskylningens effektivitet.

Skyllevandmængden eller skyllevandhastigheden kan i nogle tilfælde være forholdsvis lille (20-25 m3 /h pr m2 ), men vil ofte og med stor fordel være af størrelsen 30-35 m3 /h (eventuelt højere) ved skylning med vand alene. Skylleprogrammet skal være kort men effektivt.

Valg af skylletider kan variere meget. Det kan være:

Objektivt efter, hvor højt jernindholdet har været i det pågældende råvand, der er tilledt filtret.

Subjektivt efter, at der kan være forskellig opfattelse af, hvornår et filter er skyllet godt nok.

I princippet skal filtret efter hver skylning være så godt som nyt – i alt fald hvad gennemtrængligheden (eller permeabiliteten) i filtret angår, men der er flere årsager til, at der kun bør anvendes den nødvendige og tilstrækkelige tid for filterskylningen.

Filtreringen – dvs. tilbageholdelsen af jern – efter skylning er bedst, hvis filtret ikke bliver for rent (en håndregel siger, at man skal stoppe skylningen, når skyllevandet har samme farve som en tynd kop the).

Det betyder, at det kun i særlige tilfælde er gavnligt at anvende relativ lang eller udvidet skylletid. Ligeledes skal den opbyggede “filterhud” på materialerne bevares, idet den sikrer, at de kemiske og biologiske processer fortsat kan finde sted i filtret. I modsat fald kan det få konsekvenser f.eks. for nitrifikationen, der kan blive ufuldstændig, så nitrit ophobes i vandet. Filterskylningen må altså ikke være for voldsom eller for langvarig. Erfaring og fingerspidsfornemmelse er således meget vigtig ved fastlæggelse af det rigtige skylleprogram især hvad skylningens varighed angår.

Skyllefrekvens.

De samme forhold som er nævnt ved fastlæggelse af skylletider, gør sig gældende, når det drejer sig om skyllehyppighed. Bemærk, at disse to ting ikke er det samme. Som nævnt har jernindholdet betydning for valg af skylletider. Når det drejer sig om hyppighed, altså hvor ofte filtret skal skylles, får jernindholdet meget afgørende betydning.

Hvor ofte filtret skal skylles, afhænger reelt kun af kvaliteten af det vand, der tilledes filtret. Det er vandets jernindhold, og dermed okkerafsætning i filtret, der har den afgørende indflydelse på behovet. Ved råvand med højt manganindhold, >0,3 mg/l, skal der også skylles forholdsvis hyppigt for at undgå at afsætningen af brunsten på filterkornene bliver for stor, hvilket kan bevirke, at filterlaget “vokser”, som det udtrykkes i daglig tale. Hvis filtret “vokser”, og materialet evt. kommer i niveau med filtrets skylleudgang, må det betragtes som et sygdomstegn, der kræver en optimering af filterskylningen. Mangan indholdet, der blev målt på Gøderup Vandværks boringer i 1998 viser, at indholdet i boringen ved vandværk er 0,065 mg Mn/l, og i mejeri boringen er der 0,010 mg Mn/l. Der ser altså ikke ud til at være problemer med manganindholdet.

Ved fastlæggelse af hyppigheden for filterskylning tales om filtrets gangtid eller filtergangtiden, hvilket er den tid, der går mellem to på hinanden følgende filterskylninger.

I et givet filter vil der være plads til afsætning af en bestemt mængde stof., afhængigt af filtrets porevolumen. Når der ikke kan afsættes mere okker i filtret, dvs. når gennemtrængligheden i filtret er blevet uhensigtsmæssig lav, eller filtermodstanden er vokset til en maksimal værdi, er det nødvendigt at skylle filtret.

Som det fremgår, kan filtergantiden varierer meget fra anlæg til anlæg, alt efter råvandets sammensætning. Generelt kan siges, at filtret ikke skal skylles hyppigere, end der er behov for. Procesmæssigt er det gavnligt for filtret med den længst mulig gangtid med en rimelig uforstyret drift af filtret. Desværre viser praksis, at filtrene skylles alt for hyppigt, hvis der er problemer med effektiviteten af filterskylningen, bl.a. ved anvendelse af forkerte skyllehastigheder. Kan man ikke få vand gennem filtret (permeabiliteten er for lav), er man nødsaget til at skylle det, f.eks. efter relativ kort tid. Man skal være opmærksom på, at det ofte kan betragtes som et “sygdomstegn”, der kræver en indsats med at optimere skylleprocessen.

Man kan beregne den mængde jern, der er afsat i filtret ved filtrering af en given vandmængde. På grundlag heraf kan afgøres, hvornår der bør skylles. Erfaringsmæssigt har det vist sig, at skylning er nødvendig, når der er afsat 0,6 – 1 kg jern pr m3 filtermasse ved filtrering af råvand med moderat indhold af jern. Mængden er afhængig af type filtrering og filtermateriale. Ved relativt højt jernindhold (f.eks. større end 5 mg Fe/l) kan det være en fordel at indrette filtreringen, så der kan afsættes større mængder. Det gælder ved to-mediefiltre og ved biologisk jernfiltrering. En mængde på f.eks. 3 kg jern pr. m3 filter vil normalt kun opnås i et forfilter.

Ud fra ovenstående oplysninger, kan filtergangtiden for filtret på Gøderup Vandværk beregnes.:

Filtermasse = 0,625 m3

Mejeriboring = 0,49 mg Fe/l

Boring v. vandværk = 2,3 mg Fe/l

Hvis det antages, at begge boringer bruges lige meget (hvilket er tilfældet) giver dette et gennemsnitligt jernindhold på:

info4Fe/l

Hvis der regnes med en maksimal jernafsættelse på 0,8 kg Fe/ m3 filtermasse bliver resultatet:

m3 råvand gennem filterinfo5 m3 råvand

Praktiske afværgeforanstaltninger.

Ud fra ovenstående mener jeg, at problemet på Gøderup Vandværk er, at der ikke sker en fuldstændig nitrifikation i filtret. Dette ud fra, at der ikke er nitrit i det råvand vi pumper op fra de to boringer, sammenholdt med, at vi har et forhøjet nitritindhold i det filtreret brugsvand. Der er tilsyneladende flere faktorer som spiller ind på, at denne fuldstændig nitrifikation ikke sker i filtret.

Forkert skylletid og skyllefrekvens

Forkert skyllehastighed

Manglende ilt i filtervandet

For lidt flow i filtret pr døgn

Ad 1: Skylletiden har i årevis været indstillet til ca. 7 minutter, så der er ikke tvivl om, at det er alt for lang tid. Dette har sandsynligvis bevirket, at filtret er blevet skyllet alt for rent, med deraf ødelæggelse af bakteriekulturene i filtret, hvorfor den biologiske rensning forsvinder. Tiden er nedsat til ca. 3 minutter

Med hensyn til skyllefrekvens er den indstillet til at skylle, når der har været et gennemløb af 825 m3 råvand. Dette kan umiddelbart virke som et for stort gennemløb i forhold ovenstående beregning, men praksis har vist, at der har været en tilfredsstillende permeabillitet i filtret til trods for den lidt større råvands mængde. Det anses derfor ikke nødvendigt at hæve skyllefrekvensen.

Ad 2: Som det ses af side 3 har vi en beregnet skyllehastighed mellem 24 og 32 m/h. I forhold til de anbefalede værdier anses dette for tilfredsstillende.

Ad 3: Det er selvfølgelig muligt at der mangler ilt i filtret, men sandsynligheden anses som minimal på grund af tidligere funktionalitet. En mulighed er dog et for lille råvands flow pr døgn gennem filtret, hvorfor den ilt der opbygges i råvandet når råvandspumperne kører forbruges. Se punkt 4.

Ad 4: Efter oplysninger fra firma Fr. Dalgaard Holbæk skal der være flow gennem filtret så stor en del af døgnet som muligt, for at opretholde en tilfredsstillende filtrering, hvilket jeg anser som en rigtig betragtning. Dette ud min beskrivelse i punkt 3 vedr. ilt i filtret, men også ud fra den betragtning, at de bakterier der sikrer en fuldstændig nitrifikation skal have noget at leve af kontinuert for at bestå.

For at konstatere hvor mange timer i døgnet råvandspumperne kører, er der på Gøderup Vandværk monteret en timemåler på hver råvandspumpe. Her har det så efterfølgende vist sig, at pumperne alt i alt kører ca. 5 timer/døgn for at pumpe de ca. 35 m3 vand op, som er vores døgnforbrug er. 5 timer/døgn anses som alt for lidt til at tilfredsstille en korrekt filterfunktion.

For at øge pumpetiden pr. døgn er der flere muligheder. En er at montere mindre dykpumper i boringerne, hvilket umiddelbart er en dyr løsning, og da der er andre muligheder, kasseres denne løsning. Når pumperne engang alligevel skal skiftes, kan der monteres mindre pumper.

En anden mulighed er, at man drosler pumperne ned. Dette kan gøres enten elektrisk eller med en ventil på tilgangsrøret af filtret. Dette er naturligvis en både billig og enkel løsning. Eneste ulempe er, at trykket stiger boringerne, hvilket er mindre heldigt.

Den tredje løsning, og efter min mening den bedste, er at man drosler vandflowet ned på udgangssiden af filtret. Det har naturligvis nøjagtigt den samme virkning, som hvis man droslede ned på indgangssiden, men man får den fordel ved at drosle ned på udgangssiden, at trykket i filtret stiger. Dette har den fordel, at man sandsynligvis kan presse mere ilt ind vandet i filtret. Det vil sige, at denne løsningsmodel har to funktioner. Dels mindskes vandflowet gennem filtret, hvorfor pumperne skal køre en større del af døgnet, og dels øges iltindholdet i filtret.

Det har efterfølgende vist sig, at der allerede er monteret en manuel ventil på udgangssiden af filtret (der mangler bare et håndtag på ventilen ??), problemet er så at få den justeret. Vandflowet gennem filtret skal nedsættes så meget, at pumperne køre så stor del af døgnet som mulig, samtidig med at vi naturligvis skal have så meget vand igennem, at vi ikke tømmer vores rentvands reservoir.

Maj 2001

@ tnj Gøderup Vandværk