Miljø- og Planlægningsudvalget 2010-11 (1. samling)
MPU Alm.del Bilag 31
Offentligt
Forundersøgelser ogteknologiafprøvning til forbedretvandkvalitet og indeklimafor svømmebade og badelandeCase Lalandia
Titel:
Forundersøgelser og teknologiafprøvning til forbedret vandkvalitet og indeklima for svømmebade og badelande – Case LalandiaDenne rapport indeholder en gennemgang af resultaterne af en række undersøgelser ogteknologiafprøvninger udført i forbindelse med gennemførelse af By- og Landskabsstyrelsens projekt:”Forundersøgelser og teknologiafprøvning til forbedret vandkvalitet og indeklima for svømmebade ogbadelande – Case Lalandia Rødby”.Morten Møller KlausenBassinvand, system forståelse, massebalancer, partikler, klor biprodukter, organisk stof,vandbehandlingsteknologi
Resume
Forfatter: Emneord:URL: ISBN:
www.blst.dk978-87-92668-81-3 (PDF)By- og LandskabsstyrelsenStatslig2010DanskMå citeres med kildeangivelse.By- og landskabstyrelsen, MiljøministerietBy- og Landsskabsstyrelsen vil, når lejligheden gives, offentliggøre rapporter inden formiljøsektoren, finansieret af By- og Landskabsstyrelsen. Det skal bemærkes, at en sådanoffentliggørelse ikke nødvendigvis betyder, at det pågældende indlæg giver udtryk forBy- og Landskabsstyrelsens synspunkter. Offentliggørelsen betyder imidlertid, at By- ogLandskabsstyrelsen finder, at indholdet udgør et væsentligt indlæg i debatten omkringden danske miljøpolitik
Udgiver:
Udgiverkategori: År:
Sprog: Copyright�
INDHOLDSFORTEGNELSE
122.12.22.32.42.5344.14.24.2.14.2.24.34.44.555.15.25.35.3.15.45.4.15.4.25.55.666.16.26.2.16.2.26.2.36.36.477.17.27.2.1
FORORD ..................................................................................................................... 1-1SAMMENFATNING OG KONKLUSION ...................................................................... 2-1Opstilling af generel massebalancemodel ................................................................... 2-1Udbygning af viden om forekomst, tilførsel og fjernelse af partikler i svømmebade.... 2-2Udbygning af viden om dannelse af bundet klor og fjernelse med UV teknologi......... 2-3Udbygning af viden om dynamikken i koncentrationen af organisk stof og betydning afpartikler og renseteknologier ....................................................................................... 2-3Indledende indeklimaundersøgelse med henblik på identifikation af hot-spots ........... 2-4INDLEDNING............................................................................................................... 3-1OPSTILLING AF GENEREL MASSEBALANCEMODEL............................................. 4-1Generel massebalancemodel for et svømmebassin.................................................... 4-1Belastnings-, fjernelses- og omdannelsesprocesser ................................................... 4-3Tilførsel af belastningsstoffer til bassinvandet ............................................................. 4-3Fjernelses- og omdannelsesprocesser........................................................................ 4-4Sammenfatning og konklusion..................................................................................... 4-7Perspektivering ............................................................................................................ 4-7Referencer ................................................................................................................... 4-7FOREKOMST, TILFØRSEL OG FJERNELSE AF PARTIKLER I SVØMMEBADE..... 5-1Oprindelse af partikler i svømmebade ......................................................................... 5-1Tilførsel til bassinvand ................................................................................................. 5-1Sandfilterfunktion og partikelkoncentration i Lalandia Rødby ...................................... 5-3Partikelfjernelsesmekanismer i sandfiltre .................................................................... 5-3Sandfilterfunktion og partikelkoncentrationsdynamik i Lalandia .................................. 5-7Sandfilterfunktion med og uden flokningsmiddel ......................................................... 5-8Partikelkoncentrationsdynamik .................................................................................. 5-10Sammenfatning og konklusion................................................................................... 5-12Perspektivering .......................................................................................................... 5-13DANNELSE AF BUNDET KLOR OG FJERNELSE MED UV TEKNOLOGI ................ 6-1UV-Anlæg, Spa-anlæg og måleprogram ..................................................................... 6-1Måleresultater .............................................................................................................. 6-1Badebelastning ............................................................................................................ 6-1Frit klor......................................................................................................................... 6-2Bundet klor................................................................................................................... 6-3Sammenfatning og konklusion..................................................................................... 6-8Perspektivering ............................................................................................................ 6-8DYNAMIK AF ORGANISK STOF KONCENTRATION OG BETYDNING AFPARTIKLER OG RENSETEKNOLOGIER ................................................................... 7-1Spa-anlæg og måleprogram ........................................................................................ 7-1Måleresultater .............................................................................................................. 7-2Badebelastning ............................................................................................................ 7-2
i
7.2.27.2.37.2.47.2.57.37.47.588.19
Partikelkoncentrationsdynamik .................................................................................... 7-2Variationsmønster i total organisk kulstof (TOC) og opløst organisk kulstof (DOC) .... 7-3Beregning af person-specifik organisk stoftilvækstshastighed .................................... 7-5Massefjernelse af partikulært organisk stof i tromlefiltre kontra sandfiltre ................... 7-7Sammenfatning og konklusion..................................................................................... 7-8Perspektivering ............................................................................................................ 7-9Referencer ................................................................................................................... 7-9INDLEDENDE HOT-SPOT-ANALYSE AF INDEKLIMAET OGVENTILATIONSSYSTEMERNE I LALANDIA RØDBY ................................................ 8-1Sammenfatning og konklusion..................................................................................... 8-1ORDLISTE................................................................................................................... 9-1
BILAGAnnex A - Indledende hot-spot-analyse af indeklimaet og ventilationssystemerne i LalandiaRødby
ii
1
FORORDDenne rapport indeholder en gennemgang af resultaterne af en række undersøgelser ogteknologiafprøvninger udført i forbindelse medgennemførelse af By- og Landskabsstyrelsens projekt: ” Forundersøgelser og teknologi-afprøvning til forbedret vandkvalitet og indeklima for svømmebade og badelande – Ca-se Lalandia Rødby”.Projektet, der er en del af de projekter, som gennemføres under Virksomhedsordningen2007 – rekreativt vand, er udført af DHI – Afdelingen for By og Industri – gruppen forIndustri og Procesteknologi.Aktiviteterne i projektet har taget afsæt i de videns- og udviklingmæssige behov, der eridentificeret af den lukkede gruppe af aktører under Vandpartnerskabets tematiske sporom rekreativt vand. Denne gruppe har en fælles vision om at reducere akutte og kroni-ske komfortgener og sundhedseffekter forårsaget af klor-biprodukter, der fremkommerved brug af klor i vand til rekreative formål. Gruppen af aktører i Vandpartnerskabet –Rekreativt Vand består for nuværende af Skjølstrup & Grønborg ApS (ULTRAAQUA),Grundfos A/S, Nordic Environment ApS, Aqua System A/S og DHI. Konsortiet harderudover etableret samarbejde med AAU på ventilations- og indeklimaområdet samtDTU inden for området kemisk og mikrobiologisk vandkvalitet. I forbindelse med gen-nemførelsen af projektaktiviteterne har konsortiet indgået en samarbejdsaftale med La-landia A/S i Rødby omkring muligheder for forbedring af indeklimaet og vandkvaliteteni badelandet i Lalandia Rødby.Projektgruppen har bestået af:Morten Møller Klausen, DHI (Projektleder)Gert Holm Kristensen, DHIVirksomhedspartnerne i Vandpartnerskabet Rekreativt VandI en følgegruppe har udover projektgruppen deltaget:BLST, v/Lise-Lotte Nielsen og Anne Christine DuerRambøll, v/Henning HammerichDansk Svømmebadsteknisk Forening v/Henry AndersenLalandia A/S, v John Flade.
1-1
2
SAMMENFATNING OG KONKLUSIONUnder Vandpartnerskabet er der dannet en gruppe af aktører med en fælles vision om atreducere akutte og kroniske komfortgener og sundhedseffekter forårsaget af klor-biprodukter, der fremkommer ved brug af klor i vand til rekreative formål ved brug afmoderne vandbehandlings- og ventilationsteknologi tilpasset de konkrete belastnings-forhold i svømmebade. Eksisterende vandbehandlingsteknologier er grundlæggende setadapteret fra drikkevandsbehandling, og der foreligger i dag ikke solid videnskabeligdokumentation for at disse teknologier er tilpasset de aktuelle belastningsforhold isvømmebade, ligesom mekanismerne bag og dynamikken i dannelsen af klorerede bi-produkter i dag er mangelfuldt forstået. En mere dybdegående forståelse for system-sammenhænge i svømmebade er således en forudsætning for at nytænke og designevandbehandlingssystemet til svømmebade til de aktuelle belastningsscenarier.Med den modtagne støtte fra Miljøstyrelsens Virksomhedsordning – Område 3: Rekrea-tivt vand, har gruppen ønsket at gennemføre en række undersøgelser der skal øge dengrundlæggende forståelse om systemsammenhænge i svømmebadssystemer, herunderogså at afprøve udvalgte teknologier med henblik på at opnå en større forståelse for de-res virkningsmekanismer og effektivitet set i relation til belastningen. De konkrete akti-viteter har dækket følgende områder:Opstilling af massebalancemodel for et svømmebadssystemUdbygning af viden om forekomst, tilførsel og fjernelse af partikler i svømme-badeUdbygning af viden om dannelse af bundet klor og fjernelse med UV teknologiUdbygning af viden om dynamikken i koncentrationen af organisk stof og be-tydning af partikler og renseteknologierIndledende indeklimaundersøgelse med henblik på identifikation af hot-spots.
2.1
Opstilling af generel massebalancemodelEn forudsætning for på længere sigt at udvikle nye innovative og mere bæredygtigevandbehandlingskoncepter til svømmebade er at have en dybdegående indsigt i sam-menhængen mellem stoftilførsel, stofomdannelser og stoffjernelse i svømmebadssyste-met. Ultimativt vil dette kunne resultere i en matematisk model for et svømmebadssy-stem der kan bruges til at simulere forskellige vandbehandlings- ogbelastningsscenerier. En grundlæggende forudsætning for at opstille en sådan model erat etablere en solid veldokumenteret massebalancemodel for et svømmebadssystem. Derer således i projektet opstillet en generel massebalancemodel for et svømmebassin, hvoralle væsentlige processer der beskriver tilførsel, omdannelse og fjernelse af de grund-læggende stofkomponenter, kulstof (C), kvælstof (N), frit klor (Cl), bundet klor, AOXog THM er identificeret. Efterfølgende er eksisterende videnskabelig litteratur gennem-gået med henblik på at finde data, der kan understøtte procesbeskrivelserne i den opstil-lede massebalance.
2-1
På baggrund af de litterære studier kan det sammenfattende konstateres, at den viden deri dag foreligger omkring de væsentligste processer i svømmebade er for begrænset til atopstille en egentlig matematisk model af systemet. Der foreligger således et stort forsk-nings- og udviklingsbehov for at få undersøgt systemsammenhængene i svømmebademed hensyn til både belastning, tilførsel og omdannelse af stoffer til bi-produkter samtderes fjernelse i vandbehandlingsanlæg og stripning til halluften, således at processernekan beskrives kvantitativt i modellen. En sådan model vil gøre det muligt at simulere enrække forskellige belastnings- og eksponeringsscenarier og vil være en solid støtte veddimensionering af vandbehandlingsanlæg til svømmebade i fremtiden.
2.2
Udbygning af viden om forekomst, tilførsel og fjernelse af par-tikler i svømmebadeMed det formål at få en større forståelse for tilførslen af partikler og disses fjernelse ieksisterende vandbehandlingsanlæg er der gennemført en række målekampagner medavanceret laser-optisk partikelmåleudstyr, der på en gang tillader måling af partikelkon-centration og partikelstørrelsesfordeling. Derudover er der i relation til måleresultaternegennemført et teoretisk studie af partikelfjernelsesmekanismerne i sandfiltre, der er denprimære partikelfjernelsesteknologi i langt de fleste danske svømmebadsanlæg.Sammenfattende viser resultaterne, at partikler frigives med en konstant hastighed tilbassinvandet fra personer der benytter bassinet, og de frigivne partikler har en bimodalpartikelstørrelsesfordeling med to toppe omkring henholdsvis 1-10 �m og 10-25 �m. Irelation til de frigivne partiklers størrelse er den vigtigste partikelfjernelsesmekanisme isandfiltrene sedimentation. Med baggrund i sandfilterteoretiske beregninger af sedimen-tationen på konkrete sandfiltre i Lalandia er det vist at disse vil kunne fjerne partiklerned til 5 �m, hvilket er fornuftigt i forhold til partikelstørrelsesfordelingen for partiklerder frigives fra personer. Dette er også bekræftet af måleresultaterne fra målekampag-nen i Lalandia, der viste at de konkrete sandfiltre har den mest effektive partikelfjernel-se ned til 5-6 �m, hvilket stemmer overens med de sandfilterteoretiske beregninger. Par-tikelfjernelseseffektiviteten for de eksisterende filtre i Lalandia er i gennemsnit ca. 80%af det indkomne partikelantal, hvilket svarer til ca. 90% af den indkomne masse. Imid-lertid er der ved forsøgene i Lalandia ikke observeret nogen effekt af tilsætning af flok-ningsmiddel på partikelfjernelseseffektiviteten af sandfiltrene.Med hensyn til dynamikken i partikelkoncentrationen i bassinvandet over en dag vilpartikelkoncentrationen afhænge af omsætningstiden i forhold til den totale belastning.For morskabsbassinet i Lalandia er omsætningstiden for lav i forhold til den totale be-lastning hvilket resulterer i en jævnt stigende partikelkoncentration i løbet af åbningsti-den, mens omsætningstiden for SPA-bassinet er høj, og dette resulterer i en konstant ogtil tider faldende partikelkoncentration i bassinvandet i løbet af åbningstiden.Til trods for den øgede forståelse for partikelfrigivelsen fra de badende og fjernelsen isandfiltrene er der stadig en række uafklarede spørgsmål i forhold til en mere optimalhåndtering af den partikulære forurening i svømmebade. Ved den nuværende praksismed flokning og sandfiltrering sker der udelukkende en omplacering af det partikulæreog kolloide organiske stof fra bassinvandet og til filtrene, hvor de opholder sig fra enuge og op til 14 dage afhængig af returskyllefrekvensen. Dette øger risikoen for hydro-lysering og opløsning af de organiske partikler på sandkornene og dermed en øget orga-nisk belastning på hele bassinet og deraf følgende øget biproduktdannelse. Der er såle-
2-2
des stadig et stort behov for yderligere viden om partiklerne i forhold til både bipro-duktdannelse og alternative teknologier til fjernelse af partiklerne.
2.3
Udbygning af viden om dannelse af bundet klor og fjernelsemed UV teknologiMåleprogrammet for bundet klor i forbindelse med afprøvningen af UV-teknologi visteat koncentrationen af bundet klor udviser en typisk døgnvariation hvor koncentrationensteg tilnærmelsesvis lineært fra åbningstid til lukketid af bassinet for derefter at faldetilnærmelsesvist lineært om natten uafhængigt af driften af det afprøvede UV-anlæg. Påbaggrund af dataene fra målekampagnen kan der estimeres en personspecifik bundetklor dannelseshastighed på omkring 0,1 g bundet klor per person per time. Med denmeget høje belastning i det givne anlæg overstiger dannelseshastigheden langt denbundne klor fjernelseskapaciteten for det afprøvede UV-anlæg der på baggrund af må-ledataene kan estimeres til gennemsnitligt 0,3 g/time. En interessant observation er atder uden drift af UV også observeres et henfald af bundet klor i form af en intern om-sætning af det bundne klor i systemet. Dette skyldes reaktion af de bundne klorkompo-nenter med andre forbindelser under dannelse af frit kvælstof og nitrat, eller stripning afflygtige bundet klor forbindelser til atmosfæren. På grund af egenomsætningen af bun-det klor ses der således ingen ændring i det gennemsnitlige bundne klorindhold undermåleperioden.Sammenfattende viser resultaterne at bundet klor bliver dannet umiddelbart når badegæ-sterne hopper i bassinet og hastigheden hvormed det bundne klor dannes er en funktionaf antallet af badegæster og den tid hvormed de benytter bassinet. Den hurtige bundneklor dannelse indikerer således at en del af klor reaktionerne sandsynligvis foregår di-rekte på de badenes hud og ikke først efter udskillelse af forløbere til bassinvandet. Det-te er afgørende i forhold til den strategi der skal ligge til grund for håndtering af detbundne klor idet det ikke er muligt at fjerne forløberne for bundet klor i en takt så detkan holde trit med dannelsen. Derfor vil det bundne klor skulle håndteres gennem ef-fektiv fjernelse i dedikeret vandbehandlingsteknologi. Det aktuelt afprøvede UV anlægmed 640W lavtryks UV-lamper har imidlertid ikke tilstrækkelig kapacitet til at håndterebelastningen i det givne bassin og den målte fjernelseskapacitet er ligeledes relativt lavsammenlignet med andre typer af UV-anlæg til bundet klor fjernelse der anvender UV-lamper med et bredere spektrum af UV-lys.
2.4
Udbygning af viden om dynamikken i koncentrationen af orga-nisk stof og betydning af partikler og renseteknologierMed det formål at få en større forståelse for hvordan det organiske stof akkumuleres,omsættes og omdannes til biprodukter i et svømmebadssystem, er der gennemført etmåleprogram på det nye udendørs Spa-anlæg i Lalandia Rødby, der dels understøtteropbygningen af viden om sammenhængen mellem belastning og koncentrationen af or-ganisk stof og herunder fordelingen mellem partikulært og opløst organisk stof, og delsbelyser hvor meget partikulært organisk stof der fjernes i to forskellige partikelfjernel-sesteknologier.
2-3
Sammenfattende viser resultaterne af måleprogrammet, at koncentrationen af organiskstof følger en typisk døgnvariation, hvor koncentrationen steg tilnærmelsesvis lineærtfra åbningstid til lukketid af bassinet for derefter at falde tilnærmelsesvist lineært omnatten. Det organiske stof i bassinvandet bestod af >99% opløst organisk stof, mens bi-draget fra den partikulære organiske forurening på det totale organiske stofindhold varubetydelig. Over hele måleperioden var der ingen netto akkumulering af organisk stof,idet forøgelsen i koncentrationen af opløst organisk stof under den høje belastning omdagen omsættes fuldstændigt om natten af klorens oxidation af det organiske stof. Eninteressant observation i relation til variationen i det opløste organiske stof er, at detfølger samme variationsmønster som for bundet klor. Sammenholdes denne observationmed den kemiske sammensætning af sved og urin, der med hensyn til både kulstof ogkvælstof domineres af urea indholdet, antydes således at dannelsen af bundet klor ogtilvæksten i opløst organisk stof langt overvejende er knyttet til frigivelsen af urea ellerreaktioner mellem klor og urea direkte i huden på de badende, og at det i høj grad hand-ler om at håndtere denne komponent i forhold at minimere biproduktdannelsen.Undersøgelsen omfattede også en sammenligning af massefjernelsen af partikulært or-ganisk stof i to forskellige partikelfjernelsesteknologier – et tromlefilter med 10 �m dugog et sandfilter. Den gennemsnitlige massefjernelse af partikulært organisk stof blevfundet til 88 gC/dag og 95 gC/dag for henholdsvis tromlefiltre og sandfiltre. De aktueltobserverede forskelle i partikelfjernelse vurderes dog ikke umiddelbart at være et ud-tryk for en reel forskel i effektiviteten af de to typer filtre, idet de opgjorte skyllevands-mængder, der ligger til grund for masseberegningen, er relativt usikkert bestemt for isærtromlefiltret, men også for sandfiltret. Vurderet ud fra de aktuelle målinger synes trom-lefiltret at kunne udgøre et reelt alternativt til sandfiltrene som primær partikelfjernel-sesteknologi. Der er imidlertid behov for mere detaljerede studier af de to teknologierspartikelfjernelseseffektivitet for at kunne bekræfte ovenstående første sammenligning afde to teknologier.
2.5
Indledende indeklimaundersøgelse med henblik på identifikati-on af hot-spotsSammenfattende er der på baggrund af de gennemførte indeklima- og ventilationsmå-linger ikke identificeret kritiske områder eller store variationer.Der kan dog konstateres forskelle i indeklimaet, når man bevæger sig rundt i badelan-det. Bl.a. er der områder, hvor man er meget tæt på indblæsningsarmaturerne, og luftha-stigheden derfor er meget højere end generelt i badelandet. Målingerne blev gennemførtpå et tidspunkt, hvor badelandet var middel belastet både med hensyn til antallet af ba-dende og vejret. Det bør derfor ikke undre, at målingerne generelt viser at indeklimaeter i orden.Der er dog stadig mulighed for forbedringer, f.eks. ved at arbejde bevidst med valg afindblæsningsarmaturer for at opnå en bedre fordeling, opblanding og afgrænsning i ogaf de enkelte ventilationszoner. Ligeledes kunne man tilføje måling af CO2 niveauet tilreguleringen af ventilationsanlæggene, ligesom det bør være muligt at køre med reduce-rede luftmængder uden for åbningstiden og evt. også i åbningstiden ved få badende, sålænge der sikres tilstrækkelig opblanding af luften.
2-4
3
INDLEDNINGUnder Vandpartnerskabet er der dannet en gruppe af aktører, der har en fælles visionom at reducere akutte og kroniske komfortgener og sundhedseffekter forårsaget af klor-biprodukter, der fremkommer ved brug af klor i vand til rekreative formål.Med henblik på at styrke forretningsgørelsen af konsortiet har gruppen ønsket at gen-nemføre en række forberedende aktiviteter, der skal sikre øget viden omkring system-sammenhænge i svømmebade, der direkte relaterer sig til valg af de mest optimale tek-nologiske løsninger for forbedret vandkvalitet i svømmebade og badelande. Iforbindelse med gennemførelsen af projektaktiviteterne har konsortiet indgået en sam-arbejdsaftale med Lalandia A/S i Rødby omkring forbedring af indeklimaet og vandkva-liteten i badelandet i Lalandia Rødby.Vandpartnerskabsgruppen har besluttet at lægge vægt på følgende aktiviteter med hen-blik på at opnå en forbedret viden om systemsammenhænge og teknologivalg i relationtil vandkvaliteten:Opstilling af generelle massebalancer for de væsentligste stofkomponenter i for-hold til klorbiproduktdannelse med baggrund i eksisterende international viden-skabelig litteratur.Etablering af større indsigt i processerne omkring tilførsel af partikler fra de ba-dende og disses fjernelse i eksisterende vandbehandlingsanlægEtablering af større indsigt i sammenhængen mellem badebelastning og dannelseaf bundet klor og disse komponenters fjernelse med UV teknologiEtablering af større indsigt i dynamikken omkring organisk stofkoncentrationerog bidraget hertil fra partikler. Herunder sammenligning af nye partikelfjernel-sesteknologier med eksisterende sandfilterteknologi i forhold til massefjernelseaf partikulært organisk stof.
Med hensyn til indeklima og ventilationsdelen er der gennemført et indledende måle-program i Lalandia med brug af traditionelle indeklima parametre i form af temperaturog luftfugtighedsfordeling, CO2 niveau samt målinger af sporgas og lufthastigheder irelation til identifikation af kritiske hot-spots med manglende eller uhensigtsmæssigventilation i relation til eksponering med flygtige klorerede biprodukter.Resultaterne af disse aktiviteter er præsenteret i de følgende kapitler. Resultaterne af ak-tiviteterne omkring indeklima og ventilation er gengivet i resumé i rapporten, mens denegentlige afrapportering af det gennemførte måleprogram er afrapporteret i en særskiltrapport, der er indsat som anneks til denne rapport.
3-1
4
OPSTILLING AF GENEREL MASSEBALANCEMODELEn forudsætning for på længere sigt at udvikle nye innovative og mere bæredygtigevandbehandlingskoncepter til svømmebade er at have en dybdegående indsigt i sam-menhængen mellem stoftilførsel, stofomdannelser og stoffjernelse i svømmebadssyste-met. Som en vigtig aktivitet i projektet har Vandpartnerskabsgruppen besluttet at få op-stillet en generel massebalancemodel for de væsentligste stofkomponenter isvømmebade og få samlet op på den eksisterende viden om stoftilførsel, stof-omdannelser og stoffjernelser i svømmebadssystemer som udgangspunkt for de videreundersøgelser og aktiviteter i kommende forsknings- og udviklingsprojekter.
4.1
Generel massebalancemodel for et svømmebassinEn massebalance baserer sig på princippet om massebevarelse indenfor et givet systemog kan således beskrives helt generelt som:Akkumuleret Masse = Tilført Masse – Fjernet Masse – Omdannet MasseAltså at den stofmængde, der er i systemet til en given tid, er et resultat af det der blivertilført og det der bliver fjernet og det der bliver omdannet.Med udgangspunkt i følgende generelle figur over et svømmebassin kan den generellemassebalance for en given stofparameter opstilles (Figur 4-1)
Figur 4-1
Svømmebassin med alle relevante flows og koncentrationer for opstilling af massebalancer
Under antagelse af en fuldt opblandet reaktor udtrykkes massebalancen som følger:Akkumuleret Masse = Tilført Masse – Fjernet Masse – Omdannet Masse =
4-1
VBassin
dCBassin(QGæstCGæstQFVCFVQCirkCRensQClCCl)dt(QCirkCBassinQreturCreturrStrip)Omdannet
Hvor:Tabel 4-1 Beskrivelse af parametre og processer der indgår i massebalancen for et svømmebassin
ParameterVBassinCBassindCBassin/dt
QGæstCGæstQFVCFVQCirkCRensQClCClQreturCreturrStrip
Omdannet
BeskrivelseVoluminet af bassinetKoncentrationen af en given stofparameteri Bassinet til en given tidÆndringen i koncentrationen af en givenstofparameter i bassinet over tidsrummet”dt”BadebelastningenStofafgivelse pr. personFriskvandsflowet til bassinetKoncentrationen af en given stofparameteri friskvandetCirkulationsflowet omkring bassinet ogvandbehandlingenKoncentrationen af en given stofparameteri det rensede vand til bassinetFlowet af kloropløsning til bassinetKoncentrationen af kloropløsningFlow af filterskyllevandKoncentrationen af en given stofparameteri filterskyllevandetFjernelseshastighed af en given stofpara-meter via stripning fra overfladen af bassi-netFjernelseshastighed af en given stofpara-meter via andre omdannelsesprocesser(oxidation/mineralisering, biproduktdannel-se)
Enhed[m�][mg/l][mg/(l¶time)]
[personer/time][mg/person][m�/time][mg/l][m�/time][mg/l][m�/time][mgCl/l][m�/time][mg/l][mg/time]
[mg/time]
De væsentligste stofparametre, der indgår i opstillingen af massebalancen for vandkvali-teten i svømmebassiner, er følgende (Tabel 4-2):
4-2
Tabel 4-2
Stofparametre, der indgår i opstillingen af massebalancen for vandkvaliteten i svømmebas-siner
ParameterTOC
Enhed[mgC/l]
Kjeldahl-N
[mgN/l]
Frit klorBundet klor
[mg/l som Cl2][mg/l som Cl2]
AOX
[mgCl/l]
THM
[mg/l som CHCl3]
BeskrivelseUdtrykker koncentrationen aftotal organisk kulstof i bassin-vandet der er indikativ for ba-debelastningen og indholdetaf forløbere for dannelsen afklorerede organiske biproduk-terUdtrykker koncentrationen afoxiderbart kvælstof(NH4+-Nog organisk-N) der ligeledeser indikativ for badebelastnin-gen samt for indholdet af for-løbere for dannelsen af bun-det klorUdtrykker koncentrationen affrit klor i bassinvandetUdtrykker koncentrationen afkvælstofbundet klor i bassin-vandetUdtrykker koncentrationen aforganisk bundet klor i bassin-vandetUdtrykker koncentrationen afklor bundet i halogenmethan-forbindelser XCH
4.2
Belastnings-, fjernelses- og omdannelsesprocesserI massebalanceudtrykket indgår der en række processer, der skal beskrive henholdsvistilførslen af stof til bassinet, fjernelsen af flygtige stofkomponenter via stripning til luf-ten samt kemiske omdannelsesprocesser af stofkomponenter i bassinet. Disse enkeltpro-cesser skal beskrives kvantitativt for at kunne regne på massebalancer for systemet.Kvantitative udtryk og data for disse processer er i det følgende beskrevet med bag-grund i den eksisterende viden fra den internationale videnskabelige litteratur. For nu-værende er processerne i vandbehandlingsanlægget samt omdannelsesprocesser i bassi-net simplificeret som en ”black-box”, hvori der indgår en række kompliceredeprocesser, der resulterer i en fjernelse af stofkomponenter fra bassinvandet, og kun deprocesser, hvor der med rimelig sandsynlighed kan findes pålidelige data og beskrivel-ser, vil indgå detaljeret.
4.2.1
Tilførsel af belastningsstoffer til bassinvandetDen væsentligste årsag til, at der i svømmehaller dannes desinfektionsbiprodukter, er, atder fra de badende overføres forureningskomponenter til bassinvandet. Når svømmehal-len tages i brug, vil der fra de badende tilføres både mikroorganismer, partikler og oplø-ste stoffer fra sved, urin, sæber, hårprodukter, mv. som ved reaktion med klor vil kunneforårsage dannelse af potentielt sundhedsskadelige desinfektionsbiprodukter (DBP).Både typen og mængden af stof, som udskilles fra de badende, har stor betydning for
4-3
typen og mængden af DBP, der dannes. Det er imidlertid overordentligt vanskeligt atopgøre den reelle belastning fra de badende, da den afhænger af mange faktorer som ek-sempelvis, hvor grundigt de badende vasker sig og udskyller restsæbe inden brug afsvømmebadet samt graden af urinering og tilførsel af spyt og sved ved ophold i bassi-net.Ved opstilling af massebalancer er det derfor nødvendigt at simplificere belastningen tilde to grundlæggende stofparametre – organisk kulstof (C) og oxiderbart kvælstof Kjel-dahl-N – idet disse er de fundamentale forløbere for klorbiprodukterne THM og bundetklor(kloraminer). Endvidere antages det, at belastningsstofferne udelukkende stammerfra tilførsel af urin og sved, og i den videnskabelige litteratur angives en tilførsel på 200ml sved og 50 ml urin fra en gennemsnitlig badegæst pr. time /1/. Ud fra kendskab tilstofsammensætningen i urin og sved kan indholdet af organisk kulstof (C) og Kjeldahl-N beregnes i en 4:1 blanding af sved og urin og herfra kan den personspecifikke stofaf-givelse beregnes ud fra en antaget volumentilførsel pr person på 250 ml (Tabel 4-3).
Tabel 4-3
Belastningsstoffer i en 4:1 blanding af sved og urin samt personspecifik stofafgivelse
StofkomponentAmmoniumkloridUreaL-HistidineHippursyreUrinsyreCitronsyreCreatinineTotalPersonspecifik afgi-velse [mg/person]
Koncentration[mg/l]2.00014.8001.2101.7104906401.800--
Organisk kul-stof [mgC/l]-2.9605601.0401802407704.9801245
Kjeldahl-N[mgN/l]5206.900320134160-677.8901973
På baggrund af personbelastningen opgjort som antallet af mennesker i bassinerne kander således beregnes en stoftilførsel for de væsentligste parametre.4.2.2Fjernelses- og omdannelsesprocesserNår stofferne tilføres bassinvandet indeholdende frit klor i en given koncentration ind-går de momentant i en reaktion med det frie klor under en række komplicerede fjernel-ses- og omdannelsesprocesser. Langtfra alle processer er kendte, og processerne afhæn-ger desuden af den øvrige kemi og hydraulik i bassinet samt ventilationsforholdeneomkring bassinet. I forhold til opstilling af massebalancer er det således nødvendigt atforetage en række simplificeringer til beskrivelse af disse processer.Kvantitativ beskrivelse af stripning af flygtige stoffer til halluftenMange af de dannede biprodukter er flygtige og vil således strippes til halluften. Ha-stigheden hvormed disse biprodukter strippes er afhængig af en række forhold som kon-centrationen i væskefasen, turbulensen i bassinvandet og ventilationsgraden. Grundlæg-gende følger stofferne Henry´s lov der udtrykker at koncentrationen af en gas ivæskefasen ved ligevægt er proportional med partialtrykket af gassen i gasfasen med enproportionalitetsfaktor H benævnt Henry´s konstant:
4-4
p = H•Caq
Jo større Henry´s konstant des større tendens har stoffet til at være i gasfasen. Henry´skonstanter ved (25�C) for de væsentligste klorerede biprodukter fremgår af Tabel 4-4.
Tabel 4-4
Henry´s konstanter for de væsentligste klorbiprodukter i svømmebade /2/
StofKloroform (Triklormethan)BromdiklormethanDibromklormethanBromoform (Tribrommethan)MonokloraminDikloraminTrikloramin
Henry´s konstant[L¶bar/mol]32,51,20,560,0110,03510
Som det fremgår er trikloramin det mest flygtige stof efterfulgt af de fire THM´er. Dabiprodukterne dannes i vandfasen, vil der løbende ske en stripning til halluften, idet dervil ske en forskydning af gas-væske ligevægten i henhold til Henry´s lov, når stofferneventileres væk fra bassinoverfladen. Det er samtidig klart at hastigheden hvormed strip-ningen vil ske vil være afhængig af koncentrationen og vil følge et 1.-ordens henfald iforhold til væskekoncentrationen (ved lave væskekoncentrationer) jf. følgende generelleudtryk:
dCaqdt
kstripCaq
Hvor kstriper hastighedskonstanten for stripningen i et aktuelt bassin. kstripvil være spe-cifik for et givent bassin, idet den afhænger af omrøringen (turbulensen) i bassinet, tem-peraturen samt ventilationsgraden.I litteraturen er der fundet en enkelt undersøgelse af afgasningshastigheden af kloroformfra et svømmebassin/3/. Heri blev afgasningen målt ved at følge kloroformfjernelsen ibassinvandet efter tilsætning af kaliumbromid, hvorefter alt dannet THM blev til bro-moform. Hastighedskonstanten blev således fundet til 0,35 h-1 svarende til en halve-ringstid på 2 timer. Dette svarer til at 35% af det kloroform, der dannes i væskefasenover en time, strippes til atmosfæren.Imidlertid er det svært at overføre denne hastighedskonstant til andre bassiner med enanden hydraulik og temperatur, hvorfor det ved mere præcise beregninger af masseba-lancer er nødvendigt at foretage enkelte målinger af afgasningshastighederne. Hertil erder i litteraturen fundet en metode hvorpå man relativt nemt kan bestemme afgasnings-hastigheden af THM i et aktuelt bassin. Kaczmar et al., 1984 /4/ fandt således at forhol-det mellem geniltningshastigheden og afgasningshastigheden for hver af de fire THM´eraltid er konstant under faste betingelser for turbulens og temperatur. Forholdet mellemgeniltningshastigheden og afgasningshastigheden for de fire THM´er som fundet i /4/fremgår af Tabel 4-5.
4-5
Tabel 4-5
Forholdet mellem geniltningshastigheden og afgasningshastigheden for de fire THM´er. Xstår for et af de fire halogener (F, Cl, Br, I). /4/
THMKloroformBromdiklormethanDibromklormethanBromoform
KLX/KLO20,630,550,410,29
Det betyder således at THM afgasningshastigheden i et aktuelt bassin under aktuellebassinforhold kan beregnes på baggrund af en måling af geniltningshastigheden for bas-sinet under realistiske bassinforhold.Kvantitativ beskrivelse af omdannelse af TOC og AOX og THMEt af de væsentligste biprodukter ved reaktion mellem klor og organisk stof er trihalo-methaner (THM) eller summen af kloroform, bromdiklormethan, dibromklormethan ogbromoform. Ifølge den nyeste internationale viden går omdannelsen af organisk stof tilTHM via AOX der er en samlet betegnelse for indholdet af klorerede organiske forbin-delser /5,6/. For at kunne estimere massebalancer for organisk stof og de organiske bi-produkter er det således nødvendigt at kunne beskrive omdannelsesprocesserne mellemTOC, AOX og THM.På baggrund af en 3 årig måleperiode af parametrene TOC og AOX på et friluftsbad harman i /5/ lavet massebalanceberegninger og beregnet et personspecifikt TOC og AOXbidrag på henholdsvis 1,64 gTOC/person og 0,18 g AOX(Cl)/person. Ud fra dette kunnedet desuden beregnes, at kun omkring 2% af den tilførte TOC omdannes til kloreredebiprodukter, mens de resterende ca. 98% bliver oxideret af kloren til CO2 og H2O.Endvidere er det værd at bemærke, at omdannelsen af TOC til AOX skete væsentligtlangsommere end tilførslen af TOC, hvorfor det burde være muligt at fjerne TOC kom-ponenterne inden de bliver til biprodukter. Ligeledes kunne det konstateres, at dannel-sen af THM udfra AOX skete langsommere end dannelsen af AOX, hvorfor det ogsåburde være muligt at fjerne AOX komponenterne inden de blive omdannet til THM.Dette bekræftes af resultater af et meget velkontrolleret massebalance-studie gennem-ført i en pilot-pool /1/. I dette studie er belastningen af poolen gennemført ved tilførselaf en såkaldt body-fluid-analogue baseret på indholdsstofferne i sved og urin (Tabel 3).Ved forskellige badebelastninger er opbygningen af grundelementerne kulstof, kvælstofog klor i bassinvandet undersøgt.Resultaterne viser at der for en given konstant badebelastning sker en initiel akkumule-ring af organisk kulstof, indtil der indtræder en ligevægt mellem kloromsætning og til-førsel. På baggrund af dataene ved ligevægt kan det beregnes, at omkring 98% af dentilførte mængde organiske stof mineraliseres som følge af klorens oxidation, og der skersåledes ingen netto akkumulering af organisk kulstof i svømmebade. Den tid det tagerfør ligevægten indtræder samt ligevægtskoncentrationen af organisk kulstof er lineærtrelateret til badebelastningen og varierer mellem 8 – 11 døgn ved badebelastninger mel-lem 0,06 og 0,3 personer/m�•h. Det forhold at der for en given belastning sker en akku-mulering af organisk kulstof der først når ligevægt efter 8-11 døgn viser at omsætningensom følge af klorens oxidation er relativt langsom, og det burde derfor være muligt atfjerne de tilførte stoffer inden de omdannes til flygtige biprodukter.
4-6
Ligeledes observeres at THM akkumulerer med en hastighed bestemt af badebelastnin-gen, indtil der for en given badebelastning opnås en ligevægts THM koncentration.THM ligevægtskoncentrationen opnås omkring samme tidspunkt som ligevægtskoncen-trationen for organisk kulstof. Disse resultater antyder således at THM koncentrationener nært knyttet til indholdet af organisk stof. Imidlertid er dannelsen af THM momentan,hvorfor det kan være nødvendigt parallelt med implementering af teknologi til at mini-mere TOC indholdet også at implementere teknologi til dedikeret fjernelse af THM forat fastholde lave THM koncentrationer i bassinvandet. At THM dannelsen er momentanbekræftes også i /3/, hvor THM koncentrationen er målt under kontrollerede forhold,hvor et menneskes arm er neddyppet i et kar med vand indeholdende klor. Her observe-redes at THM dannelsen skete umiddelbart efter at armen var i kontakt med væsken.
4.3
Sammenfatning og konklusionPå baggrund af de litterære studier kan det sammenfattende konstateres, at den viden deri dag foreligger omkring de væsentligste processer i svømmebade er for begrænset til atopstille en egentlig matematisk model af systemet. Der foreligger således et stort forsk-nings- og udviklingsbehov for at få undersøgt systemsammenhængene i svømmebademed hensyn til både belastning, tilførsel og omdannelse af stoffer til bi-produkter samtderes fjernelse i vandbehandlingsanlæg og stripning til halluften, således at processernekan beskrives kvantitativt i modellen.
4.4
PerspektiveringPerspektivet ved at øge viden om de væsentligst processer i svømmebade og dermedudvikle en kvantitativ model til beskrivelse af sammenhængende vil være at det vil bli-ve muligt at simulere en række forskellige belastnings- og eksponeringsscenarier der vilvære en solid støtte ved dimensionering af vandbehandlingsanlæg til svømmebade samtved risikovurderinger.
4.5
Referencer/1//2//3/Judd, S.J. & Bullock, G. (2003), The fate of chlorine and organic materials inswimming pools, Chemosphere, 51, pp. 869-879.NIST Chemistry WebBook- NIST Standard Reference Database Number 69,June 2005 Release, http://webbook.nist.gov/chemistry/Erdinger, L., Kühn, K. & Gabrio, T. (2005), Formation of Trihalomethanes inSwimming Pool Water – Identification of Precursors and Kinetics of Forma-tion, Proceedings of the 1st International Conference on Health and WaterQuality Aspects of the Man Made Recreational Water Environment, Budapest,10.-11. March 2005.Kaczmar, S.W., D´Itri, F.M. & Zabik, M.J. (1984), Volatilization rates of se-lected haloforms from aqueous environments, Environmental toxicology andchemistry, Vol 3, pp. 31-35.Glauner, T., Frimmel, F.H. & Zwiener, C. (2004), Schwimmbadwasser – wiegut muss es sein und was kann man technisch tun, Wasser und Abwasser, Vol145, No. 10, pp. 706-713.
/4/
/5/
4-7
/6/
Glauner, T., Waldman, P., Frimmel, F.H. & Zwiener, C. (2005), Swimmingpool water - fractionation and genotoxicological characterization of organicconstitutents, Water Research, Vol 39, pp. 4494-4502.
4-8
5
FOREKOMST, TILFØRSEL OG FJERNELSE AF PARTIKLER ISVØMMEBADEMed det videngrundlag der i dag ligger omkring partikler i svømmebade kan det konsta-teres, at der ikke foreligger dybdegående dokumentation for eksisterende anlægs effek-tivitet samt data for partikeltilførsel i forhold til antal badende. Med det formål at få enstørre forståelse for tilførslen af partikler og disses fjernelse i eksisterende vandbehand-lingsanlæg er der derfor med anvendelse af moderne partikelmåleudstyr gennemført enpartikel målekampagne i henholdsvis et privat spa-bad uden vandbehandling og kloringsamt i to udvalgte bassiner i Lalandia.Målekampagnen har omfattet følgende aktiviteter:Etablering af tidsprofil for partikelkoncentration og partikelstørrelsesfordelingunder kontrollerede forhold i privat spa-bassin uden vandbehandling og kloringEtablering af åbningstidsprofil for partikelkoncentration og partikelstørrelses-fordeling som funktion af badebelastningen i to bassiner i LalandiaKarakterisering af sandfilterfunktion med og uden flokningsmiddel for de to an-læg under målekampagner til etablering af døgnprofiler.
5.1
Oprindelse af partikler i svømmebadeDe partikler der tilføres bassinvand fra de badende stammer altovervejende fra huden iform af døde hudceller der typisk falder af i flager. De døde hudceller stammer fra denyderste del af huden kaldet ”Epidermis” der udgør de yderste 70 �m af huden /1/. Den-ne del af huden er under konstant fornyelse og i løbet af en måned har et menneske for-nyet hele den yderste del af huden /1/. Det betyder at personer konstant afgiver flere tu-sinde hudceller fra deres krop og det vil således også ske når folk springer isvømmebassinerne. Som eksempel kan det nævnes at der fra et menneskes forarm frigi-ves omkring 1300 hudpartikler/cm�•h der typisk ender som husstøv i hjemmet. For engennemsnitsperson med et kropsoverfladeareal på 1,8 m� fås således en hudpartikel fri-givelse på omkring 23 mio. hudpartikler/person•h. Denne frigivelseshastighed må for-ventes at være forskellig for forskellige steder på kroppen samt at være væsentlig størrei vand, idet der er en større mekanisk påvirkning fra vandet og at huden til en vis gradopløses. Endvidere findes det fra forskning indenfor astma og allergi, at de døde hud-celler der er i husstøvet har størrelser mellem 5-30 �m /2/.
5.2
Tilførsel til bassinvandFor at underbygge ovenstående litterære viden i forhold til partikelafgivelse i svømme-bade er der gennemført et kontrolleret forsøg i et privat spa-bassin, hvor partikelkoncen-trationen samt partikelstørrelsesfordelingen af partikler afgivet fra 1,5 normalperson (1voksen og et barn) i en time er bestemt som funktion af tiden. Spa-bassinet har et volu-men på 200 liter og blev under forsøget fastholdt på en temperatur på 37�C ved konstantcirkulation af vandet over et 3kW varmelegeme. Cirkulationen sikrede samtidig opblan-dingen af partiklerne i vandet i bassinet. De personer der benyttede bassinet og som så-ledes udgjorde belastningen var forinden afvasket grundigt med sæbe under bruser. Ud-5-1
viklingen i partikelkoncentrationen ved belastning af bassinet over en time fremgår afFigur 5-1.
Figur 5-1
Partikelkoncentration i spa-bassinet over en time ved konstant belastning
Som det fremgår af figuren kunne der observeres en lineær stigning i partikelkoncentra-tionen over den time som forsøget forløb fra 640 partikler/ml inden forsøgsstart og til enkoncentration på 6900 partikler/ml efter en time. Dette bekræfter således, at personerder benytter svømmebassiner afgiver en konstant mængde partikler per tidsenhed i dentid de befinder sig i bassinet, og det er således klart, at hvis de ikke fjernes hurtigere endfrigivelseshastigheden ved den kontinuerlige recirkulering hen over et sandfilter, så vilkoncentrationen i bassinet stige proportionalt med tiden. Omregnes den ovenståendestigning i partikelkoncentration i det givne volumen i forhold til personoverfladeareal(beregnet ud fra højde og vægt af testpersoner) fås en partikelfrigivelseshastighed på44000 partikler/cm�•h eller 800 mio. hudpartikler/person•h, hvilket er omkring 30 gangehøjere end frigivelseshastigheden i luft. For ovenstående partikelmålinger er der ligele-des målt partikelstørrelsesfordeling for de partikler, der akkumulerer i bassinet. Udvik-lingen i partikelstørrelsesfordelingen over den ene times belastning fremgår af Figur5-2.
5-2
Figur 5-2
Udviklingen i partikelstørrelsesfordelingen i spa-bassinet over den ene times belastning
Som det ses følger de partikler, der frigives fra mennesker til bassinvand, en såkaldt bi-modal partikelstørrelsesfordeling med to markante toppe omkring henholdsvis 1-10�mog 10-25�m, hvilket stemmer overens med resultaterne af den forskning, der har væretforetaget indenfor astma og allergiområdet. Det ses samtidig at den mest markante stig-ning i partikelkoncentrationen sker for partikler med størrelser mellem 10-25�m, ogmed hensyn til partikelmasse ligger også omkring 95% i intervallet 10-25�m. Resulta-terne betyder således at sandfilteret inklusiv flokning effektivt skal fjerne partikler istørrelsesområdet 1-25�m for at kunne holde en lav partikelkoncentration i bassinet.
5.3
Sandfilterfunktion og partikelkoncentration i Lalandia RødbyMed baggrund i den ovenfor etablerede viden om partikeltilførsel fra personer til bas-sinvand og partiklernes karakteristika er der gennemført en undersøgelse af, hvad dettebetyder for funktionen af de sandfiltre, der anvendes i svømmebade i dag og hvordanpartikelkoncentrationen i et bassin ser ud over et døgn afhængig af belastning, omsæt-ningstid og sandfiltereffektivitet. Dette vil sammen med spa-badsundersøgelsen give envæsentlig større forståelse for partikeldynamikken i et svømmebad. Undersøgelsen haromfattet dels et teoretisk studie omkring partikelfjernelsesmekanismer i sandfiltre ogdels et måleprogram på to bassinanlæg i Lalandia Rødby.
5.3.1
Partikelfjernelsesmekanismer i sandfiltreForudsætningen for at en partikel fjernes fra vandet ved passage af sandfilteret er at par-tiklen kommer i kontakt med sandoverfladen. Der er overordnet set fire transportmeka-nismer hvorved partiklerne kan bringes i kontakt med sandoverfladen:
5-3
Filtrering(sining)SedimentationInerti og centrifugalkræfterDiffusion (Brownske bevægelser)
Filtrering eller sining er den mest umiddelbare mekanisme, idet partiklerne fjernes vedat de er større en porestørrelsen mellem sandkornene. Denne proces finder primært stedi toppen af filteret og er uafhængig af filtreringshastigheden. Porestørrelsen i et sandfil-ter er afhængig af kornstørrelsen af sandkornene og kan beregnes ved følgende relation(Figur 5-3).
d0= dsand/7
Figur 5-3
Sammenhæng mellem kornstørrelse og porestørrelse i sandfiltre
For de gængse anvendte kornstørrelser i sandfiltrene i svømmebade i Danmark kan dersåledes udregnes følgende porestørrelser (Tabel 5-1).
Tabel 5-1
Sammenhæng mellem kornstørrelse og porestørrelse
Kornstørrelse [mm]0,40,71,2
Porestørrelse [�m]57100170
Sammenholdes de beregnede porestørrelser med størrelsen af de partikler, der frigivesfra de badende til bassinvand, er det tydeligt at filtrering/sining ikke initialt spiller no-gen rolle for partikelfjernelsen i svømmebade. Under driften samles hudpartiklerne påoverfladen af filtret, hvor de danner en såkaldt filterhud på sandkornene der vil betydeat filtreringen med tiden vil blive mere effektiv, idet porestørrelsen herved mindskes.Sedimentation af partikler inde i porerne af et sandfilter er sammenlignelig med sedi-mentation af partikler i en bundfældningstank, idet det er forholdet mellem den hydrau-liske belastning og det totale overfladeareal, der er bestemmende for bundfældningenseffektivitet. I en bundfældningstank er det således overfladearealet af bunden af tanken,der er bestemmende for effektiviteten, hvorimod det i sandfilteret er hele den sand-kornsoverflade der vender opad. For bundfældningstanken anvendes begrebet hydrau-
5-4
lisk overfladebelastning til at gennemføre beregninger for partikelfjernelsen. Den hy-drauliske overfladebelastning er defineret som:
FlowQHOBOverfladea real ATværsnit
[m� vand/m� Tværsnit ¶ s];[m/s]
Anvendes dette udtryk på et sandfilter fås således den gennemsnitlige filterhastighed foret sandfilter, idet A vil være tværsnitsarealet for filteret. Imidlertid er dette ikke den kor-rekte HOB for sandfilteret i forhold til at beregne partikelfjernelsen ved sedimentation,idet tværsnitsarealet ikke udtrykker det egentlige sedimentationsareal. Den gennemsnit-lige filterhastighed skal derfor normeres i forhold til det totale sandkornsoverfladearealper filteroverfladeareal, idet dette er det korrekte sedimentationsareal.Sandkornsoverfladearealet kan beregnes som følger:Total Sandkornso verfladear eal( 6 /dsand)(1)VTotal,Sand
[m� Sandoverflade/m� Filteroverflade]Hvor dsander kornstørrelsen på sandet ogβer porøsiteten af sandlaget og VTotal,Sander dettotale reaktorvolumen udgjort af sandlaget.Den hydrauliske overfladebelastning der gælder for sandfilteret og som således skal lig-ge til grund for beregning af partikelfjernelsen kan således udtrykkes som:
HOBSandfilter
ATværsnit
Q(6 /dsand)(1)VTotal,Sand
[m/s]
For at en partikel skal kunne fjernes ved sedimentation i en bundfældningstank eller etsandfilter må den hydrauliske overfladebelastning ikke overstige bundfældningshastig-heden for partiklen. Bundfældningshastigheden for en partikel er givet ved Stoke´s lov:
u
2gpvdp
[m/s]
18p
Hvor u er bundfældningshastigheden [m/s];ρper densiteten af partiklerne [kg/m�];ρverdensiteten af vand [kg/m�]; dper partikeldiameteren [m] ogνer vands kinematiske vi-skositet [m�/s].Ved at sætte udtrykket for den hydrauliske overfladebelastning for et sandfilter lig ud-trykket for bundfældningshastigheden for partikler fås således et udtryk, hvormed denmindste partikelstørrelse, der kan fjernes ved sedimentation i et sandfilter, under en gi-ven opbygning og filterhastighed kan bestemmes:
5-5
dp
u18p
gpv
HOBSandfilter18pgpv
[m]
Med baggrund i ovenstående udtryk og nedenstående data(Tabel 7) for et typisk sandfil-ter i et dansk svømmebad kan den mindste partikelstørrelse der vil kunne fjernes, be-regnes under en antagelse af en partikeldensitet på 1020 kg/m�.
Tabel 5-2
Data for typisk dansk svømmebadssandfilter
DATværsnitH0,4-0,7H0,7-1,25V0,4-0,7V0,7-1,25β0,4-0,70,7-1,25ASandkorn, 0,4-0,7ASandkorn, 0.7-1,25
QHOBgρpρvρv
dp
ParameterGeometridataDiameter [m]Tværsnitsareal [m�]Filterhøjde kornstørrelse 0,4mm-0,7mm sand [m]Filterhøjde kornstørrelse 0,7mm-1,25mm sand [m]Filtervolumen udgjort af 0,4mm-0,7mm sand [m�]Filtervolumen udgjort af 0,7mm-1,25mm sand [m�]Porøsitet 0,4mm-0,7mm sand[m�luft/m� filtervolumen]Porøsitet 0,7mm-1,25mm sand[m�luft/m� filtervolumen]Sandkornsoverfladeareal 0,4mm-0,7mm sand [m�]Sandkornsoverfladeareal 0,4mm-0,7mm sand [m�]FlowdataFlow [m�/s]Filterhastighed(HOB) [m/s]KonstanterTyngdeaccelerationen [m/s�]Partikelmassefylde [kg/m�]Vands massefylde [kg/m�]Vands kinematiske viskositet[m�/s]PartikelfjernelseMindste partikelstørrelse der kanfjernes [�m]
Værdi23,140,350,351,11,10,380,3876504350
0,0120,00379,821020100010-6
5
Et typisk svømmebadssandfilter kan således fjerne partikler ned til omkring 5 �m hvil-ket svarer til omkring 80% af antallet og omkring 90% af massen af partikler der er måltved ovenstående undersøgelse af partikelfrigivelsen.Inerti og centrifugalkræfter er den tredje mest betydende transportmekanisme der kan fåpartikler i kontakt med sandkornsoverfladen. Denne mekanisme virker ved at der vedvandets bevægelse rundt om sandkornene sker en acceleration af vandets hastighed, derer i stand til at slynge partikler med en større densitet en vand ud af strømlinjerne og ind
5-6
i kontakt med sandkornsoverfladen svarende til den acceleration en partikel vil opleve iet centrifugalfelt. Dette er illustreret på nedenstående Figur 5-4.
Figur 5-4
Illustration af partikeltransport ved inerti og centrifugalkræfter i et sandfilter
Diffusion (Brownske bevægelser) beskriver den transport af partikler, der er styret afvandmolekylernes interne bevægelser i forhold til hinanden og deraf opståede partikel-koncentrationsforskelle i væsken. Diffusionen er i høj grad styret af vandets temperatur,idet højere temperaturer øger diffusionshastigheden. Diffusion som transportmekanismeer – til trods for at dens betydning for partikelfjernelsen er lille – tilstede i hele dybdenaf filteret og er desuden uafhængig af filtreringshastigheden.
5.4
Sandfilterfunktion og partikelkoncentrationsdynamik i LalandiaMed henblik på at understøtte den teoretiske viden om partikelfjernelsesmekanismer isandfiltre er der gennemført en partikelmålekampagne på to forskellige anlæg i Lalan-dia, hvor der dels er målt partikler i bassinet og dels målt partikler før og efter de re-spektive sandfiltre med henblik på at karakterisere deres funktion. Desuden er sandfil-terfunktionen karakteriseret både med og uden tilsætning af flokningsmiddel. De toudvalgte anlæg har desuden væsentlig forskellig volumen, cirkulationsmængde (omsæt-ningstid) og belastning, således at disse parametres betydning for partikeldynamikken ibassinet kan karakteriseres. Karakteristika for de to anlæg fremgår af Tabel 5-3.
5-7
Tabel 5-3
Data for de to bassinanlæg der er omfattet af måleprogrammet
BassinBassintypeVandbehandlingsanlægVolumen [m�]Areal [m�]Recirkulationsflow[m�/h]Omsætningstid [h]Belastning [pers/dag]Specifik belastning[pers/m�/dag]Aktiv kul flow [m�/h]UV-flow [m�/h]Temperatur [�C]
3+4”Morskabsbassin”Anlæg 2296+374238+2382403200032x20-28
7+8Spa-badeAnlæg 44,8+4,86+6360,2300319-37
Som det fremgår, er måleprogrammet gennemført på henholdsvis et morskabsbassinmed stort volumen, lang omsætningstid, lav temperatur og lav specifik personbelasting,og et spa-bassin med lille volumen, hurtig omsætningstid, høj temperatur og høj speci-fik personbelastning.5.4.1Sandfilterfunktion med og uden flokningsmiddelSandfilterfunktionen på de to anlæg i Lalandia er karakteriseret ved over to dage med entimes prøvetagningsfrekvens at måle partikelstørrelsesfordelingen og partikelkoncentra-tionen i bassinvandet før og efter sandfilteret. Inden hver opstart af undersøgelserneblev der foretaget returskylning af sandfiltrene og tilførsel af flokningsmiddel blev hen-holdsvis stoppet (dag 1) og startet (dag 2) for at undersøge flokningsmidlets betydningfor sandfilterfunktionen. Af nedenstående figur fremgår sandfiltrenes partikelfjernelses-effektivitet i de to anlæg henholdsvis med og uden tilsætning af flokningsmiddel.
5-8
Figur 5-5
Partikelfjernelseseffektivitet i sandfiltrene i morskabsbassinet og SPA-bassinet henholdsvismed og uden tilsætning af flokningsmiddel
Som det fremgår, er der en gennemsnitlig partikelfjernelse i de installerede filtre på om-kring 80% af det indkomne partikelantal uafhængig af tilsætningen af flokningsmiddel.Omregnes partikelstørrelserne til partikelvolumen med en kendt densitet (1,02 kg/m�)ud fra en antagelse om at partiklerne har kugleform, svarer partikelfjernelsen til i gen-nemsnit en 90% fjernelse af den indkomne masse, hvilket skyldes at langt den størstemasse ligger i den store partikelfraktion, der fjernes mest effektivt i sandfilteret. Dettefremgår også af nedenstående eksempel på partikelstørrelsesfordelingen før og eftersandfilteret på SPA anlægget.
5-9
Figur 5-6
Partikelstørrelsesfordeling før(Blå kurve) og efter(Rød kurve) sandfilter
Af partikelstørrelsesfordelingen fremgår desuden at der er en relativt høj partikelfjernel-seseffektivitet ned til omkring 5-6 �m, hvilket stemmer godt overens med den teoretiskeberegning af den mindste partikelstørrelse, der vil kunne fjernes ved sedimentation isandfilteret, og de kendte partikelfjernelsesmekanismer i sandfiltre understøttes såledesrimeligt af de eksperimentelle data. Imidlertid betyder det, at partikler med størrelserunder 5 �m vil akkumulere i bassinet. Hvorvidt det vil give anledning til en øget bipro-duktdannelse kan ikke uddrages af ovenstående resultater.5.4.2PartikelkoncentrationsdynamikSandfiltrene på de to anlæg har således en fornuftig partikelfjernelse set i forhold til bå-de antal, størrelse og masse der kommer til filteret. Imidlertid drives de to anlæg medvæsentlig forskellig omsætningstid af bassinvandet, hvilket betyder at den samlede par-tikelfjernelse per tid vil være væsentlig forskellig, og dette vil have betydning for dy-namikken i partikelkoncentrationen i bassinet, idet massefjernelsen per tid skal værestørre end eller lig massetilførslen fra de badende for at kunne opretholde en lav parti-kelkoncentration i bassinvandet. Der er derfor parallelt med undersøgelsen af sandfiltre-nes funktion målt døgnprofiler for partikelkoncentration i bassinvandet i de to anlæg forat belyse dynamikken og betydningen af omsætningstid i forhold til badebelastningen.Badebelastningen er bestemt ved optælling af gæster i de to bassiner med 30 minuttersmellemrum. Omsætningstid og belastning for de to bassiner over de to måledage frem-går af nedenstående tabel.
5-10
Tabel 5-4
Omsætningstid og badebelasting for de to bassiner
ParameterOmsætningstid (min)Belastning (Pers/dag)Belastning Pers/m�/dag
SPA-Bassin1429531
Morskabsbassin18020023
Som det fremgår, er morskabsbassinet belastet med ca. 7 gange så mange personer somSPA-bassinet til trods for en omsætningstid, der er ca. 13 gange langsommere, og det ersåledes forventeligt at der over dagen vil være en større tilvækst i partikelkoncentratio-nen i morskabsbassinet i forhold til SPA-bassinet. Imidlertid er belastningen pr. volu-men væsentlig højere for SPA-bassinet i forhold til morskabsbassinet, hvorfor det erforventligt at de initielle partikelkoncentrationerne er højere i SPA-bassinet. Resultater-ne af partikelmålingerne i bassinerne over de to døgn fremgår af nedenstående figur.
Figur 5-7
Partikelkoncentrationsprofiler i morskabsbassinet og SPA-bassinet over de to måledøgn.Rød kurve er morskabsbassinet og blå kurve er SPA-bassinet.
5-11
For SPA-bassinet ses for begge dage en initielt hurtigere tilvækst i partikelkoncentrationtil omkring 400 partikler/ml. Herefter ses den hurtige omsætning af vandet og partikel-fjernelsen i sandfilteret at kunne balancere tilførslen, idet partikelkoncentrationen fast-holdes mellem 300-400 partikler/ml over hele åbningstiden for begge måledage til trodsfor en høj volumenspecifik badebelastning på omkring 30 pers/m�/dag. I modsætninghertil ses det for morskabsbassinet, at den initielle tilvækst i partikelindhold er væsentliglangsommere. Derimod er det tydeligt at den højere totalbelastning koblet med en væ-sentligt langsommere omsætningstid i morskabsbassinet betyder, at partikel-koncentrationen stiger løbende over dagen, og ligevægtskoncentrationen vil derfor værehøjere. Som det fremgår af figur 6 og 7 fjerner sandfiltrene ikke partiklerne 100% i detstørrelsesområde, som de frigivne partikler har, og det betyder at de partikler, der ak-kumulerer i morskabsbassinet, vil repræsenterer hele størrelsesspektret, hvilket ogsåfremgår af nedenstående figur af de partikelstørrelsesfordelinger, der ligger bag parti-kelkoncentrationerne for morskabsbassinet d. 18/3 (Figur 5-8).
Figur 5-8
Partikelstørrelsesfordelinger for døgnprofil for morskabsbassin d. 18/3-2008
Som det ses sker der en akkumulering af partikler i hele størrelsesområdet for partiklerfrigivet fra personer. I forhold til akkumuleringen af partikler i et system uden partikel-fjernelse (Figur 2) ses det at den relative akkumulering af partikler i området 1-10�m erstørre end for partikler i området 10-25 �m. Dette skyldes som før nævnt at sandfiltrenefjerner partikler i området 10-25 �m mere effektivt end partiklerne i området 1-10 �m.
5.5
Sammenfatning og konklusionPå baggrund af den gennemførte undersøgelse af partikeltilførsel og fjernelse i svøm-mebade kan følgende konkluderes:
Partikler frigives med en konstant hastighed til bassinvandet fra personer der be-nytter bassinetPartikler der frigives fra personer har en bimodal partikelstørrelsesfordeling medto toppe omkring henholdsvis 1-10 �m og 10-25 �m
5-12
Den vigtigste artikelfjernelsesmekanisme i sandfiltrene er med den aktuelle par-tikelstørrelsesfordeling sedimentationMed baggrund i sandfilterteoretiske beregninger vil eksisterende sandfiltre isvømmebade fjerne partikler ned til 5 �m hvilket er fornuftigt i forhold til parti-kelstørrelsesfordelingen for partikler der frigives fra personerSandfiltrene i Lalandia har den mest effektive partikelfjernelse ned til 5-6 �m,hvilket stemmer overens med de sandfilterteoretiske beregningerPartikelfjernelseseffektiviteten for eksisterende filtre i Lalandia er i gennemsnitca. 80% af de indkomne partikler, hvilket svarer til ca. 90% af den indkomnemasseVed forsøgene i Lalandia er der ikke observeret nogen effekt af tilsætning afflokningsmiddel på partikelfjernelseseffektiviteten af sandfiltrenePartikelkoncentrationen i bassinvandet over en dag vil afhænge af omsæt-ningstiden i forhold til den totale belastningFor morskabsbassinet i Lalandia er omsætningstiden for lav i forhold til den to-tale belastning hvilket resulterer i en jævnt stigende partikelkoncentration i løbetaf åbningstidenFor SPA-bassinet er omsætningstiden høj, og dette resulterer i en konstant og tiltider faldende partikelkoncentration i bassinvandet i løbet af åbningstiden.
5.6
PerspektiveringOvennævnte undersøgelse har medvirket til en øget forståelse for partikeltilførsel ogfjernelse i svømmebade og vist at eksisterende sandfiltre har en fornuftig partikelfjer-nelseseffektivitet i forhold til egenskaberne af de partikler, der frigives fra mennesker.Imidlertid er der væsentlige ulemper ved den nuværende praksis med flokning og sand-filtrering, idet denne kun flytter placeringen af det partikulære og kolloide organiskestof fra bassinvandet og til filtrene, hvor de opholder sig fra en uge og op til 14 dage af-hængig af returskyllefrekvensen. Dette fører sandsynligvis i længden til en hydrolyse-ring af de organiske partikler på sandkornene og dermed en øget organisk belastning påhele bassinet, der sandsynligvis bevirker en øget DBP dannelse og koncentrationsni-veau.Der er således stadig et stort behov for yderligere viden om partiklerne i forhold til bådebiproduktdannelse og alternative teknologier til fjernelse af partiklerne. Konkrete forsk-ningsbehov der kan nævnes er:
Hvad er betydningen af partiklerne for DBP-dannelsen og den samlede belast-ning med organisk stof og kvælstofHvad er betydningen af opkoncentreringen af partiklerne i sandfiltrene på ind-holdet af biprodukter i bassinvandet
5-13
Hvad er samspillet mellem partiklernes overfladekemiske egenskaber og effek-ten af forskellige flokningsmidlerHvordan er partikelfjernelseseffektiviteten af nye og mindre energikrævende fil-tertyper der løbende og automatisk returskyller partiklerne ud af systemet oghvad er effekten af dette på indholdet af biprodukter i bassinvandet.
5-14
6
DANNELSE AF BUNDET KLOR OG FJERNELSE MED UVTEKNOLOGII forbindelse med ibrugtagen af det nye udendørs Spa-anlæg i Lalandia Rødby er detkonstateret, at det er vanskeligt at holde indholdet af bundet klor i bassinvandet under 1mg/l på grund af en meget høj badebelastning. Lalandia har derfor i forbindelse medVandpartnerskabsprojektet ønsket at få undersøgt mulighederne for at anvende UV be-handling til at nedbringe indholdet af bundet klor.Vandpartnerskabsgruppen har derfor besluttet at gennemføre et måleprogram, der delsunderstøtter opbygningen af viden om sammenhængen mellem belastning og dannelseaf bundet klor og dels belyser muligheden for at anvende UV-behandling til at nedbrin-ge og kontrollere indholdet af bundet klor.
6.1
UV-Anlæg, Spa-anlæg og måleprogramLalandia har i forbindelse med denne første undersøgelse af mulighederne for at anven-de UV til at nedbringe det bundne klorindhold i det udendørs Spa-anlæg monteret etWallenius AOT testanlæg bestående af 4 dobbelt UV-rør med en samlet effekt på 640W i vandbehandlingskredsløbet i den udendørs spa.Det udendørs Spa-anlæg har et bassinvolumen på 10 m� og et total volumen på omkring35 m� inklusiv vandmængden i vandbehandlingssystemet. Med det installerede Walle-nius AOT testanlæg har anlægget en bassincirkulation på 90 m�/t svarende til en omsæt-ningstid på 0,1 time (6 minutter). Det installerede vandbehandlingsanlæg består af ettromlefilter og et sandfilter efterfulgt af kloring inden vandet returneres til bassinet.Med faste intervaller membranfiltreres bassinvandet desuden i et ultrafiltreringsanlæg.Intervallerne styres af systemets PLC-styring. Tromlefilteret har en 30 �m dug der re-turskylles automatisk hele døgnet mens sandfilteret returskylles en gang i døgnet. Altreturskyllevand opsamles og regenereres via ultrafiltreringsanlægget.Vandpartnerskabsgruppen har i forbindelse med undersøgelsen gennemført et målepro-gram over fire dage, hvor følgende parametre er blevet målt med tætte intervaller bådefør, under og efter åbningstiden for bassinet:
Bundet klor (total-frit)Badebelastning (antal personer i spa-badet optalt med varierende frekvens i for-søgsperioden).
6.26.2.1
MåleresultaterBadebelastningMålekampagnen blev gennemført fra d. 27/11-2008 til d. 30/11-2008 hvilket var densidste weekend inden lukning af Lalandia i december måned, hvilket betød mange gæ-ster og høj belastning i den udendørs Spa. Dette fremgår også af nedenstående kurveover optælling af gæster i spa-bassinet under forsøgsperioden.
6-1
Figur 6-1
Badebelastning i forsøgsperioden
De markerede områder på figuren indikerer åbningstiden for Spa-bassinet i forsøgsperi-oden, og det fremgår tydeligt at Spa-bassinet er højt belastet allerede kort tid efter åb-ning, og denne belastning er tilnærmelsesvis konstant høj i hele åbningstiden. For de trehele dage, hvor måleprogrammet har kørt, har belastningen i gennemsnit ligget på hen-holdsvis 23 pers/time (28/11), 30 pers/time (29/11 og 30/11).6.2.2Frit klorI løbet af målekampagnen er frit klor målt manuelt med DPD metoden (DS/EN ISO7393-2) i forbindelse med bundet klor målingerne samt ved aflæsning af online måle-ren, der anvendes i forbindelse med styring af klordoseringen. Variationen i indholdet affrit klor i Spa-bassinet i løbet af perioden fremgår af Figur 6-2.
Figur 6-2
Frit klor i SPA-bassinet i løbet af forsøgsperioden
6-2
Klorindholdet i SPA-bassinet ses at være styret til omkring 0,6 mg/l, der ses dog en hvisvariation i løbet af perioden, hvilket kan skyldes den store belastning og deraf følgendehøje klorforbrugshastighed, der påvirker reaktionshastigheden af klordoseringen i bådestart og stop situationen. Imidlertid er der en fornuftig overensstemmelse mellem demanuelle frit klor målinger og online målingerne.6.2.3Bundet klorFormålet med måleprogrammet var at undersøge dynamikken i indholdet af bundet klorunder de høje belastningsforhold og samtidig undersøge Wallenius AOT (WAOT) an-læggets evne til at nedbringe det bundne klorindhold. Resultaterne af måleprogrammetfor bundet klor fremgår af Figur 6-3.
Figur 6-3
Bundet klor i bassinvandet i det udendørs SPA-bassin i løbet af forsøgsperioden
Måleprogrammet for bundet klor er startet op d. 27/11 kl. 19:00, og bundet klor er her-efter målt med tætte intervaller frem til d. 30/11 kl. 14:00. For at undgå for store brud påkoncentrationsprofilen om natten er der hver dag målt frem til kl. 00:00 og målingerneer genoptaget igen kl. 7:00 hver morgen. De blå punkter på figuren viser således kon-centrationen af bundet klor (mg/l) i løbet af forsøgsperioden, mens de blå områder indi-kerer åbningstiden for Spa-bassinet. Det lyserøde område på figuren viser den tid, hvorWallenius AOT anlægget var tændt i løbet af forsøgsperioden.Umiddelbart inden opstart af Wallenius AOT anlægget ses koncentrationen af bundetklor at ligge omkring 0,89 mg/l. Efter opstart af WAOT anlægget ses koncentrationen afbundet klor at falde tilnærmelsesvis lineært til en koncentration på 0,56 mg/l frem til6-3
åbning af SPA-bassinet næste dag kl. 10:00. Efter åbning af bassinet ses koncentratio-nen af bundet klor igen at stige tilnærmelsesvis lineært til en koncentration på 0,85 fremtil lukning af SPA-bassinet kl. 20:00. Denne cyklus gentages det næste døgn, hvor derigen observeres et lineært fald i bundet klor koncentration henover natten til 0,51 mg/lfrem til åbning næste dag kl. 9:00 og en efterfølgende stigning til 0,93 mg/l frem til kl.18:00. WAOT anlægget blev herefter slukket og der kunne igen observeres et lineærtfald i bundet klor koncentrationen til 0,67 mg/l frem til åbning d. 30/11 kl.9, hvorefterkoncentrationen af bundet klor igen stiger lineært til 0,83 mg/l frem til kl. 13 hvor SPA-bassinet lukkede ned. Koncentrationen af bundet klor i SPA-bassinet ses således at følgeen cyklus, hvor der sker et lineært fald om natten og en lineær stigning om dagen.Beregning af bundet klor fjernelseskapacitet for WAOT anlæggetI perioden hvor WAOT er slukket, observeres et lineært fald i bundet klor koncentratio-nen, der viser at der i bassinet er en betydelig intern fjernelse af bundet klor, der entenkan skyldes reaktion af de bundne klorkomponenter med andre forbindelser under dan-nelse af frit kvælstof og nitrat, eller stripning af flygtige bundet klor forbindelser til at-mosfæren. Det er således klart, at det observerede henfald af bundet klor i perioden medWAOT anlægget tændt ikke kan tilskrives WAOT anlægget alene, men at dette fald og-så indeholder et bidrag fra den interne fjernelse. Bundet klor fjernelseskapaciteten forWAOT anlægget beregnes derfor ud fra differencen mellem henfaldshastighedskonstan-terne for perioderne med og uden WAOT på.Henfaldshastighedskonstanterne findes således som hældningen på de lineære koncen-trationsfald henover natten som vist på Figur 6-3.
Figur 6-4
Henfald af bundet klor i det udendørs Spa-anlæg henholdsvis med og uden WAOT anlæg-get tændt
6-4
På baggrund af de observerede bundet klor henfaldshastighedkonstanter og det totalevandvolumen i Spa-anlægget er der beregnet følgende bundet klor fjernelseskapacitetfor WAOT anlægget (Tabel 6-1).Tabel 6-1Beregnet bundet klor fjernelseskapacitet for WAOT
EnhedBundet klorhenfalds-hastigheds-konstantSystem-volumenBundet kloromsætnings-hastighed[g/m�time]
MedWAOT 10,0303
MedWAOT 20,0267
Uden WAOT(Intern fjer-nelse)0,0197
Kapacitet WAOT0,007-0,0106
[m�][g/time]
351,1
350,9
350,7
350,2-0,4
Det aktuelle WAOT anlæg har således en gennemsnitlig bundet klor fjernelseskapacitetpå 0,3 g bundet klor per time, hvilket udgør omkring 30% af den samlede bundet klorfjernelse i systemet i perioden med WAOT tændt. Den aktuelle fjernelseskapacitet er re-lativt lav sammenlignet med andre typer af UV-anlæg til bundet klor fjernelse (1,3-3g/time) og ses at være utilstrækkelig i forhold til at nedbringe indholdet af bundet klor idet udendørs Spa-anlæg i Lalandia, idet det bundne klorindhold ses at stige umiddelbartefter at bassinet igen tilføres belastning fra de badende og der ikke er nogen forskel iden gennemsnitlige bundet klor koncentration i perioden.Beregning af person-specifik bundet klor dannelseshastighedSom nævnt ovenfor overstiger bundet klor dannelseshastigheden ved den aktuelle be-lastning langt den aktuelle fjernelseshastighed i WAOT anlægget. Det er derfor væsent-ligt at kunne kvantificere den reelle bundet klor dannelseshastighed som funktion afpersonbelastningen for at kunne designe UV-anlæg til at nedbringe indholdet af bundetklor til trods for den høje belastning. Bundet klor dannelseshastighederne kan imidlertidberegnes på baggrund af den observerede lineære koncentrationstilvækst om dagen, påtilsvarende måde som fjernelseskapaciteten for WAOT anlægget og den interne fjernel-se af bundet klor kunne beregnes på baggrund af de lineære henfald om natten. Dannel-seshastig-hedskonstanterne for d. 28. og 29. november fremgår således af Figur 6-5.
6-5
Figur 6-5
Tilvækst i bundet klor koncentration i det udendørs Spa-anlæg d. 28. og 29. november 2008
På baggrund af de ovenstående tilvæksthastigheder for bundet klor, det totale vandvo-lumen i Spa-anlægget samt de opgjorte belastningstal er der i nedenstående tabel (Tabel6-2) beregnet såvel en netto bundet klor dannelseshastighed for systemet, en brutto bun-det klor dannelseshastiged (netto dannelseshastigheden plus den målte interne fjernel-seshastighed) samt en person-normeret dannelseshastighed.
6-6
Tabel 6-2
Beregnede bundet klor dannelseshastigheder
ParameterBundet klor dannelseshastigheds-konstantSystemvolumenBelastningBundet klor dannelseshastighed[netto]Bundet klor dannelseshastighed[Brutto]Person normeret dannelsesha-stighed
Enhed[g/m�time][m�][Pers/time][g/time][g/time][g/perstime]
Med WAOT 10,028935231,02.10,09
Med WAOT 20,059335302,13,00,1
Som det fremgår af tabellen er bundet klor dannelseshastigheden særdeles afhængig afbelastningen, og under de aktuelle belastningsforhold i undersøgelsesperioden er netto-dannelsen således målt til henholdsvis 1 og 2,1 g bundet klor per time. Den reelle dan-nelseshastighed er imidlertid større, idet det må forventes at den interne fjernelsesha-stighed, der er observeret om natten, forløber hele døgnet, ligesom den påtrykte fjernel-se fra WAOT anlægget også har forløbet de pågældende dage. For derfor at få et mål forden reelle dannelseshastighed skal den målte interne fjernelseshastighed lægges til demålte netto dannelseshastigheder, og herved fås brutto bundet klor dannelseshastighederved de aktuelle belastningsforhold på henholdsvis 2,1 og 3 g bundet klor per time. Vedderudover at normere bruttodannelseshastigheden i forhold til den observerede person-belastning fås en personspecifik bundet klor dannelseshastighed på omkring 0,1 g bun-det klor per person per time. Den personspecifikke bundet klor dannelseshastighed ersærdeles vigtig som designparameter for såvel bassiner som for UV-anlæg, der installe-res for nedbringe indholdet af bundet klor.
6-7
6.3
Sammenfatning og konklusionSammenfattende viser resultaterne at bundet klor bliver dannet umiddelbart når badegæ-sterne hopper i bassinet og hastigheden hvormed det bundne klor dannes er en funktionaf antallet af badegæster og den tid hvormed de benytter bassinet. Den hurtige bundetklor dannelse indikerer således at en del af klor reaktionerne sandsynligvis foregår di-rekte på de badenes hud og ikke først efter udskillelse af forløbere til bassinvandet. Det-te er afgørende i forhold til den strategi der skal ligge til grund for håndtering af detbundne klor idet det ikke er muligt at fjerne forløberne for bundet klor i en takt så detkan holde trit med dannelsen. Derfor vil det bundne klor skulle håndteres gennem effek-tiv fjernelse i dedikeret vandbehandlingsteknologi. Det aktuelt afprøvede UV anlægmed 640W lavtryks UV-lamper har imidlertid ikke tilstrækkelig kapacitet til at håndterebelastningen i det givne bassin og den målte fjernelseskapacitet er ligeledes relativt lavsammenlignet med andre typer af UV-anlæg til bundet klor fjernelse der anvender UV-lamper med et bredere spektrum af UV-lys. Den beregnede bundet klor dannelsesha-stighed i det aktuelle bassin kan fremtidigt anvendes til beregning af størrelsen af etUV-anlæg for et nyt bassin med samme temperatur ud fra viden om forskellige UV-teknologiers kapacitet til at fjerne bundet klor.
6.4
PerspektiveringOvennævnte undersøgelse har medvirket til en øget forståelse for dannelsen af bundetklor i svømmebade og fjernelses af disse i UV anlæg.Der er imidlertid stadig et stort behov for yderligere viden om processerne bag dannel-sen af bundet klor således at anlæg til fjernelse heraf kan designes bedre og mulighederfor styring af anlæggene med henblik på energibesparelser kan afdækkes. En del af den-ne viden er imidlertid genereret i regi af et andet BLST projekt med titlen: Undersøgel-sesprojekt om afprøvning af forskellige renseteknologier på svømmebade der er gen-nemført af DHI i samarbejde med DTU.
6-8
7
DYNAMIK AF ORGANISK STOF KONCENTRATION OGBETYDNING AF PARTIKLER OG RENSETEKNOLOGIERDannelsen af de organiske klorerede biprodukter i svømmebade er særdeles kompleksog der eksisterer i dag ikke en fuldstændig forståelse for sammenhængene. En vigtig pa-rameter er naturligvis koncentrationen af organisk stof, og for at øge forståelsen fordannelsen af de organiske klorerede biprodukter i svømmebade er det nødvendigt at fåen øget forståelse for dynamikken i koncentrationen af organisk stof for at få indblik ihvor meget der akkumuleres, omsættes og omdannes til biprodukter. Herunder er detogså særdeles vigtigt at få en øget forståelse for fordelingen af det organiske stof mel-lem partikulært og opløst organisk stof for at vurdere, hvilke rensningsteknologier der ifremtiden kan implementeres med henblik på at forbedre vandkvaliteten.Med baggrund heri har Vandpartnerskabsgruppen derfor besluttet at gennemføre et må-leprogram på det nye udendørs Spa-anlæg i Lalandia Rødby, der dels understøtter op-bygningen af viden om sammenhængen mellem belastning og koncentrationen af orga-nisk stof og herunder fordelingen mellem partikulært og opløst organisk stof, og delsbelyser hvor meget partikulært organisk stof der fjernes i to forskellige partikelfjernel-sesteknologier.
7.1
Spa-anlæg og måleprogramDet udendørs Spa-anlæg har et bassinvolumen på 10 m� og et total volumen på omkring35 m� inklusiv vandmængden i vandbehandlingssystemet og drives ved en bassinvand-temperatur på 34�C. Vandbehandlingssystemet består af partikelfjernelse med tromle-filtre (30�m dug) og sandfiltre i serie samt UV behandling i hovedstrøm med henblik påfjernelse af bundet klor. Med faste intervaller membranfiltreres bassinvandet desuden iet ultrafiltreringsanlæg. Intervallerne reguleres af systemets PLC-styring. Derudoverdoseres der klor genereret ved klorelektrolyse. Ved gennemførelse af måleprogrammetblev tromlefilteret monteret med en 10 �m dug, idet dette vil være den fremtidige dug isvømmebadsanvendelser. Tromlefilteret returskylles automatisk hele døgnet, menssandfilteret returskylles én gang i døgnet. Alt returskyllevand opsamles og regenereresvia ultrafiltreringsanlægget. I det beskrevne setup har anlægget en bassincirkulation på60 m�/t svarende til en omsætningstid på 0,16 time (10 minutter).Vandpartnerskabsgruppen har i forbindelse med undersøgelsen gennemført et målepro-gram over fire dage, hvor tromlefilteret var monteret som primær partikelfilter de førsteto dage, hvorefter filterdugen blev afmonteret, således at sandfilteret fungerede somprimær filter de to sidste forsøgsdage. Følgende parametre er blevet målt med tætte in-tervaller både før, under og efter åbnings-tiden for bassinet:
Total organisk kulstof (TOC – Total Organic Carbon)Opløst organisk kulstof (DOC – Dissolved Organic Carbon – målt på 0,22�mfiltreret bassinvand)Partikelkoncentration (antal/ml)Badebelastning (antal personer i spa-badet optalt med varierende frekvens i for-søgsperioden).7-1
Derudover er der udtaget prøver af returskyllevand fra tromlefiltret (de to første for-søgsdage) og sandfiltret (de to sidste forsøgsdage) for at belyse massefjernelsen af par-tikulært organisk stof i de to typer af filtre. Returskyllevandsprøverne fra tromlefiltereter udtaget som blandprøver ved udtagning og sammenblanding af delprøver af en rækkereturskyl fordelt over forsøgsdagene. Returskyllevandsprøverne fra sandfiltrene er udta-get ved at udtage en stor delmængde af returskyllevandet under returskyllet. Den samle-de organiske stofmængde fjernet af de to teknologier under de to dages belastning eropgjort på baggrund af den samlede returskyllevandsmængde og koncentrationen af par-tikulært organisk stof i returskyllevandsprøverne.
7.27.2.1
MåleresultaterBadebelastningMålekampagnen blev gennemført i efterårsferien fra d. 13/10-2009 til d. 16/10-2009,hvilket betød mange gæster og høj belastning i den udendørs Spa. Dette fremgår også afnedenstående kurve over optælling af gæster i spa-bassinet under forsøgsperioden.
Figur 7-1
Badebelastning i forsøgsperioden
De blå områder på figuren indikerer belastningen af Spa-bassinet i perioden med trom-lefilteret som primær partikelfilter, mens det røde område indikerer belastningen afSPA-bassinet i perioden med sandfilteret som primær partikelfilter. Det fremgår tydeligtat Spa-bassinet er højt belastet allerede kort tid efter åbning (Kl. 9), og denne belastninger tilnærmelsesvis konstant høj i hele åbningstiden. For de dage, hvor måleprogrammethar kørt, har belastningen i gennemsnit ligget på henholdsvis 30 pers/time (13/10), 29pers/time (14/10), 29 pers/time (15/10) og 34 pers/time (30/11). Ved sammenligning afmassefjernelsen af partikulært organisk stof i de to typer af filtre har belastningen såle-des været ens.7.2.2PartikelkoncentrationsdynamikUnder alle forsøgsdagene er der samtidig med moniteringen af koncentrationen af orga-nisk stof gennemført en monitering af partikelkoncentration i SPA bassinet. Resultater-7-2
ne af partikelkoncentrationsmålingerne i bassinerne over de fire døgn fremgår af neden-stående figur. Det skal bemærkes at den underliggende partikelstørrelsesfordeling for deangivne partikelkoncentrationer svarer til de tidligere fundne partikelstørrelsesfordelin-ger (se Figur 7-2) (data ikke vist).
Figur 7-2
Partikelkoncentration i det udendørs SPA-bassin i forsøgsperioden
Det blå områder på figuren indikerer igen belastningen af Spa-bassinet i perioden medtromlefilteret som primær partikelfilter, mens det røde område indikerer belastningen afSPA-bassinet i perioden med sandfilteret som primær partikelfilter.Det fremgår at der for alle dagene i forsøgsperioden observeres en initiel hurtig tilvæksti partikelkoncentration til mellem 300-500 partikler/ml. Herefter ses den hurtige omsæt-ning af vandet og den effektive partikelfjernelse i tromlefilter/sandfilter at kunne balan-cere tilførslen, idet partikelkoncentrationen fastholdes mellem 300-500 partikler/ml overhele åbningstiden. Ved endt åbningstid ses den hurtige omsætning af vandet og den ef-fektive partikelseparation at medfører en hurtig fjernelse af den tilbageværende parti-kelmasse, så bassinvandet kun indeholder meget få partikler ved åbningstid den efter-følgende dag. Den meget hurtige partikelfjernelse, der sker efter endt åbningstid,indikerer også at partikeltilførslen i åbningstiden med meget høj belastning må væremeget hurtig for at kunne fastholde et niveau af partikler på mellem 300-500 partik-ler/ml. Dette stemmer meget godt overens med den hurtige lineære partikelfrigivelse,der blev observeret under det kontrollerede partikelfrigivelsesforsøg i det private spa-bassin (Se Figur 5-1).7.2.3Variationsmønster i total organisk kulstof (TOC) og opløst organisk kul-stof (DOC)Det primære mål med måleprogrammet var at øge forståelsen for dannelsen af de orga-niske klorerede biprodukter i svømmebade ved at øge forståelsen for dynamikken i kon-centrationen af organisk stof og derigennem få indblik i, hvor meget der akkumuleres,omsættes og omdannes til biprodukter. Der blev således under de fire forsøgsdage gen-nemført målinger af TOC og delvis DOC med tætte intervaller både før, under og efteråbningstiden for bassinet. Resultaterne af TOC målinger fremgår af Figur 7-3.
7-3
Figur 7-3
TOC(DOC) koncentrationen bassinvandet i det udendørs SPA-bassin i løbet af forsøgsperi-oden
Måleprogrammet for TOC (DOC) er startet op d. 13/10 kl. 14:00, og TOC (DOC) ind-holdet er herefter målt med tætte intervaller frem til d. 16/10 kl. 17:00. For at undgå forstore brud på koncentrationsprofilen om natten er der hver dag målt frem til kl. 23:00,og målingerne er genoptaget igen kl. 7:00 hver morgen. Det blå områder på figuren in-dikerer igen belastningen af Spa-bassinet i perioden med tromlefilteret som primær par-tikel-filter, mens det røde område indikerer belastningen af SPA-bassinet i periodenmed sandfilteret som primær partikelfilter. Indholdet af opløst organisk stof blev be-stemt ved at filtrere bassinvandsprøverne gennem et 0,22 �m filter for at fjerne alt parti-kulært materiale. Imidlertid viste det sig ved de første fem prøver, at der ikke kunne må-les forskel på filtrerede og ufiltrerede prøver, hvilket viste at det partikulære materialeikke bidrog målbart til det totale indhold af organiske stof, og de aktuelle målinger afTOC er således alene et udtryk for bassinvandets indhold af opløst organisk stof (DOC).Målingerne over de fire dage viste således, at koncentrationen af opløst organisk stoffølger et typisk mønster med en tilnærmelsesvis lineær stigning over dagen og et til-nærmelsesvist lineært fald over natten. For hele måleperioden ses der ingen netto akku-mulering af opløst organisk stof, idet den forøgelse i DOC koncentrationen, der frem-kommer under den høje belastning om dagen, omsættes fuldstændigt om natten, hvilketalene skyldes klorens oxidation af det organiske stof. Disse resultater bekræfter såledesto tidligere studier, der har vist at kun omkring 2% af den tilførte TOC omdannes tilklorerede biprodukter, mens de resterende ca. 98% bliver oxideret af kloren til CO2 ogH2O, og at der ikke sker nogen netto akkumulering af organisk kulstof i svømmebade/1,2/. Af ovenstående resultater samt de to tidligere studier er det værd at bemærke, atomdannelsen af de opløste TOC komponenter er relativt langsom i forhold til tilførslen,hvorfor det burde være muligt med dedikeret teknologi at fjerne TOC komponenterne,inden de bliver omdannet til biprodukter.En anden interessant observation er at variationen i det opløste organiske stof har et helttilsvarende variationsmønster som bundet klor observeret ved den forrige undersøgelse
7-4
(figur 12). Sammenholdes denne observation med den kemiske sammensætning af svedog urin (tabel 3), der med hensyn til både kulstof og kvælstof domineres af urea indhol-det, antydes således at dannelsen af bundet klor og tilvæksten i opløst organisk stoflangt overvejende er knyttet til frigivelsen af urea eller reaktioner mellem klor og ureadirekte i huden på de badende.7.2.4Beregning af person-specifik organisk stoftilvækstshastighedPå baggrund af de observerede data for tilvækst og henfald i indholdet af opløst orga-nisk stof samt den opgjorte personbelastning er det muligt at beregne en person-specifikorganisk stof tilførsel. De fire observerede lineære tilvækstsforløb danner grundlag forberegning af netto tilførslen af opløst organisk stof. Disse tilvækstforløb fremgår afFigur 7-4.
Figur 7-4
Tilvækst i koncentrationen af opløst organisk stof i det udendørs Spa-anlæg 13-16. oktober2009
For at kunne beregne brutto tilførslen og dermed det person-specifikke bidrag af opløstorganisk stof er det imidlertid nødvendigt at lægge henfaldshastigheden, målt om natten,til netto tilvæksthastighederne, idet det må forventes at der om dagen er en tilsvarendeomsætning af det opløste organiske stof om dagen. De observerede henfaldsforløbfremgår af Figur 7-5.
7-5
Figur 7-5
Henfald i koncentrationen af opløst organisk stof i det udendørs Spa-anlæg 14-16. Oktober2009
På baggrund af de ovenstående tilvækst- og henfaldshastigheder for opløst organiskstof, det totale vandvolumen i Spa-anlægget samt de opgjorte belastningstal er der i ne-denstående tabel (Tabel 7-1) beregnet såvel en netto som brutto organisk stof tilvækst-hastighed for systemet.
7-6
ParameterTOC(DOC) tilvæksthastighedTOC(DOC) henfaldshastighedSystemvolumenBelastningTOC(DOC) Tilvæksthastighed[netto]TOC(DOC) HenfaldshastighedTOC(DOC) Tilvæksthastighed[Brutto] (Sum af Netto og hen-fald)Person normeret dannelsesha-stighedTabel 7-1
Enhed[g/m�time]
13. Okt.0,057-
14. Okt0,0810,06535292,82,3
15. Okt.0,0650,05735292,32,0
16. Okt0,0870,06435343,12,2
[m�][Pers/time][g/time][g/time]
35302,0(Antaget 2,2)
[g/time]
4,2
5,1
4,3
5,3
[g/perstime]
0,14
0,18
0,15
0,16
Beregnede tilvæksthastigheder for opløst organisk stof
Af tabellen fremgår således, at en person ved ophold i bassinet i timen tilfører 0,16 gopløst organisk kulstof. Sammenlignes dette med tidligere rapporterede person-specifikke organisk stofbidrag svarer det fundne til kun omkring 10% af tidligere fund-ne værdier. Dette indikerer således, at tilførslen af urin og sved til bassinvandet fra enperson over en time er væsentligt mindre end hidtil antaget, og dette er vigtigt i forholdtil design af fremtidige anlæg til fjernelse af opløst organisk stof.7.2.5Massefjernelse af partikulært organisk stof i tromlefiltre kontra sandfiltreFor at belyse massefjernelsen af partikulært organisk stof i de to typer af filtre er der ud-taget prøver af returskyllevand fra tromlefiltret (de to første forsøgsdage) og sandfiltret(de to sidste forsøgsdage). Returskyllevandsprøverne fra tromlefilteret er udtaget somblandprøver ved udtagning og sammenblanding af delprøver af en række returskyl for-delt over forsøgsdagene. Returskyllevandsprøverne fra sandfiltrene er udtaget ved at ud-tage en stor delmængde af returskyllevandet under returskyllet. For forsøgene alene medsandfilter er der foretaget returskylning af sandfiltret inden tromlefiltret blev taget ud afdrift for at sikre der ikke var akkumuleret partikulært stof fra afløbet fra tromlefilteretfra dagen før. Den samlede partikulære organiske stofmængde fjernet af de to teknolo-gier under de to dages belastning er opgjort som den samlede returskyllevandsmængdeog koncentrationen af partikulært organisk stof i returskyllevandsprøverne. Returskylle-vandsmængden for tromlefiltret er opgjort som antallet af skyl pr. døgn multipliceretmed en estimeret skyllevandsmængde pr. skyl på 6 liter. Returskyllevandsmængden forsandfiltret er opgjort som returskylstiden multipliceret med det angivne returskylsflowpå 205 m�/h. De opgjorte vandmængder, partikulær organisk stofkoncentrationer samtmassefjernelser af partikulært organisk stof for de to filtertyper fremgår af Tabel 7-2.
7-7
Tabel 7-2
Massefjernelse for partikulært organisk stof i tromleiltre og sandfiltre
Tromlefilter13-oktAntal returskyl [Antal]Vand pr. skyl [liter]Returskyllevandsmængde [m�/dag]Koncentration af partikulært TOC [mgC/l]Massefjernelse partikulært TOC [g/dag]Gennemsnit for de to dage73564,4119,5868814-okt75364,51819,889
Sandfilter15-okt185008,510,7919516-okt185008,511,799
Som det fremgår er den gennemsnitlige massefjernelse af partikulært organisk stof 88g/dag og 95 g/dag for henholdsvis tromlefiltre og sandfiltre. Tages de aktuelle måltemassefjernelser således til indtægt for en reel forskel i de to typer filtres partikelfjernel-ses-effektivitet, fjerner sandfiltret således 7% mere partikulært organisk stof end tromle-filtret. Imidlertid er de opgjorte skyllevandsmængder for især tromlefiltret men også forsandfiltret relativt usikkert bestemt, hvorfor der ikke umiddelbart vurderes at være enreel forskel i partikelfjernelseseffektiviteten af de to typer filtre. Vurderet herudfra synestromlefiltret at kunne udgøre et reelt alternativt til sandfiltrene som primær partikelfjer-nelsesteknologi. Der er imidlertid behov for mere detaljerede studier af de to teknologi-ers partikelfjernelseseffektivitet for at kunne bekræfte ovenstående første sammenlig-ning af de to teknologier.
7.3
Sammenfatning og konklusionSammenfattende viser resultaterne af måleprogrammet, at koncentrationen af organiskstof følger en typisk døgnvariation, hvor koncentrationen steg tilnærmelsesvis lineærtfra åbningstid til lukketid af bassinet for derefter at falde tilnærmelsesvist lineært omnatten. Det organiske stof i bassinvandet bestod af >99% opløst organisk stof, mens bi-draget fra den partikulære organiske forurening på det totale organiske stofindhold varubetydelig. Over hele måleperioden var der ingen netto akkumulering af organisk stof,idet forøgelsen i koncentrationen af opløst organisk stof under den høje belastning omdagen omsættes fuldstændigt om natten af klorens oxidation af det organiske stof. Eninteressant observation i relation til variationen i det opløste organiske stof er, at detfølger samme variationsmønster som for bundet klor. Sammenholdes denne observationmed den kemiske sammensætning af sved og urin, der med hensyn til både kulstof ogkvælstof domineres af urea indholdet, antydes således at dannelsen af bundet klor ogtilvæksten i opløst organisk stof langt overvejende er knyttet til frigivelsen af urea ellerreaktioner mellem klor og urea direkte i huden på de badende, og at det i høj grad hand-ler om at håndtere denne komponent i forhold at minimere biproduktdannelsen.Undersøgelsen omfattede også en sammenligning af massefjernelsen af partikulært or-ganisk stof i to forskellige partikelfjernelsesteknologier – et tromlefilter med 10 �m dug
7-8
og et sandfilter. Den gennemsnitlige massefjernelse af partikulært organisk stof blevfundet til 88 gC/dag og 95 gC/dag for henholdsvis tromlefiltre og sandfiltre. De aktueltobserverede forskelle i partikelfjernelse vurderes dog ikke umiddelbart at være et ud-tryk for en reel forskel i effektiviteten af de to typer filtre, idet de opgjorte skyllevands-mængder, der ligger til grund for masseberegningen, er relativt usikkert bestemt for isærtromlefiltret, men også for sandfiltret. Vurderet ud fra de aktuelle målinger synes trom-lefiltret at kunne udgøre et reelt alternativt til sandfiltrene som primær partikelfjernel-sesteknologi. Der er imidlertid behov for mere detaljerede studier af de to teknologierspartikelfjernelseseffektivitet for at kunne bekræfte ovenstående første sammenligning afde to teknologier.
7.4
PerspektiveringOvennævnte undersøgelse har medvirket til en øget forståelse for dynamikken i koncen-trationen af opløst organisk stof i svømmebade. Der er imidlertid behov for mere kon-trollerede undersøgelser i laboratorie/pilot skala for at underbygge resultaterne af denneundersøgelse og for at øge viden om sammenhængen mellem den fundne dynamik ogbelastningen. Derudover er der behov for at etablere relationer mellem det organiskestofs koncentrationsdynamik og dannelsen af organiske biprodukter for at kunne etable-re kvantitative modeller for forudsigelse af biproduktdannelsen ved forskellige belast-ningsscenarier. Dette kræver imidlertid yderligere undersøgelser hvor der samtidigt fo-retages målinger af opløst organisk stof, klorerede biprodukter og belastning over enlængere periode. Derudover er der behov for at understøtte sådanne undersøgelser medmere kontrollerede forsøg i laboratorie/pilotskala hvor reaktionen mellem det organiskestof i svømmebade og klor kan undersøges mere detaljeret for at opnå en større forståel-se for reaktionerne i de virkelige systemer.
7.5
Referencer/1//2/Judd, S.J. & Bullock, G. (2003), The fate of chlorine and organic materials inswimming pools, Chemosphere, 51, pp. 869-879.Glauner, T., Frimmel, F.H. & Zwiener, C. (2004), Schwimmbadwasser – wie gutmuss es sein und was kann man technisch tun, Wasser und Abwasser, Vol 145,No. 10, pp. 706-713.
7-9
8
INDLEDENDE HOT-SPOT-ANALYSE AF INDEKLIMAET OGVENTILATIONSSYSTEMERNE I LALANDIA RØDBYAktiviteterne omkring mulighederne for forbedring af indeklimaet i Lalandia Rødby harhaft fokus på en indledende analyse af ventilationssystemet via gennemførelse af et må-leprogram vedrørende temperatur og luftfugtighedsfordeling, CO2 niveau samt målin-ger af sporgas og lufthastigheder i relation til identifikation kritiske hot-spots medmanglende eller uhensigtsmæssig ventilation i relation til eksponering med flygtige klo-rerede biprodukter. På grund af badelandets kompleksitet er det praktisk talt umuligt atlave dybdegående analyser af hele badelandets indeklima. Ved måling af de ovenfornævnte parametre, er der således udvalgt nogle områder og fokuspunkter. En mere de-taljeret gennemgang af det de gennemførte målinger findes i Anneks 1 til denne rapport.De etablerede data i denne aktivitet tjener således som et forberedende arbejde til en se-nere opstilling af stofmassebalancer og identifikation af behov for forbedrede data. Her-til kommer opbygning af viden omkring dannelsen af biprodukter i bassinerne og ud-vekslingen med luften og ventilationen, der i kommende udviklingsprojekter på områdetvil kunne lede til udvikling af en computermodel af ventilationssystemet med henblikpå opnåelse af optimal luftkvalitet i Lalandia og andre svømmebadsanlæg.
8.1
Sammenfatning og konklusionDer er udført målinger på indeklimaet på 1. sal i badelandet i en weekend i maj 2009.Selvom der er målt i et forholdsvis stort og jævnt fordelt antal punkter, kan målingernekun betragtes som punktmålinger på grund af badelandets størrelse. Der er og vil væreområder, hvor forholdene er en del forskellig fra hvad målingerne viser.I badelandets åbningstid er der målt lufttemperatur, luftfugtighed og CO2 niveau. Udenfor åbningstiden er der målt lokale ventilationsindekser ved hjælp af sporgas og lokalelufthastigheder ved bassinkanterne.Temperaturmålingerne er generelt meget fine. Der er målt næsten konstante temperatu-rer tæt på de ønskede 30�C, men dog med en tendens til lidt lavere temperaturer. Demålte luftfugtigheder varierer noget mere end temperaturerne – både over tid og mellemde forskellige målepunkter i badelandet. I forhold til komforten er de målte niveauer afluftfugtighed ikke noget problem, men i forhold til kravene i DS 477 og i forhold til af-gasningen fra svømmebadene kunne en bedre styring af luftfugtigheden være ønskelig.Målingerne af CO2 niveauer ligger på niveau med kravene til almindelige bygninger.Da forureningen fra svømmebade sandsynligvis er større end almindelige bygningerkunne det være ønskeligt at øge friskluftsmængden, ligesom det ville være ønskeligtmed en registrering af CO2 niveauet, så ventilationen kunne tilpasses efter behovet.Sporgas målingerne indikerer ingen problemer i forhold til områder med utilstrækkeligventilation. De viser dog en stor opblanding mellem de forskellige ventilationszoner,hvilket bevirker at forureninger et sted hurtigt spreder sig til resten af badelandet. Op-blandingen mellem ventilationszonerne bevirker også at det er vanskeligere at holdekonstante fugtniveauer, når luften er en blanding af luft fra flere anlæg, der forsyner for-skellige dele med forskellige behov.
8-1
Målingerne af lufthastigheder ved bassinerne viser hastigheder omkring eller lidt overhvad der kræves i almindelige bygninger for at undgå træk. Lufthastighederne er der-med relativt lave i forhold til luftskiftet på ca. 4 h‐1. I åbningstiden vil lufthastighedenvære kraftigt påvirket af personernes bevægelse i badelandet.Overordnet set er der ved målingerne ikke identificeret kritiske områder eller store vari-ationer. Der kan dog konstateres forskelle i indeklimaet, når man bevæger sig rundt ibadelandet. Bl.a. er der områder, hvor man er meget tæt på indblæsningsarmaturerne oglufthastigheden derfor er meget højere end generelt i badelandet.Målingerne blev gennemført på et tidspunkt, hvor badelandet var middel belastet bådemed hensyn til antallet af badende og vejret. Det bør derfor ikke undre at målingernegenerelt viser at indeklimaet er i ordenDer er dog stadig mulighed for forbedringer, f.eks. ved at arbejde bevidst med valgafindblæsningsarmaturer for at opnå en bedre fordeling, opblanding og afgrænsning i ogaf de enkelte ventilationszoner. Ligeledes kunne man tilføje måling af CO2 niveauet tilreguleringen af ventilationsanlæggene, ligesom det bør være muligt at køre med reduce-rede luftmængder uden for åbningstiden og evt. også i åbningstiden ved få badende, sålænge der sikres tilstrækkelig opblanding af luften.
8-2
9
ORDLISTEAOX – Adsorberbart Organisk Halogen målt i mg Cl/lTHM – summen af koncentrationen af Trihalomethaner (Kloroform, bromdiklormethan,dibromklormethan, bromoform) målt i kloroform-ækvivalenter (�g CHCl3/l)Bundet klor – difference mellem total klor og frit klor målt ved DPD-metoden målt i mgCl2/lTOC – Total organisk kulstof målt i mg C/lDOC – Opløst organisk kulstof målt i mg C/lDBP – Desinfektions Bi-ProdukterHOB – Hydraulisk Overflade Belastning målt i m/hAOT – Avanceret Oxidations TeknologiDPD – N,N-diethyl-1,4phenylendiamin – reagens til måling af frit og bundet klor
9-1
ANNEX
A
Indledende hot-spot-analyse af indeklimaet ogventilationssystemerne i Lalandia Rødby
Forundersøgelser og teknologiafprøvning tilforbedret vandkvalitet og indeklimafor svømmebade og badelande– Case Lalandia Rødby
Indledende hot-spot-analyse afindeklimaet og ventilationssystemerne
Udført af Aalborg Universitet, Institut for Byggeri og Anlægmaj – november 2009
A-1
IndledningLalandia er med sine 25.000 m2Danmarks største feriecenter. Det er samtidig yderstmoderne med 2 biografsale, en skøjtehal, stort legeland, et væld af restauranter og ikkemindst et stort, tropisk badeland. Denne rapport omhandler udelukkende målinger i ba-delandets 1. sal.Rapporten indeholder udover denne indledning en konklusion, en beskrivelse af bade-landet, samt et kapitel omhandlende det måleudstyr der er blevet benyttet. Derefter føl-ger et kapitel for hver af de gennemførte målinger (indeklima, sporgas og lufthastighed).Målingerne er gennemført d. 15-17 maj 2009 (fredag til søndag).Arealet på 1. sal er ca. 3.500 m� med et anslået volumen på ca. 20 - 22.000 m�. Med enventilationsmængde på ca. 79.400 m�/h giver det et luftskifte på ca. 4 h-1.Som det ses af oversigtsplanen og billede præsentationen er badelandet stort. Det gørdet praktisk talt umuligt at lave dybdegående analyser af hele badelandets indeklima.Ved måling af de ovenfor nævnte parametre, er der således udvalgt nogle områder ogfokuspunkter.Det er valgt at rette fokus mod området omkring børnebassinet. Her er der mange men-nesker samlet om den aktivitet der sker. Samtidig er der i området omkring såvel mulig-hed for ophold af stillesiddende karakter samt høj aktivitet i forbindelse med bestræbel-serne på at nå hurtigt op til rutsjebanerne i grotten. Netop ved grotten er der ligeledesmulighed for målinger ved boblebadene og endelig foregår meget af indblæsningen afventilationsluft i området. Forsyningen af luftmængder sker fra det største af de i alt 4ventilationsanlæg.Foruden dette område er der ved forskellige punktmålinger rettet fokus på arbejdsstatio-ner, så forholdene for badelandets ansatte kan blive belyst. Det gælder f.eks. på livred-derbroen og i kioskerne. Derudover er det forsøgt at dække badelandet jævnt med føleretil registrering af indeklimaet (temperatur, luftfugtighed og CO2niveau).
Et typisk døgn i badelandetGenerelt er der åbent i badelandet hver dag hele året. Der er dog lukket en kortere peri-ode omkring jul for at kunne servicere de tekniske installationer. På en typisk dag åbnerbadelandet kl. 9:00 og lukker kl. 20:00. Antallet af gæster varierer naturligvis henoveråret og henover dagen, men der er generelt altid et stort antal mennesker. På måletids-punktet var systemet til registrering af antallet af personer desværre ude af funktion ogdet har derfor ikke været muligt at få det præcise antal personer oplyst.Når badelandet lukker starter rengøringen. Hele badelandet indsæbes og højtryksrenses.Dette tager det meste af natten list varierende efter hvor mange der er til rengøringen.
Mulighed for placering af udstyrDer er som tidligere omtalt foretaget tre typer af målinger. Indeklimamålingerne er fore-taget henover åbningstiden, mens måling af lufthastighed og med sporgas er foretagetuden for åbningstiden, da udstyret ville genere brugen af badelandet og risikoen for atdet ville blive beskadiget var for stor.A-2
For følerne til måling af indeklima var det derfor nødvendigt at de kunne placeres udengene for gæsterne og personalet og sådan at det ikke ville bliver beskadiget ved normaltbrug af badelandet. Til målingen af indeklimaet blev der benyttet følere der sendte må-lingerne trådløst til dataloggeren. Der blev anvendt to typer følere, hvor den ene kunnemåle temperatur og luftfugtighed og den anden tillige CO2niveau. Følerne der kunnemåle CO2niveau skulle tilsluttes strøm hvor i mod den anden type kunne køre på batte-ri. Følerne med CO2kunne dog måle knap 1 døgn på batteri. Ved placeringen af følerneblev det desuden forsøgt at placere dem så diskret som muligt, dels for at gæsterne ikkeskulle undre og dels for at de ikke skulle påvirke målingerne ved at opholde sig ekstra-ordinært meget omkring følerne.For placering af udstyret til måling af lufthastighed og sporgas var der færre bindinger.Da udstyret ikke kunne være i badelandet i brugstiden var længden af måleperioden be-grænset. Dels tog det tid at stille udstyret op og tage det ned og dels skulle der stadigkoordineres med rengøringen, så hele badelandet kunne blive rengjort.Placeringen af samtlige følere og målepunkter er vist på nedenstående figur, hvor inde-klimafølerne er markeret med grøn, måling af lufthastighed med rød og måling af spor-gaskoncentration med blå.
A-3
KonklusionDer er udført målinger på indeklimaet på 1. sal i badelandet i en weekend i maj 2009.Selvom der er målt i et forholdsvis stort og jævnt fordelt antal punkter kan målingernekun betragtes som punkt målinger på grund af badelandets størrelse. Der er og vil væreområder hvor forholdene er en del forskellig fra hvad målingerne viser.I badelandets åbningstid er der målt lufttemperatur, luftfugtighed og CO2niveau. Udenfor åbningstiden er der målt lokale ventilationsindekser ved hjælp af sporgas og lokalelufthastigheder ved bassinkanterne.Temperaturmålingerne er generelt meget fine. Der er målt næsten konstante temperatu-rer tæt på de ønskede 30�C men dog med en tendens til lidt lavere temperaturer. Demålte luftfugtigheder varierer noget mere end temperaturerne – både over tid og mellemde forskellige målepunkter i badelandet. I forhold til komforten er de målte niveauer afluftfugtighed ikke noget problem, men i forhold til kravene i DS 477 og i forhold til af-gasningen fra svømmebadene kunne en bedre styring af luftfugtigheden være ønskelig.Målingerne af CO2niveauer ligger på niveau med kravene til almindelige bygninger. Daforureningen fra svømmebade sandsynligvis er større end almindelige bygninger kunnedet være ønskeligt at øge friskluftsmængden ligesom det ville være ønskeligt med enregistrering af CO2niveauet så ventilationen kunne tilpasses efter behovet.Sporgas målingerne indikerer ingen problemer i forhold til områder med utilstrækkeligventilation. De viser dog en stor opblanding mellem de forskellige ventilationszoner,hvilket bevirker at forureninger et sted hurtigt spreder sig til resten af badelandet. Op-blandingen mellem ventilationszonerne bevirker også at det er vanskeligere at holdekonstante fugt niveauer når luften er en blanding af luft fra flere anlæg der forsyner for-skellige dele med forskellige behov.Målingerne af lufthastigheder ved bassinerne viser hastigheder omkring eller lidt overhvad der kræves i almindelige bygninger for at undgå træk. Lufthastighederne er der-med relativt lave i forhold til luftskiftet på ca. 4 h-1. I åbningstiden vil lufthastighedenvære kraftigt påvirket af personernes bevægelse i badelandet.Overordnet set er der ved målingerne ikke identificeret kritiske områder eller store vari-ationer. Der kan dog konstateres forskellige i indeklimaet når man bevæger sig rundt ibadelandet. Bl.a. er der områder hvor man er meget tæt på indblæsningsarmaturerne oglufthastigheden derfor er meget højere end generelt i badelandet.Målingerne blev gennemført på et tidspunkt hvor badelandet var middel belastet bådemed hensyn til antallet af badende og vejret. Det bør derfor ikke undre at målingernegenerelt viser at indeklimaet er i ordenDer er dog stadig mulighed for forbedringer, fx ved at arbejde bevidst med valg af ind-blæsningsarmaturer for at opnå en bedre fordeling, opblanding og afgrænsning i og afde enkelte ventilationszoner. Ligeledes kunne man tilføje måling af CO2niveauet til re-guleringen af ventilationsanlæggene ligesom det bør være muligt at køre med reducere-de luftmængder uden for åbningstiden og evt. også i åbningstiden ved få badende, sålænge der sikres tilstrækkelig opblanding af luften.
A-4
Præsentation af badelandDette afsnit indeholder en præsentation af badelandet. Først er der ”rundtur” i badelan-det der tjener til at give et overblik over den ganske komplekse bygning. Efterfølgendeer der en beskrivelse af de tekniske installationer – primært badene og ventilationen.
Rundtur i badelandetDet tropiske badeland er Danmarks største, med plads til hele 1300 badegæster. Bade-landet består af 5 bassiner, 5 vandrutsjebaner samt 4 boblebade, alle integreret i bade-landet mellem klipper og planter. Derudover er der rig mulighed for afslapning og spis-ning i områdets mange opholdszoner. De fleste af disse er i umiddelbar nærhed af de 2kiosker; Oasen og Lagunen. På følgende figur ses indretningen af badelandet, som ud-gør hele 1. sal af den store bygning.
A-5
Fra omklædningsrummene i stueplanet er den korteste vej op i badelandet via trappernei bygningens nordlige ende (ved modul 12). Her passeres samtidig det første af i alt 2børnebassiner – det eneste bassin placeret i stueplanet.
På 1. sal i badelandet støder man som gæst først og fremmest på badelandets mest cen-trale del – den store klippeformation lokaliseret omtrentlig i midten af bygningen. Herer der integreret 2 boblebade og for enden af de mange trapper inde i ”grotten” begyn-der 4 vandrutsjebaner. Indblæsning af ventilationsluft sker samtidig fra de mange arma-turer langs ringen af grotten.Umiddelbart til venstre for opgangen ligger Lalandias andet og største børnebassin.Med masser af opholdsrum omkring bassinet er det et yndet mål for børnefamilierne.
I forlængelse af børnebassinet er der etableret en pavillon, hvor det er muligt at sidde iet flot miljø og eventuelt indtage mad og drikke. Herfra er der samtidig udsigt ud overdet store bølgebassin samt det flotte plantedækkede espalier, som overdækker gangenover til Oasen.
A-6
Fra espalieret ved toiletterne er der ligeledes god udsigt ind til midten af bygningen ogden høje klippeformation eller grotte, hvor vandrutsjebanerne snor sig mellem planterog effekter. Fra livredderbroen er der mulighed for at holde øje med aktiviteterne i bøl-gebassinet.Længst væk på det følgende billede ses et væld af stole og borde foran Oasen, som erflittigt benyttet af badelandets gæster. På nabobilledet er der fokus på hele den storegrotte med den lange livredderbro på tværs af det hele. Den strækker sig fra Spa 8 tilbølgebassinet
På det følgende billede ses hele livredderbroen, der spænder over område, hvor rutsje-banerne ender. Broen er hævet ca. 4 meter over gulvet. På billedet ved siden af ses end-nu engang klippeformation med vandrutsjebaner og indblæsning af luft. Ved den storeopholdszone med borde og stole er der ligeledes placeret armaturer i den dertil indrette-de klippe, som skal forsyne området samt bassin 4 med luft.
A-7
Fra opholdsområdet er udsigt ud over bassin 4. Det er mest af alt det hyggelige bassinmed knap så højt til loftet, synlige klipper og palmer og ikke mindst den integreredegrotte, som man kan svømme ind i.
Fra den anden side af bassinet ses det tydeligt, at der ikke er så højt til loftet. De storeglaspartier danner samtidig rammen om endnu et stort opholdsområde bagved bassin 4 idet store rum, som er skabt ved udvidelse af bygningen fra modul 6 til 8. Det er karakte-riseret ved at afvige fra den oprindelige opbygning af badelandet – dels indretning ogmaterialer og dels brydningen af den polygoniske form.
A-8
Området ligger lige fjernt fra begge kiosker og fungerer nok mest som mulighed for atnyde naturen og for afslapning.
Bagved grotten i bassin 4 er der integreret 2 boblebade i sten. Herfra er der udsigt overden mindste af badelandets 2 kiosker; Lagunen. Mellem de 2 bassiner er der etableret engangbro delvist overdækket med klipper, som fører gæsterne over til grotten og detstore spise-/opholdsområde.
A-9
Fra gangbroen ses hele Lagunen. Rundt om kiosken snor bassin 3 sig. Det er større endbassin 4 og forekommer mere åbent. I den ene side er der etableret en strømkanal, somgæsterne kan muntre sig i.
Ved siden af strømkanalen er nedgangen til omklædningsrummene og turen rundt i ba-delandet er således komplet.
Tekniske installationerI dette afsnit beskrives de overordnede parametre for bassinerne, ventilationsanlæg ogvejrstationen.BassinernePå 1. sal er der 7 bassiner, se figuren nedenfor. Bassinerne er temperaturmæssigt inddelti 3 kategorier. Bassin 1 - 4 er de store bassiner til at bade i samt de centrale rutsjebaner.Bassin 5 er børnebassinet og 7 og 8 er spabade. Ifølge DS 477 bør vandtemperaturenvære 2�C lavere end rumluften. Dette er ikke muligt for alle bassinerne, da der er for-skellige krav til vandtemperatur.Bassin 1 – 4Bassin 5Bassin 7 – 8Vandtemperatur [�C]283437
A-10
A-11
VentilationLalandias badeland ventileres af i alt 4 ventilationsanlæg. Disse er placeret i bygningensstueplan sammen med de mange vandbehandlingsanlæg. Anlæg 3 og 4 er de mindste afdisse og kan ses på følgende billeder.
Anlæg 2 og især anlæg 1 er væsentlig større. På de følgende billeder kan dele af det sto-re anlæg 1 ses.
De samlede luftmængder er for henholdsvis indblæsning og udsugning 74.950 m3/h og79.400 m3/h og ventilationen er dermed ikke helt balanceret. Det er dog helt normalt atdesigne anlægget, så der fremkommer et svagt undertryk i badelandet. Herved reduceresfugtpåvirkningen af de omgivende konstruktioner og spredning af den klorholdige lufttil resten af Lalandia reduceres.
A-12
Luftmængderne for hvert af de 4 anlæg kan ses i tabellen.Indblæsning [m3/h]30.00018.10015.50011.20074.950Udsugning [m3/h]40.00013.80013.95011.65079.400
Anlæg 1Anlæg 2Anlæg 3Anlæg 4I alt
De 4 ventilationsanlæg ventilerer hver deres del af badelandet. På oversigtsplanen er detillustreret, hvordan ventilationen er fordelt mellem anlæggene.
A-13
ReguleringVentilationsanlæggene kører hele året, hele tiden med samme luftmængde. Temperatursetpunktet er 30�C (2�C varmere end de store badebassiner efter DS 477) og dette opnåsved at opvarme indblæsningsluften i ventilationsanlæggene. Setpunktet for den relativefugtighed er 60% i overensstemmelse med DS 477. Fugtigheden reguleres ved at ændrepå forholdet mellem frikluftsmængde og recirkulering. Friksluftsmængden kan varieresmellem 25 og 100% af den samlede indblæsningsluftmængde. Der er ingen registreringaf eller regulering efter luftkvaliteten (CO2niveau).ArmaturerDer er benyttet en række forskellige armaturer til såvel indblæsning som udsugning ibadelandet. Udsugning sker udelukkende i toppen af kuplen, hvor anlæg 1 suger denstørste mængde ud gennem en meget stor kanal skjult i klippeformationen, mens de øv-rige anlæg suger luften ud langs hvert spær.
Valg af indblæsningsarmaturer er primært forskellig for de 4 anlæg eller områder. An-læg 1 indblæser luft gennem de mange armaturer langs ringen af grotten samt rundtlangs glasfacaden.
A-14
Indblæsningsluft fra anlæg 2 sendes gennem armaturer langs glasfacaden ligesom anlæg1. Her er dog ligeledes anvendt nogle, som er rettet ind mod badelandet i stedet for modfacaden. Fra rygerummet og op mod anlæg 3 benyttes endvidere armaturer placeret lod-ret i stenene. Disse er anvendt i opholdszonerne med borde og stole samt bag bassin 3og 4.
Anlæg 3 og 4 anvender ligeledes de lodret placerede armaturer langs glasfacaden i op-holdszonen ved Lagunen samt bag bassin 3 og 4. Derudover anvendes nogle øvrige ty-per i område III og IV. Det drejer sig om en gruppe dyser med stor kastelængde, somsender luft ind over bassin 3 og 4. Derudover er i opholdszonen ved Lagunen anvendtlofthængte armaturer.
A-15
VejrstationLalandia har deres egen vejrstation til at overvåge vejrforholdene i forbindelse med sty-ring af ventilationsanlægget. Det er en stor mast opstillet bag teknisk forvaltning, somregistrerer alle de væsentlige vejrparametre via CTS-anlægget. Der overvåges udetem-peratur, vindhastighed, vindretning, fugtighed, regnfald, solintensitet samt lysintensitet.På de følgende billeder ses vejrstationen.
MåleudstyrI dette afsnit omtales det benyttede måleudstyr kort med fokus på målenøjagtigheden.IndeklimamålingTil måling af indeklimaet er der benyttet et system bestående af en datalogger og et an-tal følere der sender data (målingerne) trådløst til dataloggeren efter et angivet interval.Udstyret er af fabrikatet Eltek.Alle følerne er blevet kalibreret inden målin-gerne og der er dermed opnået en mindreusikkerhed end den udstyret er specificeretmed. Usikkerheden ligger inden for:
Temperatur: � 0,2�CFugtighed: � 1% pointCO2: � 30 ppm
Sporgasmåling
A-16
Til måling af sporgas er der benyttet en gasanalysator af mærket Innova (B&K) samt 2multipleksere hver med 6 kanaler, så det er muligt at måle på i alt 12 kanaler. Somsporgas er benyttet lattergas N2O. Udstyret er kalibreret inden brug og da resultaterne afmålingerne er relative i forhold til den målte koncentration i udsugningen er måleusik-kerheden uden praktisk betydning for resulta-terne.Ved denne type måling er det derimod afgø-rende at der måles over tilstrækkelig lang tid,da det tager ca. ½ minut pr. måling pr. kanal.Derfor er der en forholdsvis stor tidsforskelmellem de 12 kanaler ligesom der altid vil væ-re en tidslig variation i koncentrationen selvommålingerne foretages under nogen lunde statio-nære forhold. Der er opnået tilstrækkeligt stati-onære forhold i en passende tid.
LufthastighedsmålingTil måling af lufthastighed er benyttet etDantec anemometer system. Dette systemhar 8 følere der måler farten af luftens ha-stighed. Udstyret er kalibreret til en nøjag-tighed på � 0,1 m/s. Hver måling er en mid-delværdi over 3 minutter hvor der samples10 gange i sekundet.
A-17
IndeklimamålingI dette kapitel omtales indeklimamålingerne som består af måling af temperatur, relativluftfugtighed og CO2niveau udvalgte steder i badelandets 1. sal. Der er benyttet to typerfølere – en der måler temperatur og relativ fugtighed og en der tillige måler CO2niveau.Måleudstyret er nemmere beskrevet i kapitlet "Måleudstyr". Kapitlet indeholder først enbeskrivelse af følerne placering og derefter en gennemgang af resultaterne for de enkeltefølere og følerne indbyrdes.Placering af følerePå figuren ses en oversigtsplan over badelandet, hvor de udvalgte steder til måling aftemperatur og fugtighed er indtegnet med helt grønne stjerner (nr. 1-8). Med stribedestjerner er det markeret, hvor der ligeledes er målt CO2-niveau (nr. 9-15).
A-18
#1 – Spa 7Der er foretaget måling ved grotten og spa 7. Her befinder der sig mange mennesker –dels fordi opgangen fra omklædningsrummet er tæt på og dels fordi der er her er passa-ge mellem børnebassinet og det øvrige badeland. Samtidig befinder der sig en af Lalan-dias egne målere i nærheden til styring af ventilationen og i den forbindelse er det inte-ressant, hvordan niveauerne er her i forhold til resten af badelandet.
#2 – Søjle ved modul 13Mange af placeringerne er vilkårlige punktmålinger spredt rundt i hele badelandet. Derer opstillet en måler ved et af modul 13’s søjler tæt på facaden.
A-19
#3 – Eltavle ved modul 14I området mellem børnebassinet og pavillonen, hvor der er stor gennemgang af menne-sker er der opstillet en måler på en eltavle. I nærheden er desuden en af badelandetsmange saunaer.
#4 – Wild River vandrutsjebaneVed badelandets seneste attraktion – Wild River vandrutsjebanen, som fører gæsterneen tur udenfor – er der placeret en måler, hvor det var muligt. Det blev på den vistelampe på muren. Der er samtidig indgang til badelandet fra rækken af udendørs bassinergennem den tilbyggede glasfacade her.
A-20
#5 – Eltavle ved rygerumVed rygerummet er der placeret en måler på en eltavle. Det er samtidig i nærheden afdet store opholds- og spiseområde ved Oasen.
#6 – OpholdsområdeVed det andet store opholdsområde bag bassin 4 er der ligeledes placeret en måler. Deter sket i umiddelbar nærhed af trappen, der fører ned til toiletter.
A-21
#7 – Opholdsområde ved boblebadeVed opholdsområdet ved Lagunen og de 2 mindre boblebade er der placeret en måler.
#8 – Passage ved LagunenVed passagen bag bassin 3 og Lagunen er der placeret en måler tæt på bygningensglasfacade.
A-22
#9 – Parasol ved livredderstolI den fjerne ende af bølgebassinet og ved siden af pavillonen er der placeret en måler ien parasol. I umiddelbar nærhed er der samtidig en stol, så livredderne kan observereaktiviteterne i bassinet. Placeringen er desuden valgt i forbindelse med det fokus, der errettet mod arbejdsstationerne for badelandets ansatte.
#10 – ToiletterVed passagen om til Oasen er der placeret en måler i det espalier, der overdækkerarealet foran toiletterne.
A-23
#11 – OasenI forbindelse med fokus på indeklimaet ved arbejdsstationerne er der placeret en målerlige udenfor Oasen. Her er samtidig mange mennesker som følge af det store salg afmad og drikke, der udleveres lige ved siden af. Som det ses på billedet til højre er føle-ren ligeledes placeret tæt på følerne til ventilationsanlægget der forsyner område nr. 2.
#12 – Opholdsområde ved LagunenVed opholdsområdet foran Lagunen er der placeret en måler for at måle indeklimaet,som det opleves af de mange siddende mennesker i området.
A-24
#13 – LagunenFøleren er i modsætning til ved Oasen her placeret inde i selve kiosken, så det er muligtat vurdere indeklimaet for de ansatte.
#14 – LivredderbroenDe foregående målere er overvejende placeret i indtil 2 meters højde for at afspejleopholdszonen for badelandets gæster. For at få en ide om evt. lodrette gradienter opgennem badelandet samt for at vurdere arbejdsmiljøet for badelandets livreddere, er derplaceret en måler i den fjerne ende af livredderbroen. Her er højden for indånding ca. 6meter over badelandets gulv.
A-25
#15 – Udsugning ved vandrutsjebaneMålingen ved udsugningen oppe ved starten af de mange vandrutsjebaner tjener flereformål. For det første udgør placeringen det højeste tilgængelige punkt i badelandet.Resultaterne herfra bidrager til undersøgelsen af de gradienter der måtte være ved tem-peratur, fugtighed og CO2. Samtidig har det været hensigten – så vidt muligt – at under-søge i umiddelbar nærhed af de samme punkter, hvor der blev benyttet sporgas til må-ling af ventilationseffektivitet.
A-26
Resultater#1 – Spa 7
#2 – Søjle ved modul 13
A-27
#3 – Eltavle ved modul 14
#4 – Wild River vandrutsjebane
A-28
#5 – Eltavle ved rygerum
#6 – Opholdsområde
A-29
#7 – Opholdsområde ved boblebade
#8 – Passage ved Lagunen
A-30
#9 – Parasol ved livredderstol
#10 – Toiletter
A-31
#11 – Oasen
#12 – Opholdsområde ved Lagunen
A-32
#13 – Lagunen
#14 – Livredderbroen
A-33
#15 – Udsugning ved vandrutsjebane
Temperatur
Temperaturmålingerne er generelt ganske ens for de forskellige punkter. Den måltetemperatur ligger typisk lige under 30�C og med en beskeden variation. For målepunk-terne 6, 7, 8, 12 og 13 der alle vender mod vest kan der ses en temperaturstigning kl. 15og 19 på grund af solindfald.Sammenlignes målepunkterne 10, 9, 14 og 15 placeret i hhv. 2, 3, 6 og ca. 12 m højdeer der ingen lodret temperatur gradient at spore. Der er heller ingen nævneværdige for-skelle rundt i badelandet og temperatur forholdene er generelt fine, men er dog genereltlidt under det ønskede setpunkt på 30�C.FugtighedFugtighedsmålingerne varierer generelt noget mere end temperaturmålingerne. Der erstørre variation mellem punkterne og også større tidslig variation. Nogle ligger gansketæt på det ønskede setpunkt på 60% relativ fugtighed som fx målepunkt nr. 5, mens an-dre ligger noget højere, fx målepunkt nr. 2 og 10 (70-90% RH) og andre igen lavere, fxmålepunkt nr. 6 (typisk 20 – 40% RH).Da temperaturforholdene generelt er meget ens skyldes den varierende luftfugtighed lo-kale forhold som varierende fordampning og muligvis også forskelle i luftfordelingen.For de tre følere der er placeret tæt på følerne til ventilationsanlæggene (nr. 1, 11 og 12)ligger fugtindholdet omkring de 60% for nr. 1 og 11, men set for nr. 12 flader hen overdagen. Det er ikke muligt at sige hvad denne forskel skyldes.
A-34
Generelt er fugtforholdene dog acceptable men det burde være muligt at opnår et mereensartede fugtindhold ved at øge luftskiftet og evt. justere på indblæsningsarmaturerne.Det vil sandsynligvis ikke være fordelagtigt at øge luftskiftet for at opnå en jævnerefordeling af den relative fugtighed, da det vil øge energiudgifterne til ventilation og for-varmning af luften betydeligt.CO2 niveauCO2niveauet bruges ofte til at vurdere luftkvaliteten i bygninger. For de fleste bygnin-ger er CO2niveauet en god indikator – ikke fordi selve mængden af CO2er et problem,men fordi mængden er proportional med antallet af personer der i de fleste bygninger erden primære forureningskilde. Dette vil sandsynligvis også være tilfældet i et badelandda forureningen fra bassinerne også afhænger antallet af personer. Sammenhængen erdog ikke nødvendigvis så direkte som for almindelige bygninger, hvilket bør tages i be-tragtning ved tolkningen af resultaterne. Nedenfor at resultaterne af CO2målingernetolket som var de foretaget i en almindelig bygning.Generelt er de målte CO2niveauer fine. Kun i ganske korte perioder er CO2niveauetover arbejdstilsynets grænse på 1000 ppm og på intet tidspunkt er der målt CO2værdierpå mere end 1200 ppm. På flere af målingerne ses en kraftig stigning omkring kl. 9-10hvor badelandet åbner og herefter et jævnt fald hen over dagen. Dette fald kan skyldesat antallet af gæster er størst om formiddagen og falder i løbet af dagen. Dette er dog ik-ke så sandsynligt. Faldet kan også skyldes at andelen af udeluft i ventilationsluften øgeshenover dagen for at reducere luftens fugtindhold, hvilket stemmer med registreringernefra CTS anlægget.Da ventilationen ikke er styret efter CO2niveauet kan det ikke konkluderes at CO2ni-veauet generelt er som under måleperioden. Der vil ganske sandsynligt forekomme pe-rioder hvor der er flere besøgende og mindre fugt i udeluften, hvilket resultere i et størrebehov for udeluft for at holde CO2niveauet nede, mens udeluftmængden reduceres forat hold luftfugtigheden på 60%. Tilsvarende vil der også være perioder hvor det modsat-te gør sig gældende og CO2niveauet og dermed luftkvaliteten vil være bedre end undermåleperioden. Det er dog sandsynligt at forureningen fra personer i et badeland inklusivafgasning fra bassinerne er kraftigere end for typiske bygninger, hvorfor der bør opere-res med lavere grænseværdier end for typiske bygninger. Det ligger dog uden for detteprojekt at undersøge hvorvidt dette er tilfældet.
A-35
SporgasmålingerDette kapitel indeholder en beskrivelse af sporgasmålingerne og resultaterne af disse.For præsenteres placeringen af målepunkter og dernæst gennemgås resultaterne.Placering af målepunkterPå figuren ses en oversigtsplan over badelandet, hvor de udvalgte steder til måling afventilationseffektiviteten er indtegnet med blå stjerner. De præsenteres herefter.
A-36
#1 - Indblæsning ”ring”Dermålesibeggetyperindblæsningsarmaturer, der forsyner zone Iomkring børnebassinet. Dette gøres delsfor at kontrollere målingerne og dels for atundersøge hvordan fordelingen i tilførselaf friskluft sker mellem de to typer. Påbillederne ses et af de mangeindblæsningsarmaturer rundt langs grotten.#2 - Indblæsning ”rand”Denandentype armatur er placeret i den bærende konstruktion og er rettet ud mod bygningens faca-de.
A-37
#3 - Udsugning
Ventilationseffektiviteten for et givent punkt angives relativt til udsugningen – altsåforureningskoncentrationen i punktet målt mod den koncentration, der suges ud. Der erderfor målt i den store udsugning øverst i grotten.
#7 - Børnebassin
A-38
Bassinet ved grotten er et velbesøgt opholdsområde for familier og børn. Dette gør detinteressant at måle ved bassinkanten. Der er målt i en højde, der svarer til indåndingszo-nen for en siddende voksen ved bassinkanten.#8 - Børnebassin ved vindue
Rundt om børnebassinet er der rig mulighed for at sidde ved borde eller bænke. Demange mennesker koncentreret i området, gør dette opholdsområde interessant at under-søge. Der er udvalgt en bænk til måling i indåndingszonen for en siddende voksen.#9 - Pavillon
I umiddelbart nærhed af børnebassinet er der mulighed for at sidde og/eller spise i pavil-lonen. Luftkvaliteten undersøges ved et af de mange borde.
A-39
#5 - Udsugning ved rutschebane
Der foretages måling ved en af de mange små udsugninger langs bygningens tagkon-struktion. Det sker dels for at måle på udsugningen fra et andet system end den store ud-sugning og dels for at finde ventilationseffektiviteten øverst oppe under taget samt tætved rutschebanernes platform, hvor der er mange mennesker.#6 - Livredderbroen
Som en del af den fokus på indeklimaet for de ansatte på arbejdsstationerne, er det valgtat måle på livredderbroen. Der er udvalgt et sted, hvor det er sandsynligt, at der vil væreaktivitet og der måles i en højde svarende til indåndingszonen for en voksen.
A-40
#4 - Spa ved grotten
I boblebadene er der megen aktivitet af den stillesiddende slags. Der er ofte flere men-nesker samlet her og idet boblebadene samtidig er integreret i klippeformationen, er detinteressant at undersøge, hvor effektivt luften udskiftes her.#10 - Oasen (Zone II)
For at undersøge hvor meget af luften der strømmer fra den målte zone I til de andre 3zoner, måles forekomsten af sporgas i disse. Ved det store opholdsområde med borde ogstole foran Oasen måles der for at finde den eventuelle interaktion med anlæg 2.
A-41
#11 - Spiseområde (ved ryge rummet)
Ved bassin 4 tæt på rygerummet måles den eventuelle interaktion med anlæg 2 og 3.#12 - Spiseområde ved Lagunen
I opholdsområdet ved Lagunen og de 2 øvrige boblebade måles den eventuelle interak-tion med anlæg 3 og 4.
A-42
Resultater – sporgasmålingVed sporgasmålingerne blev der tilsat sporgas til indblæsningsluften og koncentrationeni udsugning er så sammenlignet med koncentrationen i de punkter hvor der er målt. Vedfuld opblanding som oftest tilstræbes vil koncentrationen være den samme i hele bade-landet og dermed vil ventilationsindekset være 1 for alle punkter - for udsugningen vilindekset altid være 1.Ventilationsindekset er beregnet som udsugningskoncentrationen divideret med den lo-kale koncentration – dvs. at et indeks under én indikerer dårligere luftkvalitet end gene-relt i rummer og et indeks større en én indikerer en bedre luftkvalitet end generelt irummet.For målingerne udført i badelandet er det dog lidt mere kompliceret. Dels er der fireventilationsanlæg og zoner i badelandet og dels viste det sig efter målingerne var udførtat sporgassen kun var tilført den del af indblæsningen fra ventilationsanlæg 1 der venti-lerede området omkring børnebassinet. På billedet nedenfor er den ring hvor sporgassenblev tilført markeret. Som det kan ses gennem den fjernede ventilations låge er sporgas-sen tilført lige før den ventilationskanal der levere luft til området omkring børnebassi-net.
Dette kan også ses af ventilationsindeks nr. 1 og 2. Disse er begge indblæsning hvor derburde være tilsat sporgas hvilket skulle resultere i en meget lav værdi som for nr. 2. Fornr. 1 er koncentrationen lavere i indblæsningen end den er i udsugning. Grunden til atkoncentrationen i indblæsningen er tæt på koncentrationen i udsugningen er at luften re-cirkuleres.For målingerne ved børnebassinet (punkt 8) og pavillonen (punkt 9) er indekserne underén, hvilket indikerer dårlig oplanding og dermed dårligere luftkvalitet. Men da der kuner tilsat sporgas til en mindre del af luften fra ventilationsanlæg 1 og koncentrationen iudsugningen derfor består dels af luft med høj koncentration og dels af luft med lavkoncentration er det forventeligt at indekserne vil være under én. Det kan på baggrundaf sporgasmålingerne derfor ikke konkluderes at luftkvaliteten ved børnebassinet og pa-villonen skulle være dårligere end i resten af badelandet. For målepunkt 7 ligeledes vedbørnebassinet er indekset over én hvilket indikerer at luftkvaliteten er bedre end gen-nemsnitligt. Dette samen med de ovenfor beskrevne forhold vedrørende fordelingen af
A-43
sporgassen indikerer at luftkvaliteten på den ene side af børnebassinet er noget overgennemsnittet.For de øvrige målepunkter er ventilationsindekset ganske ens (ca. 1,5). Ideelt set burdekoncentrationen i disse punkter være tæt på 0, da luften skulle komme fra andre ventila-tionsanlæg en anlæg 1. At dette ikke er tilfældet indikerer at der sker en kraftig opblan-ding af luft mellem de forskellige ventilationszoner. I praksis betyder dette at en forure-ning i én zone hurtigt vil sprede sig til de øvrige, hvilket ikke er hensigtsmæssigt. Sålænge der ikke er problemer med luftkvaliteten i zonerne er opblandingen mellem zo-nerne ikke noget problem.Ventilationsindeks1,801,60Relativ koncentration (udsugning/lokal) [-]1,401,201,000,800,600,400,20Udsugning0,00
Indblæsningyder ring
Indblæsningring/grotte
Udsugninganlæg #2 overrutchebane
Livredder bro
Børnebassin,kant mod grotte
Zone II, butik
Børnebassin,kant modvinduer
Zone II, vedrygezone
1
2
3
Spabad, grotte
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Sporgasmålepunkter
A-44
Zone III/IV
Forhøjetspiseplads
HastighedSåvel som temperaturforskellen mellem bassinets vand og den omgivende lufttempera-tur, har lufthastigheden ved vandoverfladen betydning for den afgasning af klor-forbindelser, der sker fra bassinet. I det følgende præsenteres hastighedsprofilerne, derer målt ved kanten af en række af Lalandias bassiner og spaer. Resultaterne præsenteressammen med placeringen og kapitlet afsluttes med et afsnit, hvor der samles op på re-sultaterne.For alle resultaterne gælder at placeringen af følerne i højden er givet i forhold til vand-spejlet og ikke i forhold til bassinkanten. For de fleste positioner er der målt fem profi-ler ved hver måleposition.På figuren ses en oversigtsplan over badelandet, hvor de udvalgte steder til måling aflufthastigheden er indtegnet med røde stjerner. Målingerne præsenteres fra bassin nr. 1og med uret rundt (Bassin nr. 1, 4, 3, 8, 7 og 5)
A-45
BølgebassinBølgebassinet er Lalandias største bassin og et åbenlyst valg til undersøgelse af luftha-stighed over vandoverfladen. På figuren er de fire målte positioner nummereret.
Billeder fra opstillingen:
A-46
Hastighedsprofiler:
A-47
A-48
Bassin 4Bassin 4 er bassinet med grotte, sten og palmer samt knap så højt til loftet. Måling aflufthastigheden er foretaget på den brede trappeopgang til bassinet, som vist på figuren.
Billeder fra opstillingen:
A-49
Hastighedsprofiler:
A-50
Bassin 3Bassin 3 minder en del om bassin 4, men området er mere åbent. Måling af lufthastig-heden er tilsvarende foretaget ved opgangen til bassinet, som vist på figuren.
Billeder fra opstillingen:
A-51
Hastighedsprofil:
A-52
SpaI den store grotte ligger spa 8 og 7 placeret. Der er foretaget hastighedsmålinger vedbegge indgange, som vist på figuren.
Billeder fra opstillingen:
A-53
Hastighedsprofiler:
A-54
BørnebassinVed børnebassinet er der målt tre steder langs kanten. Disse er vist på figuren. Måle-punkt nr. 2 er placeret samme sted som hvor der blev målt sporgas og målepunkt nr. 3 erplaceret så tæt på målingerne af sporgas og indeklima som muligt.
Billeder fra opstillingen:
A-55
Hastighedsprofiler:
A-56
A-57
ResultaterGenerelt er de målte hastigheder lave. Langt de fleste ligger inden for det normale kom-fortinterval for at undgå træk (0 – 15 cm/s). På trods af den generelt lave hastighed vilder dog være risiko for at de badende kan opleve træk da de er mere eksponerede pågrund af meget begrænset beklædning.Den målte maksimale hastighed for de forskellige bassiner er vist i nedenstående tabel.Almindelig gang foregår typisk men en hastighed på 4 km/t svarende til ca. 1,1 m/s.Derfor vil lufthastighederne ved bassinerne i åbningstiden typisk være styret af perso-nernes bevægelse rundt ved bassinerne.Maksimal hastighed [m/s]0,230,330,240,190,180,16
Bassin 1Bassin 3Bassin 4Bassin 5Bassin 7Bassin 8
For børne bassinet (nr. 5) hvor der blev målt hastigheder på begge sider af bassinet visermålingerne stort set samme hastighed og der er ingen grund til at formode at lufthastig-heden over bassinet skulle være højere end langs kanten af bassinet.Det kan derfor formodes at aktiviteterne i bassinerne ofte vil have en ret stor indflydelsepå luft bevægelserne og dermed hastighederne tæt på vandet.
A-58
MiljøministerietBy- og LandskabsstyrelsenHaraldsgade 532100 København ØTelefon 72 54 47 00[email protected]www.blst.dk
