Filtre på mindre vandværkerOpbygning og drift

KOLOFON

Titel:Filtre på mindre vandværker

Undertitel:Opbygning og drift

Forfatter:Marianne Marcher JuhlElin Dichmann Jensen

Ansvarlig institution:Rambøll

Udgivelsesår2009

Udgiver:Miljøministeriet, By- og Landskabsstyrelsen

Copyright:Miljøministeriet, By- og Landskabsstyrelsen

Anden bidragyder:Schultz Grafisk (Elektronisk udgave)

Resume:Især mindre vandværker i Danmark kan have problemer med at overholde kravene til drikkevandets kvalitet for natur-ligt forekommende stoffer som bl.a. jern og mangan. Dette kan skyldes uhensigtsmæssig drift og opbygning af sandfil-trene.

I dette projekt er der i praksis gennemført simple og billige ændringer af sandfiltrenes opbygning og drift på 2 vand-værker. Dette har medført, at vandværkerne nu leverer drikkevand med et væsentligt lavere indhold af jern og mangan og klart overholder kravene til drikkevandets kvalitet.

Noter og andre oplysninger:Der er udført et demonstrationsprojekt på 2 mindre vandværker for at vise, hvordan simple og billige ændringer af sandfiltrenes opbygning og drift kan forbedre kvaliteten af det producerede drikkevand.

Sprog:dansk

URL:http://www.blst.dk/Udgivelser/

ISBN nr. Elektronisk version :978-87-7091-018-7

ISBN nr. Trykt version :978-87-7091-019-4

Version:1.0

Versionsdato:2009-03-12

Formater:html, gif, jpg, pdf, css

3

Indhold

FORORD 5

SAMMENFATNING OG KONKLUSIONER 7

BAGGRUND OG FORMÅL 7 OMBYGNING AF VANDVÆRKER 7 LØSNING AF PROBLEMER MED JERNFJERNELSE 8 LØSNING AF PROBLEMER MED MANGANFJERNELSE 9 KONKLUSIONER 9

SUMMARY AND CONCLUSIONS 11

BACKGROUND AND OBJECTIVES 11 RESTRUCTURING OF WATERWORKS 11 SOLVING PROBLEMS IN IRON REMOVAL 12 SOLUTIONS TO PROBLEMS OF MANGANESE REMOVAL 13 CONCLUSIONS 13

1 INDLEDNING 15

1.1 BAGGRUND 15 1.2 FORMÅL MED PROJEKTET 16 1.3 FREMGANGSMÅDE 16

2 UDVALGTE VANDVÆRKER 19

2.1 KRITERIER FOR VALG AF VANDVÆRKER 19 2.2 NR. HERLEV-FREERSLEV VANDVÆRK 19

2.2.1 Status for eksisterende vandbehandling og drift 19 2.2.2 Årsager til kvalitetsproblemer 25

2.3 STRANDHUSE VANDVÆRK 26 2.3.1 Status for eksisterende vandbehandling og drift 26 2.3.2 Årsager til kvalitetsproblemer 31

3 FORSLAG TIL ÆNDRING AF FILTEROPBYGNING OG DRIFT 33

3.1 NR. HERLEV – FREERSLEV VANDVÆRK 33 3.1.1 Vandkvalitet 33 3.1.2 Vandforbrug til vurdering af drift og anlæg 33 3.1.3 Større udnyttelse af rentvandsbeholderen i driften 34 3.1.4 Vandindvinding samt indkobling af boringer 35 3.1.5 Beluftning 36 3.1.6 Reaktionsbassin 36 3.1.7 Filtre 36 3.1.8 Økonomisk overslag for anbefalede ændringer 38

3.2 STRANDHUSE VANDVÆRK 39 3.2.1 Vandkvalitet 39 3.2.2 Vandforbrug til vurdering af drift og anlæg 39 3.2.3 Udnyttelse af rentvandsbeholder / højdebeholder i driften 39 3.2.4 Vandindvinding samt indkobling af boringer 40 3.2.5 Beluftningen 40 3.2.6 Reaktionsbassinet 40 3.2.7 Filtrene 41

4

3.2.8 Økonomisk overslag for anbefalede ændringer 42

4 RESULTAT AF ÆNDRINGER 45

4.1 NR. HERLEV – FREERSLEV VANDVÆRK 45 4.1.1 Indkøring og drift 45 4.1.2 Konklusion 48

4.2 STRANDHUSE VANDVÆRK 48 4.2.1 Projektets udførelse 48 4.2.2 Analysegrundlag 49 4.2.3 Indkøring og drift 49 4.2.4 Konklusion 51

4.3 ANBEFALINGER TIL ANDRE VANDVÆRKER 51 4.4 FORSLAG TIL DEMONSTRATIONSPROJEKT 52

5 REFERENCER 53

5

Forord

Dette projekt ”Opbygning og drift af filtre på mindre vandværker” er udarbej-det for Miljøstyrelsen i perioden januar 2003 til august 2004. Projektet blev udbudt af Miljøstyrelsen med udbudsbekendtgørelse af 20. november 2002 og er finansieret af ”Udviklingspuljen til sikring af Danmarks fremtidige vandfor-syning”. Projektet er en opfølgning på Miljøprojekt nr. 715 ”Undersøgelse af vandbehandlingsmetoder på en række danske vandværker” fra 2002 /1/. Projektet er udført af Rambøll af en projektgruppe bestående af følgende nøg-lemedarbejdere: Marianne Marcher Juhl (projektleder, delperiode) Svend Sidenius (projektleder, delperiode) Elin Dichmann Jensen Kurt Ellemose Sørensen Allan Nilsson Projektgruppen vil gerne takke de to vandværker, Nr. Herlev-Freerslev Vand-værk og Strandhuse-Nr. Bjert Vandværk for det gode samarbejde i projektet. Projektet har været fulgt at en styregruppe med følgende medlemmer: Christian Ammitsøe, Miljøstyrelsen (formand) Janne Forslund, Miljøstyrelsen (delperiode) Torlei Thomsen, Dansk Vand- og Spildevandsforening, DANVA Hans Nørgaard, Foreningen af Vandværker i Danmark, FVD Styregruppen har fulgt arbejdet med projektet og har deltaget i drøftelser om forslag til forbedringer af vandværkernes drift og opbygning samt i diskussio-ner af resultater og konklusioner.

6

7

Sammenfatning og konklusioner

Baggrund og formål

En stor del af de mindre vandværker i Danmark har problemer med at over-holde kravene til drikkevandets kvalitet for naturligt forekommende stoffer som jern, mangan, ammonium, mindre mængder svovlbrinte og aggressiv kuldioxid. Miljøstyrelsen har i 2002 udført projektet ”Undersøgelse af vand-behandlingsmetoder på en række danske vandværker” (Vandbehandlings-projektet). I projektet er vandbehandlingen på 30 mindre vandværker under-søgt, og der er givet mulige forklaringer på vandværkernes problemer med at overholde kravene til drikkevand samt anbefalinger til, hvordan vandbehand-lingen kan forbedres. En række af de problemer, vandværkerne har med at overholde kravene til drikkevandskvaliteten, skyldes uhensigtsmæssig drift og opbygning af sandfilt-rene. Det kan f.eks. være ujævn drift af filtrene over døgnet, så filtrene belastes fuldt ud i få timer og står stille i resten af tiden; for grove filtermaterialer, så finrensningen for jern ikke er god nok; for lille filterhøjde, så der ikke er plads til både jern og manganfjernelse eller uhensigtsmæssig returskylning af filtre-ne. Formålet med dette projekt er ud fra praktiske erfaringer at dokumentere, om anbefalingerne i vandbehandlingsprojektet vedrørende opbygning og drift af sandfiltre kan løse problemer med overholdelse af kravene til drikkevandskva-litet for naturlige stoffer på mindre vandværker. Dette gøres konkret ved at foretage ombygninger og ændringer i 2 udvalgte vandværkers opbygning og drift af filtre og sammenligne kvaliteten af drikkevandet før og efter ombyg-ningen. I projektet fokuseres udelukkende på forhold vedrørende sandfiltre. Et andet formål er at vurdere og formidle resultaterne fra projektet, så de æn-dringer i vandbehandling eller drift, som gennemføres i projektet, kan tjene som inspiration og eksempel for andre vandværker med tilsvarende vandkva-litetsproblemer.

Ombygning af vandværker

Projektet er udført af Rambøll i 2002-2004. Der er udvalgt to mindre vand-værker, der har problemer med henholdsvis jern- og manganfjernelsen. Vand-værkerne er Nr. Herlev-Freerslev Vandværk i Hillerød Kommune og Strandhuse Vandværk i Kolding Kommune. Ud fra en gennemgang af vand-værkernes drift og analyser af vandkvaliteten er årsagen til problemerne med vandbehandlingen fundet. Der er herefter givet forslag til ombygning af vand-værkernes filtre og ændring af vandværkets drift. Vandværkerne har ud fra ombygningsforslaget og med tilsyn fra Rambøll gennemført ombygningen og driftsændringen. Herefter er vandværket blevet indkørt, og vandkvaliteten er blevet fulgt over en periode for at dokumentere, at vandbehandlingen er blevet forbedret efter ændringerne.

8

Løsning af problemer med jernfjernelse

På Nr. Herlev-Freerslev Vandværk er der gennem de sidste 5 år målt indhold af jern i drikkevandet i intervallet 0,06 – 0,19 mg/l, og i 8 ud af 15 prøver overstiger jernindholdet grænseværdien for drikkevand på 0,1 mg/l. Årsagerne til problemerne med jernfjernelsen skyldes flere ting. De nuværende filtermaterialer har ikke været skiftet i over 15 år. Ved ilægnin-gen var kornstørrelsen af det filtrerende lag på 1-1,5 mm. Filtermaterialerne er siden ”vokset”. Det vil sige, at filterkornene er blevet større, fordi jern og mangan har sat sig på kornene som belægninger. På grund af den større korn-størrelse har filtrene ikke samme effekt som tidligere. Det effektive filterlag er på 45 cm, hvilket sammenholdt med den grovere kornstørrelse vurderes at være for lille til at sikre en effektiv fjernelse af jern. Ud fra observationer af filterskylningen synes den ikke at være effektiv nok. Der blev observeret områder i filtret, hvor luften ikke kom op gennem filter-materialet under luftskylningen. Dette kan skyldes tilstoppede luftskyllerør. På grund af store råvandspumper i boringerne tilføres filtrene mere vand pr. tidsenhed, end der er behov for i forhold til vandforbruget. En mindre tilførsel per tidsenhed vil generelt forbedre filtrenes rensningsevne. Desuden sker tilførslen af vand til filtrene meget ujævnt, dvs. stødvis i korte perioder med unødvendig stor vandmængde. Det skyldes, at indkoblingen af boringer styres, så rentvandsbeholderen altid er fuld. En jævnere og mere kon-stant tilførsel af vand til filtrene vil forbedre deres rensningseffekt. I tabel 1 er vist en samlet oversigt over årsagerne til problemerne, og hvordan de er løst på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk. Problem Før ombygning Efter ombygning For stor kornstørrelse i filtrene og for lille filterlag

Kornstørrelse: >1,5 mm Filterlag: 45 cm

Tomediefilter med antracit og kvarts. Filterlag i alt 80 cm. Antracit Kornstørrelse: 1,4-2,5 mm Filterlag: 30 cm Kvarts Kornstørrelse: 0,8-1,2 mm Filterlag: 50 cm

Dårlig fordeling af skylleluft Tilstoppede luftskyllerør Nye luftskyllerør

For store råvandspumper, så filtrene tilføres for meget vand

2 pumper, der hver kan pumpe 16 m3 pr. time Filterhastighed: 4,5 m/t

2 pumper, der hver kan pum-pe 8 m3 pr. time Filterhastighed: 2,5 m/t

Ujævn tilførsel af vand til filtrene, da rentvandsbeholderen altid holdes fuld

Indholdet af vand i rentvandsbeholderen varie-rer mellem 65 m3 og 68 m3

Indholdet af vand i rentvands-beholderen varierer mellem 49 m3 og 68 m3.

Tabel 1 Oversigt over årsager og løsninger på problemer på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk

Efter ombygningen har vandværket leveret en stabil vandkvalitet med et jern-indhold på ca. 0,02 mg/l. Kravet på 0,1 mg/l til jern i drikkevandet er således

9

klart overholdt. Ligeledes overholder vandværket kravene til mangan og am-monium, som er andre parametre, der renses for i vandværkets filtre.

Løsning af problemer med manganfjernelse

På Strandhuse Vandværk har der i perioden 1998-2003 været overskridelse af kravet til mangan i drikkevand på 0,02 mg/l i samtlige 11 analyser, der er ud-ført i perioden. Indholdet af mangan i drikkevandet har ligget i intervallet 0,029 – 0,15 mg/l. Årsagerne til problemerne med manganfjernelsen skyldes flere ting. Lagtykkelsen af det effektive filterlag er kun på 50 cm, hvilket ikke er tilstræk-keligt til, at der kan nå at ske en manganfjernelse, da denne først finder sted, når jern er fjernet i filtret. Kornstørrelsen af det effektive filterlag af kvarts er på 1-1,5 mm og vurderes med fordel at kunne være lidt finere, da dette ligeledes vil øge den samlede kornoverflade, hvorpå der kan ske manganfjernelse. Ud fra observationer af filterskylningen udføres den ikke optimalt. De anvend-te tider for luft- og vandskylning og eventuelt hyppigheden for filterskylning kan justeres. Varigheden af luftskylningen bør øges fra det nuværende 1 minut til 2 minutter for at sikre, at filterlaget ikke ’vokser’ på grund af for megen afsætning på filterkornene.

I tabel 2 er vist en oversigt over problemerne og deres løsning på Strandhuse Vandværk. Problem Før ombygning Efter ombygning For stor kornstørrelse i filtrene og for lille filterlag

Kornstørrelse: 1-1,5 mm Filterlag: 50 cm

Kornstørrelse: 0,8-1,2 mm Filterlag: 75 cm

For kort skylletid med luft Skylleprogram: Luft i 1 min. Vand i 3 min.

Skylleprogram: Luft i 2 min. Vand i 3 min.

Tabel 2 Oversigt over årsager og løsninger på problemer på Strandhuse Vandværk Efter ombygningen har vandværket leveret en stabil vandkvalitet med et man-ganindhold på ca. 0,006 mg/l. Kravet på 0,02 mg/l til mangan i drikkevandet er således klart overholdt. Ligeledes overholder vandværket kravene til jern og ammonium, som er andre parametre, der renses for i vandværkets filtre.

Konklusioner

Praktiske erfaringer har vist, at vandværker kan forbedre rensningen for jern og mangan ved simple og billige løsninger. På 2 vandværker er sandfiltrenes drift og/eller opbygning ændret, så vandværkerne nu leverer drikkevand med et væsentligt lavere indhold af jern og mangan og klart overholder kravene til drikkevandets kvalitet. Erfaringer og konklusioner fra projektet kan sammen-fattes til: Det er nødvendigt med en gennemgang af hvert enkelt vandværk for at

fastlægge årsagerne til problemerne med vandkvaliteten og give målrettede forslag til ændringer af filterdrift og filteropbygning.

10

Højden af filtermaterialerne er øget ved at hæve skyllerender samt ind- og udløb fra filtrene. På denne måde fås et højere filtrerende lag, hvor der er plads til både jern- og manganfjernelse.

Der er opnået en bedre jern- og manganfjernelse ved at lægge to forskelli-ge filtermaterialer i det samme filter - såkaldt tomediefilter. Det øverste lag består af antracit, der fungerer som forfilter og renser størstedelen af jernet fra. Under antracitten lægges kvartssand, der fungerer som efterfilter og fjerner resten af jernet samt mangan.

Hastigheden af vandet gennem filtrene er nedsat ved at indvinde råvandet mere jævnt over døgnet og udnytte rentvandsbeholderen til at udligne va-riationer i vandforbruget. En mindre hastighed gennem filtrene har for-bedret rensningen for jern og mangan.

Der er lagt finere kvartssand i filtrene for at give en bedre finrensning af jern- og mangan.

Ombygninger og driftsændringer har været: – Pumper i boringer er skiftet til en mindre type – Skyllevandsrendernes overfaldskant er hævet 25-30 cm. – Indløb til filtre er hævet 25-30 cm – Afløbsrøret fra filtre er forhøjet 25-30 cm. – Der er lagt nye filtermaterialer i filtrene. – Rørene til returskylning med luft er udskiftet – Proceduren for returskylning af filtrene er ændret, så den passer til den

nye filteropbygning. Vandværkernes udgifter til komponenter og montage har været 110.000-

130.000 kr. Ombygningerne og driftsændringerne vil kunne udføres på en lang række andre vandværker i Danmark med tilsvarende problemer.

11

Summary and conclusions

Background and objectives

Many of Denmark’s smaller waterworks have problems complying with drink-ing water quality requirements on naturally occurring substances such as iron, manganese, ammonium, smaller amounts of hydrogen sulphide and aggres-sive carbon dioxide. In 2002 the Danish Environmental Protection Agency (Danish EPA) implemented the project “Investigations of water treatment methods at selected Danish waterworks” (in brief The Water Treatment Pro-ject). The project investigated water treatment at 30 smaller waterworks and gave possible explanations for the waterworks’ problems in complying with drinking water requirements. The project also provided recommendations for improving water treatment. A number of the problems facing waterworks when striving to comply with water quality requirements are caused by the operation and construction of sand filters. For example, these problems can include irregular operation of the filters during a 24-hour period so that filters are fully loaded for a few hours, then at a standstill for the remaining time; too coarse filter materials causing an unsatisfactory fine filtering of iron; an insufficient filter height causing insufficient space for both iron and manganese removal, or an inex-pedient backwashing of the filters. The objective of this project is, based on practical experience, to document whether recommendations from the water treatment project regarding estab-lishment and operation of sand filters can help in the efforts to comply with water quality requirements for natural substances at a series of smaller water-works. This is done in practice by reconstructing and altering the filters and reorganising their operation at two selected waterworks and by comparing the quality of drinking water before and after this restructuring. The project fo-cuses on sand filter conditions only. Another objective is to assess and present project results, so that those changes implemented during the project in terms of water treatment or opera-tion can serve as inspiration for other waterworks facing similar water quality problems.

Restructuring of waterworks

Rambøll carried out the project in 2002-2004. Two smaller waterworks were selected, which had problems with iron and manganese removal, respectively. The waterworks are Nr. Herlev-Freerslev Waterworks in Hillerød Municipal-ity and Strandhuse Waterworks, Kolding Municipality. Analysing the water quality and surveying the operation of the waterworks identified the cause of the problems in water treatment. Next, suggestions were made on recon-structing the waterworks’ filters and altering the operational procedure. Based on Rambøll’s recommendations, and under Rambøll’s supervision, the water-works implemented the suggested changes. After commissioning, the water

12

quality was monitored over a period of time in order to document that water treatment had improved after the changes.

Solving problems in iron removal

During the last five years at Nr. Herlev-Freerslev Waterworks iron concentra-tion in the water has been measured in the range between 0.06 – 0.19 mg/l, and in eight out of 15 samples the concentration of iron exceeded the limit value of 0.1 mg/l for drinking water. There are several factors that made re-moval of iron problematic. The filter materials had not been exchanged for more than 15 years. When it was first added, the particle size of the filtering layer was 1-1.5 mm. Since then the filter materials had “grown” because iron and manganese had stuck to the particles as a coating. The increased particle size altered the effective-ness of the filter. The effective filter layer was 45 cm, which in combination with the coarser particle size is considered too small to secure an efficient removal of iron. Observations of the filter backwashing indicated that the backwashing was not efficient enough. Areas were observed in the filter where air did not come through the filter material during air backwashing. This may have been caused by a blocked air backwashing pipe. Because of large pumps for unfiltered water in the borings the filters were supplied with more water per time unit than necessary in terms of water con-sumption. A smaller amount supplied per time unit would generally improve the filters’ treatment efficiency. Furthermore, water was pumped to the filters on a very irregular basis, i.e. intermittently for short periods with an unneces-sarily large amount of water. This is because the borings were controlled in such a way that the clean water container was always kept full. A smoother and more constant supply of water to the filters would improve their effi-ciency. Table 1 presents a total overview of problems and how they were solved at Nr. Herlev-Freerslev Waterworks.

Problem Before reconstruction After reconstruction Particle size in filters too large and filter layer too small

Particle size: >1.5 mm Filter layer: 45 cm

Two-media filter with anthracite and quartz. Total filter layer 80 cm. Anthracite Particle size: 1.4-2.5 mm Filter layer: 30 cm Quartz Particle size: 0.8-1.2 mm Filter layer: 50 cm

Poor distribution of back-washing air

Blocked air backwashing pipes

New air backwashing pipes

Pumps for unfiltered water are too large, i.e. too much water is added to the filters

2 pumps that can each pump 16 m3 per hour. Filter speed: 4.5 m/h

2 pumps that can each pump 8 m3 per hour. Filter speed: 2.5 m/h

Irregular adding of water to the filters because clean water container is always kept full.

Water content in clean water container varies between 65 m3 and 68 m3

Content of water in clean water container varies between 49 m3 and 68 m3.

13

Table 1 Overview of causes of and solutions to problems at Nr. Herlev-Freerslev Waterworks

After reconstruction, the waterworks has delivered a stable water quality with iron concentrations of approx. 0.02 mg/l. The requirement of maximum 0.1 mg/l iron in drinking water is thus clearly observed. Likewise the waterworks comply with requirements for manganese and am-monium, which are other substances removed by the waterworks’ filters.

Solving problems in manganese removal

In 1998-2003 the manganese concentrations in the drinking water at Strand-huse Waterworks were exceeded by 0.02 mg/l in all 11 analyses made in this period. The concentration of manganese was within the range 0.029 – 0.15 mg/l. Several factors made the removal of manganese problematic. The layer thickness of the effective filter layer was only 50 cm. This does not leave sufficient time for manganese removal since this only takes place after iron has been removed in the filter. The particle size of the effective filter layer of quartz was 1 – 1.5 mm. It would be considered advantageous to have an even smaller particle size, since this would also increase the total particle surface on which manganese removal could take place. Observations of the filter backwashing indicated that the backwashing was not optimal. It was assessed that the length of time used for air and water back-washing, and eventual frequency of filter washing could be adjusted. The du-ration of air backwashing should be increased from the present 1 minute to 2 minutes in order to ensure that the filter layer is not ‘growing’ because of too much coating on the filter particles.

Table 2 presents an overview of problems and their solution at Strandhuse Waterworks. Problem Before reconstruction After reconstruction Particle size is too large and filter layer too small

Particle size: 1-1.5 mm Filter layer: 50 cm

Particle size: 0.8-1.2 mm Filter layer: 75 cm

Air backwashing time too brief

Washing program Air: 1 min. Water: 3 min.

Washing program Air: 2 min. Water: 3 min

Table 2 Overview of causes of and solutions to problems at Strandhuse Waterworks

After reconstruction, the waterworks has delivered stable water quality with a manganese concentrations of approx. 0.006 mg/l. The requirement of 0.02 mg/l manganese in drinking water is thus clearly observed. Likewise the wa-terworks is complying with iron and ammonium requirements, which are also removed by the waterworks’ filters.

Conclusions

Experience in practice has shown that waterworks can improve their removal of iron and manganese with simple and cheap solutions. At two waterworks

14

the operation and/or structure of sand filters was changed, so that they are now delivering drinking water with a considerably lower content of iron and manganese and clearly comply with drinking water requirements. Experience and conclusions from the project can be summarised as follows: It is necessary to review each waterworks in order to determine the cause

of problems in water quality and to give focused suggestions for changes of filter operation and filter structure.

The height of the filter materials was increased by raising backwasher drains as well as inlets and outlets from the filters. In this way a higher fil-tering layer is created, with room for both iron and manganese removal.

Improved iron and manganese removal was obtained by placing two dif-ferent filter materials in the same filter – the so-called two-media filter. The top layer consists of anthracite, which functions as a pre-filter, retain-ing the major part of the iron. Under the anthracite, quartz sand is placed, which functions as a post-filter that removes the rest of the iron and the manganese.

The speed of the water through the filters was decreased by collecting the unfiltered water more regularly during a 24-hour period and by using the clean water container to counterbalance variations in the water consump-tion. A decreased speed through the filters improved the removal of iron and manganese.

Finer quartz was placed in the filters in order to improve the fine filtering of iron and manganese.

Reconstruction and operational changes consisted of: o Smaller types of pumps replaced the existing pumps in borings o The overflow rim on backwasher drains was raised by 25-30

cm. o Inlet to the filters was raised 25-30 cm. o Outlet pipe from filters was raised 25-30 cm. o New filter material was fitted in the filters. o The pipes for backwashing by air were exchanged. o The procedure for backwashing of filters was modified to fit

with the new filter structure. The costs at the waterworks for components and mounting amounted to

DKK 110,000 – DKK 130,000. Such reconstruction and operational changes could be implemented at a wide range of other waterworks around Denmark facing similar problems.

15

1 Indledning

1.1 Baggrund

En stor del af de mindre vandværker i Danmark har problemer med at over-holde kravene til drikkevandets kvalitet for naturligt forekommende stoffer som jern, mangan, ammonium, mindre mængder svovlbrinte og aggressiv kuldioxid. Miljøstyrelsen har i 2002 udført projektet ”Undersøgelse af vand-behandlingsmetoder på en række danske vandværker” (Vandbehandlings-projektet) /1/. I projektet er vandbehandlingen på 30 mindre vandværker un-dersøgt, og der er givet mulige forklaringer på vandværkernes problemer med at overholde kravene til drikkevand samt anbefalinger til, hvordan vandbe-handlingen kan forbedres. En række af de problemer, vandværkerne har med at overholde kravene til drikkevandskvaliteten, er klarlagt i Vandbehandlingsprojektet og skyldes drift og opbygning af sandfiltrene. Det drejer sig om: Ujævn drift af filtrene med fuld belastning i få timer af døgnet og ingen

belastning i resten af tiden. En mere jævn drift af filtrene over flere af døgnets timer vurderes at ville forbedre vandkvaliteten.

Utilstrækkelig afblæsning af metan og svovlbrinte i beluftningen. Det kan

give problemer med ammoniumomsætningen og jernfjernelsen i filtrene. Et for utilstrækkeligt iltindhold efter beluftningen til at ammoniumomsæt-

ningen kan forløbe tilfredsstillende. Dette kan eventuelt løses med en mel-lemiltning på de vandværker, der har for- og efterfiltre. På vandværker med enkeltfiltrering kan løsningen være etablering af et ekstra filter evt. med en alternativ iltning.

Problemer med jernfjernelsen, som kan skyldes filtersand med for grov

kornstørrelse. Det bevirker, at finrensningen for jern ikke er tilstrækkelig. Løsningen på problemet kan være udskiftning af filtermaterialer til en op-timal kornstørrelse.

Utilstrækkelig dybde af filterlaget, så der ikke er plads til både jern- og

manganfjernelsen. Der er normalt ikke mulighed for umiddelbart at lægge mere filtermateriale i filtrene uden ombygning og forhøjelse af filterceller og skyllerender.

Uhensigtsmæssig skylleprocedure ved returskylning af filtrene i forhold til

vandkvalitet og filtrenes belastning. Typisk foretages filterskylningen for ofte, hvilket medfører et forhøjet jernindhold umiddelbart efter skylningen, eller returskyllepumpen er for lille til at yde de nødvendige vandhastighe-der for effektivt at skylle de afsatte mængder af jern og mangan ud af filt-rene. Dette kan resultere i voksende filtermaterialer, så kornstørrelsen bli-ver for grov, samt at vandværket eventuelt bliver nødt til at skrabe filter-materiale væk, for at det ikke skal skylles med ud ved filterskylningen.

16

Dermed reduceres mængden af filtermateriale, samtidig med at kornstør-relsen øges.

Der er således i Vandbehandlingsprojektet givet en række anbefalinger til, hvordan vandværkerne kan løse problemerne med at overholde kvalitetskrave-ne til de generelle og naturligt forekommende stoffer i grundvandet. For dels at teste anbefalingerne i vandbehandlingsprojektet, dels udbrede kendskabet til løsninger af typiske problemer kan der være behov for praktiske erfaringer og eventuelt etablering af demonstrationsvandværker.

1.2 Formål med projektet

Formålet med dette projekt er ud fra praktiske erfaringer at dokumentere, om anbefalingerne i vandbehandlingsprojektet vedrørende opbygning og drift af filtre kan løse problemer med overholdelse af kravene til drikkevandskvalitet for naturlige stoffer på en række af de mindre vandværker. Dette gøres kon-kret ved at foretage ombygninger og ændringer i udvalgte vandværkers op-bygning og drift af filtre og sammenligne kvaliteten af drikkevandet før og efter ombygningen. I projektet fokuseres udelukkende på forhold vedrørende sandfiltre. Et andet formål er at vurdere og formidle resultaterne fra dette projekt, så de ændringer i vandbehandling eller drift, som gennemføres i projektet, kan tjene som inspiration og eksempel for andre vandværker med tilsvarende vandkva-litetsproblemer.

1.3 Fremgangsmåde

Følgende kronologiske fremgangsmåde har været fulgt i projektet: Udvælgelse af 2 vandværker, der på grund af vandbehandlingen har pro-

blemer med at overholde kvalitetskravene til drikkevand for jern og man-gan.

Beskrivelse af de udvalgte vandværkers opbygning og drift ud fra eksi-

sterende tegninger, vandanalyser og oplysninger fra vandværkerne. Der foretages en indledende vurdering af årsager til problemerne og foreløbigt forslag til løsning.

Supplerende undersøgelser til dokumentation af vandkvalitet og specifikke

problemer, der er identificeret ved gennemgang af eksisterende materiale og ved besigtigelse af vandværkerne. Det kan f.eks. være udtagning af vandprøver til analyse eller driftsmålinger.

Udarbejdelse af teknisk løsning for ændring af drift og opbygning af filtre,

så vandværkerne kan overholde kravene til drikkevandskvalitet. Løsning-erne er baseret på almindeligt forekommende vandværksteknologi i Dan-mark.

Udførelse og indkøring af den anbefalede tekniske løsning. Efter indkø-

ringen udtages vandprøver til analyse til dokumentation af vandkvaliteten efter ombygningen. Det vurderes, om ombygning og ændring af drift har

17

resulteret i en bedre vandkvalitet, og om der er mulighed for eventuelle yderligere forbedringer.

Resultater og erfaringer fra projektet samles i en rapport, hvor der redegø-

res for de overvejelser og valg, der er gennemført i projektet. Endvidere vurderes, om de valgte løsningsmodeller kan bruges på andre vandværker med lignende problemer.

18

19

2 Udvalgte vandværker

2.1 Kriterier for valg af vandværker

Der skal udvælges 2 vandværker, som har problemer med vandbehandlingen, der er typiske for mindre vandværker, jf. Vandbehandlingsprojektet /1/. Pro-blemerne skal være relateret til uhensigtsmæssig drift og opbygning af filtre. Vandværkerne skal udvælges, så typiske og væsentlige problemer som filter-materialer, filterhastighed og filterskylningsprocedure bliver behandlet i pro-jektet. Endvidere skal vandværkerne have forskellig råvandskvalitet og be-handlingsanlæg. På baggrund af Vandbehandlingsprojektet blev der udvalgt 6 vandværker, som tilsammen opfyldte følgende kriterier, og som alle havde deltaget i Vand-behandlingsprojektet: trykfiltre og åbne filtre jern- og manganproblemer problemer med drift og med opbygning af filtre geografisk fordeling på Sjælland og i Jylland.

Ved indledende henvendelser til de 6 vandværker viste det sig, at 5 af vand-værkerne enten havde fået løst problemerne med vandkvaliteten eller af anden årsag ikke ønskede at deltage i projektet. Det andet vandværk blev derfor fundet ved kontakt til en række mindre vand-værker på Sjælland, hvor de lovpligtige rentvandsanalyser havde vist proble-mer med overholdelse af kvalitetskravene til drikkevand. De to udvalgte vandværker er Nr. Herlev–Freerslev Vandværk beliggende i Hillerød Kommune på Sjælland og Strandhuse Vandværk beliggende i Kol-ding Kommune i Jylland. Hovedkarakteristika og problemer for de to udvalgte vandværker er vist i tabel 2.1 Vandværk Filtertype Vandkvalitets-

problem Behandlings-problem

Produktion m3/år

Beliggen-hed

Nr. Herlev- Freerslev

Åbne enkeltfiltrering

Jern Opbygning og drift

60.000 Sjælland

Strandhuse Åbne enkeltfil-trering

Mangan og jern

Filteropbyg-ning

200.000 Jylland

Tabel 2.1 Hovedegenskaber og problemer for udvalgte vandværker

2.2 Nr. Herlev-Freerslev Vandværk

2.2.1 Status for eksisterende vandbehandling og drift

På figur 2.1 er vist en principskitse af Nr. Herlev–Freerslev Vandværk. Nøg-ledata for vandværket er vist i tabel 2.2.

20

Figur 2.1 Principskitse af vandbehandling på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk

Årspro-duktion

2002

Boringer Luftning og reakti-onsbassin

Filtrering Rentvands-beholder

46.500 - Antal: 2 stk. - Kalkmagasin - Svagt reduceret

råvand uden H2S og CH4

- Kaskadeluftning 3 kasser

- Reaktionsbassin ca. 5 m3

- Åbne - 2 filtre - Enkeltfiltrering - Areal 2 x 2,4 m2 - Kvartssand

Volumen: ca. 75 m3

Tabel 2.2 Nøgletal for Nr. Herlev-Freerslev Vandværk Vandværket indvinder vand fra 2 boringer med en svagt reduceret råvands-type uden indhold af svovlbrinte og metan. Vandet iltes i en kaskadebelufter med fald i reaktionsbassin. Herfra ledes vandet til 2 åbne filtre med kvartssand (enkeltfiltrering) og videre til rentvandsbeholderen. Herfra pumpes vandet ud til forbrugerne via hydrofor. Som grundlag for løsningsforslag i projektet er der udarbejdet en status for den eksisterende vandbehandling og drift af vandværket /3/. Denne status er baseret på materiale og oplysninger modtaget fra vandværket, observationer gjort ved besøg på vandværket, supplerende analyser af råvandet fra indvin-dingsboringerne og målinger af turbiditeten efter filtrene 2.2.1.1 Vandkvalitet Der er i april 2003 udtaget nye analyser af råvandet fra begge indvindings-boringer. Ud fra analyserne skal vandværket mindske indholdet af jern, man-gan og ammonium samt øge iltindholdet for at kunne overholde kravene til drikkevandets kvalitet angivet i Bekendtgørelse nr. 871 /2/. Indholdet i råvan-det af problemparametrene og kravene til drikkvandskvaliteten er vist i tabel 2.3. Det fremgår af tabellen, at råvandet i de to boringer er stort set ens og følgelig skal behandles ens på vandværket.

Boringer

Kaskade-beluftning

FiltreHydrofor

RentvandspumperReaktionsbassin

Rentvandsbeholder

21

Indhold i råvand mg/l

Stof

Boring 1 Boring 2

Krav til drikkevand * mg/l

Jern 2,2 2,4 0,1 Mangan 0,07 0,08 0,02 Ammonium 0,35 0,40 0,05 Ilt <0,1 <0,1 > 5

* Bekendtgørelse nr. 871. Kravene til drikkevand skal være overholdt pr. 25.12.2003. Tabel 2.3 Indhold af problemparametre i råvand sammenholdt med krav til drikke-

vand Analyser af rentvandet i perioden 1998-2003 er gennemgået og viser, at der hyppigt har været overskridelse af kravene til drikkevandets indhold af jern samt enkelte overskridelser af drikkevandets indhold af mangan. Der har ikke været problemer med at overholde kravene til indholdet af ammonium og ilt i rentvandet. I tabel 2.4 er vist indholdet af jern og mangan i rentvandet opdelt efter, om analyserne er over eller under grænseværdien. Endvidere er angivet datoen for den sidste analyse.

Stof Analyseresultater (mg/l) Kronologisk 1998-2003

Sidste analy-sedato

Gen-nemsnit

Fe > 0,1 mg/l 0,14 - 0,14 - 0,11 - 0,11 - 0,18 - 0,16 - 0,19 - 0,18 25.11.2002 0,15 Fe < 0,1 mg/l 0,07 - 0,10 - 0,06 - 0,07 - 0,09 - 0,10 - 0,09 29.01.2003 0,08

Mn > 0,02 mg/l 0,04 - 0,03 - 0,04 14.06.2001 0,04 Mn < 0,02 mg/l 0,02 - 0,01 - 0,02 - 0,02 - 0,02 - 0,02 - 0,01 29.01.2003 0,02

Tabel 2.4 Indhold af jern og mangan i rentvandet fra Nr. Herlev-Freerslev Vandværk Som det fremgår af tabellen, har der inden for den analyserede 5 års-periode været overskridelser af jern i rentvandet i 8 ud af 15 analyser senest i novem-ber 2002 og for mangan i 3 ud af 10 analyser senest i juni 2001. Som supplement til rentvandsanalyserne er der i perioden 10. – 22. september 2003 udført kontinuerlige målinger af turbiditeten efter filtrene. Turbiditeten er et udtryk for klarheden af vandet og følger indholdet af jern, således at et forhøjet jernindhold i vandet også giver en forhøjet turbiditet. Grænseværdien for turbiditet i drikkevandet fra vandværket er 0,3 FTU. Resultatet af turbidi-tetsmålingerne er vist på figur 2.2. Filtrene er i måleperioden skyllet 4 gange, hvilket på figuren ses som en brat stigning i turbiditeten. Efter alle 4 returskylninger af filtrene er turbiditeten længe om at falde og når kun ned omkring grænseværdien på 0,3 FTU, lige inden filtrene igen returskylles. Dette er en indikation af, at jernfjernelsen i filtrene ikke fungerer tilfredsstillende, og at filtrene er længe om at blive kørt ind efter en returskylning. I et godt fungerende filter er turbiditeten under grænseværdien inden 1 døgn efter returskylningen.

22

Figur 2.2 Turbiditetsmålinger efter filtrene på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk før ombygning 2.2.1.2 Boringer I begge boringer er der installeret dykpumper af typen SP16-05. Vandværket og firmaet Frederik Dahlgaard har oplyst følgende om boringerne: Vandspejl i boringerne under drift er målt til 4,6 meter under målepunktet

i boring 1 og 4,8 meter under målepunkt i boring 2. Målepunkterne er placeret ca. i terrænniveau.

Stigrørets dimension er 2½” og ca. 18 m langt i begge boringer. Indløb i iltningstårnet er ca. 4 meter over terræn. Når der tages højde for ovennævnte data, for enkeltmodstande i ventiler mv. samt tryktab i stigrør og indløbsrør til vandværket, så vurderes den samlede løftehøjde under drift (modtryk) maksimalt at blive af størrelsesordenen 15 m VS (m VS: meter vandsøjle). SP 16-5 pumpers nominelle ydelse er ca. 16 m3/time ved en løftehøjde på 35 m VS. Pumperne vurderes derfor at yde over 20 m3/time og køre med en meget ringe virkningsgrad, dvs. med ringe øko-nomi. Indkoblingen af de 2 boringer styres af niveauet i rentvandsbeholderen. Der er kun én boring i drift ad gangen. Der skiftes mellem drift af de to boringer ca. hver 12. time, styret af et relæ. Den nuværende styring er indstillet, så rentvandsbeholderen stort set altid er fuld. Indkobling og udkobling af borin-gen sker således ved et niveau tæt på fuld beholder. Driften er derfor kende-tegnet ved hyppige ind- og udkoblinger af den boring, der er sat til drift. Dette giver en ujævn belastning af filtrene, der skiftevis og med hyppige skift kører med fuld belastning på 20 m3/t og ingen belastning. 2.2.1.3 Beluftning Råvandet iltes ved kaskadebeluftning i 3 kasser med efterfølgende fald til vandoverfladen i reaktionsbassinet. Analyser af drikkevandet viser indhold af ilt på over 10 mg/liter, hvilket indikerer en effektiv beluftning.

Før ombygning af filtre

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

2003-09-10 2003-09-17

Tur

bidi

tet (

FT

U)

23

2.2.1.4 Reaktionsbassin Reaktionsbassinet er ud fra tegningsmaterialet målt til ca. 5 m3, hvilket med én boring i drift (over 20 m3/time) giver en opholdstid på under 15 minutter. Der foreligger ikke prøver til eftervisning af reaktionsbassinets effekt på om-dannelsen af jern. Det er vurderet, at det ikke er nødvendigt at måle denne effekt, da fokus i projektet er på filtrene, herunder en opbygning af filtrene der er uafhængig af reaktionsbassinets effekt på iltningen af jern. 2.2.1.5 Filtre De to filtre har hver et areal på ca. 2,4 m2, svarende til et samlet filterareal på i alt 4,8 m2. Filtrene drives parallelt, det vil sige ved enkeltfiltrering. Opbygnin-gen af filtrene er vist på figur 2.3.

Figur 2.3 Opbygning af filtre på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk Der er lagt 90 cm dybe lag af kvartsmateriale i de to filtre inklusive bæremate-rialet. Filterlaget, der er aktiv i filtreringen, er 45 cm tykt. Afstanden fra filter-materialer til overkant af skyllerender er ca. 25 cm. Oprindelig var afstanden 40 cm, men filtermaterialerne har vokset gennem årene ved afsætninger af jern og mangan på filterkornene. Materialerne er ikke blevet skiftet i over 15 år. Det vurderes, at der maksimalt kan lægges 120 cm nyt materiale i filtrene ved en samtidig forhøjelse af skyllerenderne på ca. 25 cm. Det er ikke muligt at hæve skyllerenderne yderligere uden en større ombygning af vandværket herunder forhøjelse af selve filtercellerne. Filtercellerne er ikke forsynet med overløb. Ved høj stuvning over filtermateri-alerne (manglende skylning) er der derfor risiko for, at vandet løber over fil-terfronten og ned på gulvet i vandværksbygningen. Med én boring indkoblet er filterhastigheden af størrelsesordenen 4-4,5 m/time. Ved en optimal opbygning af filtrene er dette en tilfredsstillende ha-stighed ved engangsfiltrering i åbne filtre.

45 cm 1-1,5 mm Filterlag

10 cm 2-5 mm

10 cm 5-8 mm

10 cm 8-14 mm Bærelag

10 cm 18-25 mm

5 cm 25-50 mm

24

De to filtre skylles med luft, efterfulgt af vand. Filtrene skylles ét ad gangen. Ringkammerblæseren til luftskyl yder 155-190 m3/time. Det svarer til 1,1-1,3 m3 luft/minut per m2 filter. Som tommelfingerregel bør luftskyl svare til 1 m3 luft/minut per m2 filter. Blæserens ydelse er derfor tilfredsstillende. Ved observation af luftskyl kunne der i begge filtre ses områder, hvor luftskyl-ningen syntes mindre effektiv. Det kan skyldes, at rørsystemet til luftskyl ikke ligger optimalt eller er tilstoppet. Det kan også skyldes, at områder af filtrene er kittet til. Luftskylletiden for hvert filter er ca. 3½ minut, hvilket vurderes at være tilfredsstillende. Pumpen til vandskyl yder 40-50 m3/time, hvilket giver en skyllevandshastighed gennem hvert filter på 17-21 m/time. Vandskyl bør som tommelfingerregel være på 20-40 m/time afhængig af filtermaterialerne. Skyllevandspumpens ydelse ligger således i den nedre ende af, hvad der normalt anbefales. Vandskylletiden for hvert filter er ca. 3½ minut. Ved observation af vandskyl i begge filtre kunne det ses, at skyllevandet var rent efter ca. 2½ minut – ved den aktuelle skyllehastighed. Det er oplyst, at filtrene skylles efter 70 timers drift, altså ca. hvert 3. døgn. Med en årlig produktion på 46.500 m3 (2002) og rensning til 0,1 mg jern pr. liter, afsættes der ca. 400 g jern per m3 filter mellem to skylninger. Der bør kunne afsættes 600-900 g jern per m3 i et filter, der fungerer under optimale betingelser. 2.2.1.6 Rentvandsbeholder Det samlede volumen af beholderen er på ca. 75 m3, hvoraf 65-70 m3 vurde-res at være til rådighed, svarende til fyldning op til 20 cm under topdæk. Be-holderen er 2 m fra bund til topdæk. Med nødstop af rentvandspumper 50 cm over beholderbund, er der 130 cm eller næsten 50 m3 til rådighed til forbrugs-udjævning. Da indvindingen fra boringerne styres, så beholderen stort set altid er fuld, vil den høje ydelse fra en boring i forhold til forbruget resultere i, at boringen hyp-pigt kobles ind og kun er i drift i korte perioder. 2.2.1.7 Rentvandspumper Værket har 2 rentvandspumper, hver med en ydelse på ca. 16 m3/time. Pum-perne leverer vand til distributionsnettet via et hydrofor. 2.2.1.8 Vandforbrug Vandforbruget i Nr. Herlev-Freerslev Vandværks forsyningsområder er oplyst af vandværket og er for perioden 2000-2002 vist i tabel 2.5.

År Udpumpet fra vandværket m3/år

Købt fra Hillerød Kommune m3/år

I alt m3/år

2000 38.800 1.800 40.600 2001 42.100 5.700 47.800 2002 46.500 6.400 52.900

Tabel 2.5 Vandforbrug i Nr.Herlev-Freerslev Vandværks forsyningsområde

25

Det fremgår af tabellen, at vandværket køber vand fra Hillerød Kommune til forsyning af 45 husstande (i 2002). Vandværket har oplyst, at de 45 husstande i forsyningsområdet snart kobles på, så vandværket fremover skal levere alt vandforbruget svarende til 52.900 m3 i 2002. Som det fremgår af tabellen, har vandforbruget udpumpet fra vandværket været lettere stigende i perioden 2000-2002. Der er endvidere målt et højt vandtab på 15 – 19 % i samme periode. Generelt har vandforbruget imidlertid været faldende i de seneste årtier. Til sammenligning kan nævnes, at vandforbruget i 1986 var på ca. 65.000 m3. 2.2.2 Årsager til kvalitetsproblemer

Ud fra statusbeskrivelsen af den eksisterende opbygning og drift af Nr. Her-lev-Freerslev Vandværk gives der i det følgende en vurdering af de vigtigste årsager til problemerne med at overholde kvalitetskravet til drikkevandets ind-hold af jern og sjældnere til indholdet af mangan. Problemerne skyldes op-bygning og drift af filtrene og kan derfor løses inden for rammerne af dette projekt. 2.2.2.1 Materialer og opbygning af filtre De nuværende filtermaterialer har ikke været skiftet i over 15 år. Ved ilægnin-gen var kornstørrelsen af det filtrerende lag på 1-1,5 mm. Filtermaterialerne er siden ”vokset”. Det vil sige, at filterkornene er blevet større, fordi jern og mangan har sat sig på kornene som belægninger. De øverste filterlag er blevet fjernet uden at være blevet erstattet med nye materialer. Filtrene har derfor ikke samme effekt som tidligere. Det effektive filterlag er på 45 cm, hvilket sammenholdt med den grovere kornstørrelse vurderes at være for lille til at sikre en effektiv fjernelse af jern. 2.2.2.2 Drift af filtre Ud fra observationer af filterskylningen synes den ikke at være effektiv nok. Der blev observeret ”døde områder” i filtret under luftskylningen. Dette kan skyldes sammenkittede filtermaterialer eller tilstoppede/fejlplacerede luftskylle-rør. På grund af store råvandspumper i boringerne tilføres filtrene mere vand pr. tid, end der er behov for i forhold til vandforbruget. En mindre tilførsel per tid vil generelt forbedre filtrenes rensningsevne. Tilførslen af vand til filtrene sker meget ujævnt, dvs. stødvis i korte perioder med unødvendig stor vandmængde. Det skyldes, at indkoblingen af boringer styres, så rentvandsbeholderen altid er fuld. En jævnere og mere konstant til-førsel af vand til filtrene vil forbedre deres rensningseffekt.

26

2.3 Strandhuse Vandværk

Strandhuse Vandværk vist på figur 2.4 er et ældre værk opført i 1935 og ind-går som en del af den private forsyningsenhed Strandhuse-Nr. Bjert Vand-værk i Kolding Kommune.

Figur 2.4 Foto af Strandhuse Vandværk Strandhuse Vandværk står for hovedparten af produktionen til denne forsy-ning med en vandindvindingsret på 245.000 m3/år og en nuværende årspro-duktion på ca.170.000 m3. Nr. Bjert Vandværk har en vandindvindingsret på 85.000 m3/år og leverer ca. 60.000 m3/år til forsyningen. 2.3.1 Status for eksisterende vandbehandling og drift

På figur 2.5 er vist en principskitse af Strandhuse Vandværk. Nøgledata for vandværket er vist i tabel 2.6.

Figur 2.5 Principskitse for Strandhuse Vandværk

Boringer

Reaktionsbassin

Filtre

Rentvandsbeholder

Til højdebeholder

Rentvandspumper

27

Årspro- duktion

Boringer – råvand

Luftning og reakti-onsbassin

Filtrering Rent- vands- beholder

162.599 m3

(år 2002)

- Antal: 2 stk. - Svagt reduceret råvand med lidt agg. CO2

- Trappeiltning med

ca. 3 m fald til re-aktionsbassin.

- Reaktionsbassin: ca. 10 m3

- Åben - 6 enkeltfiltre - Areal: 6 x 1,4 m2 - Kvarts

Volumen: ca. 50 m3

Tabel 2.6 Nøgletal for Strandhuse Vandværk Vandværket indvinder fra 2 boringer med et let behandleligt råvand, som er af en svagt reduceret vandtype med et lille indhold af aggressiv kuldioxid, men uden metan og svovlbrinte. De væsentligste parametre for behandling er jern og mangan. Råvandet luftes på en iltningstrappe med et underliggende reaktionsbassin. Herfra ledes vandet til de åbne filtre. Med basis i oplysninger i /1/ og opfølgende materiale modtaget fra vandværket og fra firmaet Vandschmidt A/S samt observationer gjort ved besøg på vand-værket er der udarbejdet en status for den eksisterende vandbehandling og drift af vandværket /3/. Der er i den forbindelse indhentet supplerende analy-ser af råvandet og af det filtrerede vand som status for vandkvaliteten på vær-ket og grundlag for løsningsforslag ved projektet. 2.3.1.1 Vandkvalitet Der blev i april 2003 udtaget nye analyser af udvalgte parametre i råvandet fra begge indvindingsboringer. Ud fra råvandsanalyserne skal indholdet af jern, mangan og ammonium samt aggressiv kuldioxid mindskes ved vandbehandlingen og samtidig skal iltind-holdet øges for at kunne overholde kravene til drikkevandets kvalitet i henhold til Bekendtgørelse nr. 871/2/. Råvandets indhold af de parametre, som skal ændres ved vandbehandlingen på Strandhuse Vandværk, er sammen med kravene til drikkevandskvaliteten vist i tabel 2.7. Det fremgår af tabellen, at værdierne for stoffernes indhold i de 2 boringer stort set er ens.

Indhold i råvand mg/l

Stof

Boring DGU 134.391 Boring DGU 134.668

Krav til drikkevand * mg/l

Jern 1,4 1,3 0,1 Mangan 0,18 0,17 0,02 Ammonium 0,18 0,20 0,05 Aggressiv kuldioxid 4 4 2 Ilt - - > 5

* Bekendtgørelse nr. 871. Kravene til drikkevand skal være overholdt pr. 25.12.2003. Tabel 2.7 Indhold af problemparametre i råvand på Strandhuse Vandværk sammen-

holdt med krav til drikkevand Analyser af rentvandet i perioden 1998-2003 er gennemgået og viser, at der generelt set har været overskridelser af kravet til drikkevandets indhold af mangan og enkelte overskridelser af drikkevandets indhold af jern. Der har

28

ikke været problemer med at overholde kravene til indholdet af ammonium og ilt og til aggressiv kuldioxid i rentvandet. I tabel 2.8 er vist indholdet af jern og mangan i rentvandet opdelt efter, om analyserne er over eller under grænseværdierne. Endvidere er angivet datoen for den sidste opgivne analyseværdi.

Stof Analyseresultater (mg/l) Kronologisk 1998-2003

Sidste analysedato

Gen-nem-snit

Fe > 0,1 mg/l 0,11 – 0,20 27.09.2000 0,16 Fe < 0,1 mg/l 0,069 – 0,029 – 0,049 - 0,073 0 - 0,082 - 0,017 -

0,088 - 0,095 -0,024

25.09.2003

0,06

Mn > 0,02 mg/l 0,12 – 0,039 – 0,036 - 0,15 - 0,054 - 0,033 - 0,047 - 0,029 - 0,033 – 0,033 – 0,037

25.09.2003

0,06

Mn < 0,02 mg/l ingen - - Tabel 2.8 Indhold af jern og mangan i rentvandet fra Strandhuse Vandværk Som det fremgår af tabel 2.8, har der inden for den analyserede 6 års-periode været overskridelser af mangan i samtlige 11 analyser, senest i september 2003, og der har været overskridelser for jern i 2 ud af de samme 11 analyser, senest i september 2000. Mangan er således hovedproblemet for rentvandskvaliteten på Strandhuse Vandværk. Som supplement til rentvandsanalyserne er der i perioden 29. september – 10. oktober 2003 udført kontinuerlige målinger af turbiditeten efter filtrene. Det skal bemærkes, at det kun har været muligt at koble turbiditetsmåleren til af-gangshanen fra vandværket. Resultatet af turbiditetsmålingerne er vist på figur 2.6.

Før ombygning af filtre

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

2003-09-29 2003-09-30 2003-10-01 2003-10-02 2003-10-03 2003-10-04 2003-10-05 2003-10-06 2003-10-07 2003-10-08 2003-10-09 2003-10-10

Tur

bidi

tet

Figur 2.6 Turbiditetsmåling af rentvand ved udledning fra Strandhuse Vandværk

før ombygning. Filtrene er i den viste måleperiode i figur 2.6 kun blevet skyllet 2 gange, hvil-ket på figuren ses som en brat stigning i turbiditeten. Efter den 1’ste retur-skylning ses en stigning af normalt omfang, og det ses samtidigt, at turbidite-

29

ten ikke er ret længe om at falde og nå ned på det normalt lave niveau igen, som er under kravværdien på 0,3 FTU. Dette er en indikation af, at jernfjer-nelsen i filtrene fungerer rimeligt tilfredsstillende. Til gengæld ses i forbindelse med den næste skylning, 3 døgn senere, en meget kraftig og helt uacceptabel høj turbiditet, hvilket skyldes et lejlighedsvist problem på Strandhuse Vand-værk med en påvirkning af jern og mangan fra afsætninger i ledningsnettet, som kan ske, når vandstrømmen i systemet vendes. Dette problem omtales i afsnit 2.3.2. 2.3.1.2 Boringer Vandværkets 2 indvindingsboringer er placeret på vandværksgrunden. I bo-ringerne er der installeret dykpumper med VLT styring, så ydelsen i princip-pet kan varieres efter behov. Den nominelle ydelse for pumperne i de 2 borin-ger er på 40 m3/time hver. Den normale ydelse er sat til ca. 30 m3/time for råvandspumpe 1 og til ca. 18 m3/time for råvandspumpe 2. Der er normalt kun én boring i drift ad gangen, og det er normalt rå-vandspumpe 1 med ca. 30 m3/time. Hver anden måned kører råvandspumpe 2 fast i en længere periode for at sikre anvendelse af begge boringer. Den nuværende drift styres således, at rentvandsbeholderen stort set altid er fuld. Indkobling af begge råvandspumper samtidigt kan godt finde sted for at sikre fuld beholder, ligesom der også sker stop af råvandsindpumpningen, når dette er opfyldt. 2.3.1.3 Beluftning - reaktionsbassin Råvandet iltes ved en trappeiltning med et fald ned over 3 trin og ca. 3 m til et underliggende reaktionsbassin, der har en kapacitet på ca. 10 m3. Reaktions-bassinet er uden overløb, men forsynet med en elektronisk niveaukontrol, der afgiver alarm ved for høj vandstand, og indpumpningen fra boringerne stop-pes. 2.3.1.4 Filtre De 6 filtre har hver et areal på ca. 1,4 m2. Det samlede filterareal er således på ca. 8,4 m2 ved den parallelle drift af filtrene som enkeltfiltre på vandværket. Filtrene er etableret som åbne filtre i en betonkonstruktion med spaltebund. Filtrene er traditionelle sandfiltre og med en disponibel højde i selve filtercel-lerne på ca. 1,25 m. Filtrene er opbygget med et relativt fint kvartslag som filtrerende lag i en tyk-kelse på ca. 50 cm. Der findes ikke tegningsmateriale med angivelse af den præcise lagtykkelse i filtret, kun opgivelser af leveret filtermateriale. Der er senest sket ilægning af nyt filtermateriale i 1998. Det filtrerende materialelag er placeret på et tilhørende bærelag med gradue-rede og stigende kornstørrelser nedefter og i overensstemmelse med størrelsen af spalterne i filterbunden. Se materialeopbygningen vist på figur 2.7.

30

Figur 2.7 Opbygning af filtrene på Strandhuse Vandværk inden ombygning. Den normale indpumpning til filtrene er på ca. 30 m3/time og således med en filterhastighed på ca. 3,6 m3 pr. m2 filter pr. time, der normalt angives som m/time. Ved en indpumpning med begge råvandspumper samtidig, hvilket normalt sker kortvarigt, kommer belastningen på de 6 filtre op på ca. 48 m3/time. Der filtreres da med en hastighed på ca. 5,7 m/time, hvilket er en ret høj hastighed for et åbent enkeltfilter. Filtercellerne er ikke forsynet med overløb. Ved høj stuvning over filtermateri-alerne (manglende skylning) er der derfor risiko for, at vandet løber over fil-terfronten og ned på gulvet i vandværksbygningen. I filtercellerne er der dog placeret en niveauvippe, der ved høj vandstand igangsætter en filterskylning. Der er automatisk filterskylning med skylleluft såvel som skyllevand. Skylle-pumpen (Grundfos LM 80-160) har en aktuel ydelse på ca. 38 m3/time, hvil-ket giver en normalt tilfredsstillende skyllevandshastighed på ca. 28 m/time. Ydelsen af skylleluftblæseren (Mrk. F5 KP070) er ikke kendt. Der returskylles efter et program med luft alene i 1 min. og herefter vand ale-ne i 3 min. Skylning udføres normalt efter 3 døgns filterdrift. 2.3.1.5 Rentvandsbeholder og - udpumpning Rentvandsbeholderens volumen er på ca. 50 m3. Værket har 2 rentvandspum-per (type CR 30) med en samlet kapacitet på 60 m3/time. For det samlede forsyningsområde for Nr. Bjert og Strandhuse vandværker er der i den høje zone af området placeret en højdebeholder (Lyshøj) med en kapacitet på 500 m3. Strandhuse Vandværk har sin placering i den lave forsyningszone. I hovedpar-ten af tiden pumpes det producerede vand på værket dels til den lave zone, dels til højdebeholderen (hovedparten), hvorfra den videre forsyning sker. I de perioder, hvor der ikke produceres vand på Strandhuse Vandværk, tilføres der vand fra højdebeholderen til den lave zone. I disse situationer vendes vand-

10 cm 16-32 mm

10 cm 1,7-2,2 mm

50 cm 1-1,5 mm

10 cm 3-5 mm

10 cm 8-16 mm

Filterlag

Bærelag

31

strømmen i ledningsnettet, og dette kan give anledning til medrivning af afsat jern og mangan i ledningerne, som kan påvirke helt frem til beholderen på Strandhuse Vandværk. 2.3.1.6 Vandforbrug Forsyningen fra Strandhuse Vandværk er vist ved oplyste tal for indpumpnin-gen for årene 2000-2002 i tabel 2.9.

År Vandforbrug for Strandhuse Vandværk m3/år

Vandforbrug for Nr. Bjert Vandværk m3/år

2000 217.318 60.195 2001 189.523 51.841 2002 162.599 54.016

Tabel 2.9 Vandforbruget for Strandhuse Vandværk og for Nr.Bjert Vandværk, som i alt udgør det samlede vandforbrug for Strandhuse-Nr.Bjert Vandværk for årene 2000-2002 Det registrerede vandforbrug fra Strandhuse-Nr. Bjert Vandværk er faldet væsentligt de seneste år, hvilket ikke blot skyldes den generelle tendens med faldende vandforbrug, men også skyldes at lækagetabet i forsyningsnettet er reduceret betydeligt, så det nu er registreret til at være under 4%. De for-brugsmæssige forhold fremgår i øvrigt af den for nyligt opdaterede Vandfor-syningsplan for Kolding Kommune /4/. 2.3.2 Årsager til kvalitetsproblemer

Ud fra statusbeskrivelsen vedrørende den eksisterende opbygning og drift af filtrene på Strandhuse Vandværk gives i det følgende en vurdering af de vig-tigste årsager til problemerne med drikkevandskvaliteten. Det væsentligste problem for drikkevandet er at overholde kvalitetskravet til indhold af mangan, hvilket fremgår tydeligt af tabel 2.8, og ligeledes at sikre, at kvalitetskravet for jern altid er overholdt. Den primære årsag til de proble-mer vurderes at være filtrenes opbygning, hvor især lagtykkelsen - men også materialernes kornstørrelse - gør sig gældende, og kun i mindre grad vand-værkets drift af filtrene. Disse årsager påvirker vandbehandlingens effektivitet ved fjernelsen af man-gan og jern. Disse problemer kan løses i forbindelse med dette projekt. De problemer med vandkvaliteten, der skyldes den lejlighedsvise vending af vandstrømmen som omtalt i afsnit 2.3.1.5, ligger uden for rammerne af dette projekt.. I det følgende beskrives årsagerne til problemerne med filtrene på Strandhuse Vandværk. 2.3.2.1 Filtrenes materialer og opbygning Den eksisterende filteropbygning med lagtykkelser og kornstørrelser af det filtrerende lag samt af bærelagene er vist i figur 2.7. Lagtykkelsen af det effektive filterlag, der kun er på ca. 50 cm, vurderes at være for lille til det aktuelle jern- og manganindhold. Den disponible korn-

32

overflade af filtermaterialet er ikke tilstrækkeligt stor til, at den nødvendige brunstensbelægning, som skal sikre manganfjernelsen, kan dannes. Kornstørrelsen af det effektive filterlag af kvarts på 1-1,5 mm vurderes med fordel at kunne være lidt finere, da dette ligeledes vil bidrage til en øget samlet kornoverflade. Dette skal sammenholdes med mulighederne for at forhøje det effektive filterlag i det eksisterende anlæg. En mindre kornstørrelse vil desuden få betydning for jern- såvel som manganfjernelsen. 2.3.2.2 Drift af filtre Ud fra observationer af filterskylningen udføres den ikke helt optimalt. De anvendte vand- og lufthastigheder ved skylleprocessen vurderes at være i or-den, men der kan foretages justering af programmet for skylleprocessen med de anvendte tider for luft- og vandskylning og eventuelt hyppigheden for fil-terskylning. Den anvendte tid til luftskylning, på kun 1 min., bør øges for at sikre, at filterlaget ikke ’vokser’ på grund af for stor afsætning på filterkornene.

Tilførslen af vand til filtrene sker ikke så jævnt, som det kunne ønskes; således veksles i perioder mellem indkobling af 1 eller af 2 boringer, og der kan ind-træde stop i filtreringen. Udnyttelsen af det disponible volumen på ca. 50 m3 i rentvandsbeholderen sker ikke i tilstrækkelig grad, hvilket er en medvirkende årsag til den praktiserede vekslende drift på vandværket. Strandhuse Vand-værk er som omtalt hovedleverandør til forsyningen, hvilket burde skabe grundlag for en mere kontinuerlig produktion og leverance fra værket.

33

3 Forslag til ændring af filteropbyg-ning og drift

På baggrund af det foregående kapitels beskrivelse af vandværkernes opbyg-ning og drift og de identificerede årsager til problemerne med at overholde kvalitetskravene til drikkevandet gives der i det følgende forslag til ændringer på vandværkerne.

3.1 Nr. Herlev – Freerslev Vandværk

3.1.1 Vandkvalitet

Råvandet i vandværkets to boringer er typemæssigt meget ens og skal behand-les på samme måde på vandværket. Indholdet af jern er moderat (2,2-2,4 mg/l) og ligger på grænsen mellem at kræve enkelt- eller dobbeltfiltrering. De lave indhold af både mangan (0,07-0,08 mg/l) og ammonium (0,35-0,40 mg/l) kan fjernes ved enkeltfiltrering. 3.1.2 Vandforbrug til vurdering af drift og anlæg

Som grundlag for at kunne foreslå forbedringer af vandværkets drift og anlæg er størrelsen af de dimensionsgivende vandforbrug vurderet. Vurderingerne er foretaget ud fra målte forbrug, idet der samtidig er taget højde for den kom-mende udvidelse af forsyningen med 45 husstande. De dimensionsgivende vandforbrug er vist i tabel 3.1

Dimensionsgivende vandforbrug Vandmængde m3 Årsforbrug 60.000 Maksimalt forbrug i døgnet 280 Maksimalt forbrug i timen 20 Forbrug i ”middeldøgnet” 165 Største timeforbrug i middeldøgnet 12

Tabel 3.1 Dimensionsgivende vandforbrug på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk Det valgte maksimale døgnforbrug på 280 m3 svarer til en ”maksimaldøgns-faktor” på 1,70. Maksimaldøgnsfaktoren = Maksimalt døgnforbrug/(årsfor-bruget/365 dage). Det valgte maksimale timeforbrug på 20 m3 svarer til en ”maksimaltime-faktor” på 1,75. Maksimaltimefaktoren = Maksimalt timeforbrug/(maksimalt døgnforbrug/24 timer). Det vurderes, at der kalkuleres med tilstrækkelig forsyningssikkerhed i tallene ved at: vælge et dimensionsgivende årsforbrug svarende til forbruget i år 2002

inklusive forsyning til de 45 nye husstande i forsyningsområdet samt et til-læg på 13% til yderligere udvidelser.

34

forvente at det nuværende høje ledningstab kan reduceres væsentligt ved lækagesøgning.

forudsætte at det maksimale timeforbrug optræder i døgnet med maksi-

malt forbrug, hvilket sjældent er tilfældet. indbygge rimelig sikkerhed i de valgte faktorer for maksimale vandforbrug. arbejdet med anlæg af en ledningsforbindelse til Hillerød Kommune med

stor forsyningskapacitet forventes afsluttet i august måned i år. Når et vandværk har en leverancekapacitet, der svarer til de dimensions-givende vandforbrug, kan det dække forsyningsområdets vandbehov i (stort set) alle forbrugssituationer. 3.1.3 Større udnyttelse af rentvandsbeholderen i driften

Det vurderes, at en del af rentvandsbeholderens volumen med fordel kan bru-ges til udjævning af forbruget i den daglige drift – samtidig med at: forsyningssikkerheden i tilfælde af f.eks. brand, ekstreme vandforbrug,

mv. er tilstrækkelig udskiftningen af vandet i beholderen forbedres i forhold til i dag. Formålet med at inddrage en større del af rentvandsbeholderen til udjævning af vandforbruget er at: en jævnere (og ikke ”stødvis”) tilførsel af råvand styrker rensnings-

processerne i filtrene, herunder særlig de mikrobiologiske processer, og dermed kvaliteten af drikkevandet

der kan indvindes råvand fra boringerne med lavere ydelser, hvilket redu-

cerer risici for at trække eventuelle overfladeforureninger til grundvands-magasinet.

Af hensyn til forsyningssikkerheden anbefales det at drive beholderen, så der i langt de fleste forbrugssituationer resterer et volumen svarende til 2 timers maksimalt forbrug, eller ca. 40 m3. Det svarer til ca. 105 cm i beholderen. Den nederste halvdel af beholderen vil derfor sjældent være i brug. Det anbefales at etablere stop for indvinding fra boringerne ved 20 cm under topdæk. Derved vil den udnyttelige del af beholderen være 68 m3. Med krav om, at der som reserve skal restere en vandmængde svarende til 2 timer med maksimalt forbrug (i alt 40 m3) vil der være over 25 m3 til forbrugsudjævning. Det svarer til ca. 70 cm af beholderens totale dybde på 2 m. I hverdagsperioder med højest forbrug – om morgenen og sen eftermiddag til tidlig aften - samt søndag formiddag – vil beholdningen blive mindsket. I de efterfølgende perioder med lavere vandforbrug vil beholderen blive fyldt igen, således at den af hensyn til forsyningssikkerheden er fyldt op inden perioderne med højt forbrug.

35

3.1.4 Vandindvinding samt indkobling af boringer

Det foreslås at reducere ydelsen fra begge boringer til ca. 10 m3/time. Den nødvendige løftehøjde ved én boring indkoblet vurderes at være ca. 10-13 m VS, og ca. 12-15 m VS ved begge boringer indkoblede. De 2 boringers ydelser reduceres ved at skifte dykpumperne til mindre størrel-ser, der samtidig tilpasses den nødvendige løftehøjde. Da de nuværende dyk-pumper giver alt for højt tryk og dermed kører uøkonomisk med meget lav virkningsgrad, vil der samtidig opnås en reduktion af udgifterne til drift af boringerne. På dette grundlag anbefales det at skifte de nuværende SP16-5 dykpumper til to af typen SP8A-5. Da de to boringers råvandskvalitet næsten er ens, foreslås det hvert eller hvert andet døgn at ombytte rækkefølgen, hvori de kobles ind, så de har lige mange driftstimer. De foreslåede ydelser af boringerne er valgt af følgende grunde: Den samlede ydelse af begge boringer vil kunne dække det maksimale

forbrug i timen på 20 m3/time. Hvis én af de 2 boringer falder ud,vil den tilbageværende boring i kombi-

nation med vandet i beholderen kunne dække forbruget i (stort set) alle forbrugssituationer. I den ekstreme situation med udfald af den ene boring og samtidigt maksimalt døgnforbrug vil der således restere næsten 30 m3 (75 cm) i beholderen. Det forudsætter fuld beholder inden døgnet med maksimalt forbrug. Dette kan dog også forventes med den foreslåede be-holderdrift. Samtidig vil der være ekstra forsyningssikkerhed til stede ved forbindelsesledningen til Hillerød Kommune.

Én boring vil kunne dække forbruget i et døgn med middelforbrug, resul-

terende i en driftstid af dykpumpen på i gennemsnit 14-17 timer. Der foreslås en indkobling af boringerne som vist i tabel 3.2.

Vandspejl i tank Boringer ind Ydelse i alt Boringer ud Total-volumen 200 cm (topdæk) 76 m3 180 cm B1 eller B2, eller

B1&B2 68 m3

130 cm (Trin 1) B1 eller B2 10 m3/time 49 m3 110 cm (Trin 2) B1+B2 20 m3/time 42 m3 50 cm Rentvandspumper kobler ud 20 m3 0 cm (bunddæk) 0 m3

Tabel 3.2 Forslag til indkobling af indvindingsboringer i forhold til niveau i rentvandsbeholder I langt de fleste normale forbrugssituationer forventes det, at vandspejlet i beholderen vil bevæge sig op og ned mellem dybderne 130 cm og 180 cm. Dette vil resultere i en større udskiftning af vandet i beholderen end i dag, hvor der maksimalt udnyttes 5-10 cm af beholderen.

36

3.1.5 Beluftning

Ved i realiteten at halvere den beluftede vandmængde per tidsenhed opnås en mere effektiv iltning af råvandet. Dette forventes dog ikke at få indflydelse på kvaliteten af det behandlede vand, da beluftningen i forvejen er tilstrækkelig. 3.1.6 Reaktionsbassin

Hensigten med reaktionsbassinet har været at sikre nok tid til, at det iltede råvands indhold af jern kan omdannes fra opløst til udfældelig form, som kan tilbageholdes fysisk i filtrene. Reaktionsbassiner bruges sjældnere i dag end tidligere. En hensigtsmæssig opbygning af filtrene kan sikre, at jernet tilbageholdes ved en kombination af katalytiske, fysiske samt eventuelt mikrobiologiske processer i selve filtrene. Det kan ofte være en fordel at lade omdannelsen af jern ske i filtret, da der derved opnås en større fordeling af det udfældede jern over hele filterlaget. Da pumpeydelsen halveres, fordobles opholdstiden i reaktionsbassinet, hvilket medfører at en større del af jernet omdannes til udfældelig form her. Det kan få den uheldige effekt på den efterfølgende filtrering, at en større del af jernet tilbageholdes i filtrets øverste lag (med de mindste filterkorn). Derved vil filt-rets kapacitet kunne blive reduceret med behov for hyppigere skylninger som resultat. Der kan dog tages højde herfor ved valg og sammensætning af filter-materialer, som det anbefales i det efterfølgende afsnit. 3.1.7 Filtre

Med de anbefalede mindre ydelser fra boringerne vil filterhastighederne stort set halveres til ca. 2-2,5 m/time, når en boring er koblet ind, og fastholdes på ca. 4-4,5 m/time, når to boringer er koblet ind. En mulighed for at forbedre filtreringen kan være at ændre den nuværende engangsfiltrering til dobbeltfiltrering med for- og efterfiltre, hvor det ene af de nuværende filtre fungerer som forfiltre og det andet som efterfilter. Dobbelt-filtrering vil have følgende fordele: at fjernelsen af jern kunne koncentreres til forfiltreringen i et filtermateriale

med større filterkorn end nu. Herved vil tilbageholdelsen af jern fordeles bedre over filterlaget

at den mere følsomme omdannelse af ammonium til nitrat og fjernelse af

mangan koncentreres til efterfiltreringen i et filtermateriale med mindre filterkorn end nu. Det vil forbedre rensningsprocesserne, herunder også tilbageholdelsen af jernrester, der ikke fjernes i forfiltret.

Indførelse af dobbeltfiltrering med et for- og efterfilter vil imidlertid kræve ombygning af filtercellerne og rørsystemet for at skabe en niveauforskel mel-lem for- og efterfiltret, så vandet stadig kan ledes gennem anlægget ved tyng-dekraftens hjælp. Det anbefales derfor i stedet at etablere dobbeltfiltrering ved 2-mediefiltre med et øverste lag af grovere antracitmateriale – svarende til forfiltrering – og

37

et nederste lag af finere kvartsmateriale – efterfiltrering. Dette vil kræve større lagtykkelser, end der er plads til i øjeblikket. Der kan imidlertid ret enkelt etab-leres mere filterhøjde ved at hæve overfaldskanten til skyllevandsrenderne så meget, som de bygningsmæssige rammer tillader. Ud fra vandkvaliteten og de bygningsmæssige rammer anbefales det at ændre filteropbygningen som vist på figur 3.1.

Figur 3.1 forslag til ny filteropbygning på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk

Den samlede lagtykkelse forøges fra 90 cm til 120 cm. De lag, der er effektive ved filtreringen, forøges hermed 35 cm i forhold til den nuværende opbygning svarende til en forøgelse på 80%. Ombygningen af filtrene vil have følgende konsekvenser andre steder i vand-værket: skyllevandsrendernes overfaldskant skal forhøjes med ca. 25 cm indgangshullet til iltningstårnet skal flyttes tilsvarende op indløbet til filtrene skal hæves tilsvarende, dvs. at standrøret i reaktions-

bassinet skal forhøjes afløbsrøret for det filtrede vand skal hæves tilsvarende. På trods af en større lagtykkelse og et nedre kvartslag, der består af lidt finere materiale end det nuværende, så vil der ikke ske større stuvning af vandstan-den over filtrene end i øjeblikket. Det skyldes: den større kornstørrelse af det øvre antracitlag

30 cm 1,4-2,5 mm antracit

50 cm 0,8-1,2 mm kvarts

7,5 cm 2-3,6 mm

7,5 cm 4-9 mm

7,5 cm 10-15 mm

7,5 cm 15-30 mm

10 cm 30-60 mm

Filterlag

Bærelag

38

at tilførslen af vand til filtrene er ca. halvt så stor som nu, når kun én bo-ring er indkoblet og ca. det samme, når begge boringer (sjældnere) er ind-koblede.

Med nye filtermaterialer bør den nuværende skylletid for luft på 3½ minut bibeholdes. Skylletiden for vand kan reduceres fra de nuværende 3½ til 2½ minut. Skyllevandspumpen bibeholdes, da hastigheden vurderes tilstrækkelig til de finere og lettere filtermaterialer. Luftskyllerørene skal tjekkes for tilstopning, når de nuværende filtermaterialer er taget op af filtercellerne. Afhængig af rørenes tilstand skal de eventuelt ud-skiftes med nye. Med de nye filtermaterialer vurderes det, at der er behov for at skylle de to filtre ca. hvert 5. døgn. 3.1.8 Økonomisk overslag for anbefalede ændringer

Ud fra vurderingerne i de foregående afsnit anbefales følgende tiltag (opsum-meret): Dykpumperne i de to boringer skiftes fra den nuværende type SP16-5 til

dykpumper af typen SP8A-5. Styringen af boringsindkobling foretages efter niveau i rentvandsbehol-

deren. Indgangshul til iltningstårn flyttes minimum 25 cm op. Indløb til filtrene (standrør i reaktionsbassin) hæves 25 cm. Luftskyllerør tjekkes for tilstopninger, når nuværende filtermaterialer er

taget op af filtercellerne. Afhængig af rørenes tilstand udskiftes de eventu-elt.

Der ilægges nye filtermaterialer i filtrene. Skyllevandsrendernes overfaldskant forhøjes med 25 cm. Afløbsrøret for filtreret vand forhøjes 25 cm. Skylleprocedure ændres til skylning hvert 5. døgn med luftskyl i 3½ min

og vandskyl i 2½ minut. Vandværkets direkte udgifter til komponenter og montage i forbindelse med ombygning og ændring af driften er angivet i tabel 3.3 og beløber sig til 130.000 kr. ekskl. moms.

Aktivitet Pris 2 dykpumper af typen SP8A-5 13.000 Bygningsændringer 26.000 Nye filtermaterialer 23.000 Nye luftskyllerør 8.000 Maskin- og rørmontage 55.000 Analyser 5.000 I alt 130.000

Tabel 3.3 Prisoverslag for ombygning af Nr.Herlev-Freeerslev Vandværk I priserne er ikke indregnet transport og afgifter i forbindelse med deponering af eksisterende filtermaterialer samt eventuel vandafledningsafgift under ind-køring af vandværket efter ombygning. Endvidere er der ikke medtaget udgif-ter til projektering, rådgivning og tilsyn.

39

3.2 Strandhuse Vandværk

3.2.1 Vandkvalitet

Råvandet i vandværkets 2 boringer er typemæssigt helt ens, så der er ikke kva-litetsmæssigt problemer i at veksle mellem dem. De stiller de samme krav til vandbehandlingen. Indholdet af jern er ikke særlig højt (ca.1,4 mg/l), og en enkeltfiltrering er pas-sende. Indholdet af mangan er moderat højt (ca. 0,18 mg/l), og en vandbe-handling med enkeltfiltrering vil også kunne anvendes til denne fjernelse, når blot filtermaterialet er valgt rigtigt, og materialelaget har et tilstrækkeligt om-fang. Indholdet af ammonium er lavt (ca. 0,18 mg/l) og det gælder ligeledes indholdet af aggressiv kuldioxid (ca. 4 mg/l), så disse stoffer uden problemer fjernes ved den normale vandbehandling på Strandhuse Vandværk. 3.2.2 Vandforbrug til vurdering af drift og anlæg

Som grundlag for at kunne foreslå forbedringer af vandværkets drift og anlæg er størrelser af de dimensionsgivende vandforbrug for Strandhuse Vandværk blevet vurderet. De dimensionsgivende vandforbrug er vist i tabel 3.4.

Dimensionsgivende vandforbrug Vandmængde m3 Årsforbrug 165.000 Maksimalt forbrug i døgnet 588 Maksimalt forbrug i timen 44 Forbrug i ”middeldøgnet” 452 Største timeforbrug i middeldøgnet 34

Tabel 3.4 Dimensionsgivende vandforbrug på Strandhuse Vandværk. Størrelserne angivet ud fra /4/. Det valgte maksimale døgnforbrug på 588 m3 svarer til en ”maksimaldøgns-faktor” på 1,3. Maksimaldøgnsfaktoren = Maksimalt døgnforbrug/(årsfor-bruget/365 dage). Det valgte maksimale timeforbrug på 44 m3 svarer til en ”maksimaltime-faktor” på 1,8. Maksimaltimefaktoren = Maksimalt timeforbrug/(maksimalt døgnforbrug/24 timer). Med en leverancekapacitet, der svarer til de dimensionsgivende vandforbrug som vist i tabel 3.4, vil det være muligt for Strandhuse Vandværk at dække behovet til den nuværende forsyning fra værket, som udgør hovedleverancen til det samlede forsyningsområde, der finder sted via vandforsyningens højde-beholder. 3.2.3 Udnyttelse af rentvandsbeholder / højdebeholder i driften

Rentvandsbeholderen på Strandhuse Vandværk har kun et volumen på 50 m3. Det er derfor vigtigt, at styringen mellem råvandsindpumpning, oppumpning til højdebeholder og vandniveau i rentvandsbeholderen kan fungere således, at boringer og filtre belastes jævnt for at få de færrest mulige start og stop af rå-vandspumperne. Af hensyn til forsyningssikkerheden anbefales det at drive højdebeholderen, så der i langt de fleste forbrugssituationer resterer et volumen svarende til 2 ti-

40

mers maksimalt forbrug, dvs. ca. 120 m3 for Strandhuse-Nr. Bjert Vandværk og heraf ca. 90 m3 for Strandhuse. 3.2.4 Vandindvinding samt indkobling af boringer

Det foreslås at sætte ydelsen fra begge boringer til ca. 25 m3/time. Da de to boringers råvandskvaliteter er ens, foreslås en hyppigere ombytning af rækkefølgen, hvori de kobles ind, så det tilstræbes, at begge boringer får lige mange driftstimer. De foreslåede ydelser af boringerne er valgt af følgende grunde: Én boring alene vil kunne dække forbruget i et døgn med ’størst’ middel-

forbrug, resulterende i en nødvendig driftstid af råvandspumpen på op til ca. 18-19 timer.

Den samlede ydelse af begge boringer vil med et pænt overskud kunne dække det maksimale timeforbrug på ca. 44 m3/time.

Hvis én af de 2 råvandspumper falder ud, vil den tilbageværende pumpe i kombination med vandet i rentvands- og højdebeholder kunne dække for-bruget i (stort set) alle forbrugssituationer.

I en ekstrem situation med et større udfald af produktionsanlæg i forsy-ningen, eksempelvis hvis Strandhuse Vandværk skal levere vand til forsy-ning af hele Strandhuse-Nr.Bjert Vandværks område, vil dette kunne dækkes med begge råvandspumper i drift i op til 15 timer.

3.2.5 Beluftningen

Beluftningen af råvandet er tilstrækkelig på Strandhuse Vandværk, og der skal derfor ikke foreslås nogen ændring af beluftningsanlægget ved dette projekt. Af hensyn til den bygningsmæssige side kunne der med fordel etableres et nyt lukket beluftningsanlæg (se foto figur 2.4). Der er målt iltindhold i det beluftede råvand på ca. 9 mg/l og i rentvandet på ca. 10 mg/l. Ligeledes er det vist, at indholdet af aggressiv kuldioxid fjernes ved luftningen af råvandet og måles til under 2 mg/l. 3.2.6 Reaktionsbassinet

Hensigten med reaktionsbassinet er at sikre nok tid til, at det iltede råvands indhold af jern kan omdannes fra opløst til udfældelig form, som kan tilbage-holdes i filtrene. Der er normalt ikke nogen effekt af ophold i reaktionsbassin på omdannelsen af mangan til den filtrerbare form. Dette sker først ved kon-takt til materialet i filtrene ved mikrobiologiske og efterfølgende katalytiske processer. Reaktionsbassiner på vandværker bruges i dag meget sjældent i forhold til tidligere. En hensigtsmæssig opbygning af filtrene vil sikre, at jernet tilbage-holdes ved en kombination af fysiske og katalytiske processer i selve filtrene. Det kan ofte være en fordel at lade omdannelsen af jern ske i filtret, da der derved opnås en større fordeling af det udfældede jern over hele filterlaget, ved en såkaldt dybdefiltrering.

41

Der er ikke foreslået nogen ændring som sådan af selve reaktionsbassinet på Strandhuse Vandværk. I forbindelse med forslaget til hævning af materiale-højden i filtrene skal der samtidig ske en hævning af kanten omkring reakti-onsbassinet. Dette beskrives derfor nærmere under det følgende om filtrene. 3.2.7 Filtrene

Ved den forbedring af vandbehandlingen, som skal foregå på Strandhuse Vandværk, skal der i særlig grad opnås en mere effektiv fjernelse af mangan og samtidig af jern. En effektivisering af disse stoffjernelser lokaliseres direkte til filtrene, hvor de katalytisk-kemiske samt mikrobiologiske processer finder sted. De nedenfor anførte forslag har til formål at forbedre filtrenes stoffjernelse ved at øge overfladen af filtermaterialet. Herved opnås en bedre katalytisk virksomhed, som for mangan sker ved hjælp af en tilstrækkelig stor belægning af brunsten (MnO2) på filterkornene. Følgende ændringer af filteropbygningen iværksættes: forøgelse af materialemængden i det enkelte filter – dvs. antallet af filterkorn anvendelse af en finere kornstørrelse af det effektive filtermateriale af kvarts Begge anførte indgreb vil give en større samlet overflade af filtermaterialet. Indenfor rammerne af de eksisterende filterarealer kan disse indgreb kun ske ved at øge højden af filterenhederne. Dette gælder aktuelt for Strandhuse Vandværk, og dette vil være gældende for langt de fleste af de vandværker, som har behov for en tilsvarende optimering. Den primære ændring af behandlingsanlægget på Strandhuse Vandværk om-fatter således en ændret materialeopbygning i de 6 filtre med enkeltfiltrering. Den nye filteropbygning er vist på figur 3.2. Den samlede lagtykkelse forøges fra 90 cm til 115 cm. Det er alene det effek-tive kvartslag ved filtreringen der forøges, hvilket sker med ca. 25 cm i forhold til den nuværende opbygning med 50 cm kvarts. Der er således tale om en udvidelse af filterlaget med 50%. De eksisterende bærelag søges bevaret uænd-ret, men et eventuelt supplement skal finde sted i henhold til den skitserede opbygning.

42

Figur 3.2 Forslag til ny filteropbygning på Strandhuse Vandværk Ombygningen af filtrene vil have følgende konsekvenser andre steder i vand-værket: Skyllevandsrendernes overfaldskant skal forhøjes med ca. 22 cm. Indløbet til filtrene skal hæves, dvs. at vandstanden i reaktionsbassinet

forhøjes tilsvarende. Afløbsrøret for det filtrede vand skal hæves tilsvarende. Det vurderes, at der ikke er behov for at kontrollere luftskyllesystemets rør i det nedre lag af bærematerialet. Filtrenes luftskylning virker funktionsmæssigt tilfredsstillende Programmet for filterskylning skal til gengæld gennemgå en nødvendig juste-ring efter ombygningen af filtrene. Med den nye filteropbygning bør den nuværende skylletid for luft på 1 min. ændres til 2 eller måske 2½ min., hvilket nærmere skal fastlægges. Skylletiden for vand kan ventes beholdt uændret eller eventuelt få en mindre øgning til 3½ min. Skyllevandspumpen bibeholdes, da vandhastigheden på ca. 28 m/time vurderes tilstrækkelig til de finere og lettere filtermaterialer. 3.2.8 Økonomisk overslag for anbefalede ændringer

Ud fra vurderingerne i de foregående afsnit anbefales følgende ændringer (op-summeret): Indløb til filtrene (standrør i reaktionsbassin) hæves 30 cm. Der ilægges nye filtermaterialer i filtrene – bærelagene bevares mest mu-

ligt.

75 cm 0,8-1,2 mm Filterlag

Bærelag

10 cm 1,7-2,2 mm10 cm 3-5 mm

10 cm 8-16 mm

10 cm 16-32 mm

75 cm 0,8-1,2 mm Filterlag

Bærelag

10 cm 1,7-2,2 mm10 cm 3-5 mm

10 cm 8-16 mm

10 cm 16-32 mm

43

Skyllevandsrendernes overfaldskant forhøjes med 22 cm. Afløbsrøret for filtreret vand forhøjes 30 cm. Skylleproceduren ændres til normal skylning hvert 3. døgn med luftskyl i 2

evt. 2½ min. og vandskyl i 3 evt. 3½ min. Vandværkets direkte udgifter til komponenter og montage i forbindelse med ombygning og ændring af driften er angivet i tabel 3.3 og beløber sig til 105.000,- kr. ekskl. moms.

Aktivitet Pris Udskiftning af filtermaterialer 36.000,- Ændring af rørsystem 54.500,- Div. arbejder desinficering mv. 14.500,- I alt ekskl. Moms 105.000,-

Tabel 3.3 Prisoverslag for ombygning af filtrene på Strandhuse Vandværk I priserne er ikke indregnet transport og afgifter i forbindelse med deponering af de udtagne gamle filtermaterialer samt eventuel vandafledningsafgift under indkøring af vandværket efter selve ombygningen. Endvidere er der ikke med-taget udgifter til projektering, rådgivning og tilsyn.

44

45

4 Resultat af ændringer

I det følgende beskrives indkøringen af vandværkerne efter ombygninger og driftsændringer, og forbedringer i drikkevandets kvalitet vurderes i forhold til før ombygningen. Sidst i kapitlet videregives erfaringer og anbefalinger fra projektet til brug for andre vandværker med tilsvarende problemer med kvali-teten af drikkevandet.

4.1 Nr. Herlev – Freerslev Vandværk

4.1.1 Indkøring og drift

Nr. Herlev-Freerslev Vandværk blev bygget om i perioden fra 6. – 14. oktober 2003 og indkøringen af filtrene blev startet op den 16. oktober. Under om-bygningen og indtil filtrene var kørt ind og leverede en tilfredsstillende bakte-riologisk og vandkemisk kvalitet, har forbrugerne i Nr. Herlev-Freerslev Vandværks forsyningsområde modtaget vand fra Hillerød Kommune. I tabel 4.1 er vist en tidsplan for, hvordan indkøringen af vandværket har for-løbet.

Dato Aktivitet 16.10.2003 Vandværket sættes i drift med lav filterbelastning på 5 m3/t. Vand fra filtre

ledes til kloak indtil bakteriologisk kvalitet er i orden. 13.11.2003 Bakteriologisk vandkvalitet i orden. Jern fjernes til under kvalitetskravet. Am-

monium- og manganfjernelsen ikke indkørt endnu. Vandværket kører med lav filterbelastning på 5 m3/t og leder vand ud på nettet til forbrugerne

13.01.2004 Ammonium- og manganindholdet efter filtrene overholder kvalitetskravene. Vandværket sættes til at køre med normal ydelse, dvs. uden drosling af borin-gerne.

22.03.2004 Vandprøver viser tilfredsstillende vandkvalitet af jern, mangan og ammonium, og indholdene falder hurtigt efter returskylning af filtrene.

28.04.2004 Laboratorieanalyse viser, at vandværket overholder alle krav til drikkevandets indhold af jern, mangan og ammonium og ikke længere har problemer med jernfjernelsen.

Tabel 4.1 Indkøringsforløb efter ombygning og driftsændringer på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk Ved ombygning af vandværket er der sat nye dykpumper i boringerne og skif-tet filtermaterialer. Dette giver risiko for bakteriel forurening af vandværket, og det har derfor været nødvendigt med en indkøringsperiode, hvor vandet ledes via skyllebassin til recipient, indtil kimtallet i vandet var tilfredsstillende. I tabel 4.2 er vist de bakteriologiske analyser udtaget under indkøringen i peri-oden 16. oktober til 13. november 2003.

Kimtal ved 22 C antal/ml

Kimtal ved 37 C antal/ml

Dato

Målt Grænseværdi Målt Grænseværdi 24.10.2003 300 50 9 5 31.10.2003 240 50 5 5 07.11.2003 65 50 <1 5

Tabel 4.2 Kimtalsmålinger ved indkøring af filtre På baggrund af kimtalsmålingerne og Tilsynsbekendtgørelsens bilag 1a fodno-te 6, hvor der som følge af fornyelse af filtermaterialer kan forekomme over-

46

skridelser af kimtal ved 22 C, er vandværket sat i drift med nedsat ydelse den 13. november 2003. Der er i forbindelse med indkøringen af vandværket løbende taget vandprøver fra indløbet og udløbet fra filtrene. Vandprøverne er i indkøringsperioden analyseret med testkit og ikke af akkrediteret laboratorium. Testkit er dog nøj-agtigt nok til at vurdere, om processerne i vandværket er kommet i gang og fungerer tilfredsstillende. Efter indkøring og stabil drift i en periode er der af akkrediteret laboratorium udtaget analyser før og efter filtrene til dokumenta-tion af vandbehandlingen. I tabel 4.3 er vist resultatet af analyserne før filtrene. Den sidste analyse er foretaget af akkrediteret laboratorium som dokumentation for vandværkets drift efter ombygningen.

Dato Jern mg/l

Mangan mg/l

Ammonium mg/l

04.12.2003 2,2 0,48 0,40 10.12.2003 >1,9 0,09 0,37 10.02.2004 1,9 0,2 0,6 28.04.2004 * 2,2 0,07 0,40

* akkrediteret laboratorium. Tabel 4.3 Analyseresultater før filtre Det fremgår af tabellen, at vandkvaliteten før filtrene har været rimeligt stabil gennem indkøringsperioden. Indholdet af mangan har dog svinget mellem 0,07-0,48 mg/l. Det er usikkert, om der reelt sker en svingning i indholdet af mangan, eller om det skyldes målemetoden med testkit. Alle laboratorieana-lyser af råvand viser et indhold af mangan i niveauet 0,07-0,08 mg/l. I tabel 4.4 er vist resultaterne efter filtrene under indkøringsperioden. Den sidste analyse er foretaget af akkrediteret laboratorium som dokumentation for vandværkets drift efter ombygningen.

Dato Timer efter returskylning

Fe mg/l

Mn mg/l

NH4 mg/l

NO2

mg/l NO3 mg/l

pH

O2 mg/l

Indkøring med nedsat ydelse 24.10.2003 0,04 0,07 0,40 20.11.2003 117 <0,01 0,22 0,34 04.12.2003 56 0,012 0,03 0,18 10.12.2003 72 0,016 <0,001 0,12 12.12.2003 40 0,009 <0,001 0,037 15.12.2003 118 0,008 <0,001 0,022 15.12.2003 2 0,186 <0,001 0,014 19.12.2003 87 0,002 <0,001 0,043 29.01.2004 0,003 0,002 0,016 Normal drift 10.02.2004 107 <0,2 <0,02 <0,02 <0,01 7,4 09.03.2004 2 0,2 <0,02 0,7 <0,01 7,61 19.03.2004 84 <0,2 <0,02 <0,02 <0,01 7,23 6,4 19.03.2004 2 <0,2 0,2 <0,02 <0,01 7,72 6,3 22.03.2004 69 <0,2 <0,02 <0,02 <0,01 7,74 6,0 28.04.2003* 83 0,02 <0,005 <0,05 <0,01 1,3 7,50 6,6

* Akkrediteret laboratorium Tabel 4.4 Analyseresultater efter filtre på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk I tabellen er ved hver prøve angivet tiden siden filtrene blev returskyllet sidst. Filtrene returskylles efter 120 timer (5 døgn). Der er gennem indkørings- og driftsperioden udtaget vandprøver efter følgende strategi:

47

Lige før returskylning for at undersøge om perioden mellem returskylnin-ger (også kaldet filtergangtid) er passende og vandværket gennem hele fil-tergangtiden kan fjerne jern, mangan og ammonium tilfredsstillende.

Midt mellem 2 returskylninger for at undersøge, hvordan vandværket fun-gerer i en optimal driftssituation.

Lige efter returskylning for at undersøge, hvor hurtigt processerne i filtre-ne bliver kørt ind efter returskylning.

Det fremgår af tabel 4.4, at jernfjernelsen hurtigt er kørt ind, og at filtrene allerede efter ca. 14 dages indkøring fjerner jern til under grænseværdien på 0,1 mg/l. Mangan- og ammoniumfjernelsen er kørt ind i midten af december. Analyserne, efter at vandværket er sat i normal drift midt i januar 2004, viser, at filtrene fungerer optimalt og fjerner jern, mangan og ammonium til langt under grænseværdien i drikkevand både i midten og i slutningen af en filter-gangtid. Der er 3 gange efter ombygningen af vandværket udtaget vandprøver til ana-lyse 2 timer efter returskylning af filtrene. Analyserne viser et højere jernind-hold på ca. 0,2 mg/l, mens mangan- og ammoniumindholdet er mere varie-rende og hver ligger over grænseværdien for drikkevand i en analyse. For yderligere at undersøge filtrenes funktion og indkøring efter returskylning er der i lighed med før ombygningen målt turbiditet efter filtrene. Målingerne er foretaget under filtrenes indkøring i perioden 1. december 2003 til 6. januar 2004, og resultatet er vist på figur 4.1.

Figur 4.1 Turbiditetsmålinger efter filtre på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk efter ombygning Det fremgår af figuren, at turbiditeten allerede efter ca. 15 timer er under grænseværdien i drikkevand på 0,3 FTU, og at den holder sig på et meget lavt niveau gennem hele filtergangtiden. Sammenlignet med turbiditetsmålingerne foretaget inden ombygningen og driftsændringerne (jf. figur 2.2) forbedres turbiditeten nu væsentligt hurtigere efter returskylning svarende til, at jernfjer-nelsen hurtigt fungerer optimalt. Endvidere opnås en væsentlig lavere turbidi-tet efter filtrene. Ved slutmålingen foretaget af laboratoriet blev turbiditeten efter filtrene målt til 0,18 FTU.

Efter ombygning af filtre

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

01-12-2003 08-12-2003 15-12-2003 22-12-2003 29-12-2003 05-01-2004

Tur

bidi

tet (

FT

U)

48

4.1.2 Konklusion

Analyseresultaterne viser, at vandbehandlingen på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk er blevet forbedret væsentligt efter ombygningen og driftsændrin-gerne. I den målte driftsperiode leverer vandværket en stabil vandkvalitet, hvor kravene til drikkevand for jern, mangan, ammonium og ilt er overholdt.

4.2 Strandhuse Vandværk

4.2.1 Projektets udførelse

De anbefalede ændringer af filteranlægget, som er beskrevet i afsnit 3.2, er blevet udført på Strandhuse Vandværk i november måned 2003 og meldt færdig, indkørt og kontrolleret i slutningen af marts 2004.

Figur 4.2 Foto af filteranlægget ved Strandhuse Vandværk under ombygningen af filtrene, november 2003 I tabel 4.5 er vist tidsfølgen for, hvordan indkøringen af vandværket har forlø-bet. Projektets udførelse med ombygning af filteranlægget på Strandhuse Vand-værk er foregået stort set i overensstemmelse med det anviste forslag til vand-værket ved udarbejdelsen af en særlig arbejdsbeskrivelse fra Rambøll, Århus juli 2003. Der har dog været den afgørende ændring ved projektet, at filteranlæggets 2 filtersektioner blev ombygget samtidigt, således at projektet blev udført i et samlet hele. Dette fremgår af tabel 4.5, hvor det ligeledes fremgår, at det pro-ducerede vand fra filtrene er ledt til kloak under hele ombygningsperioden inklusiv perioden med indkøring af filtrene.

49

Dato Aktivitet 26.11.2003

Vandværket sættes i drift efter podning og med lav filterbelastning på ca. 25m3/t, dvs. en filterhastighed på ca. 3 m/time. Der foretages recirkulering og få ’nænsomme’ filterskylninger. Vand fra filtrene ledes til kloak.

01.12.2003

Bakteriologisk vandkvalitet i orden. Jern fjernes til under kvalitetskravet. Am-monium- og manganfjernelsen ikke indkørt endnu. Vandværket kører med lav filterbelastning på 25 m3/t og recirkulering. Vandet ledes fortsat til kloak.

13.01.2004

Både mangan-- og ammoniumindholdet efter filtrene overholder kvalitetskra-vene. Vandværket sættes til at køre med normal ydelse, dvs. uden drosling af boringerne.

30.01.2004

Vandprøver viser tilfredsstillende vandkvalitet af alle de målte parametre un-der indkøringen: Jern, mangan og ammonium.

08.03.2004

Vandprøver viser igennem et forløb på nogle uger tilfredsstillende vandkvalitet af alle de målte parametre: Jern, mangan og ammonium ved normal drift af vandværket.

24.03.2004

Laboratorieanalyse viser, at vandværket overholder alle krav til drikkevandets indhold af jern, mangan og ammonium m.m.

Tabel 4.5 Indkøringsforløb efter filterombygning på Strandhuse Vandværk De nødvendige tilhørende kontrolanalyser i forbindelse med filterombygnin-gen er afstemt efter denne disposition og fremgår af den følgende beskrivelse af forløbet med filtrenes indkøring. 4.2.2 Analysegrundlag

I tabel 4.6 er vist analyseresultater af prøver udtaget af hver af de 2 boringer. Disse analyser er foretaget af akkrediteret laboratorium som dokumentation for vandværkets råvandskvalitet fra før filterombygningen (15.04.2003) og efter ombygningen (24.03.2004).

Dato Jern mg/l

Mangan mg/l

Ammonium mg/l

pH Aggressiv kuldioxid

mg/l DGU 134.391 15.04.2003 * 1,4 0,18 0,18 7,4 4 24.03.2004 * 1,3 0,17 0,17 7,5 2 DGU 134.668 15.04.2003 * 1,3 0,17 0,20 7,4 4 24.03.2004 * 1,4 0,17 0,17 7,5 2

* akkrediteret laboratorium. Tabel 4.6 Analyseresultater af råvand fra de 2 boringer på Strandhuse Vandværk Det fremgår af analyseresultaterne i tabel 4.6, at den vandkvalitet, som ledes til filtrene, er meget ens, hvad enten den ene eller anden boring (råvandspum-pe) har været i drift ind til værket. Ligeledes fremgår, at de aktuelle stoffer i råvandskvaliteten har været stabile i løbet af projektets tidsramme. 4.2.3 Indkøring og drift

Efter færdiggørelsen af filteranlægget med nye ilagte materialer, som samlet er udført af firma Vandschmidt A/S, der også har stået for den tidligere renove-ring af filteranlægget på Strandhuse Vandværk i 1998, er der gået en periode med indkøring af filterne procesmæssigt. Som en hjælp for denne fase med filtrenes indkøring blev der foretaget en såkaldt ’podning’ med et mindre kvantum af det udtagne materiale fra filtrene, svarende til et lag på ca. 10 cm i de enkelte filtre, og der blev desuden etable-ret en interimistisk form for recirkulering af en mindre, men ikke nærmere angivet vandmængde fra de nye filtre samlet. Samtidig er tilførslen af råvand

50

til anlægget holdt relativt lavt, på omkring halv mængde af normalt og dermed en filterhastighed på ca. 2 m/time. Ligeledes har der været anvendt en form for nænsom filterskylning, idet der kun har været foretaget returskylning med vand; luftskylning af filtrene har i hovedparten af indkøringsperioden været koblet fra. Summarisk har de af RAMBØLL anviste indgreb i forbindelse med filtrenes indkøring således omfattet: Podning Recirkulering Relativ lav belastning af filtrene Kun vandskylning – udeladelse af luftskylning De nævnte indgreb har helt givet haft en gavnlig effekt ved indkøringen af især manganfjernelsen i filtrene. Under indkøringsperioden blev udtaget jævnlige prøver af det samlede filtre-rede vand og lejlighedsvis fra et enkelt filter. Prøverne blev normalt målt for jern, mangan og ammonium med Dr. Lange Spektrometer hos RAMBØLL. Disse resultater er vist i tabel 4.7.

Dato

Døgn efter skyl-ning

Fe mg/l

Mn mg/l

NH4 mg/l

NO2

mg/l NO3 mg/l

pH

Turbi- ditet FTU

O2 mg/l

Indkøring med nedsat ydelse, recirkulering og filterskylning uden anvendelse af luft 01.12.2003 ½ 0,032 0,047 0,102 - - - - - 08.12.2003 ½ 0,011 0,036 0,135 - - - - - 15.12.2003 ½ <0,01 0,040 0,138 - - - - - 13.01.2004 3 0,017 0,040 0,037 - - - - - 30.01.2004 ½ <0,012 <0,020 0,014 - - - - - 30.01.2004 * ½ 0,064 <0,020 0,019 - - - - - 12.02.2004 ½ 0,010 0,004 0,334 - - - - - 19.02.2004 1½ 0,019 0,028 0,227 - - - - - 01.03.2004 ½ 0,004 <0,002 0,017 - - - - - Normal drift 08.03.2004 2½ 0,012 <0,002 0,013 - - - - - 08.03.2004 ** 2½ 0,030 <0,002 0,017 - - - - - Afsluttende prøve 24.03.2004 ** 1½ <0,010 0,006 <0,007 <0,0

1 0,56 7,5 <0,10 10

* enkelt filter ** akkrediteret laboratorium. Tabel 4.7 Analyseresultater for Strandhuse Vandværk efter filtrene samlet målt på Dr. Lange Spektrometer. Den afsluttende prøve er analyseret på laboratorium. Det fremgår af tabel 4.7, at der i indkøringsperioden ikke har været målt højt jernindhold og heller ikke specielt høje værdier af mangan og ammonium i vandet fra filtrene, men at der alligevel går en vis tid, før den endelige kvalitet er på plads, så kvalitetskravene er overholdt for mangan og ammonium. Der ses således en vis sammenhæng mellem mangan og ammonium, idet ammo-niumfjernelsen først endelig kommer i orden efter manganfjernelsen. Det fremgår også af tabellen, ved prøver fra periodens sidste del, at jern måles med lave værdier både relativ kort tid efter filterskylning (ved måling i dagti-merne efter udført filterskylning samme nat); såvel som i slutningen af filter-gangtiden ved måling relativ kort tid inden filterskylning, som udføres efter en gangtid på ca. 3 døgn. Ved et par målinger udtaget fra et enkelt filter relativ

51

kort tid efter skylning ses dog en lidt højere værdi af både jern og af ammoni-um, hvilket er typisk forekommende. Ved den sidste måling vist i tabel 4.7, og som er udført på akkrediteret labora-torium, ses ligeledes en lav værdi af turbiditet i det samlede rentvand fra filt-rene med en værdi på <0,10 FTU. 4.2.4 Konklusion

Analyseresultaterne viser, at vandbehandlingen på Strandhuse Vandværk er blevet forbedret efter ombygningen af filteranlægget. Vandværket leverer i dag en stabil vandkvalitet, hvor kravene til drikkevand for jern, mangan og ammo-nium samt til aggressiv kuldioxid og ilt er overholdt. Den væsentligste ændring vedrørende vandkvaliteten på Strandhuse Vandværk er, at kvalitetskravet for mangan på max. 0,02 mg/l nu er overholdt modsat tidligere.

4.3 Anbefalinger til andre vandværker

På Nr. Herlev-Freerslev Vandværk og Strandhuse Vandværk er der med bag-grund i anbefalingerne i Vandbehandlingsprojektet /1/ gennemført en ændring af filtrenes drift og/eller ombygning af filteranlægget. Ændringerne og ombyg-ningen på begge vandværker er gennemført med et godt resultat, og vandvær-kerne leverer nu en vandkvalitet, der er markant forbedret med hensyn til fjer-nelsen af jern og mangan. Rentvandet fra begge vandværker overholder nu kravene til drikkevandskvalitet. Konkret har ændringerne af filtreringen på de to vandværker bestået i: Nr. Herlev-Freerslev Vandværk: Udjævning af filtrenes belastning over flere af døgnets timer. Dette har

resulteret i en mere jævn drift af filtrene med en lavere filterhastighed end tidligere.

Forbedring af filterskylningen ved at udskifte luftskyllerørene. Forhøjelse af filterlaget og opbygning af filtrene som to-mediefiltre med

antracit og kvarts. Filterhøjden er forøget med 80% i forhold til før om-bygningen. To-mediefiltre fungerer i princippet som togangsfiltrering, hvor det grovere antracitmateriale fjerner jern og sikrer en dybdefiltrering, mens det finere kvartsmateriale fjerner resten af jernet samt mangan og ammonium. Denne løsning er valgt, da det ville kræve væsentlige og dyre-re bygningsændringer at ombygge vandværket med for- og efterfiltre.

Strandhuse Vandværk: Forhøjelse af det filtrerende lag med 50% i forhold til før ombygningen. Ændring af filtermaterialet til en finere kornstørrelse, der bedrer passer til

den aktuelle vandkvalitet. Den udførte ændring på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk med en mere jævn drift af filtrene og dermed en lavere filterhastighed vil kunne gennemføres på

52

en lang række andre vandværker. Driftsændringen kræver imidlertid, at vand-værket har en rentvandsbeholder, der er stor nok til at udjævne vandforbruget over døgnet. De fleste vandværker har gennem de sidste 10-20 år oplevet et fald i vandforbruget, og det vurderes derfor, at mange vandværker har plads i rentvandsbeholderen til en mere jævn drift af filtrene. Ombygningen af filtrene på Nr. Herlev-Freerslev Vandværk dels med en for-højelse af det filtrerende lag, dels med en ændret materialesammensætning (to-mediefiltre) vurderes at kunne udføres på mange vandværker ved mindre bygningsændringer. Typisk vil det kræve en forhøjelse af skyllerenderne samt en forhøjelse af ind- og udløb fra filtrene. Endvidere kan der være behov for en forøgelse af filterskylningshastigheden og dermed en udvidelse af skylle-renderne. På nogle vandværker kan det være nødvendigt at forhøje filtercel-lerne. Fordelen ved at ombygge filtrene til to-mediefiltre er, at der for en rå-vandskvalitet med et jernindhold på 2-3 mg/l og lave indhold af mangan og ammonium kan opnås en god og robust jernfjernelse i de eksisterende filter-celler. Ombygningen på Strandhuse Vandværk med en ændret og udvidet filtermate-rialeopbygning vurderes ligeledes at kunne foretages på andre vandværker, hvor materialelaget i filtrene vurderes at være underdimensioneret. Modellen vil i særlig grad kunne bruges i tilfælde med manganproblemer som på Strandhuse Vandværk; men den vil også kunne bruges i tilfælde med jern- eller ammoniumproblemer. Afhjælpningen af de enkelte kvalitetsproblemer vil dog kræve en konkret vurdering af de nødvendige ændringer af filtermaterialer og filterdybder samtidig med en vurdering af tilhørende forhold ved vandbe-handlingen, eksempelvis iltningen. Ombygningen af filtrene kan som regel foretages ved mindre bygningsændringer. Driftsændringerne og ændringer og udvidelse i filtrenes materialeopbygning vurderes således at kunne kopieres og udføres med et godt resultat på andre vandværker med lignende problemer. I alle tilfælde skal der dog udarbejdes en konkret vurdering og løsning under hensyntagen til de eksisterende rammer for det enkelte vandværk.

4.4 Forslag til demonstrationsprojekt

For på en praktisk og håndgribelig måde at videregive erfaringerne fra om-bygningen på projektets to vandværker kan der efter aftale med vandværkerne holdes et åbent hus arrangement, hvor andre interesserede mindre vandværker kan se og få forklaring på ombygningen, og hvordan det kan gøres i praksis. Ved et åbent hus kan der f.eks. være ophængt plancher, der viser ombygnin-gerne foretaget på vandværket og forbedringen af vandkvaliteten. Endvidere kan der udarbejdes plancher, der viser forslag til forbedringer, ombygninger eller driftsændringer for vandværker med andre typer problemer end behand-let i projektet. Ved arrangementet kan ud over vandværksbestyrelserne deltage rådgivere og håndværkere på projektet, så alle erfaringer kan videregives til interesserede vandværker.

53

5 Referencer

/1/ Miljøstyrelsen. Undersøgelse af vandbehandlingsmetoder på en række danske vandværker. Miljøprojekt nr. 715, 2002.

/2/ Bekendtgørelse nr. 871 af 21. september 2001. Bekendtgørelse om vand-

kvalitet og tilsyn med vandforsyningsanlæg. Miljøministeriet 2001. /3/ Miljøstyrelsen. Opbygning og drift af filtre på mindre vandværker. Anbefale-

de ændringer af drift og filteranlæg på Strandhuse og Nr. Herlev Vandværker. Notat. Rambøll, 14. august 2003.

/4/ Kolding Kommune. Kolding Kommunes Vandforsyningsplan 2004-2013.

Rambøll, februar 2004.

MiljøministerietBy- og LandskabsstyrelsenHaraldsgade 532100 København Ø

Telefon 72 54 47 00blst@blst.dkwww.blst.dk