Miljø- og Planlægningsudvalget 2010-11 (1. samling)
MPU Alm.del Bilag 615
Offentligt
Redegørelse udarbejdet for:Naturstyrelsen, DANVA, Århus Vand,Vandcenter Syd, Nordvand& Københavns Energi
Central blødgøring af drikkevandRapport udarbejdet af COWI
April2011
Titel:Central blødgøring af drikkevandEmneord:Vandforsyning, drikkevand, blødgøring, blødgøringsteknologier, miljøeffekter, sundhedseffekter,samfundsøkonomiResume:Nærværende analyse omfatter en gennemgang af en række teknologier, der potentielt kan være rele-vante ved central blødgøring af vand hos vandforsyningerne, som leverer ca. 65 % af vandforbruget iDanmark. Central blødgøring antages kun at være relevant ved hårdheder over ca. 15⁰dH,hvilket udgørgodt 60 % af vandmængden. Analysen beskriver følgende teknologier: Kalkfældning, ionbytning, nano-filtrering, omvendt osmose, magnetiske metoder, ultralyd og pulserende strøm, og sammenligner de trevæsentligste (de tre førstnævnte) med hensyn til økonomi, ressourceforbrug, miljøeffekter og resulte-rende kemisk vandkvalitet. Derudover foretages en screening af de samfundsøkonomiske konsekvenserberegnet for 1 m3vand ved indførelse af de tre teknologier.Udgivet af:Miljøministeriet, NaturstyrelsenRedaktion:COWI A/SIllustrationer:COWI A/SKort:GEUSGrafisk tilrettelæggelse:COWI A/SISBN:978-87-7279-030-5 (WEB)Publikationen kan ses og hentes til download på:www.naturstyrelsen.dk
Må citeres med kildeangivelse.
Central blødgøring af drikkevand
1
Indholdsfortegnelse11.1233.13.23.33.444.14.24.34.44.54.64.755.15.25.35.45.55.666.16.26.3IndledningLæsevejledningSammenfatningGrundlag for evalueringenVandforbrug og hårdhedSystemforståelse og afgrænsningGenerelle konsekvenser af blødgøringReferencerTeknologibeskrivelserKalkfældning (pellet-metoden)IonbytningNanofiltreringOmvendt osmoseMagnetiske metoderUltralyd og pulserende strømReferencerSammenligning af metoderneØkonomiRessourceforbrugMiljøeffekterKemisk vandkvalitetSammenligning af nøgleparametre.ReferencerSamfundsøkonomisk screeningSamfundsøkonomisk metodeScenarier og resultatopgørelseCentrale forudsætninger og antagelser345121215182630303334373839394243444546474749495051
.
Central blødgøring af drikkevand
2
6.46.56.66.777.17.27.37.488.18.2
Beregningsmæssige forudsætninger og dataResultaterFølsomhedsanalyser og ikke værdisatte effekterReferencerEksempler på effekter for erhvervsvirksomhederVaskeribranchenFjernvarmanlægHotelbranchenReferencerKonklusionerTeknologi og miljøSamfundsøkonomi
546264687070717273757576
BilagsfortegnelseBilag A. Gevinster for rensningsanlægBilag B: Investerings- og driftsomkostninger for teknologierne
.
Central blødgøring af drikkevand
3
1
Indledning
Hårdt drikkevand medfører gener for forbrugerne i form af tilkalkning og øgetforbrug af vaske- og rengøringsmidler. Derfor har Naturstyrelsen (tidligere By-og Landskabsstyrelsen) og DANVA (Dansk Vand- og Spildevandsforening)ønsket at undersøge de økonomiske, tekniske og miljømæssige aspekter ved atblødgøre drikkevandet centralt på vandforsyningsanlæggene i de områder, hvorhårdheden medfører størst gener for forbrugerne. I samarbejde med Køben-havns Energi har man bedt COWI om at udarbejde en redegørelse, der tagerudgangspunkt i de mest kendte, afprøvede og dokumenterede metoder for cen-tral fjernelse af kalk fra drikkevandet. Opgaven følges af en arbejdsgruppe ogen styregruppe bestående af de ovennævnte samt en følgegruppe, hvor ogsåÅrhus Vand, VandCenter Syd, Nordvand og Sundhedsstyrelsen er repræsente-ret.Det er ønsket, at redegørelsen omfatter tekniske muligheder for repræsentativedanske vandforsyninger, både større og mindre, samt inddrager variation i van-dets hårdhed mellem vandforsyninger. De budgetøkonomiske konsekvenser forforskellige repræsentative vandforsyninger og forbrugere ved central blødgø-ring af drikkevand er ønsket belyst i form af en samfundsøkonomisk opgørelseud fra de tekniske potentialer.Nærværende rapport indeholder således en beskrivelse af de mest kendte, af-prøvede og dokumenterede metoder for central fjernelse af kalk fra drikkevan-det, samt en beskrivelse af konsekvenserne ved at anvende disse teknologiermed hensyn til:••••Økonomi for vandforsyninger og forbrugere (investering, arealbehov, driftog vedligehold, levetid, resulterende vandpris)Ressourceforbrug for vandforsyninger og forbrugere (energi, kemikalier,vandspild, ændret levetid af apparater, andet)Resulterende vandkvalitetMiljø- og sundhedseffekter hos vandforsyninger og forbrugere (CO2, af-faldsprodukter, sundhedsmæssige konsekvenser)
.
Central blødgøring af drikkevand
4
På basis af ovenstående er der foretaget en samfundsmæssig screeningsanalyseud fra en række opstillede scenarier, hvor den samfundsmæssige konsekvensper leveret kubikmeter vand sammenlignes mellem 3 udvalgte hovedteknolo-gier og med udgangspunkt i 2 forskellige hårdheder. Denne sammenligning fo-retages alene for vand leveret til husholdningerne.Effekterne for erhverv, der modtager vand fra de centrale vandforsyninger, be-lyses via nogle eksempler for forskellige erhvervstyper.
1.1
Læsevejledning
Rapportens kapitel 3 indeholder en beskrivelse af grundlaget for evalueringenomfattende først en række baggrundstal med hensyn til vandmængder og hård-hed, som har udgjort grundlaget for de foretagne beregninger. Dernæst gen-nemgås den systembeskrivelse, der har ligget til grund for redegørelsen og ikkemindst den samfundsmæssige screening, og de anvendte scenarier opstilles.Endelig følger en beskrivelse af de generelle (teknologiuafhængige) konse-kvenser af at blødgøre vand centralt.Kapitel 4 indeholder en teknisk beskrivelse af de betragtede teknologier til cen-tral blødgøring af vand, mens kapitel 5 indeholder den teknologiske og miljø-mæssige sammenligning af metoderne. Kapitel 4 er således rettet mod vandfor-syningerne og andre som har interesse i det tekniske grundlag for metoderne,mens kapitel 5 (sammen med kapitel 3) er rettet mod beslutningstagere og an-dre, som er mest interesseret i konsekvenserne af at anvende metoderne.Den samfundsøkonomiske screening findes i kapitel 6, hvor både metode, data-grundlag og resultater er beskrevet. I kapitel 7 er givet nogle eksempler på,hvilken betydning det kan have for forskellige erhvervssektorer, såfremt derforetages en blødgøring af vandet centralt på vandforsyningsanlæggene.Endeligt indeholder kapitel 8 de konklusioner, redegørelsen lægger op til, lige-som kapitel 2 indeholder en relativt kort sammenfatning af hele evalueringen.I nogle tilfælde (dette gælder især teknologibeskrivelserne) er beskrivelsernebaseret på sammenfatning af en række referencer samt personlig kommuni-kation og COWIs generelle erfaring, og det kan derfor være vanskeligt at hen-vise oplysninger til en specifik reference i selve teksten. Det er derfor valgt ge-nerelt at placere referenceafsnit i tilknytning til de enkelte kapitler, hvortil de erknyttet.
.
Central blødgøring af drikkevand
5
2
Sammenfatning
Nærværende analyse har omfattet en gennemgang af en række teknologier, derpotentielt kan være relevante ved central blødgøring af vand hos vandforsynin-gerne, som leverer ca. 65 % af vandforbruget i Danmark. Central blødgøringantages kun at være relevant ved hårdheder over ca. 15⁰dH,hvilket udgør godt60 % af vandmængden leveret af vandforsyningerne. Det har været en forud-sætning i evalueringen, at vandet blev blødgjort til 8⁰dHuafhængigt af denoprindelige hårdhed (>15⁰dH).En resulterende hårdhed på 8⁰dHer valgt, dadet vurderes at være et niveau, hvor der er en tilstrækkelig effekt af blødgøring.Konsekvenserne af en central blødgøring er primært vurderet for de privatehusholdninger, som den største og mest homogene forbrugergruppe. Konse-kvenserne for erhvervslivet er belyst via vurdering af betydningen for hen-holdsvis vaskerier, fjernvarmeforsyninger samt hoteller.Rammen for analysen fremgår af Figur 2.1, se en uddybning i afsnit 3.2.Figur 2.1 Systemforståelse og -effekterGrundvandVandforsyningogledningsejer‐Investerings omkos tningerpåanl æg‐Drifts omkos tni ngerpåanl æg‐Driftsomkos tningeriledni ngs netMiljø‐ogklimaeffekter
Husholdninger‐Effekterpå hushol dnings a ppa ra ter(opva s ke‐,ka ffe‐ogvas kemas kiner+el kedl er)(energi forbrugogl eveti ds amtforbruga fvas kepul verogka l kfjerner)‐Effekterpå insta l l a ti oner(va ndva rmere,va rmtva nds behol dere,brus ehoveder,toil etterogva ndhaner)(energi forbrugogleveti d)‐Reduceretforbrugafka lkfjernerti lrengøring‐Reduceretforbrugafs æbeti lpersonl i ghygi ejne‐Forbrugeropleveteffekt‐Tids forbrugforforbruger‐SundhedseffektMiljø‐ogklimaeffekter
Erhverv‐Effekterpå hushol dnings a ppa ra ter(opva s ke‐,ka ffe‐ogvas kemas kiner+el kedl er)‐Reduceretforbrugafs æbeti lpersonl i ghygi ejne‐Besparel s eiinves teringogdri fta fdecentral eblødgøri ngs a nlæg‐Effekterpå fjernvarmea nlægivarmefors yning
Rensningsanlægogledningsejer‐Driftsomkos tningeriledni ngs net
Miljø‐ogklimaeffekter
.
Central blødgøring af drikkevand
6
Generelt vil blødgøring af vand have en række konsekvenser, se nærmere i af-snit 3.3, dels hos forsyningsselskaberne, dels hos de private forbrugere (og er-hvervsvirksomheder). Indførelsen af nye mere avancerede teknologier vil bety-de både mere arbejdstid til drift og et større behov for efteruddannelse for for-syningsselskaberne. Derudover vil det kunne betyde mindre kalkbelægning iforsyningsnettet, hvilket det dog er meget vanskeligt at kvantificere. Det erf.eks. ikke alle forsyningsselskaber med hårdt vand, der oplever kalkbelægnin-ger ved høje vandhårdheder. Det er vurderet, at blødgøring ikke vil have betyd-ning korrosionsmæssigt i forsyningsnettet, da der selv ved 8⁰dHi princippet vildannes basiske belægninger, som vil beskytte mod korrosion. På rensningsan-læggene vil der kunne spares 10 til 20 % af udgifterne til fosforfældningskemi-kalier. Til gengæld vil blødgøringsprocesser på vandværket medføre et øgetenergiforbrug - afhængigt af den valgte teknologi - og dermed en øget CO2-emission.Forbrugerne vil omvendt opleve et mindre energiforbrug1i en række hushold-ningsapparater og ikke mindst en længere levetid for disse apparater. Afhæn-gigt af fjernvarmesystemet vil nogle forbrugere have haft en for høj tilbageløbs-temperatur for fjernvarmevandet, hvilket man ofte betaler en afgift for, og denvil kunne forsvinde med en bedre varmeudnyttelse på grund af mindre kalkbe-lægninger. Endelig vil forbrugerne bruge mindre rengøringsmidler, vaskepul-ver, shampoo og sæbe samt mindre tid på rengøring m.m.Der er påvist nogle potentielle sundhedseffekter af at anvende blødt vand, mender er stor usikkerhed om det konkrete omfang. En reduktion af magnesium-indholdet synes at kunne medføre flere hjerte-kar relaterede sygdomme, mensen reduktion af calciumindholdet synes at kunne medføre flere cariestilfælde.Da blødgøring ikke vurderes at medføre øget korrosion, vil der ikke herved fri-gives mere metal fra ledningssystemet med de dertil hørende potentielle sund-hedseffekter.Endelig er der subjektive effekter såsom vandets smag, oplevelsen af hårvaskm.m. samt den visuelle ændring af færre kalkrande m.m. Især de første effektervil være meget individuelt betinget.Analysen har set på seks potentielle teknologier, se kapitel 4:••••••Kalkfældning (pelletmetoden)IonbytningNanofiltreringOmvendt osmoseMagnetiske metoderUltralyd og pulserende strøm.
Omvendt osmose er en endnu finere filtrering end nanofiltrering, som fjernerstort set alle ioner og er betydeligt dyrere end nanofiltrering. Af disse grunde erdenne teknik ikke medtaget i den egentlige analyse.1
Med en dertil knyttet mindreCO2-emission
.
Central blødgøring af drikkevand
7
De magnetiske metoder samt metoderne baseret på ultralyd og pulserendestrøm er kun dokumenteret i begrænset omfang med hensyn til de processer,der betinger metodernes virkemåde ved forskellige vandkvaliteter. Det er derforbesluttet heller ikke at medtage dem i den egentlige analyse.Som redskab i analysen er opstillet i alt 6 scenarier, 2 hovedscenarier:••Scenarium I: Blødgøring fra hårdhed ca. 22odH til hårdhed ca. 8odH.Scenarium II: Blødgøring fra hårdhed ca. 17odH til hårdhed ca. 8odH,
hver med 3 underscenarier:•••A: Anvendelse af kalfældning (pellet-metoden på vandværk med kapacitetpå 1.500.000 m3/år. Dvs. udfældning af CaCO3ved dosering af NaOH.B: Anvendelse af nanofiltrering på vandværk med kapacitet på 160.000m3/år. Dvs. fjernelse af divalente ioner - herunder Ca+2og Mg+2.C: Anvendelse af ionbytning på vandværk med kapacitet på 160.000 m3/år.Dvs. fjernelse af Ca+2og Mg+2ved ionbytning med Na+.
Som det ses, er kalkfældningsmetoden anvendt ved en forholdsvis stor kapaci-tet og ionbytning og nanofiltrering med en forholdsvis lille kapacitet, svarendetil hvad teknologierne umiddelbart er mest egnede til. I den samfundsøkonomi-ske screening er der så siden foretaget følsomhedsanalyser af betydningen afdette.Analysen omfatter en teknisk- og miljømæssig sammenligning af de tre tekno-logier, se kapitel 5, og en samfundsøkonomisk screening, hvor de samfunds-økonomiske konsekvenser af scenarierne er beregnet, se kapitel 6.Resultatet af den samfundsøkonomiske screening udtrykker summen af fordeleog ulemper ved tiltaget opgjort i kr./m3. I den samfundsøkonomiske analysemedregnes såvel de direkte økonomiske konsekvenser samt en række af de mil-jømæssige og øvrige eksterne effekter udtrykt i kr. Vurderingen af et tiltagssamlede lønsomhed baseres på værdien af det samfundsøkonomiske overskud iforhold til en referencesituation uden tiltaget. En positiv samlet værdi indikerer,at det vil være fordelagtigt for samfundet samlet set at gennemføre projektet.En negativ værdi indikerer det modsatte.For en del af de effekter, der medtages i screeningsanalysen, er både kvantifice-ringen af effekten og værdisætningen usikker. Følsomhedsanalyser er derfor enmeget væsentlig del af den samfundsøkonomiske screeningsanalyse, idet desikrer, at betydningen af sådanne usikkerheder afdækkes. Følsomheds-analyserne fremgår af afsnit 6.6. De i screeningsanalysen anvendte forudsæt-ninger fremgår af afsnit 6.3 og 6.4.De centrale samfundsøkonomiske resultater fremgår af Tabel 2.1.
.
Central blødgøring af drikkevand
8
Tabel 2.1 Centrale samfundsøkonomiske resultater, kr./m3vand. A - C henviser tilblødgøringsteknologierne kalkfældningsmetoden, nanofiltrering og ionbyt-ning og I - II henviser til blødgøringsintervallerne fra 22 - 8 og 17 - 8 �dH.ScenarieIAVandforsyning/ledningsejerInvesteringsomkostningerDriftsomkostninger, ekskl. spildevandRensning af processpildevandI altHusholdningerLevetid, husholdningsapparater + installationerEnergiforbrug, husholdningsapparaterForbrug af vaskepulver til vaskemaskineVedligehold af husholdningsapparaterForbrugertid på vedligehold af husholdningsap-paraterRengøring af baderum mm.Forbrug af sæbe til personlig hygiejneI altRensningsanlæg/ledningsejer, i altEksternaliteter- Hjerte-karsygdomme- Huller i tænderne- Vandforsyning, emissionsfaktorer- Husholdninger, emisionsfaktorerI altSkatteforvridningDirekte afgiftsændringAfgiftskorrektionI altKr./mKr./mKr./mKr./m33333
ScenarieIB-0,8-0,8-3,6-5,3
ScenarieIC-0,2-1,2-0,6-1,9
ScenarieIIA-0,5-1,4-0,6-2,4
ScenarieIIB-0,8-0,7-3,1-4,6
ScenarieIIC-0,2-0,8-0,5-1,5
Kr./mKr./mKr./m
3333
-0,5-2,0-0,6-3,1
Kr../m
Kr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./m
33333333
3,20,41,00,51,10,30,56,90,1
3,20,41,00,51,10,30,56,90,1
3,20,41,00,51,10,30,56,90,1
1,70,30,70,30,80,20,34,10,1
1,70,30,70,30,80,20,34,10,1
1,70,30,70,30,80,20,34,10,1
Kr./mKr./m
3
0,0-1,9-0,010,01-1,90,0-1,40,91,5
-2,7-1,5-0,060,01-4,30,0-1,40,9-3,0
-2,7-1,5-0,010,01-4,20,0-1,40,90,4
0,0-1,2-0,010,01-1,20,0-0,80,50,3
-1,2-0,8-0,050,01-2,10,0-0,80,5-2,9
-1,2-0,8-0,010,01-2,10,0-0,80,50,3
Kr./mKr./mKr./mKr./mKr./m
3333
Screeningsanalysen indikerer, at blødgøring af vand kan være samfundsøko-nomisk fordelagtig ved anvendelse af kalkfældningsmetoden eller ionbytning.Det er således muligt at opnå gevinster ved blødgøring af vand ved disse tekno-logier, som overstiger eller svarer til omkostningerne. Om nanofiltrering er ensamfundsmæssig gevinst eller omkostning, afhænger helt af, hvorvidt der skalbetales for rensning af procesvandet på et spildevandsrensningsanlæg, eller omvandet eventuelt kan udledes direkte til havet.
.
Central blødgøring af drikkevand
9
I det første tilfælde vil omkostningerne til spildevandsrensning være så store(grundet de væsentligt større spildevandsmængder ved denne metode), at derbliver tale om en samlet set samfundsmæssig omkostning2.-De vigtigste gevinster omfatter forøget levetid af husholdningsapparater og in-stallationer. Reduceret energiforbrug ved husholdningsapparater og forbrug afvaskepulver samt sparet tid til afkalkning af husholdningsapparater.De vigtigste samfundsmæssige omkostninger er - udover vandværkernes om-kostninger til blødgøring - forøgelse af hjerte-karsygdomme og øget antal hul-ler i tænderne. En ændring af kvaliteten af drikkevandet kan som tidligerenævnt potentielt have nogle sundhedseffekter, som der dog er væsentlig usik-kerhed om omfanget af. En reduktion af magnesium indholdet i vandet (hvilketer en konsekvens af både ionbytning og nanofiltrering) synes at kunne øge an-tallet af hjerte-kar relaterede sygdomstilfælde. I princippet kan dette modvirkesved en remineralisering af vandet, hvilket dog ikke er nærmere vurderet i nær-værende redegørelse. En reduktion af calciumindholdet synes at kunne øge an-tallet af cariestilfælde. Her vil kalkfældningsmetoden reducere calciumindhol-det mere, end hvad der er tilfældet for ionbytning og nanofiltrering.Kalkfældningsmetoden fremstår som den mest fordelagtige for store reduktio-ner i hårdheden. For alle tre metoder gælder, at de er forbundet med stordrifts-fordele, som gør det mere fordelagtigt samfundsøkonomisk jo større blødgø-ringsanlæg, der etableres3. Det er derfor muligt, at valg af blødgøring på vand-forsyningsanlæggene kan føre til en øget centralisering af vandforsyningerne,men dette er ikke undersøgt i nærværende redegørelse. Endelig giver blødgø-ring af vand anledning til gevinster for en række typer af erhvervsvirksomheder(se kapitel 7).Kalkfældningsmetoden og nanofiltrering er klart de mest investeringstungeteknologier. Desuden kræver kalkfældningsmetoden også mest i drift og vedli-gehold, hvilket også vil medføre større behov for efteruddannelse for dennemetode. Endvidere er kalkfældningsmetoden den mest arealkrævendeEnergiforbruget - og dermed CO2-emissionen - er størst ved nanofiltrering ogmindst ved kalkfældningsmetoden.Kemikalieforbruget er mindst ved nanofiltrering og i samme størrelsesordenved ionbytning og kalkfældningsmetoden. Da de arbejdsmiljømæssige konse-kvenser hænger tæt sammen med dette, vil forholdet mellem metoderne pådenne front være tilsvarende.Nanofiltrering medfører den største mængde overskydende vand, hvilket harbetydning både i kraft af den større oppumpede vandmængde i forhold tilvandmængden udledt til forbrugerne og med hensyn til behovet for evt. spilde-vandsrensning afhængigt af den potentielt påvirkede recipient.2
Det skal dog bemærkes, at nanofiltrering af vand kan muliggøre anvendelse af vand fralettere forurenede kildepladser, hvilket ikke er vurderet nærmere i nærværende redegørelse.3En nærmere uddybning fremgår af følsomhedsanalysen i afsnit 6.6.
.
Central blødgøring af drikkevand
10
Den vurderede spildevandsmængde er således af betydning for resultatet. Deanslåede mængder er baseret på en konservativ vurdering af leverandøroplys-ninger. Spildevandsmængderne vil principielt kunne optimeres ved forskelligetiltag, der dog typisk også vil have en omkostning. Endelig vil kalkfældnings-metoden medføre et restprodukt, som enten skal håndteres som affald ellertransporteres til et område, hvor det kan have en nytte. Ved de økonomiske be-regninger er forudsat, at restproduktet fra kalkfældningsmetoden deponeres påen kontrolleret losseplads, hvor prisen er sat til 900 kr. pr. ton. Hvis pelletaffal-det kan anvendes på landbrugsjord, vil denne udgiftspost reduceres.Der er en række effekter og parametre i den samfundsøkonomiske screenings-analyse, som er behæftet med væsentlig usikkerhed. Der er derfor gennemførtfølsomhedsanalyser, som belyser resultaternes afhængighed af variation i disseeffekter (se nærmere i afsnit 6.6).Følsomhedsanalysen viser, at anvendelse af kalkfældningsmetoden giver an-ledning til nettogevinster for samfundet i alle følsomhedsanalyser for den højehårdhedsgrad. Det gælder også for mindre anlæg end det centrale store anlæg,som indgår i basisforudsætningerne. Ved reduktion af hårdhed 17⁰dHtil 8⁰dH(IIA) fås mindre eller ingen nettogevinster for samfundet afhængigt af den vari-erede parameter. For disse hårdhedsgrader vil en samfundsmæssig gevinst isærvære afhængig af, om de skønnede levetider på opvaske- og vaskemaskiner op-nås, og om driftsomkostningerne er vurderet for lavt4(samt om skatteforvrid-ningen medtages i regnestykket). Endvidere vil der ikke være en samfunds-mæssig gevinst, hvis der bygges et relativt lille anlæg.Anvendelse af ionbytning ser ligeledes generelt ud til at være fordelagtigt forsamfundet, omend gevinsten i nogle tilfælde er begrænset. Blandt andet vil det-te afhænge af, om de forudsatte levetider på vaske- og opvaskemaskiner opnås.Det fremgår, at effekten for hjertetilfælde er afgørende for, om ionbytning ermere eller mindre attraktivt end kalkfældningsmetoden. Hvis der ikke er nogeneffekt på hjertetilfælde, er ionbytning mere fordelagtig end kalkfældningsmeto-den5.Nanofiltrering er ugunstig for samfundet i stort set alle følsomhedsanalyserne.Dog viser følsomhedsanalysen, at der vil være en nettogevinst for samfundet,når man ikke indregner håndtering af spildevand.Endelig viser de vurderede eksempler på effekter for erhvervsvirksomheder, atdet i hvert tilfælde for de pågældende erhvervstyper (vaskerier, fjernvarmean-læg og hoteller) kan forventes at være fordelagtigt, at der foretages en centralblødgøring på vandforsyningsanlæggene inden levering af vandet til de pågæl-dende virksomhedstyper.
Hvilket ikke burde være tilfældet baseret på de svenske erfaringer, hvor driftsomkostnin-gerne synes at være væsentligt lavere end hvad der er fundet i denne redegørelse.5Bemærk at der ved sammenligningen, hvor der ikke er effekt på hjertetilfælde sammen-lignes anlæg med forskellig størrelse
4
.
Central blødgøring af drikkevand
11
I den foretagne gennemgang af fordelene for erhvervsvirksomhederne er denøgede pris som følge af blødgøringen ikke medtaget. Den vil blandt andet af-hænge af, om den leverede vandmængde til erhvervene vil øges, såfremt detvand, vandforsyningerne leverer, er blødgjort.
.
Central blødgøring af drikkevand
12
3
Grundlag for evalueringen
I nærværende kapitel er givet en beskrivelse for grundlaget for den foretagneevaluering af effekterne af at blødgøre vand centralt på vandforsyningsanlæg -primært de almene vandforsyningsanlæg. Først gennemgås den foreliggendeviden om indvundne vandmængder og deres fordeling på brugertyper samt påvandets hårdhed. Dette udgør basis for de opstillede scenarier, der danner en delaf grundlaget for evalueringen, samt for den samlede betydning af potentialetfor at indføre blødgøring på den del af den almene vandforsyning, hvor det kanvære relevant. Dernæst beskrives den systemforståelse, der er taget udgangs-punkt i, inkl. de afgrænsninger der er foretaget i beskrivelsen af systemet, og deanvendte scenarier opstilles. Til slut i kapitlet beskrives de generelle konse-kvenser af at blødgøre vand på vandforsyningsanlæggene.
3.1
Vandforbrug og hårdhed
I dette afsnit er givet en kort oversigt over det samlede vandforbrug i Danmark,dets fordeling på forskellige indvindingstyper og dets hårdhed. Dette er gjortfor at belyse, hvor stort et potentiale der er for central blødgøring på vandvær-kerne. Derudover for at vise, hvor stor en del af vandforsyningen, de i analysenanvendte forbrugsmængder, hårdheder og fordelinger på husholdninger og er-hverv dækker.Den samlede grundvandsindvinding ligger ifølge GEUS (2010) på et relativtstabilt niveau på 600-700 mio. m3pr. år efter en periode med et fald på omkring37 % over de seneste ca. 15 år. Den totale grundvandsindvinding er for 20066opgjort til 653 mio. m3, og indvindingen af overfladevand til 12 mio. m3. Ind-vinding af grundvand til markvanding, gartneri og dambrug tegner sig for 34 %af den samlede grundvandsindvinding i 2006.Indvindingen fra vandværker, den almene vandforsyning, udgør knapt to tred-jedele af den samlede indvinding. Vandforbruget for virksomheder med egenindvinding er faldet fra 55 til 41 mio. m3(GEUS, 2010).Ifølge By- og Landskabsstyrelsen (2010 & 2009) samt GEUS (2010) er der ca.2500 almene vandforsyningsanlæg i Danmark, hvoraf ca. 215 er store indvin-dingsanlæg, dvs. anlæg der indvinder over 350.000 m3per år. De store anlægindvinder ca. 225 mio. m3årligt.
66
Seneste opgørelsesår i GEUS' statistik.
.
Central blødgøring af drikkevand
13
Indvindingen på disse store anlæg (for 2006) fordelt på størrelsen af anlægfremgår af Tabel 3.1 som grundlag for vurdering af de anvendte anlægsstørrel-ser i den samfundsøkonomiske screeningsanalyse.Tabel 3.1 Indvundne vandmængder per år på de store anlæg (By- og Landskabsstyrel-sen, 2009)År 2006AnlægsstørrelseAntal anlæg350.000-700.000700.000-1.400.0001.400.000-2.800.0002.800.000-3.500.000> 3.500.000Alle anlæg107613637214m3
51.559.80861.306.83372.021.5249.104.83332.993.364226.986.362
Frem til 2005 foreligger der fra Danmarks Statistik opgørelser af de indvundnevandmængders fordeling på brugergrupper, samt om der er tale om vand fra etvandværk eller fra egen boring. Disse tal fremgår af Tabel 3.2.Tabel 3.2 Indvundne vandmængder fordelt på brugergruppe og på indvinding fravandværk eller egen boring (Danmarks Statistik, 2010)Danmark totalt i mio. m3
2002247,7140,225412,98,2421,175,2157,6232,8653,9
2003245,5137,128,2410,87,5418,356,2162,8219637,3
2004250132,928411,95,9416,858,7189,2247,9664,7
2005259,312227,8409,15,6414,7ingen dataingen dataingen data-
Vandværksvand, husholdningerVandværksvand, industri*Vandværksvand, tab m.v.VANDFORSYNING I ALTFilterskylning m.v.VANDVÆRKSVAND I ALTEgenindvinding, industriEgenindvinding, vandingEGENINDVINDING I ALTDRIKKEVAND I ALT
* Det vurderes, at kategorien "Vandværksvand, industri" dækker over erhverv mere bredt.
En sammenligning af Tabel 3.1og Tabel 3.2 viser, at der fra de mindre almenevandforsyninger leveres knap 130 mio. m3(2005 - tal). Ud over de ca. 2500almene vandforsyningsanlæg er der ca. 50.000 ikke-almene vandforsyningsan-læg, dvs. vandforsyninger som forsyner mindre end 10 ejendomme. Hvis detantages, at et menneske bruger ca. 120 liter vand per dag (DANVA, 2009), ogat en enkeltindvinding forsyner i gennemsnit 4-5 personer, kan det skønnes, atder samlet set produceres eller distribueres vand til ca. 0,23 mio. mennesker iDanmark, via de ikke-almene vandforsyningsanlæg, svarende til knapt 10 mio.m3om året. Denne mængde indgår så vidt vides ikke i Tabel 3.2.
.
Central blødgøring af drikkevand
14
Det ses af Tabel 3.2, at egenindvinding til industri udgør en stor mængde i for-hold til vandmængden leveret af vandværkerne. Det må forventes, at denneindvinding samt indvindingen til vanding kun vil blive berørt i mindre grad afen evt. ændring af hårdhedsgraden af det leverede vand, da virksomhedernedels kan have andre grunde til at foretage egen indvinding, samt at vandvær-kerne ikke nødvendigvis vil kunne levere disse vandmængder til erhvervslivet.Tilsvarende vil vandmængden fra de ikke-almene vandforsyningsanlæg næppeblive berørt af en central blødgøring af vand.Vandforbruget i industrien omfatter især procesvand og kølevand. Derudover erder et større vandforbrug knyttet til fjernvarmeforsyningen. En undersøgelseforetaget af COWI i 2009 har vist, at især producenter af fødevarer m.m. erstorforbrugere af vand. Deres vandforbrug udgør ca. 2/3 af vandmængden leve-ret fra vandværkerne til industrien og ca. halvdelen af vandmængden indvundetfra egne boringer. Udover grundvand anvender industrien overfladevand (isærpapirindustrien) og havvand (mineralolie- og kemisk industri samt fødevarein-dustrien). Der er ikke i denne analyse set på betydningen af en evt. centralblødgøring for fødevarevirksomhederne, hvorimod fjernvarmeforsyningerne erét af de vurderede eksempler i kapitel 7.Vandets hårdhedsgrad varierer meget i Danmark. Figur 3.1 viser et kort fra2004 over hårdhedsgrader i landets forskellige kommuner hentet fra GEUS.
Figur 3.1. Hårdhedens fordeling i Danmark
.
Central blødgøring af drikkevand
15
På baggrund af indberetningerne til DANVA kan fordelingen af mængder påhårdhedsgrad opgøres for de vandværker, der har indberettet dette, se Tabel 3.3.Der skal gøres opmærksom på, at det er et estimat, da vandmængder kun er op-gjort for forsyningsselskaberne som helhed, mens hårdhedsgraden er oplyst forde enkelte indvindingsanlæg.Mængden, for hvilken der er indberettet hårdhed, udgør 76 % af den samledemængde indberettet til DANVAs vandstatistik (i alt ca. 206 mio. m3per år).DANVAs vandstatistik dækker ca. 2,6 mio. personer, altså ca. halvdelen afDanmarks befolkning. Vandforbrug til husholdninger udgør ca. 65 % af detsamlede forbrug opgjort af DANVA, mens forbrug til erhverv og institutionersamt tab i ledninger og filterskylninger udgør resten.Tabel 3.3 Opgørelse af vandets fordeling på hårdhedsgrader hos 76 % af DANVAsmedlemmer, vandstatistik 2008.Hårdhed,⁰dH5 - 1010 - 1515 - 2020 - 25> 251000 m3
% af sum19,718,523,837,60,04
30.89629.15937.34759.148674
3.2
Systemforståelse og afgrænsning
Figur 3.2 viser den systemforståelse, der danner grundlag for vurderingen afcentrale blødgøringsteknologier. Vandets forløb fra det pumpes op til det udle-des til rensningsanlægget er illustreret med pile startende fra toppen af figuren.Endvidere er figuren opdelt på aktører i form af vandforsyning og ledningsejer,husholdninger, erhverv samt rensningsanlæg og ledningsejer. Dertil kommermiljø- og klimaeffekter fra hver enkelt aktør i processen, som påhviler samfun-det som helhed. For hver aktør er nævnt de effekter, der inddrages i analysen.I analysen opgøres de nævnte effekter så vidt muligt kvantitativt, men hvis derikke er datagrundlag til en kvantitativ opgørelse, beskrives effekterne kvalita-tivt.Forbrugergruppen "husholdninger" er en relativt homogen gruppe, mens for-brugergruppen "erhverv" dækker over en lang række forskellige vandforbruge-re, som har meget forskellige effekter af tiltaget. Derfor omfatter analysen en(så vidt muligt) komplet opgørelse af effekterne for forbrugerne. Effekterne forforskellige erhvervsvirksomheder fremgår af kapitel 7, og de indgår ikke i dencentrale samfundsøkonomiske analyse med effekterne for husholdningerne.Husholdningerne forbruger ca. 65 % (DANVA, 2009) af den vandmængde, derleveres fra almene vandforsyningsanlæg, mens erhverv aftager de resterende ca.35 %. Hertil kommer som tidligere nævnt ledningstab og filterskylninger.
.
Central blødgøring af drikkevand
16
Idet den centrale analyse kun omfatter husholdningerne, er effekterne i hus-holdningerne kun medregnet med 65 % i opgørelsen af den resulterende gevinst/ omkostning per m3vand, idet det jo kun er 65 % af den leverede mængde, derpotentielt medfører disse effekter. Effekten for forskellige erhvervstyper er ek-semplificeret i kapitel 7.
GrundvandVandforsyningogledningsejer‐Investerings omkos tni ngerpåanl æg‐Drifts omkos tni ngerpåanl æg‐Drifts omkos tningerilednings netMiljø‐ogklimaeffekter
Husholdninger‐Effekterpå hushol dni ngs a ppa ra ter(opva s ke‐,ka ffe‐ogva s kema s ki ner+el kedl er)(energi forbrugogl eveti ds a mtforbruga fva s kepul verogka l kfjerner)‐Effekterpå ins ta l l a ti oner(va ndva rmere,va rmtva nds behol dere,brus ehoveder,toi l etterogva ndha ner)(energi forbrugogl eveti d)‐Reduceretforbrugafka l kfjernerti lrengøring‐Reduceretforbrugafs æbeti lpersonl i ghygi ejne‐Forbrugeropleveteffekt‐Tids forbrugforforbruger‐SundhedseffektMiljø‐ogklimaeffekter
Erhverv‐Effekterpå hushol dni ngs a ppa ra ter(opva s ke‐,ka ffe‐ogva s kema s ki ner+el kedl er)‐Reduceretforbrugafs æbeti lpersonl i ghygi ejne‐Bespa rel s eiinves teri ngogdri fta fdecentra l ebl ødgøri ngs a nl æg‐Effekterpå fjernvarmea nl ægivarmefors yni ng
Rensningsanlægogledningsejer‐Drifts omkos tningerilednings net
Miljø‐ogklimaeffekter
Figur 3.2
Systemforståelse og -effekter
3.2.1 ScenarierUd fra den beskrevne systemopfattelse er der opstillet nogle scenarier for at sy-stematisere evalueringen af central blødgøring af vand. Scenarierne fastlæggernogle grundlæggende forudsætninger for evalueringen og danner samtidigtbaggrund for den samfundsøkonomiske screening, som beskrives nærmere ikapitel 6.
.
Central blødgøring af drikkevand
17
De to hovedscenarier (I og II) omfatter blødgøring af vand fra hvert deres ud-gangssituation målt på vandets hårdhed. Udgangssituationerne er valgt som re-præsenterende områder med hårdt vand, som er typisk forekommende (se Tabel3.3). Hovedscenarierne er således relevante for forskellige geografiske områ-der. Undersøgelsen er udført således at der blødgøres fra de to ”typiske” højehårdhedsgrader til samme resulterende relativt lave hårdhed (8odH). En resulte-rende hårdhed på 8odH er valgt, da det er et niveau, hvor der forventes en til-strækkelig effekt af blødgøring. Mere konkret er hovedscenarierne defineretsom følger:••Scenarium I: Blødgøring fra hårdhed ca. 22odH til hårdhed ca. 8odH.Scenarium II: Blødgøring fra hårdhed ca. 17odH til hårdhed ca. 8odH.
For hvert hovedscenarium vurderes forskellen i konsekvenser ved at anvendeforskellige blødgøringsteknologi. Da egnetheden af disse vil være afhængig afvandværksstørrelse (se nærmere i kapitel 4), er der i hovedanalysen i den sam-fundsøkonomiske screening foretaget en kobling mellem teknologi og vand-værksstørrelse. Betydningen af denne kobling er siden vurderet i forbindelsemed følsomhedsanalysen. Underscenarierne indeholder således 3 forskelligeblødgøringsteknologier (omtalt i kapitel 4)7og to forskellige vandværksstørrel-ser. Dermed vil screeningsanalysen være opdelt på følgende underscenarier.•••A: Anvendelse af kalkfældning (pellet-metoden) på vandværk med kapaci-tet på 1.500.000 m3/år. Dvs. udfældning af CaCO3ved dosering af NaOH.B: Anvendelse af nanofiltrering på vandværk med kapacitet på 160.000m3/år. Dvs. fjernelse af divalente ioner - heriblandt Ca+2og Mg+2.C: Anvendelse af ionbytning på vandværk med kapacitet på 160.000 m3/år.Dvs. fjernelse af Ca+2og Mg+2ved ionbytning med Na+.
I alt giver dette 6 alternative scenarier som vist i Tabel 6.1.Tabel 3.4Oversigt over scenarierUnderscenarium: Teknologi og vandværksstørrelseA: Pellet-metoden1.500.000 m3/årI: Fra 22 odH til 8 odHII: Fra 17 odH til 8 odHScenarium IAScenarium IIAB: Nanofiltrering160.000 m3/årScenarium IBScenarium IIBC: Ionbytning160.000 m3/årScenarium ICScenarium IIC
Hovedscenarium:
7
idet ikke alle teknologier indgår i den samfundsøkonomiske screening
.
Central blødgøring af drikkevand
18
3.3
Generelle konsekvenser af blødgøring
I dette afsnit gennemgås de forskellige generelle konsekvenser af central blød-gøring af drikkevand. Som beskrevet i afsnit 3.2 er det evalueringens forudsæt-ning, at vandet blødgøres til en resulterende hårdhed på 8odH.3.3.1 Konsekvenser for forsyningsselskaberneBlødgjort vand (med 8odH) vil danne mindre kalk i ledningssystemet. Det kanbetyde længere holdbarhed af ledninger samt lavere energiforbrug til udpump-ning af vand til forbrugerne. Det er fordele, som kan være vanskelig at kvantifi-cere i detaljer. Det er således ikke alle vandværker, der oplever kalkbelægnin-ger i rørene.Korrosionsmæssigt giver blødgjort vand ingen ændringer i forhold til hårdtvand, når det gælder plast-, kobber-, støbejern og stålrør (Harrison, 1997). Devigtigste korrosionsparametre i drikkevand er vandflow, temperatur, pH, led-ningsevne, kloridkoncentration, biofilm, suspenderet stof samt galvanisk tæ-ring, og når der ikke ændres væsentligt på disse parametre, vil korrosionsfor-holdene heller ikke ændres væsentligt (WQA, 2010).I Miljøstyrelsen (2005) er der givet en grundig gennemgang af metalafgivelseog korrosionsforhold for de mest almindelige materialer til vandrør og fittings.Tabel 3.5 er taget fra denne rapport.Tabel 3.5Krav til vandkemi for materialer, der anvendes i vandinstallationer.Skemaet er fra Miljøstyrelsens arbejdsrapport nr. 12/2005.Krav til vandkemi100 mg/l < [HCO3-] < 300 mg/l-([Cl ] + 2[SO4-]) / [HCO3-] < 1 *[Ca2+] > 20 mg/lpH > 7-100 mg/l < [HCO3] < 240 mg/l7,5 < pH < 97,5 < pH < 9[Cl-] < 150 mg/l (250 mg/l) **[Cl-] < 250 mg/l **'Andre kravElektrolyse på anlæg forvarmt brugsvand.Materialet er uegnet, nårvandforbruget er lavtKrav til vandhastighed, seDS 439.Krav til vandhastighed somfor kobberrørIkke-udskiftelige rør forvarmt brugsvand beskyttesmod udvendig fugtIkke-udskiftelige rør forvarmt brugsvand beskyttesmod udvendig fugt. Bør ikkekombineres med varmfor-zinket stål.
MaterialeVarmforzinket stål
KobberFortinnet kobberRustfrit stål med fittings afrustfrit stålRustfrit stål med fittings afrødgods
PEX, PEX-aluminium,PVC-C
Ingen krav
* koncentrationen angives i mmol/l.** enkelte fabrikater er godkendt op til 250 mg/l, som er grænseværdien for klorid i drikkevand.*** Det anbefales at kontakte leverandøren for vurdering af holdbarheden i et givet område.
.
Central blødgøring af drikkevand
19
Miljøstyrelsen (2005) konkluderer, at plast og rustfri stål er de eneste materia-ler, som kan anvendes til alle forekomme vandkvaliteter i Danmark. Rapportensiger, at kobber korroderer mere i hårdt vand med høj koncentration af hydro-genkarbonat og salte end i blødere vand med lavere koncentration af hydrogen-karbonat. Det stemmer godt overens med, at man både i Holland og Sverige fåropløst mindre kobber og bly fra vandinstallationerne, når vandet er blødgjortefter kalkfældningsmetoden, hvor både hårdheden og hydrogenkarbonat er ble-vet reduceret (Mons, et al., 2007).Kobberproblematikken er ikke belyst nærmere i denne redegørelse, men detkan forventes, at slammet på renseanlægget vil have et lavere kobberindhold.I galvaniserede stålrør dannes et beskyttende lag basisk zinkkarbonat indven-digt, når rørene anvendes til hårdt vand, men selv for vand med 8oH vil derdannes belægninger - om end i mindre grad end ved meget hårdt vand. I Miljø-styrelsen (2005) anbefales det, at calciumhårdheden er større end 20 mg/l (2,8odH), samt af hydrogenkarbonat skal ligge mellem 100 og 300 mg/l (se Tabel3.5 i nærværende rapport). Begge disse krav vil normalt være opfyldt, når drik-kevandet fremstilles med 8odH efter de tre hovedmetoder, som er nærmerevurderet i denne rapport.Når der anvendes 8odH blødt vand til vask, er der mindre behov for vaskemid-ler med kemikalier, der binder kalken. Fosfat er et hyppigt anvendt middel til atbinde kalk i vandet, men de seneste år, er fosfaterne dog gradvist blevet erstat-tet med andre stoffer8. De renseanlæg, der har kemisk fosforfældning, vil for-mentligt kunne spare 10 - 20 % af udgifterne til fosforfældningskemikalier, så-fremt vandet blødgøres. Såfremt fosfor også fremover af andre årsager alligevelsubstitueres med andre stoffer, vil den relative besparelse selvfølgelig blive til-svarende mindre. Det vurderes, at der ikke er yderligere, væsentlige fordele forrenseanlæggene.Forskellige livscyklusvurderingsstudier (LCA) (f.eks. Garcia, et al., 2009; Kø-benhavns Energi, 2009; Rygaard, 2010) har vist, at der er en tæt sammenhængmellem energiforbrug, dels til drift af anlæggene, dels til fremstilling af denødvendige materialer til processen, og den resulterende klimaeffekt. Afhæn-gigt af om det resulterende energiforbrug ved central blødgøring bliver størreeller mindre, vil klimaeffekten tilsvarende blive større eller mindre.Arbejdsmiljøforholdene vil ændres noget med de nye blødgøringsprocesser. Ialle processer skal der håndteres og doseres kemikalier. Ved ionbytning anven-des salt til regenerering. Ved nanofiltrering anvendes antiscalings- og rense-midler9. Ved pelletmetoden anvendes natronlud og saltsyre, som både skal op-lagres og håndteres.
8
I dag udgør fosfor fra vaskemidlerne kun 30 % af det fosfor, som ledes til de kommunalerenseanlæg.9De anvendte midler er godkendt til brug i forbindelse med fødevarer, hvilket må antagesat reducere arbejdsmiljørisikoen.
.
Central blødgøring af drikkevand
20
I det daglige er der næppe de store arbejdsmiljøbelastninger, men ved kemika-liehåndteringen og rengøring af udstyr og anlæg, er der dog en risiko for på-virkning med kemikalier. Det kan man gardere sig imod med passende værne-midler, og der skal laves arbejdspladsbrugervejledninger, APB, der beskriver,hvordan der skal arbejdes med de nye anlæg.3.3.2 Konsekvenser hos forbrugerneI dette afsnit ses der på de forskellige konsekvenser i husholdningerne. De spe-cifikke konsekvenser anvendt i den samfundsøkonomiske screening fremgår afkapitel 6.Energiforbrug
Ved tilkalkning af husholdningsmaskiner (vaskemaskiner, opvaskemaskiner,kaffemaskiner og el-kedler) vil opvarmning gå langsommere, fordi der danneskalkbelægninger på varmelegemer og andre udsatte steder. Det betyder, at pro-cestiden i den pågældende maskine er længere, og at varmeafgivelsen til omgi-velserne derved forøges. Samtidig efterlades der en unødvendig varmerest ikalklaget, som efterfølgende afgives til skyllevand eller omgivelserne.For varmevekslere og varmtvandsbeholdere vil kalkbelægningerne også betydeet større energiforbrug. Husstande med fjernvarme anvender en varmevekslersamt eventuelt også en varmtvandsbeholder til fremstilling og opbevaring afvarmt vand. Når varmeveksleren kalker til, nedsættes varmeovergangen, og derskal sendes mere fjernvarmevand igennem for at producere tilstrækkelig varmtvand med den rette temperatur. Herved stiger temperaturen på returvandet tilfjernvarmeværket, hvilket er uøkonomisk. Mange fjernvarmeværker tager bl.a.hensyn til returvandstemperaturen i afregningen med forbrugerne, og derfor vilen tilkalket varmveksler være en ekstra udgift for forbrugeren. KE har beregnet,at der årligt vil kunne spares 4000 MWh (3 mio. kr.) på denne konto hos deresforbrugere, hvis hårdheden på postevand nedsættes fra 20 til 10odH. Besparel-sen vil øges til 8000 MWh (6 mio. kr.) i 2025, når KE har konverteret hele de-res fjernvarmesystem fra damp til vand. Denne besparelse er ikke medtaget iden samfundsøkonomiske screening. Da dette vil kræve en landsdækkende op-gørelse af fjernvarmeandelen hos forbrugerne i hårdtvandsområderne og en op-gørelse af i hvilket omfang der opkræves den omtalte ekstraafgift.Tilkalkning af en varmtvandsbeholder betyder ikke direkte dårlig varmeøko-nomi. Når kalklaget bliver tilstrækkelig stort, bliver der imidlertid mindre la-gervolumen i beholderen, og man kan ikke levere varmt vand nok til at fylde etbadekar eller tage flere brusebade i træk. Ofte løses problemet ved at skrue opfor varmvandstemperaturen, men det er en kortvarig løsning. Temperaturen afdet varme vand bør være mindst 55oC for at undgå legionella, og den bør ikkeoverstige 60oC, da det vil medføre af kraftig forøgelse af kalkudfældningen.Med øget kalkdannelse i varmtvandsbeholderen formindskes beholderens ef-fektive rumfang yderligere, og problemet bliver større end før.
.
Central blødgøring af drikkevand
21
Reduktion af kalkindholdet i det anvendte vand vil således kunne medføre etmindre energiforbrug i husholdningerne både til husholdningsmaskiner og tilvarmt vand. Dette giver både en direkte reduceret omkostning til energi, ogprincipielt også en mulighed for at undgå en eventuel "strafafgift" ved for højtreturvand til fjernvarmeforsyningen.Kemikalieforbrug
Blødt vand betyder mindre forbrug af sæbe og rengøringsmidler samt afkalk-nings- og afsyringsmidler. Tilkalkning af kaffemaskiner og el-kedler antages atvære proportional med hårdhedsgraden, og forbrug af afkalkningsmidler til dis-se apparater vil falde proportionalt med den reducerede hårdhed i vandet. For-bruget af vaskepulver i vaskemaskiner vil ligeledes falde. Såfremt der genereltforetages en omlægning til blødt vand i Danmark, må det forventes, at sam-mensætningen af det anvendte vaskepulver vil blive ændret på sigt.Tilkalkning af fliser og sanitetsudstyr vil reduceres proportionalt med den redu-cerede hårdhed i vandet. Derved vil der spares på de rengøringsmidler, sombruges til fjernelse af kalkbelægninger.I opvaskemaskiner er situationen lidt anderledes, da de fleste opvaskemaskinerhar indbygget et ionbytningsfilter, der skal regenereres med salt (NaCl), nårfilteret er mættet med calcium og magnesium. Hyppigheden for regenereringvil nedsættes proportional med den reducerede hårdhed i vandet, og derfor vilsaltforbruget også reduceres proportionalt.Afsyringskemikalier til varmevekslere og varmtvandsbeholdere anvendes kun ibeskedent omfang i dag. I stedet anvendes disse installationer, indtil tilkalk-ningen er blevet helt uacceptabel, hvorefter de kasseres. Ved brug af blødgjortvand vil disse installationer stadigt kalke til, men med stærk reduceret hastig-hed proportionalt med den reducerede hårdhed i vandet.Ændret levetid på apparater
En reduktion af tilkalkningen vil forøge levetiden på mange husholdnings-apparater og sanitetsartikler i husholdningen. Mange andre forhold spiller dogind på, hvornår disse apparater og dele udskiftes. Moden er en afgørende faktor,der er årsag til, at apparater og dele ofte udskiftes, før de er slidt ned. I denneundersøgelse er det forsøgt at tage højde for dette i vurderingen af den faktiskegennemsnitlige levetidsforlængelse, selv om den teoretiske levetid godt kanvære betydeligt længere. Udgangspunktet for størrelsesordenerne i det følgendeer en hårdhed på 22odH, svarende til det højeste hårdhedsniveau anvendt i densamfundsøkonomiske screening.Kaffemaskiner og el-kedler har typisk en maksimal levetid på 7 år, og den vilskønsmæssigt kunne forøges med 50 % - 75 %, hvis der kun anvendes blød-gjort vand. Dette er begrundet i, at levetiden normalt er lav på grund af denkraftige tilkalkning og den jævnlig rensning med afsyringsmidler (eddikesyre,citronsyre, o.l.).
.
Central blødgøring af drikkevand
22
Tilkalkning af varmelegemer i vaskemaskiner og opvaskemaskiner har stor be-tydning for maskinens effektivitet. Vaskemaskinerne er mest udsat, da de ikkehar indbygget et decentralt blødgøringsfilter, som findes i opvaskemaskinerne.Som udgangspunkt kan der regnes med en levetid på ca. 10 år, når der anven-des hårdt vand, og den forventes at kunne forlænges med ca. 50 % ved at gåover til 8odH vand. Der er mange andre ting, der er afgørende for maskinenslevetid (pumpe, ventiler, slanger, programværk), og mange gange vælger for-brugeren at skifte maskinen, når den er i stykker, fordi en reparation ofte eruforholdsmæssig dyr sammenlignet med prisen på en ny maskine.Varmtvandsbeholdere og varmevekslere har typisk 20 års levetid ved brug afhårdt vand - ofte endda mere. Ved brug af 8odH vand vil levetiden af disse ap-parater blive markant forlænget - forventeligt op til 50 %.WC-kummer er nok de mest udsatte sanitetsprodukter med hensyn til kalkud-fældning. I løbet af nogle få år kan et toilet begynde at løbe, fordi der udfældeskalk i cisternen, hvilket forhindrer den automatiske flyderlukning eller afspær-ring til selve kummen. Det kan i starten ofte klares med lidt manuel rensninginde i cisternen, men efterhånden kan disse smårensninger ikke løse problemet.Man kan nu enten indsætte nye reservedele eller købe ny cisterne, men dissereparationer er ofte lige så dyre som et nyt toilet, så mange vælger at udskiftehele toilettet. VVS-ingeniører regner typisk med 20 års levetid for en ny WC-kumme, men så lang tid er gennemsnitslevetiden sandsynligvis ikke i dag. Detanses for realistisk, at den faktiske levetid kan øges fra 15 til 25 år, hvis manhar 8odH vand i stedet for vand med 22odH.Vandhaner er mindre udsat for kalkbelægningen indeni. Det er som regel pella-toren, der kalker til og skal afkalkes 2-4 gange årligt, når man har hårdt vand.Efter nogle år er pellatoren så slidt, at den skal skiftes - typisk hver 5. år. Selvevandhanen får udvendige kalkbelægninger, som kan fjernes med syre eller spe-cielt kalkfjerningsmiddel. Denne behandling giver efterhånden vandhanen enkedelig gullig overflade, og mange forbrugere vælger at skifte hanen. Med 8odH vand vil selve vandhanen holde det pæne udseende i længere tid, og leveti-den kan måske forøges fra 20 til 25 år, men mange forbrugere vil formentligtskifte vandhanen ud oftere, fordi man ønsker nye og smartere modeller.Brusehoveder kalker hurtigt til, men det gælder først og fremmest den gammel-dags type med metal hulplade. Den nye type med indlagt plastmembran kalkerstor set ikke til, da hullerne i plastmembranen hele tiden arbejder i takt med, atder skrues op og ned for vandet. Derfor bliver der ikke ro til, at der kan udfæl-des kalkpartikler, som kan sidde fast i hullerne. Brug af 8odH vand vil forment-ligt øge levetiden af de gammeldags brusehoveder med 50 - 100 %, men det harsandsynligvis ingen væsentlig indflydelse på levetiden af moderne brusehove-der med plastmembraner.Omkostningerne relateret til bortskaffelse af husholdningsapparater og installa-tioner er ikke medtaget i den samfundsøkonomiske screening, men vil selvføl-gelig afhænge af hyppigheden, hvormed disse udskiftes, som vil være stigendemed vandets hårdhed.
.
Central blødgøring af drikkevand
23
Når man har blødt vand (8odH) i husholdningen i modsætning til hårdt vand(22odH) spares en hel del tid til vedligeholdelse:•••Kaffemaskinen og el-kedlen skal kun afkalkes halvt så ofte eller endnumindre.Behov for afkalkning af vaske- og opvaskemaskiner reduceres betydeligt.Der er mindre rengøringsarbejde med at fjerne kalkbelægninger på fliser,håndvask, badekar, WC-kumme, vandhaner samt brusehoveder og bruse-slanger.Varmtvandsbeholdere og varmevekslere skal kun afsyres halvt så ofte ellerendnu mindre (såfremt man gør dette).
Mindre vedligeholdelse
•
Sundhedseffekter
WHO har haft et ekspertpanel til at gennemgå foreliggende viden om effekterneaf hårdt vand på helbredet i forhold til blødt vand og har sammenfattet den vi-den, som der er enighed om (WHO, 2009 a & b). Det følgende resumé er pri-mært baseret på disse opgørelser, suppleret med specifikke referencer til enrække væsentlige undersøgelser. I afsnit 6.4.9 er beskrevet, hvilke sundhedsef-fekter, det er muligt at estimere omkostninger ved, og som derfor er medtaget iden samfundsøkonomiske screening.10De potentielle sundhedsproblemer relaterer sig til ændringerne i vandets ind-hold af calcium, magnesium og natrium. Både calcium og magnesium er essen-tielle for menneskers sundhed. Fødevarer (herunder vand) er den væsentligstekilde for indtag af både calcium og magnesium (typisk mere end 80 %, restendækkes af kosttilskud ). Det typiske bidrag af calcium og magnesium fra vandligger på 5 til 20 % af det samlede indtag (WHO, 1973; National ResearchCouncil, 1977; Neri & Johansen, 1978).Man skal her være opmærksom på, at der er store variationer i forskellige indi-viders behov for og indtag af disse stoffer. Biotilgængeligheden af calcium ogmagnesium ligger på ca. 50 % for både mælk og vand. WHO's ekspertpanelkonkluderer, at de fleste voksne i de industrialiserede lande (således også iDanmark) ikke får de anbefalede mængder af calcium og/eller magnesium.Hårdt vand kan udgøre en væsentlig kilde til indtaget af calcium og magne-sium, hvorfor ændringer af vandets hårdhed i forbindelse med vandbehand-lingen kan have betydning for især udsatte gruppers indtag af calcium og mag-nesium.
Det drejer sig om hjerte-karsygdomme relateret til magnesiumindtag samt caries somfunktion af vandets calciumindhold.
10
.
Central blødgøring af drikkevand
24
CalciumMere en 99 % af den totale mængde af calcium i kroppen findes i knogler ogtænder. Resten af det tilstedeværende calcium bruges i metabolismen som sig-nalgiver for sammentrækning af blodsystemet, blodstørkning, sammentrækningaf muskler og transmissioner i nervesystemet.Calciummangel er tæt knyttet til knogleskørhed. Det er godt underbygget, at etøget indtag af calcium for især dem, der har haft et lavt indtag tidligere, øgerknoglemassen for unge under vækst og reducerer knogleskørhed og risiko forbrud hos ældre.Sammenhængen mellem nyresten og indtag af calcium afhænger af, om calci-um indtages alene (som kosttilskud) eller sammen med fødevarer, herundervand. I det første tilfælde viser en meget stor undersøgelse, at calcium indtaget iforbindelse med kosttilskud kan øge risikoen for nyresten, mens indtaget medføde og vand beskytter mod nyresten.Forhøjet blodtryk afhænger af mange faktorer, men det er vist i nogle - menikke alle studier, at et tilstrækkeligt indtag af calcium giver lavere risiko forhøjt blodtryk. Det er snarere for indtaget af mælkeprodukter end indtaget afcalcium, der er vist sammenhæng med lavere blodtryk og risiko for slagtilfæl-de.Sammenhængen mellem calciumindtag og sukkersyge (type 2), og dermedovervægt, er et område, der forskes i, men der findes endnu ikke resultater, somkan danne grundlag for en mere præcis vurdering.Endelig har et ganske nyt dansk studie påvist sammenhæng mellem huller itænderne og indholdet af calcium og fluor i drikkevand (Buvo, et al., 2008 ogArvin, et al., 2010). Reduktion af calcium i drikkevandet vil ifølge dette studiemedføre en stigning i antallet af huller i tænderne11.MagnesiumMagnesium er den fjerde mest hyppigt forekommende kation i kroppen og denanden mest forekommende kation i cellevæske. Magnesium er involveret ikroppens energiomsætning og i syntesen af proteiner m.m. Desuden er magne-sium nødvendig for regulering af insulinfølsomhed og hjerte- og kredsløbs-funktionerne.Flere studier har vist, at et tilstrækkeligt indtag af magnesium beskytter imodsukkersyge (type 2).Tilsvarende har flere studier vist, at et tilstrækkeligt indtag af magnesium be-skytter mod hjerteslag. Ligeledes er en sammenhæng påvist mellem for lavtmagnesiumindtag og hjerteflimmer, samt at et tilstrækkeligt magnesium indtagbeskytter mod åreforkalkning.
11
Se nærmere i afsnit 6.4.9
.
Central blødgøring af drikkevand
25
Forhøjet blodtryk hos gravide er i årevis blevet behandlet med indtag af magne-siumsalte. Et nyligt studie viste, at et tilstrækkeligt indtag af magnesiumsulfatreducerer risikoen for forhøjet blodtryk med 50 %. Visse generelle studier harantydet en sammenhængen mellem mangel på magnesium og forhøjet blodtryk,men der er ikke påvist en entydig sammenhæng i kliniske studier.Sammenhængende studier af større befolkningsgrupper har vist en vis sammen-hæng mellem tilstrækkeligt indtag af magnesium (over 10 mg/l) og formindsketdødelighed p.g.a. hjerte- karsygdomme (hvilket ikke i sig selv dokumentererkausalitet). Et af de større studier er udført i Sverige (Rubinowits, et al., 1999),hvor forfatterne påviser en sammenhæng mellem vandets indhold af magne-sium og calcium og akutte blodpropper hos kvinder. Et andet svensk studie fra2005 (Rosenlund, et al.) viste dog ingen sammenhæng, men havde en begræn-set spændvidde i koncentrationsniveauerne.12Et studie (Marque, et al., 2003) har vist en væsentlig sammenhæng mellemvandets indhold af calcium og magnesium og ældre menneskers død af hjerte-sygdomme som et eksempel på potentiel påvirkning af en særligt udsat gruppe.Argumentet er her, at vandets indhold af disse stoffer udgør en større andel afdet samlede indtag, idet ældre mennesker typisk drikker mindre mælk og spisermindre mængder af mælkeprodukter.En sikker sammenhæng mellem vandets hårdhed og dødelighed p.g.a. hjerte-karsygdomme er dog ikke påvist, selvom et engelsk studie (Pocock, et al.,1981) viste 10 - 15 % større dødelighed med baggrund i hjerte- karsygdomme iområder med blødt vand (0,25 mmol/l). Blandt andet af denne grund har WHOikke fastsat specifikke grænser (hverken nedre eller øvre) for drikkevands ind-hold af calcium og magnesium, hvilket var tilfældet i tidligere udgaver afWHO's retningslinjer for drikkevandskvalitet (WHO, 1996 m.fl.). WHO anbe-faler dog, at vandet sikres et tilstrækkeligt (sædvanligt) indhold af calcium ogmagnesium, hvis der foretages central blødgøring af vandet, som væsentligtreducerer indholdet af calcium og magnesium. Samtidigt har WHO anbefalet,at der foretages yderligere studier af sammenhængen mellem vandets indholdaf især calcium og magnesium og sundhed. WHO har desuden igennem de se-neste år udarbejdet flere opgørelser af eksisterende viden om sundhedseffekteraf at drikke demineraliseret vand m.m.BørneeksemNogle studier (McNally et al., 1998; Miyake et al., 2004) har påpeget en muligsammenhæng mellem børneeksem og vands hårdhed. Årsagssammenhængenkunne være en større brug af sæbe, når vandet er hårdt.NatriumI forbindelse med blødgøring af vand ved kalkfældningsmetoden og ved ion-bytning øges natrium koncentrationen (se kapitel 4). Generelt udgør indtaget afnatrium med vand en ret lille del af det samlede natriumindtag. Nogle studierhar vist sammenhæng mellem højt indtag af natrium og højt blodtryk.I Rosborg, et al. (2006) findes en sammenfatning af resultaterne af en række af de væ-sentligste studier.12
.
Central blødgøring af drikkevand
26
Ifølge WHO (2003) er sammenhængen dog ikke entydig. De har således ikkefastsat et krav til et maksimalt indhold af natrium i drikkevand.FluoridHvis blødgøringsteknologien reducerer indholdet af fluorid i vandet, anbefalerWHO tilsætning af fluorid til et indhold på 0,5 til 1 mg /l. De siger dog, at detteikke er relevant, hvis der generelt er en god viden om tandhygiejne i samfundet,og at køb af fluorholdig tandpasta er en mulighed.MetallerEn potentielt større frigivelse af metaller som følge af øget korrosion resulte-rende fra blødgøringen kan potentielt have sundhedsmæssige effekter. Spørgs-målet om korrosion er behandlet i afsnit 3.3.1, hvor det konkluderes, at der ge-nerelt ikke kan forventes større korrosion som følge af blødgøring. Der kanendvidere henvises til Mons, et al. (2007), hvor der argumenteres for blødgø-ring som en måde at reducere frigivelse af metaller fra rørsystemet.Klimaeffekter
Der kan forventes en mindre klimaeffekt ved anvendelse af blødt vand, idetenergiforbruget i husholdninger og erhverv vil blive mindre som følge af debeskrevne effekter.Forbrugeroplevede effekter
For forbrugerne vil der udover de ovenfor beskrevne effekter være en positivoplevelse ved blødt vand i stedet for hårdt alene p.g.a. den æstetiske oplevelseaf at være fri for kalkrande og -pletter. Smagen af vandet vil også ændres, menom dette opleves positivt eller negativt vil være meget individuelt. Tilsvarendevil oplevelsen af at bade og vaske hår i blødt vand frem for hårdt være indivi-duel.
3.4•
ReferencerAndersen, A., Fortenay, F. og Nielsen, K. (2005): Vejledning om metalli-ske materialer til vandinstallationer. Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, nr.12/2005.Andreasen, P. & Stubsgaard, A.E. (2002): Reduktion af miljøbelastningenfra tøjvask. Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, nr. 37.Bruggen, B. van der, Goosens, H., Everard, P.A., Stemgée, K. & Rogge,W. (2009): Cost-benefit analysis of central softening for production ofdrinking water.Journal of Environmental Management,91, pp 541-549.Buhl, L. (2007): Legionella og varmt brugsvandsinstallationer. DanskFjernvarmes regionalmøder 2007. Teknologisk Institut.By- og Landskabsstyrelsen (2010): Handlingsplan til sikring af drikke-vandskvaliteten 2010-2012, UDKAST, 12. juli 2010.
••
••
.
Central blødgøring af drikkevand
27
••••
By- og Landskabsstyrelsen (2009): Kvaliteten af det danske drikkevand forperioden 2005-2007DANVA (2010): Vandstatistik 2008:2.DANVA (2009): Vand i tal. DANVAs benchmarking og vandstatistik2009Garcia, A.L.T, Godskesen, B., Nielsen, K.D., Wind, E. & Rothuizen, E.D.(2009): Life Cycle Assessment on Central Softening of Drinking Water inCopenhagen. DTU Management in co-operation with Københavns EnergiA/S.GEUS (2010): Grundvand. Status og udvikling 1989 – 2008Harrison, J. (1997): Softened water does not cause corrosion, Water Tech-nology, 20, 7.http://www.watertechonline.com/articleprint.asp?print=1&IndexID=5200702Københavns Energi & Hvidovre Forsyning (2009): LCA af vand-forsyningsalternativer. Studie udført af COWI A/S.Miljøstyrelsen (2005): Vejledning om metalliske materialer til vandinstal-lationer, arbejdsrapport nr. 12/2005 fra Miljøstyrelsen.Mons, M.; van Duk, H.; Gatel, D. Hesse, S. & Nguyen, M.-L. (2007): Sof-tening, conditioning and the optimal composition of drinking water,Water,21, pp 19 - 21.Poulsen, O. & Buhl, L. (2010): Personlig kommunikation vedr. tilkalkningaf rørsystemer og installationer. Teknologisk InstitutRygaard, M. (2010): Desalinated water in urban water supplies – a systemsapproach to identify optimal drinking water composition. PhD Thesis.Rygaard, M.; Arvin, E. & Binning, P.J. (2010): Indirect economic impactin water supplies augmented with desalinated water.Water Science &Technology: Water Supply,10.4, pp 664-671.Water Quality Association(2010): Teknisk information om korrosionsfor-hold i vand mm.http://www.wqa.org/Winther, L., Hentze, M., Linde, J.J. & Jensen, H.T. (2009): Spildevands-teknik, Polyteknisk Forlag.
••
•••
•••
••
.
Central blødgøring af drikkevand
28
Sundhed•Arvin, E., Bardow, A., Bruvo, M, Rygaard, M. & Spliid, H. (2010): DentalCaries affected by water quality and water treatment. IWA Montreal, 19-24 September 2010.Bruvo, M., Ekstrand, K., Arvin, E., Spliid, H., Moe, D., Kirkeby, S. &Bardow, A. (2008): Optimal drinking water composition for caries controlin populations.J. Dent. Res.87(4), 340–343.Marque, S., Jacqmin-Gadda, H., Dartigues, J.-F. & Commenges, D.(2003): Cardiovascular mortality and calcium and magnesium in drinkingwater: An ecological study in elderly people. European Journal of Epide-miology, Volume 18, Number 4, 305-309.McNally, N. J., Williams, H. C., Phillips, D. R., Smallman-Raynor, M.,Lewis, S., Venn, A. & Britton, J. (1998): Atopic eczema and domestic wa-ter hardness.Lancet.352 (9127), 527–531.Miyake, Y., Yokoyama, T., Yura, A., Iki, M. & Shimizu, T. (2004): Eco-logical association of water hardness with prevalence of childhood atopicdermatitis in a Japanese urban area.Environ. Res.94(1), 33–37.National Research Council (1977): Drinking water and health. Washing-ton, DC, National Academy of Sciences.Neri, L.C. & Johansen, H.L. (1978): Water hardness and cardiovascularmortality.Annals of the New York Academy of Sciences,304:203–221.Pocock, S.J.; Shaper, A.G. & Packham, R.F. (1981): Studies of water qual-ity and cardiuvacular disease in the United Kingdom,The Science of theTotal Environment,18, 25 - 34.Rosborg, I.; Nihlgård, B.; Gerhardsson, L. & Sverdrup, H. (2006): Concen-trations of inorganic elements in 20 municipal waters in Sweden beforeand after treatment – links to human health.Environmental Geochemistryand Health,28:215–229Rosenlund, M., Berglind, N; Hallqvist, J.; Bellander, T. & Bluhm, G.(2005): Daily intake of magnesium and calcium from drinking waster inrelation to myocardial infarction,Epidemiology.16(4): 570 - 576.Rubenowitz E, Axelsson G, Rylander R. (1999): Magnesium and calciumin drinking water and death from acute myocardial infarction in women.Epidemiology.10(1):31-6.WHO (1973): Trace elements in human nutrition: report of a WHO ExpertCommittee. Geneva, World Health Organization (WHO Technical ReportSeries, No. 532).
•
•
•
•
•••
•
•
•
•
.
Central blødgøring af drikkevand
29
•
WHO (1996): Guidelines for Drinking-water Quality. 2nd edition, vol. 2,Health Criteria and Other Supporting Information. World Health Organiza-tion, Geneva.WHO (2003): Sodium in Drinking-water. Background document for de-velopment of WHO Guidelines for Drinking-water Quality.WHO/SDE/WSH/03.04/15WHO (2009a): Calcium and magnesium in drinking-water: public healthsignificance. Geneva, World Health Organization.WHO (2009b): Hardness in Drinking-water. Background document fordevelopment of WHO Guidelines for Drinking-water Quality.WHO/HSE/WSH/09.01/10.
•
••
.
Central blødgøring af drikkevand
30
4
Teknologibeskrivelser
I dette kapitel gennemgås de mest kendte, afprøvede og dokumenterede tekno-logier for central fjernelse af kalk fra drikkevandet: kalkfældning, ionbytning,nanofiltrering, omvendt osmose, magnetiske metoder samt ultralyd og pulse-rende strøm. I kapitel 5 foretages en teknisk og miljømæssig sammenligning afteknologierne, ligesom de resulterende vandkvaliteter sammenholdes.
4.1
Kalkfældning (pellet-metoden)
Kalkfældningsmetoderne omfatter reduktion af hårdheden ved udfældning afCaCO3ved dosering af NaOH eller Ca(OH)2samt eventuelt Na2CO3. Den mestanvendte metode er pelletmetoden, hvor der foretages en hurtig udkrystallisati-on af calcit (CaCO3) i en speciel "fluidised bed" kolonne. I Figur 4.1er vist etprincip flow-sheet for et blødgøringsanlæg efter kalkfældningsmetoden.Opspædningsvand, 0-10%NaOH +sandkornFra boringer102 %Til forbruger100 %
Vandværk:Beluftning
92-102 %
Fluidisedbedkolonne
90-100 %
Filter
Rentvandstank
Kalkpelletsca. 2 %
Figur 4.1. Princip flow-sheet for blødgøringsanlæg baseret på kalkfældningsmetoden
Udfældning af CaCO3ved tilsætning af NaOH (I) eller Ca(OH)2(II) samt evt.Na2CO3er en kendt metode til fjernelse af calcium i vand. Når der tilsættes enbase til vandet, stiger pH, hvilket forrykker ligevægten i karbonatsystemet, ogder dannes mere karbonat, som udfældes med det tilstedeværende Ca+2i van-det. Følgende reaktionsskemaer viser de kemiske reaktioner i vandet:(I) Ca+2+ HCO3-+ NaOH→CaCO3+ Na++ H2O(II) Ca+2+ 2HCO3-+ Ca(OH)2→2CaCO3+ 2H2O
.
Central blødgøring af drikkevand
31
Anvendes NaOH, forsvinder der 1 molekyle bikarbonat ved fældning af 1 cal-cium-ion. Anvendes Ca(OH)2, forsvinder 2 molekyler bikarbonat pr. calcium-ion, der udfældes i vandet. Det skyldes, at man også udfælder de "nye" calci-um-ioner, som tilføres med Ca(OH)2. Derfor dannes der mere calciumkarbonat(biprodukt), når der anvendes calciumhydroxid i stedet for natronlud. Hvisvandet kun har et lille indhold af bikarbonat, er der behov for at tilsætteNa2CO3for at få mere karbonat til rådighed for fældningen.Pelletmetoden har efterhånden vundet betydelig udbredelse, da den har flerefordele sammenlignet med en traditionel fældning af calciumkarbonat. Pellet-metoden er en specifik udkrystallisation af calcit (calciumkarbonat). Udkrystal-lisationen starter på nogle meget fine sandkorn (podning), der tilsættes i en højreaktor, hvor der føres vand til i bunden, mens sandkorn føres til i midten afreaktoren. Efterhånden udkrystalliseres mere og mere calcit på sandkornene, såde vokser i størrelse og vægt og synker til bunden, hvor der regelmæssigt af-tappes kalkpartikler på ca. 1 mm i diameter. Hastigheden af den opadgåendevandstrøm er afpasset efter partiklernes bundfældningshastighed, så man pådenne måde har sandkornene opslæmmet i vandstrømmen (en såkaldt "fluidisedbed"). Figur 4.2 viser en skematisk oversigt af et pelletanlæg.
Figur 4.2. Skematisk oversigt af et blødgøringsanlæg baseret på pelletmetoden
.
Central blødgøring af drikkevand
32
Når calcit udkrystalliseres, opnås nogle meget rene calciumkarbonat krystaller,hvorimod der ved en mere traditionel fældning af CaCO3kan ske medudfæld-ning af andre ioner (f.eks. jern). Magnesium forbliver opløst i vandet, når detblødgøres efter pelletmetoden.Ved blødgøring med kalkfældningsmetoden stiger vandets pH til 8,5-8,8. Detvil derfor være nødvendigt at neutralisere med syre, før vandet kan afleveres tilforbrugerne. Det bør overvejes, at foretage en løbende kontrol af pH i det pro-ducerede vand, så udpumpningen kan stoppes, hvis ikke pH ligger i det ønske-de område.Der er også behov for en efterfiltrering af vandet for at fjerne små kalkpartikler,som ikke er blevet udskilt i reaktoren. I de økonomioverslag, der danner grund-lag for den samfundsøkonomiske screening, er det forudsat, at pelletreaktorenanvendes mellem beluftning og filteret, så man kan benytte det eksisterendefilter på vandværket, hvilket også er den mest almindelige måde i udlandet.Pelletreaktoren kan dog også anbringes før beluftningen eller efter filteret, menanbringes den efter filteret, skal der etableres separat slutfiltrering for at fjernesmå kalkpartikler. Ved at placere en pelletreaktor mellem beluftningen og slut-filtreringen på et eksisterende vandværk undgår man en ekstra slutfiltrering. Tilgengæld vil en eventuel jernudfældning fra beluftningen fjernes sammen medde dannede calcitkrystaller, som derved bliver forurenet med jern (okker). Dettekan have betydning for den mulige håndtering af restproduktet.I Holland anvendes metoden også for at reducere opløsning af bly og kobber ivandrørsystemet. Metoden har der ført til en reduktion på 50 - 75 % i indholdetaf bly og kobber i vandet og dermed også i en reduktion af disse stoffer i spil-devandsslammet. I Holland anvendes det jernforurenede calcit ved smeltning afstål.Metoden kan anvendes på både store og små vandværker, men den forekommernoget kompliceret for de små værker, hvis processen skal styres optimalt, fordidoseringen er afhængig af råvandets sammensætning, temperaturen og tryktabeti reaktoren. Ændring af doseringen kan være nødvendig for at få den rettevæksthastighed og alder af partiklerne. Den enkleste styring er baseret på tryk-faldet i reaktoren, og det kunne give nogenlunde gode resultater på små anlæg,som ikke har ressourcer til en mere omfattende overvågning af processen.Ved pelletmetoden kan man udfælde calcium ned til 20 mg/l svarende til 2,8⁰dH.Resthårdheden fra magnesium vil i Danmark typisk være 3-4odH, såledesat den samlede resthårdhed i vandet vil ligge på 6-7odH. I den samfunds-økonomiske screening er det forudsat, at vandet blødgøres til 8odH. Derfor kander blive behov for at opspæde med op til 10 % andet vand, som ikke er blød-gjort ved pelletmetoden.Ved lavt bikarbonatindhold i det oppumpede vand skal vandsammensætningenjusteres yderligere, idet drikkevand ifølge drikkevandsbekendtgørelsen bør in-deholde mindst 100 mg/l bikarbonat.
.
Central blødgøring af drikkevand
33
Ved lav bicarbonatkoncentration i vandet bør anvendes NaOH i stedet forCa(OH)2til pH-justering, og der kan eventuelt tilsættes Na2CO3, hvis der erbehov for mere bikarbonat i vandet.
4.2
Ionbytning
Fjernelse af Ca+2og Mg+2kan ske ved ionbytning, typisk med Na+(regenere-ring af harpiks med NaCl). Metoden kan suppleres med en afcarbonisering,hvor en stor del af karbonatindholdet fjernes som CO213. Ionbyttermassen kanregenereres med CO2.Opspædningsvand, 36-47%
NaCl
1,6-1,9 %
Fra boringer102 %
Vandværk:Beluftning og filtrering
53-64%
Ionbytter
53-64%
Rentvandstank
Til forbruger100 %
Eluat fraregenerering1,6-1,9 %
Figur 4.3. Princip flow-sheet for blødgøringsanlæg baseret på ionbytningsmetoden
Ved blødgøring med ionbytter udbyttes vandets Ca2+og Mg2+med Na+fra ion-byttermassen (resinen). Vandets hårdhed fjernes herved fuldstændigt. Ionbyt-termassen er normalt anbragt i en stål- eller plastkolonne, hvor vandet strøm-mer igennem med en passende hastighed (typisk 20 - 60 m3/h).Når ionbyttermassen er mættet med calcium og magnesium, skal den regene-reres med en stærk opløsning af NaCl i vand. Ved store anlæg, der har et stortsaltforbrug, fremstilles saltopløsningen i en såkaldt "brine-maker". Ved mindreanlæg fremstilles saltopløsningen ved at lede vandet gennem en beholder medsaltklumper. Til regeneration anvendes typisk ca. 2 % af den ved ionbytningenproducerede mængde vand. Vandet fra regenereringen kaldes eluat, og det in-deholder forholdsvis store koncentrationer af calcium, magnesium, natrium ogklorid. Eluatet skal bortskaffes og er som sådan gået til spilde. Til regenera-tionen anvendes typisk 30 - 38 g NaCl pr.⁰dHpr. m3vand.Der findes forskellige regenereringsmetoder. Ved den traditionelle metodeskylles ionbyttermassen først med en stærk saltopløsning (medstrøms), hvoref-ter der skylles efter med en nøje fastlagt mængde rent vand. Der kan spares bå-de vand og kemikalier ved at anvende modstrøms regenereringsmetoder, og detkan godt betale sig ved store ionbytningsanlæg. Regenereringen foregår nor-eller den kan køres efter CARIX metoden, som dog endnu ikke er bredt anvendt. Dennemetode kan fjerne calciumioner og sulfationer fra vandet og aflevere brintioner og bicarbo-nationer til vandet i stedet for.13
.
Central blødgøring af drikkevand
34
malt fuldautomatisk, idet starttidspunktet styres fra et kontaktvandur, der giversignal, når en bestemt vandmængde har passeret. Vandkapaciteten pr. regenera-tion afhænger af vandets hårdhedsgrad.Det blødgjorte vand indeholder hverken calcium eller magnesium, men disseioner er blevet erstattet af en tilsvarende mængde natrium i stedet (2 Na+pr.Ca+2). Ønskes en veldefineret lav hårdhed i det producerede drikkevand, kandet opnås ved at blande blødgjort vand med ikke blødgjort vand. Har råvandetf.eks. 16⁰dH,og der ønskes 8odH i det producerede vand, kan det opnås ved atblande det blødgjorte vand med råvand i forholdet 1:1. Det blandede vand vilindeholde 50 % calcium og 50 % magnesium i forhold til råvandet. Natrium ersteget tilsvarende, hvilket er 1,15 mg natrium pr. mg calcium og 1,89 mg natri-um pr. mg magnesium. Koncentrationen af de øvrige ioner i det blandede vandvil være uændret.Ionbytning bør anvendes som en efterrensningsproces på vandværket, hvor manførst har fjernet jern, mangan og ammonium, som kan give driftsproblemer iionbytningsanlægget.Et komplet anlæg består af flere ionbytterkolonner i parallel drift. Med tre ko-lonner vil de to normalt være i drift, mens den tredje er under regenerering ellerpå standby. Med denne løsning skal hver kolonne have en flow-kapacitet påmindst 50 % af den fulde kapacitet. Det er også muligt med andre variantermed flere kolonner og/eller flere sæt kolonner.Metoden kan anvendes på både store og små vandværker, idet standard-anlæggene i størrelse passer godt til både små og mellemstore værker. På megetstore værker, vil man typisk anvende flere anlæg parallelt. Metoden kan an-vendes til blødgøring af vand både med moderat hårdhed og meget høj hårdhed.
4.3
Nanofiltrering
Nanofiltrering kan fjerne divalente ioner - herunder Ca+2og Mg+2. I Figur 4.4 ervist et princip flow-sheet for, hvorledes nanofiltrering kan anvendes til blød-gøring af vandet på et vandværkNanofiltrering er en membranproces, som primært tilbageholder divalente ionerog lader monovalente ioner passere membranen. Vandet pumpes igennem na-nofiltreringsanlægget med en højtrykspumpe. Tryktabet i et nanofiltrerings-anlæg er langt mindre end i en omvendt osmose-membran, hvor alle ioner til-bageholdes. Derfor skal man overvinde et større osmotisk tryk i et omvendtosmose-anlæg end i et nanofiltreringsanlæg.
.
Central blødgøring af drikkevand
35
Opspædningsvand, 32-41%
Fra boringer110-112 %
Vandværk:Beluftning og filtrering
69-80 %
NF-plant
59-68 %
Rentvandstank
Til forbruger100 %
Koncentrat til kloak10 - 12%
Figur 4.4. Princip flow-sheet for blødgøringsanlæg baseret på nanofiltreringsmetoden:Procenttallene tager udgangspunkt i den producerede vandmængde (100 %).Med et vandspild på 10 - 12 % er den oppumpede vandmængde på 110 - 112% af den producerede vandmængde. Spildprocenten er mindre end 15 %, davand fra nanofiltrering opspædes med ca. 1/3, der ikke er nanofiltreret.
Det filtrerede vand kaldes permeat, og det vil typisk - afhængigt af membran-typen og anlægskonfigurationen - indeholde forholdsvis flere monovalente io-ner (Na+, K+, Cl-, HCO3-), fordi de divalente ioner - heriblandt Ca+2og Mg+2-delvis tilbageholdes af membranen. De tilbageholdte ioner forbliver tilbage i etkoncentrat, som typisk udgør 10 - 20 % af den tilledte vandmængde til nano-filtreringsanlægget. Koncentratet kan ikke anvendes til drikkevand og skal ud-ledes til kloak eller recipient.På grund af den stigende koncentration af calcium og magnesium under filtre-ringsprocessen kan der dannes kalkbelægninger på membranen. Dette kan for-hindres gennem tilsætning af specielle stoffer (antiscalingsmidler), som kom-pleksbinder calcium og magnesium, så man undgår udfældninger på mem-branen af disse stoffer. Det vil altid være nødvendigt at bruge antiscalingsmid-ler for de vandkvaliteter, som indgår i nærværende redegørelse. Antisca-lingsmidler er såkaldte kompleksdannere, der kan leveres i kvaliteter, der ergodkendt til fødevarer. Antiscalingsmidler vil blive tilbageholdt i nanofilteretog bliver derfor udledt til kloak.Et særligt problem ved nanofiltrering er, at membranerne ikke tilbageholderkuldioxid, hvorimod en stor del af bicarbonaten tilbageholdes. Derfor vil pHfalde i permeatet, og der vil være aggressiv kulsyre til stede. Det vil normaltkræve en neutralisering med natronlud eller endnu bedre med et magnesium-holdigt kalkprodukt14.Afhængigt af den valgte membran og kombination af flere nanofiltreringsanlægkan der opnås vidt forskellig vandsammensætning15.
f.eks. "Magno Dol", som anvendes på mange vandværker, hvor der er behov for at neu-tralisere den aggressive kuldioxid i råvandet15Disse sammensætninger kan beregnes ved hjælp af DOW Chemicals' beregningsprogramROSA 7.2.1.
14
.
Central blødgøring af drikkevand
36
På basis af drøftelser med en anlægsleverandør med stor erfaring med nano-filtreringsanlæg er der som grundlag for vurdering af økonomi, herunder sam-fundsøkonomi, foreslået et koncept med et primært nanofiltreringsanlæg (NF1)efterfulgt af et sekundært nanofiltreringsanlæg (NF2), der renser koncentratetfra det primære anlæg. Anlægskonfigurationen fremgår af Figur 4.5. Med den-ne kombination kan man opnå 85 % rent vand i form af permeat (85 % recove-ry), mens 15 % går tabt som koncentrat. I Tabel 4.1 er sammenlignet bereg-ningsresultater for fire forskellige membraner/-membrankombinationer.Koncentrat, 15%
NF2
Rensetråvand100%
NF1Permeat, 85%
Figur 4.5. Detaljeret konfiguration for nanofiltreringsanlægget anvendt til beregnin-gerne i Tabel 4.1Tabel 4.1.Sammenligning af beregnede vandkvaliteter ved anvendelse af forskelli-ge NF-membraner (DOW Chemicals) og NF-konfigurationer. De anfør-te permeatkoncentrationer gælder for det blandede permeat fra de toNF-anlæg. Alle cases er beregnet med 85 % recovery (15 % vandtab).RåvandCase 1NF90-400NF90-4008,04856,080,62,240,473,510,711,053,191,020,1618,1722,3595,6Case 2NF90-400NF270-4006,85857,015,212,472,1633,7897,441,5524,831,50,9617,55174,765,6Case 3NF270-400NF270-4005,52857,187,716,193,449,65145,851,8232,972,021,2617,35253,2750,1Case 4NF200-400obsNF200-400obs9,63857,035,314,292,1634,43101,31,6226,491,381,0217,53182,7464,0
ParameterNF1NF2Fødetryk, barPermeat (% recovery)pHdHNa, mg/lMg, mg/lCa, mg/lHCO3, mg/lNO3, mg/lCl, mg/lSO4, mg/lF, mg/lCO2, mg/lTDS, mg/lTDS-reduktion, %
7,4172013100260240701,517,26507,9
.
Central blødgøring af drikkevand
37
Anvendes fine membraner (NF90-400), er tilbageholdelsen af monovalente io-ner forholdsvis stor. Faktisk fjernes 95,6 % af alle salte. Anvendes groveremembraner (NF270-400), fjernes kun 50 % af alle salte. Det gælder også calci-um, mens der fjernes forholdsvis mere magnesium og sulfat. Ved nanofiltreringfjernes ikke fri kulsyre. Fjernes meget salt, falder pH (case 1). Fødetrykket hol-des nede på 5,5 til 9,6 bar i alle eksempler.Da vandets hårdhed normalt bliver lavere end 8odH i et nanofiltreringsanlæg,skal permeatet blandes op med ikke blødgjort vand for at opnå den ønskedehårdhed.Hvis man ønsker en hårdhed på 8odH, skal der kun blødgøres 50 - 65 % af rå-vandet afhængigt af den oprindelige hårdhed i vandet, hvis resthårdheden vednanofiltreringen er nede på 1odH. Merforbruget af vand p.g.a. vandtab i formaf koncentratet fra nanofiltreringen vil typisk være omkring 10 % af den produ-cerede vandmængde, hvis vandtabet er ca. 15 % ved selve nanofiltreringen.Hvis resthårdheden efter nanofiltreringen er højere en 1odH, skal der fortyndesmed mindre råvand. Der skal dog altid produceres mere vand ved nanofiltre-ring, og derfor går der forholdsvis mere vand til spilde.Nanofiltrering skal helst anvendes til blødgøring af vand, der er iltet og filtreret,da man ellers kan risikere udfældninger af jern og mangan i membranerne.Metoden er forholdsvis dyr i investering og har endnu ikke fundet bred anven-delse til drikkevandbehandling i Danmark. I Sverige anvendes metoden en del,fordi nanofiltrering også kan fjerne organisk stof (NVOC), som man flere ste-der i Sverige ønsker at fjerne, hvor man anvender overfladevand fra søer tildrikkevand. Nanofiltrering kan således også fjerne forureninger fra grundvand,som er lettere forurenet som følge af nedsivning fra forurenede grunde.Membranerne skal med mellemrum renses med passende kemikalier, hvilketbetyder, at anlægget kortvarigt tages ud af drift. Membranerne skal helt ud-skiftes med ca.7 års mellemrum.Metoden kan anvendes på både store og små vandværker, men standard-anlæggene passer i kapacitet bedst til de små vandværker. Der kan som stan-dard leveres nanofiltreringsanlæg med 24 membranmoduler med en kapacitetpå 20 m3/h. Man kan anvende flere af disse anlæg i paralleldrift, eller man kanfå specialbygget større anlæg med flere filtermoduler, så man også kan behand-le langt større vandmængder. Et nanofiltreringsanlæg er et kompakt anlæg, deroptager forholdsvis lidt plads - men dog mere end et ionbytningsanlæg.
4.4
Omvendt osmose
Omvendt osmose fjerner i princippet stort set alle ioner (salte) og kemiske for-bindelser fra vandet. Det er således en endnu finere filtrering, end man opnårmed et nanofiltreringsanlæg. Normalt kan man dog kun opnå 75 - 85 % recove-ry med omvendt osmose sammenlignet med 80 - 90 % for nanofiltrering.
.
Central blødgøring af drikkevand
38
Derfor skal et omvendt osmose-anlæg have større membranoverflade, hvis detskal yde den samme mængde permeat som et nanofiltreringsanlæg. Derfor vilprisen for et omvendt osmose-anlæg typisk være 5 - 20 % højere end for et til-svarende nanofiltreringsanlæg. Driftsudgifterne vil samtidigt være betydeligthøjere. Der anvendes ca. 100 % mere energi til pumpning, da fødetrykket liggermeget højere end for nanofiltrering - typisk 18 - 25 bar. Ellers minder de to ty-per anlæg meget om hinanden.Da stort set alle salte fjernes fra vandet ved omvendt osmose, og da både inve-stering og driftsudgifter er højere end ved nanofiltrering, anvendes omvendtosmose ikke til blødgøring af drikkevand i Norden. Metoden har derimod vun-det stor udbredelse i Mellemøsten til fremstilling af drikkevand ud fra havvand,hvor man netop ønsker at fjerne det meget store saltindhold i havvand.
4.5
Magnetiske metoder
Ved magnetisk vandbehandling kan man tilsyneladende ændre på den krystal-form, som CaCO3danner ved udfældning. Normalt udfældes calcit, som dannerkraftige belægninger. Efter magnetisk vandbehandling vil CaCO3fortrinsvisudkrystallisere som aragonit og vaterit, der ikke er nær så tilbøjelige til at dannebelægninger. Magnetisk vandbehandling fjerner altså ikke kalken fra vandet,men den forhindrer eller reducerer i princippet dannelsen af kraftige kalkbe-lægninger.Når CaCO3udfælder ved opvarmning af magnetisk behandlet vand, vil kalken istørre omfang kunne forblive suspenderet i vandet, hvilket kan være en storfordel i husholdningsapparater, varmvandsbeholdere, varmevekslere samt vedkontakt med sanitetsprodukter og badeværelsesfliser.Sydfalster Vandværk har i 20 år anvendt magnetisk vandbehandling, og ifølgeproducenten af anlægget har man opnået meget gode resultater; flere steder iledningsnettet er de gamle belægninger endda blevet opløst, efter man er be-gyndt at bruge magnetisk vandbehandling.Metoden har været anvendt i mange år med noget forskelligt resultat, og der harværet en til tider heftig diskussion om, hvorvidt magnetisk vandbehandling kanhindre eller minimere dannelsen af kalkbelægninger. Der forligger ikke entydigdokumentation, som kan forklare årsagerne til, at metoden virker i nogle tilfæl-de og ikke i andre. Teknologisk Institut (1999 & 2010) viser, at man kan opnåforskellig krystalstruktur af CaCO3, når der sker udfældning fra magnetisk be-handlet vand sammenlignet med udfældning fra ubehandlet vand. Det er dogikke belyst under hvilke forhold, man opnår den ene eller den anden krystal-struktur.Af ovennævnte grunde indgår metoden ikke i den samfundsøkonomiske scree-ning.
.
Central blødgøring af drikkevand
39
4.6
Ultralyd og pulserende strøm
Andre metoder anvender ultralyd og pulserende strøm, men disse metoder ermindre kendte end magnetisk vandbehandling.På markedet findes ultralydsanlæg, som skulle kunne reducere udfældning afkalkbelægninger. Ifølge leverandørens hjemmeside er der solgt flere anlæg tilvandværker, hvor det har haft en positiv effekt på reduktion af kalkudfældnin-ger. Rønnede vandværk har haft et anlæg på prøve i starten af 2010, men manønskede dog ikke at købe anlægget efter prøveperioden, da det var vanskeligt atmåle effekten. Der var delte meninger hos forbrugerne, om systemet gav min-dre kalkudfældning eller ej.Der sælges også et produkt, der minimerer kalkudfældning ved at tilføre vandetvarierende spændings- og strømimpulser, hvilket ifølge beskrivelsen påvirkerkarbonatligevægten. Apparatet er VA-godkendt og testet på Teknologisk Insti-tut efter den tyske DVGW-norm, hvor godkendelsen kræver mindst 80 % re-duktion af kalkbelægninger, når vandet behandles med dette udstyr. leverandø-ren oplyser, at der er solgt knap 2000 anlæg herhjemme de sidste 10 år. Anlæg-gene er velegnede til private boliger, ejendomme og fabrikker, men de vil næp-pe være økonomiske på vandværker.Af ovennævnte grunde indgår disse metode heller ikke i den samfundsøkono-miske screening.
4.7•
ReferencerBosklopper, T.G.J., Rietveld, L.C., Babuska, R., Smaal, B. & Timmer, J.(2004): Integrated operation of drinking water treatment plant at Amster-dam water supply.Water Science and Technology: Water Supply,Vol 4,No 5-6, pp 263-270.Dijk, J.C. van & Wilms, D.A. (1991): Water treatment without waste mate-rial, fundamentals and state of the art of pellet softening.J Water SRT-Aqua,Vol. 40, no.5, p 263-280.Hofman, J., Kramer, O., Hoek, J.P van der, Nederlof, M. & Groenendijk,M. (2006): Twenty years of experience with central softening in TheNethelands; Water quality, environmental benefits and costs.http://www.kramersite.nl/onnokramer/publications/hofman_2006_centralsoftening_netherlands.pdfHouwelingen, G. van (2010): Personlig kommunikation vedr. teknik priserfor pelletreaktor-anlæg til blødgøring af drikkevand. DHV BV, HollandMahvi, A.H., Shafiee, F. & Naddafi, K. (2005): Feasibility study of crys-tallisation process for water softening in a pellet reactor.Int. Jour. of Envi-ronmental Science & Technology,Vol. 1, No. 4, pp 301-304.
Kalkfældningsmetoden
•
•
••
.
Central blødgøring af drikkevand
40
••
Odense Vandselskab A/S (2001): Förstudie avhärdning. Konsekvens-beskrivning. Udført af VAI VA-projekt AB.Rietveld, L.C, Van Schagen, K.M.; Kramer, O.J.I (2005): Optimal Opera-tion of pellet softening process. Paper for PROMICIT project, sponsoredby Senter-Novem, Ministry of Economic Affairs, Netherlands.http://www.kramersite.nl/onnokramer/publications/rietveld_2005_optimaloperation_pelletsoftening.pdfUS EPA (1999): Enhanced Coagulation and Enhanced Precipitative Sof-tening Guidance Manual. 815-R-99-012.Yi-Hsuan, Yeh, H.-H. & Tsai, M.-C. (2000): The application of fluidizedbed crystallization in drinking water softening.Jour. of the Chinese Inst. ofEnvironmental Engineering,Vol. 10, No. 3, pp 177-184.
••
Ionbytning•Poulsen, P.T. & Johannsen, T.R. (2010): Personlig kommunikation vedr.teknik og priser for ionbytningsanlæg til blødgøring af drikkevand. Silhor-ko A/S.http://viewer.zmags.com/publication/c55c852f#/c55c852f/4Höll, W.H. (2000): III/Water Treatment, Anion exchangers, pp 4477-4487.Karlsruhe Nuclear Research Centre.
••
Nanofiltrering og omvendt osmose•Poulsen, P.T. & Johannsen, T.R. (2010): Personlig kommunikation vedr.teknik og priser for nanofiltreringsanlæg til blødgøring af drikkevand. Sil-horko A/S.American Water Works Association (1999): Reverse Osmosis and Nano-filtration. Manual of Water supply practices. M46.DOW Chemicals (2010): ROSA 7.2.1. Calculation program for design andperformance of membrane processes.http://www.dowwaterandprocess.com/support_training/design_tools/rosa.htmMagnetisk vandbehandling••Aqua Unique (2010): Erfaringer i 20 år med magnetisk vandbehandling påSydfalster.http://www.aquaunique.dk/Default.aspx?ID=95Teknologisk Institut (1999): Udredning om fysisk vandbehandling for løs-ning af kalkproblemer i vandinstallationer.
•
.
Central blødgøring af drikkevand
41
•
Teknologisk Institut (2010): Fysisk vandbehandling.http://www.teknologisk.dk/_root/media/29218_3a%20Fysisk%20vandbehandling.pdf
Ultralyd og pulserende strøm••Notat fra DANVA, november 2010Angelsø, T (2010), HOH Vandteknik: Personlig kontakt vedr. Aqua Total.
.
Central blødgøring af drikkevand
42
5
Sammenligning af metoderne
I dette kapitel er foretaget en sammenligning af de udvalgte, kendte og veldo-kumenterede metoder: kalkfældningsmetoden, ionbytning og nanofiltrering.Sammenligningen er opstillet i tabelform i Tabel 5.1, Tabel 5.2 og Tabel 5.3.Det gælder for alle tre metoder, at de kan producere vand med lavere end 8odH, og det rensede vand skal derfor fortyndes med normalt behandlet råvand,som ikke er blødgjort. Det kan måske kræve yderligere pumpning eller blan-dingssystem at lavet denne sammenblanding i praksis, men udgifter hertil erikke medtaget i den økonomiske beregning, da den ikke altid vil kræve særligeforanstaltninger. Det afhænger af forholdene på det enkelte vandværk.Vandkvaliteten af det blandede vand er nærmere beregnet i Tabel 5.1 og Tabel5.2. Hertil skal nævnes, at det rensede vand fra nanofiltrering vil have lavt pHpå grund af indhold af aggressiv kulsyre, hvilket kræver neutralisering af detrensede vand. Dette er ikke medregnet i den samfundsøkonomiske screening,da behov for neutralisering hænger sammen med råvandskvaliteten og de valgtemembraner. Det er dog vigtigt at vandværkerne er opmærksomme på om deropstår aggressivt vand ved blødgøring, også hvis det blødgjorte vand blandesmed andet vand under distributionen. Det er under alle omstændigheder en me-get beskeden omkostning, som ikke vil ændre de økonomiske beregningermærkbart. Ved kalkfældningsmetoden stiger pH i det rensede vand, fordi derdoseres natronlud, men her er den efterfølgende neutralisering med saltsyremedregnet i udgifterne, da den ligger fast i forhold til fældningsmetoden ogderfor let kan beregnes med stor sikkerhed.Ud over de to nævnte ændringer, som kræver behandling, er der ikke andreegenskaber i det producerede blandingsvand, som kræver særlige indgreb. Detskal for god ordens skyld nævnes, at ændringerne af den kemiske sammensæt-ning af det producerede blandingsvand kan udlignes gennem en passende remi-neralisering, hvilket dog ligger uden for rammerne af dette projekt.
.
Central blødgøring af drikkevand
43
5.1
Økonomi
Investering:Investeringen pr. kapacitetsenhed (m3/h) falder med øget kapacitet på anlæg-gene, og det gælder alle tre blødgøringsmetoder. Den klassiske ionbytnings-metode og kalkfældningsmetoden er begge noget billigere end et nanofiltre-ringsanlæg i investering. Til gengæld kan et nanofiltreringsanlæg også samtidiganvendes til fjernelse af NVOC og arsen, som volder problemer i visse områderaf landet.Arealbehov:Et ionbytningsanlæg optager det mindste areal, og loftshøjden kan være så lavsom 4 m. Et nanofiltreringsanlæg kræver lidt mere plads, men har samme kravtil loftshøjde som ionbytningsanlægget. Pelletanlægget bruger omtrent sammeplads som nanofiltreringsanlægget, men loftshøjden skal være ca. 8 m. Der stil-les ingen særlige krav om opvarmning af lokalet, uanset hvilken type anlæg derinstalleres. Når der løbende er en stor gennemstrømning af vand ved ca. 10oC,vil det uden problemer holde temperaturen over frysepunktet i bygnin-gen/lokalet om vinteren.Drift og vedligehold:Ionbytningsanlægget kræver meget lidt pasning i det daglige. COWI har anslået1 time ugentligt, og hertil kommer et årligt servicebesøg af leverandøren. Ogsånanofiltreringsanlægget kører næsten fuldautomatisk, men anlægget skal dogligesom ionbytningsanlægget inspiceres rutinemæssigt. Da anlægget er lidt me-re kompliceret, må det påregnes, at driftspersonalet bruger lidt mere tid end tilpasning af et ionbytningsanlæg. Pelletanlægget kan også styres automatisk,men flere styringsparametre kræver hyppig opfølgning, kontrol og justering afstyreprogrammet. Det vurderes, at dette i alt fald er meget nødvendigt for atdrive et større pelletanlæg optimalt. For mindre anlæg kan den løbende over-vågning og justering dog næppe betale sig, og derfor kan der slækkes på tids-forbruget til drift og vedligehold.Levetid:Levetiden svinger fra 15 - 25 år for de tre forskellige slags anlæg, hvor pellet-anlægget har længst levetid og nanofiltreringsanlægget kortest. For alle anlæggælder det, at man formentlig godt kan opnå endnu længere levetid ved engrundig og omhyggelig pasning af anlægget.Uddannelse af driftspersonaleDe nye blødgøringsprocesser vil stille større krav til driftspersonalets kompe-tence. Især pelletanlæg kræver viden og indsigt at drive korrekt. Selv om sty-ringen i princippet kan foregå automatisk ud fra en trykfaldsmåling i reaktoren,så skal vandkvaliteten hele tiden kontrolleres, og styringsparametrene ændresud fra de praktiske observationer, hvilket kræver stor indsigt i processen ogproceskemien. Ionbytning og nanofiltrering er to automatiske procesanlæg, derkan køre uden løbende indgreb og justeringer fra driftspersonalets side. Dekræver begge kun lejlighedsvis kontrolmålinger og service, og den daglige pas-ning kræver kun et overfladisk kendskab til udstyret og processen.
.
Central blødgøring af drikkevand
44
5.2
Ressourceforbrug
Energiforbrug:Energiforbruget vil øges ved blødgøringen, men energiforbruget til kalkfæld-ningsmetoden og ionbytning er dog ret begrænset, hvorimod der bruges megetenergi til nanofiltrering, se Tabel 5.3.Energiforbruget er lavest for pelletanlægget, når det anvendes efter beluftningog før slutfiltrering. Hvis det anvendes til decideret efterrensning, skal der an-vendes et specielt efterfilter, hvilket kræver ny pumpning og dermed øget ener-giforbrug. Ionbytningsanlægget kræver kun lidt mere energi end pellet-anlægget, mens nanofiltreringsanlægget har et 5 - 7 gange større energiforbrug,da der anvendes en højtrykspumpe på 5 - 9 bar.Kemikalieforbrug:De enkelte blødgøringsmetoder har vidt forskellige kemikalieforbrug. Kalk-fældningsmetoden bruger base til udfældning af CaCO3og syre til pH-justeringsamt eventuelt natriumkarbonat til justering af karbonatbalancen. Ionbytningbruger store mængde salt til regenerering af ionbytteren. Membranfiltrering an-vender antiscalingsmidler for at forhindre udfældning på membranerne samtmindre mængder rensemidler til rengøring af membranerne.Et ionbytningsanlæg anvender fra 0,32 til 0,41 kg salt (NaCl) pr. m3produceretvand med det største saltforbrug til blødgøring af 22odH vand. Pelletanlæggetanvender 0,43 kg NaOH (27,65 %) pr. m3samt meget lidt saltsyre til pH-juste-ring (0,007 kg/m3). Nanofiltreringsanlægget anvender meget lidt kemikalier iform af antiscalingsmiddel (0,005 kg/m3).Andre forbrugsmaterialer:De vigtigste andre forbrugsmaterialer er ny ionbyttermasse til ionbytnings-anlægget (udskiftes hver 8. år), nye membraner til nanofiltreringsanlægget (ud-skiftes hver 7. år) samt løbende sandforbrug til pelletreaktoren (8,5 til 14,9 g/m3ved henholdsvis 17 og 22odH).Vandspild:Alle tre metoder bruger ekstra vand, der skal bortskaffes som spildevand.Ved ionbytningen bruges knap 2 % ekstra vand i forhold til den produceredevandmængde. Vandet bruges til regeneration af ionbytterne og skal udledes tilkloak eller recipient. Det indeholder ingen giftige eller miljøfremmede stofferud over en ekstraordinær stor koncentration af calcium, magnesium og salt.Nanofiltrering tilbageholder mange af vandets salte (især divalente ioner), ogdette vandige koncentrat skal udledes til kloak eller recipient. Indeholder rå-vandet meget organisk stof eller miljøfremmede stoffer, vil disse forekomme iekstra høj koncentration i koncentratet, og rensning kan blive nødvendigt førudledning. Ved nanofiltrering er vandspildet 10 til 12 % af den produceredevandmængde. Vandspildet kan muligvis reduceres lidt ved en anden konfigura-tion af selve nanofiltersystemet.
.
Central blødgøring af drikkevand
45
Ved pelletmetoden aftappes noget vand fra cyklonen sammen med pellet-krystallerne. Det anslås til højst 2 % af den producerede vandmængde. Vandetkan forholdsvis let udskilles fra det det faste stof, hvilket skal gøres før det fasteaffald bortskaffes til deponering eller udnyttelse. Det fraseparerede vand kaneventuelt genbruges, hvorved vandspildet kan minimeres betydeligt. PåVombværket i Sverige har man således kun et vandspild på 0,07 %.
5.3
Miljøeffekter
CO2-emissionerSom tidligere nævnt er CO2-emissionerne tæt forbundet med energiforbrug tilfremstilling og især drift af anlæggene. Energiforbruget ved drift er væsentligtstørre for nanofiltreringsmetoden end for de to andre metoder, hvorfor CO2-emissionen (medmindre energien fremstilles CO2- neutralt) også vil være væ-sentlig større for denne metode.Affaldsprodukt:Ved ionbytning og nanofiltrering genereres ingen særlige affaldsprodukter udover det nævnte spildevand. Ved pelletmetoden genereres derimod pellets be-stående af 5 % sand og 95 % calcit. Pelletaffaldsmængden udgør ca. 200 - 300g/m3. Okker og andre urenheder kan være blandet med disse pellets afhængigtaf hvor anlægget placeres i den samlede vandbehandlingsproces. Det er i rede-gørelsen ikke undersøgt, hvordan dette affald bedst og billigst kan bortskaffes iDanmark. I Holland anvendes jernholdige pellets til omsmeltning af jern. Pel-lets er i Belgien anvendt i landbruget (van der Bruggen, et al., 2009) og kunnemuligvis også bruges til at kalke landbrugsjord i Danmark afhængigt af jern-indholdet (Garcia, et al., 2009).SundhedseffekterSom det fremgår af Tabel 5.1, er det ved sammenligningen forudsat, at vandetshårdhed er den samme efter blødgøringen uanset teknologi. Indholdet af calci-um reduceres dog lidt mere ved kalkfældningsmetoden end ved både ionbyt-ning og nanofiltrering, mens indholdet af magnesium reduceres mere ved de tosidstnævnte metoder end ved kalkfældningsmetoden. På baggrund af de poten-tielle sammenhænge med sundhedseffekter, som er beskrevet i afsnit 3.3.2, vilblødgøring med kalkfældningsmetoden således kunne give anledning til 28 - 64% flere huller i tænderne16end blødgøring med ionbytning og nanofiltrering(20 - 50 %). Tilsvarende kan denne metode potentielt give anledning til lidtstørre risiko for knogleskørhed, hvilket dog ikke har kunnet kvantificeres. Om-vendt vil blødgøring med nanofiltrering og ionbytning kunne give anledning til13 - 29 %17større risiko for forhøjet blodtryk og hjerte-karsygdomme endblødgøring med kalkfældningsmetoden (uændret).
1617
Se Tabel 6.19.Se Tabel 6.18.
.
Central blødgøring af drikkevand
46
5.4
Kemisk vandkvalitet
I det følgende er der set nærmere på den kemiske sammensætning af det produ-cerede vand efter de forskellige metoder. I Tabel 5.1 er udgangspunktet råvandmed 17odH, mens udgangspunktet er råvand med 22odH i Tabel 5.2.Ved alle metoder kan uden problemer opnås en hårdhed i det producerede vandpå 8odH, men sammensætningen af det producerede vand er ret forskelligt,som det ses af Tabel 5.1 og Tabel 5.2.Ved kalkfældningsmetoden fjernes calcium og bicarbonat, mens koncentratio-nen af natrium forøges. Ved ionbytningsmetoden reduceres både calcium ogmagnesium meget, mens natrium forøges. Ved nanofiltrering reduceres alle io-ner - især de divalente. Det gælder for alle metoder, at ændringer er større, johøjere hårdhed råvandet har før behandlingen.Tabel 5.1.Sammenligning af kemiske vandparametre for råvand med 17odH ogfor blødgjort vand fremstillet ved forskellige blødgøringsmetoder.Råvand173,032,50100,20,5312,92,17504,262607,0‐8,0Pellet(medNaOH)AleneOpblanding0,250580,891,430,360,9014,435,90,530,5312,912,94,313,7899,286,92,122,66129,5162,18,5‐8,87,5IonbytningAleneOpblanding0,4710801,4301,18047,200,2506,18,245,38189,4123,84,264,262602607,0‐8,07,0‐8,0NanofiltreringAleneOpblanding0,438180,181,430,151,185,947,20,030,250,766,10,241,095,525,00,171,9610,7119,76,17,0‐7,5
VandparameterRåvand/total‐vandHårdhed,⁰dHHårdhed,mmol/lCa,mmol/lCa,mg/lMg,mmol/lMg,mg/lNa,mmol/lNa,mg/l‐HCO3,mmol/l‐HCO3,mg/lpH
Tabel 5.2.
Sammenligning af kemiske vandparametre for råvand med 22odH ogfor blødgjort vand fremstillet ved forskellige blødgøringsmetoder.Råvand223,923,241300,6816,52,61605,573407,0‐8,0Pellet(medNaOH)AleneOpblanding0,176580,891,430,210,758,529,90,680,6816,516,55,644,88129,7112,32,543,30155,1201,38,5‐8,87,5IonbytningAleneOpblanding0,3640801,4301,18047,300,2506,010,457,60240,5174,85,575,573403407,0‐8,07,0‐8,0NanofiltreringAleneOpblanding0,333180,181,430,151,185,947,30,030,250,756,00,291,066,624,40,232,0113,9122,66,17,0‐7,5
VandparameterRåvand/total‐vandHårdhed,⁰dHHårdhed,mmol/lCa,mmol/lCa,mg/lMg,mmol/lMg,mg/lNa,mmol/lNa,mg/l‐HCO3,mmol/l‐HCO3,mg/lpH
.
Central blødgøring af drikkevand
47
Kalkfældningsmetoden er den mest selektive, idet den primært fjerner calcium,der erstattes af natrium. Endvidere fjernes noget bikarbonat, mens de øvrigeioner i vandet ikke ændres. Opblanding med lidt ubehandlet råvand kan værenødvendig for at opnå en præcis hårdhed på 8odH.Ved nanofiltrering renses vandet mere, og det skal derfor fortyndes med bety-delige mængder ikke blødgjort vand for at opnå en hårdhed på 8odH. Nano-filtrering kan dog give vidt forskellige vandkvaliteter afhængigt af den anvend-te membran og nanofiltreringsanlæggets konfiguration. Den totale salt-koncentration i det producerede vand vil dog altid ligge noget lavere end i rå-vandet. I tabellerne er forudsat, at der opnås en resthårdhed på 1odH ved selvenanofiltreringen.Ved ionbytning forøges natriumkoncentrationen i vandet meget betydeligt. Hertilføres 1,15 mg natrium ved fjernelse af 1 mg calcium, og der tilføres 1,89 mgnatrium ved fjernelse af 1 mg magnesium. De øvrige ioner påvirkes ikke vedblødgøringsprocessen. Det ionbyttede vand skal blandes med ikke blødgjortvand for at opnå en hårdhed på 8odH. Samlet stiger det totale saltindhold i detproducerede vand lidt, fordi der tilføres mere natrium ved ionbytningsproces-sen, end der fjernes af calcium og magnesium.
5.5
Sammenligning af nøgleparametre.
Nedenfor er i tabelform sammenstillet forskellige nøgleparametre for de tre ud-valgte blødgøringsmetoder.Tabel 5.3: Sammenligning af forskellige nøgleparametre for de tre udvalgte blødgø-ringsmetoder. Ved kalkfældningsmetoden er forudsat anvendelse af fødeva-regodkendte kemikalier, hvilket giver næsten dobbelt så stor kemikaliepris iforhold til anvendelse af tekniske kemikalier.IonbytningInvestering, kr. pr. m /hArealbehov, faktorDrift og vedligehold, faktorLevetid, år3Energiforbrug, kWh/m3Kemikalieforbrug, kg/mAndre forbrugsmaterialerVandspild, % af råvand3Affaldsprodukt, g/m3
Nanofiltrering18.300-38.9001,7-2,71,5150,26-0,340,005Membraner8-120
Kalkfældningsmetoden24.600-29.0002,0-3,75,020-250,0470,43Sand1-20,18-0,28
5.500-11.8001,01,0200,05 - 0,070,32-0,41Ionbyttermasse1,5-2,00
5.6•
ReferencerBruggen, B. van der, Goosens, H., Everard, P.A., Stemgée, K. & Rogge,W. (2009): Cost-benefit analysis of central softening for production ofdrinking water.Journal of Environmental Management,91, pp 541-549.Garcia, A.L.T, Godskesen, B., Nielsen, K.D., Wind, E. & Rothuizen, E.D.(2009): Life Cycle Assessment on Central Softening of Drinking Water in
•
.
Central blødgøring af drikkevand
48
Copenhagen. DTU Management in co-operation with Københavns EnergiA/S.
.
Central blødgøring af drikkevand
49
6
Samfundsøkonomisk screening
I dette kapitel præsenteres den samfundsøkonomiske screeningsanalyse afblødgøring af drikkevand. Kapitlet indledes med et afsnit, som beskriver densamfundsøkonomiske metode efterfulgt af en beskrivelse af de opstillede scena-rier og centrale forudsætninger og antagelser. Dernæst gennemgås de bereg-ningsmæssige forudsætninger og anvendte data, og i afsnit 6.5 og 6.6 præsen-teres analysens resultater og robustheden af disse i form af følsomhedsanalysersamt beskrivelse af de ikke-værdisatte effekter.
6.1
Samfundsøkonomisk metode
I grundlaget for en strategisk beslutning indgår en række forskellige aspekter,hvoraf en samfundsøkonomisk vurdering kun er ét blandt flere. Den samfunds-økonomiske vurdering er en økonomisk analyse, hvor der foretages en konsi-stent afvejning af et tiltags gevinster og omkostninger for samfundet som hel-hed.Resultatet af den samfundsøkonomiske vurdering udtrykker summen af fordeleog ulemper ved tiltagets økonomiske konsekvenser. I den samfundsøkonomiskeanalyse medregnes såvel de direkte økonomiske konsekvenser som en række afde miljømæssige og øvrige eksterne omkostninger og effekter udtrykt i kr.Vurderingen af et tiltags samlede lønsomhed baseres på værdien af det sam-fundsøkonomiske overskud i forhold til en referencesituation uden tiltaget. Enpositiv samlet værdi indikerer, at det vil være fordelagtigt for samfundet samletset at gennemføre projektet. En negativ værdi indikerer det modsatte.I vurderingen af det samfundsøkonomiske resultat er det vigtigt at holde sig forøje, at der inden for miljøøkonomi som oftest er elementer, der ikke inddrages ianalysen. Endvidere er nærværende analyse en screening, hvilket gør, at der måforetages en række forsimplende antagelser og afgrænsninger. Det er såledesvigtigt at tage en række andre forhold i betragtning, som ikke fremgår af ensimpel vurdering af analysens centrale økonomiske resultat.Det drejer sig om følgende tre elementer:•••Ikke-værdisatte effekterUsikkerhedFordelingsmæssige konsekvenser
.
Central blødgøring af drikkevand
50
Ikke-værdisatte effekterEn samfundsøkonomisk analyse vil sjældent kunne medtage den økonomiskepåvirkning af samtlige konsekvenser af et givent tiltag. En række miljøeffekterog andre eksterne omkostninger må nødvendigvis udelades i praksis, enten for-di der ikke findes pålidelige metoder til kvantificering af effektens størrelse,eller fordi der ikke findes brugbar værdisætning (enhedspris) for miljøeffekten.Endvidere udelades effekter, som på forhånd og med god sikkerhed vurderes atvære uden betydning for resultatet, fordi effekten er meget lille og værdi-sætning af effekten vil være ressourcekrævende eller vanskelig.Da nærværende analyse er en screening, betyder det, at der inden for rammerneaf opgaven er en række effekter, som ikke er opgjort og værdisat. Betydningenaf de ikke medtagne effekter vil blive diskuteret i afsnit 6.6.UsikkerhedFor en del af de effekter, der medtages i screeningsanalysen, er både kvantifice-ringen af effekten og værdisætningen usikker. Følsomhedsanalyser er derfor enmeget væsentlig del af den samfundsøkonomiske screeningsanalyse, idet desikrer, at betydningen af sådanne usikkerheder afdækkes. Følsomheds-analyserne i nærværende analyse fremgår af afsnit 6.6.Fordelingsmæssige konsekvenserDen samfundsøkonomiske vurdering vil aldrig kunne udgøre hele vurderings-grundlaget, uanset om alle relevante effekter kunne værdisættes. Fordelings-mæssige hensyn spiller også en væsentlig rolle. Det vil sige, hvordan gevinsterog omkostninger rammer forskellige befolkningsgrupper eller virksomheder.Nærværende screeningsanalyse belyser ikke eksplicit fordelingsmæssige kon-sekvenser.
6.2
Scenarier og resultatopgørelse
Som beskrevet i afsnit 3.2.1, er der er opstillet en række scenarier til at belysede samfundsøkonomiske konsekvenser under forskellige forudsætninger. Sce-narierne er gengivet i nedenstående tabel.Tabel 6.1Oversigt over scenarierUnderscenarium: Teknologi og vandværksstørrelseA: Pellet-metoden1.500.000 m3/årI: Fra 22 odH til 8 odHII: Fra 17 odH til 8 odHScenarium IAScenarium IIAB: Nanofiltrering160.000 m3/årScenarium IBScenarium IIBC: Ionbytning160.000 m3/årScenarium ICScenarium IIC
Hovedscenarium:
Resultaterne af den samfundsøkonomiske screening opgøres som kr. per m3drikkevand afsat fra vandforsyningen. Det vil sige kr. per m3drikkevand afhårdhed 8odH. Denne tilgang er valgt af flere årsager:
.
Central blødgøring af drikkevand
51
••
For det første er det nemmere at fortolke dette resultat end de samlede om-kostninger i f.eks. mio. kr.For det andet er analysen delt op i de nævnte underscenarier, som er opstil-let, fordi der er forskellige lokale forhold i Danmark. Således har vandet påforskellige vandværker forskellige grader af hårdhed. Derfor vil resultater-ne af de enkelte underscenarier ikke være repræsentative for hele Dan-mark, og dermed vil det samlede resultat som fås ved at opregne til f.eks.mio. kr. for hvert af scenarierne ikke give et reelt udtryk for de samledeomkostninger eller gevinster.
Analysen belyser mulige fremtidige alternative måder at blødgøre vand på iDanmark. De valgte teknologier eksisterer alle i dag og kan derfor principieltibrugtages allerede nu. Til analytisk formål er 2015 valgt som beregningsår udfra en betragtning om, at der vil gå lidt tid fra en evt. beslutning til implemente-ring.For så vidt angår fortrængt energiproduktion er det antaget, at kulkraftværker erden marginale energikilde, som fortrænges ved reduceret energiforbrug.Analysen belyser en steady state situation, hvilket vil sige, at den fulde effekt aftiltaget belyses. Det betyder, at der ikke er taget højde for en eventuel indsving-ningsperiode for de forskellige effekter.
6.3
Centrale forudsætninger og antagelser
I det følgende redegøres for en række centrale forudsætninger og antagelseranvendt i den samfundsøkonomiske analyse. Tabellen nedenfor summerer dis-se.Tabel 6.2ParameterGrundlæggende metodeDiskonteringsfaktorNettoafgiftsfaktorMomsSkatteforvridningsfaktorPrisniveau1)
Centrale forudsætningerVærdi/forudsætningMarkedsprismetode baseret på velfærdsøkonomiske principper5%17 %25 %20 %2010-priser
1) Der regnes ikke med skatteforvridning i den centrale analyse, men alene i en følsom-hedsanalyse.
.
Central blødgøring af drikkevand
52
DiskonteringsfaktorenFor at kunne omregne værdier, som falder over tid, til en årlig værdi benyttesen diskonteringsfaktor. Diskonteringsfaktoren fastsættes af Finansministeriet.Den seneste officielle værdi er 6 %, men der arbejdes på en opdateret sam-fundsøkonomisk vejledning fra Finansministeriet. I denne forventes det, at deranbefales en værdi på 5 %. Det er valgt at benytte denne værdi i analysen.I nogle tilfælde har det ikke været muligt inden for rammerne af analysen atvurdere, om effekten er forbundet med en latensperiode18, som gør, at effektenførst indtræder en vis periode efter blødgøringen er sket. I disse tilfælde er ef-fekten opgjort uden diskontering. I en detaljeret analyse, som går væsentligt udover rapportens screeningsniveau, ville man for at være præcis skulle tilbagedi-skontere omkostninger hertil baseret op oplysninger om latensperioden.SkatteforvridningIfølge Finansministeriets anbefalinger skal der medregnes et skatteforvridnings-tab for alle nettoomkostninger, som påføres den offentlige sektor. Skattefor-vridningstabet er sat til 20 % i overensstemmelse med anbefalingen i Finans-ministeriets vejledning. Det betyder, at alle omkostninger og indtægter, sompåføres den offentlige sektor, skal tillægges 20 %, fordi offentlige omkost-ninger antages dækket via skatter eller afgifter. Skatter har en forvridende ef-fekt på aktiviteten i samfundet. Populært sagt vil forbrugerne opleve et nytte-eller forbrugstab, fordi de forbruger mindre (og har et lavere aktivitetsniveau),når de betaler skat, end når de ikke gør. Det er dette tab, som skatteforvrid-ningen opgør.Hvis et tiltag finansieres fuldt ud af brugerbetaling, bliver nettoeffekten i for-hold til selve skatteopkrævningen nul, fordi omkostninger og indtægter for sta-ten modsvarer hinanden, og der er dermed ikke nogen skatteforvridningseffekt.Når man analyserer ændringer i omkostningerne til drikkevand, befinder mansig i en gråzone mellem offentligt finansierede omkostninger og privat finan-sierede. En beslutning om etablering af blødgøring af vand skal finansieres viabrugerbetaling (i henhold til hvile-i-sig-selv princippet), og påvirker således iprincippet ikke selve skatteopkrævningen. Øgede udgifter for vandværket med-fører højere priser for forbrugerne, som vil påvirke forbruget (der vil være etdødvægtstab ved øgede priser). Forvridningen sker imidlertid ikke som følge aføgede skatter, men som følge af en forhøjet pris. Samtidig vil der ske en tilsva-rende forvridning, hvis omkostningerne til blødgøring af vand bæres direkte afden enkelte husholdning. Dette vil ligeledes give anledning til en forvridning afforbruget. Igen - ikke fordi skatteopkrævningen påvirkes, men fordi prisen påforbrug af vand forhøjes.I denne analyse er det afledte dødvægtstab ikke estimeret.
18
Som f.eks. sundhedseffekterne
.
Central blødgøring af drikkevand
53
Hvis man medregner skatteforvridning for vandværkets øgede omkostninger(og samtidig undlader at estimere forvridningstabet for forbrugere, når de selvafholder omkostningerne, som det er tilfældet i denne analyse), vil man såledeskun medtage forvridningen for den ene aktør. Det taler for, at der ikke skalmedregnes skatteforvridning ved ændringen i de offentlige udgifter, selvommetoden som udgangspunkt tilsiger dette.Det er i analysen valgt som udgangspunkt ikke at medregne et skatteforvrid-ningstab, men i en følsomhedsanalyse vises effekten af at medregne skatte-forvridning.NettoafgiftsfaktorDer regnes i markedspriser i analysen. For at udtrykke produktionsgoders mar-ginale værdiproduktivitet i et prisniveau, der afspejler markedspris og dermedbetalingsvilligheden for de resulterende produkter, skal produktionsgoderneskøbspriser forhøjes med en gennemsnitlig nettoafgiftsfaktor. Nettoafgiftsfakto-ren udtrykker det afgiftstryk, der i gennemsnit findes på forbrugsvarer.Der anvendes en nettoafgiftsfaktor på 17 % svarende til den anbefalede værdi iden seneste version af Finansministeriets vejledning. En undtagelse herfra erdog elprisen, som har en meget anderledes afgift, hvorfor denne er indregnetdirekte i dens reelle markedspris. Ligeledes er forbrugsgoder, som det med sik-kerhed vides er momsbelagte, opregnet med moms i stedet for den gennemsnit-lige nettoafgiftsfaktor.Ændringer i forbrugernes forbrug vil give anledning til afledte effekter på for-bruget. Der foretages derfor en afgiftskorrektion af afgiftskonsekvenserne. Heltkonkret betyder det, at hvis en forbruger sparer penge på f.eks. et hushold-ningsapparat, så vil forbrugeren bruge pengene på varer, som i gennemsnit erafgiftspålagt med nettoafgiftsfaktoren. Det vil sige, at der vil være en lille mod-sat rettet effekt af den primære afgiftsbetaling. Den betegnes i analysen afgifts-korrektion.Beregningspriser og værdisætning af miljøeffekterDe samfundsøkonomiske konsekvenser fra ændret energiforbrug er implicitmedregnet i de anvendte enhedspriser på input og produkter for de betragtedeprocesser.Et særligt aspekt knytter sig til miljøeffekterne fra de tidligere led og fortrængtproduktion (op- og nedstrømsprocesser). Kun i det omfang disse er fuldt inter-naliserede via afgifter på de pågældende markeder, kan de også betragtes sommedregnet i de ovennævnte priser.Sparede miljøeffekter fra fortrængte processer er i denne analyse eksplicit med-regnet på basis af opgørelsen af ændret energiproduktion. Det er alene luftemis-sioner, som kan værdisættes med den nuværende viden. Der er redegjort nær-mere for de anvendte priser i det efterfølgende afsnit.
.
Central blødgøring af drikkevand
54
6.4
Beregningsmæssige forudsætninger og data
I dette afsnit beskrives de beregningsmæssige forudsætninger og tilhørende da-ta. Det skal bemærkes, at da der er tale om en screeningsanalyse, er data for enrække effekter baseret på eksisterende kilder og forhåndenværende oplysninger.Uddybning af forudsætningerne kan findes i kapitel 4 og 5, hvor teknologibe-skrivelserne er gennemgået, og metoderne er sammenlignet. I afsnit 3.3 er giveten beskrivelse af de generelle konsekvenser af blødgøring.6.4.1 Tværgående antagelser og dataI dette afsnit præsenteres tværgående antagelser og data.VandforbrugI beregningerne er det antaget, at en person bruger i gennemsnit 42,80 m3/år(DANVA, 2009) i husholdningerne. Ydermere er det antaget, at hushold-ningerne står for 65,3 % af vandforbruget (DANVA, 2009). Som det er nævnttidligere omfatter hovedanalysen alene vand leveret til husholdningerne.EmissionsfaktorerDe miljømæssige konsekvenser ved ændringerne for vandværkerne og hus-holdninger er beregnet og prissat. Hertil er anvendt data i Tabel 6.3.Tabel 6.3Emissionsfaktorer ved energiforbrug og beregningspriser (markeds-pris), 2010-priserCO2Emissionsfaktorer, g/kwhPris, kr./ton862149CH4173.129N2O846.190SO223874.000NOX62048.000
Kilde: Emissionsfaktorer og beregningspriser forCO2, CH4og N2O: Energistyrelsen(2010). Beregningspriser forSO2ogNOX: DMU (2010). Priserne er opskrevet til 2010-niveau med inflation og stigning i BNP/capita.
6.4.2 VandforsyningerneI modellen arbejdes med 3 forskellige anlæg i hvert af de to scenarier:ABC---Anvendelse af kalkfældningsmetodenAnvendelse af nanofiltreringAnvendelse af ionbytning
I Tabel 6.4 ses anlægsdata for vandforsyningen opdelt på underscenarier. Enmere detaljeret opgørelse af omkostningerne findes i Bilag B. Bemærk at om-kostningerne er opgjort i faktorpriser, dvs. før tillæg af nettoafgiftsfaktoren.Anvendes pelletmetoden (A) med et anlæg med en kapacitet på 1,5 mio. m3årligt til at blødgøre vandet fra 22⁰dHtil 8⁰dH,koster det 0,39 kr./m3i inve-steringsomkostninger og 1,87 kr./m3i driftsomkostninger.
.
Central blødgøring af drikkevand
55
Blødgøres vandet i stedet for fra 17⁰dHtil 8⁰dH,så vil investeringsomkost-ningerne forblive de samme, men driftsomkostningerne vil falde med ca. 60øre/m3. Det er her antaget, at levetiden på blødgøringsanlægget er 20 år. Det eri driftsomkostningerne antaget, at der anvendes fødevaregodkendte kemikalier,hvilket giver en relativt høj pris19. Da udgifterne til kemikalier udgør ca. 70 %af driftsomkostningerne (se Bilag B), er dette væsentligt. Det er endvidere an-taget, at der er omkostninger forbundet med bortskaffelsen af de brugte pellets.Såfremt ovennævnte omkostninger kan reduceres, vil driftsomkostningen nær-mere svare til, hvad der er oplyst til KE fra svenske vandforsyninger, der an-vender denne teknik. I afsnit 6.6 er der foretaget følsomhedsanalyser af betyd-ningen af at ændre på driftsomkostningerne for alle typer af vurderede anlæg.Anvendelse af nanofiltrering (B) har de højeste investeringsomkostninger på0,70 kr./m3på et anlæg med en årlig kapacitet på 160.000 m3, men denne tek-nologi har de laveste driftsomkostninger af de tre anlæg på 0,71 kr./m3. Detteanlæg har en levetid på 15 år i modsætning til de andre 2 anlæg.Blødgøring af vandet fra 22⁰dHtil 8⁰dHmed ionbytningsmetoden (C)på etanlæg med en årlig kapacitet på 160.000 m3koster 0,18 kr./m3i investering og0,99 kr./m3i driftsomkostninger. Blødgøres vandet i stedet fra 17⁰dHtil 8⁰dH,falder driftsomkostningerne med 30 øre/m3, mens investeringen forbliver densamme per m3.Tabel 6.4Anlægsdata for vandforsyning opdelt på underscenarier i faktorpriserIAHårdhedLevetid på anlæg-getBehandlet vand-mængdeInvestering, totalDriftsudgifter, totalInvesterings-omkostningerDrifts-omkostningerBehandling afspildevand fraprocessenm /årKr.Kr./årKr./m33
IB2215
IC2220
IIA1720
IIB1715
IIC1720
⁰dH
2220
1.500.0007.381.4402.800.6150,39
160.0001.166.976114.0810,70
160.000352.800157.3800,18
1.500.0007.381.4401.917.1150,39
160.0001.065.96098.9670,64
160.000352.800109.2120,18
Kr./m
3
1,87
0,71
0,99
1,28
0,62
0,68
Kr./m
3
0,60
3,61
0,57
0,60
3,11
0,48
Kilde: COWI på grundlag af samtaler med leverandører og anlæg.Note: Bemærk, at priserne er opgjort i faktorpriser som opregnes med nettoafgiftsfaktoren iden samlede analyse.19
NaOH i fødevarekvalitet koste 148 % mere end i teknisk kvalitet, mens saltsyre koster ca.100 % mere i fødevarekvalitet end i teknisk kvalitet
.
Central blødgøring af drikkevand
56
I analysen er for anvendelsen af pelletmetoden valgt et stort anlæg på 1,5 mio.m3/år. Havde man i stedet valgt det lille anlæg ville investeringsomkost-ningerne i scenarie IA blive 1,62 kr.m3, og driftsomkostningerne ville være1,80 kr./m3. Der er derfor som forventet stordriftsfordele forbundet med blød-gøringsteknologierne. Dette vurderes i følsomhedsanalyserne.Det er antaget, at spildevandet ledes til rensningsanlæg, og de i Tabel 6.4 an-givne omkostninger til håndtering af spildevand fra processerne er estimeret pådette grundlag. Ved udledning af spildevand varierer afgifterne mellem 20 til35 kr./m3. I modellen er der regnet med, at det koster 30 kr./m3for at aflede detgenererede spildevand til kloak. I en følsomhedsanalyse belyses effekten af ik-ke at inkludere omkostningerne til spildevandshåndtering (f.eks. såfremt spil-devandet fra processen kan ledes direkte til havet).6.4.3 Levetid og elforbrug for husholdningsapparaterNår vandet blødgøres påvirkes levetiden og energiforbruget som nævnt for enrække husholdningsapparater. I modellen medtages kaffemaskiner, opvaskema-skiner, vaskemaskiner og elkedler. De anvendte prisdata for husholdningsappa-raterne fremgår nedenfor.Tabel 6.5Apparat
Priser på husholdningsapparater, markedspriser (dvs. inklusiv moms)KaffemaskineOpvaske-maskineVaskemaskineElkedel
Pris i kr.
300
4.000
4.000
300
Kilde: COWI, egne vurderinger ud fra diverse hjemmesider, herunderwww.superbest.dk,punkt1
I Tabel 6.6 ses de anvendte forudsætninger om levetiderne for de forskelligehårdhedsgrader i vandet.Tabel 6.6Hårdheder,⁰dH
Levetider for husholdningsapparater ved 3 hårdheder, årKaffemaskineOpvaske-maskineVaske-maskineElkedel
22
7
10
10
7
17
9
12
12
9
8
12
15
15
12
Kilde: COWIs skøn baseret på Garcia, et al. (2009) til estimation af levetid for hårdhed 22⁰dH.forhårdhed 8⁰dH.For hårdhed 17⁰dHer anvendt en interpolation.
.
Central blødgøring af drikkevand
57
Elforbruget til apparaterne reduceres, når vandets hårdhed reduceres. Den an-vendte elpris ses i nedenstående tabel.Tabel 6.7 Elpris for forbrugeren, kr./kWhPriselementAfgifterElprisPris uden momsMoms (25 %)Pris i altVærdi, kr./kWh0,680,541,220,311,53
Kilde: Energistyrelsen (2010)
Energiforbruget ved de forskellige hårdheder er opgjort i nedenstående tabel.Tabel 6.8Energiforbrug for husholdningsapparater ved 3 hårdheder,MJ/år/personKaffemaskineOpvaskemaski-ne214208197VaskemaskineElkedel
Hårdheder,⁰dH
22178
218212200
208202191
138134127
Kilde: Garcia, et al. (2009) til estimation af levetid for hårdhed 22⁰dH.For hårdhed 8⁰dHskøn fraCOWI.
6.4.4 Levetid af installationerNår vandet blødgøres påvirkes levetiden som nævnt for en række installationer.De anvendte priser på installationerne er vist i nedenstående tabel.Tabel 6.9Priser på installationer i pris pr. stk., markedspriser (dvs. inklusivmoms)VandvarmereVarmtvands-beholdereToiletterVandhaner
Installation
Pris i kr.
3.000
4.000
1.200
600
Kilde: Egne vurderinger fra COWI ud fra diverse hjemmesider.
.
Central blødgøring af drikkevand
58
Af Tabel 6.10 fremgår de vurderede effekter på installationernes levetider. Sombeskrevet i afsnit 3.3.2 skønnes det baseret på samtaler med VVS-folk, at leve-tiderne øges med 50 % for vandvarmere, varmtvandsbeholdere og toiletter, hvisvandet blødgøres fra hårdhed 22odH til hårdhed 8odH. For hårdhed 17odH eranvendt interpolation.Tabel 6.10Hårdheder,⁰dH22178
Levetider for installationer ved 3 hårdheder, årVandvarmere202430Varmtvands-beholdere202430Toiletter151925Vandhaner202225
Kilde: Egne vurderinger i COWI. Størrelsesordenen svarer til Brüggen, et al, (2009)
6.4.5 Forbrug af vaskepulverForbruget af vaskepulver ved de forskellige hårdheder er opgjort i nedenståendetabel.Tabel 6.11Hårdheder,⁰dH22178
Forbrug af vaskepulver ved 3 hårdheder, kg/person/årVaskepulver8,56,94,0
Kilde: Garcia, et al. (2009).
Der er regnet med en pris på 15 kr./kg for vaskepulver baseret på prisoplysnin-ger fra diverse supermarkeder.6.4.6 Vedligehold af husholdningsapparater, kalkfjerner og tidJo mere kalk, der er i vandet, jo oftere skal elkedler og kaffemaskiner afkalkes.Det er antaget, at man bruger kalkfjerner eller eddike til dette formål. Prisen erangivet nedenfor.
.
Central blødgøring af drikkevand
59
Tabel 6.12Produkt
Priser på kalkfjerner, kr./liter, markedspris (dvs. inklusiv moms)Kalkfjerner
Pris, kr./l
20
Kilde: Egne vurderinger af COWI ud fra at en liter kalkfjerner koster ca. 30 kr. Da nogen istedet bruger eddike, er vurderet en pris på 20 kr.
Det er skønnet, at man bruger ca. dobbelt så meget kalkfjerner, hvis vandetshårdhed er 22odHi stedet for 8odH, se Tabel 6.13.Tabel 6.13Hårdheder,⁰dH22178
Mængde kalkfjerner til vedligehold, liter/år/personKaffemaskine10,70,4Elkedel1,00,70,4
Kilde: Garcia, et al. (2009)
Den tid, som forbrugeren bruger på at afkalke kaffemaskiner og elkedler, eropgjort og værdisat. Den anvendte tidsværdi følger de officielle retningslinjerfor værdisætning af tid på transportområdet og er således sat til 77 kr./time20.Det er vurderet, at en person bruger 2 - 3 minutter hver måned på at afkalkehenholdsvis kaffemaskine og elkedel ved de høje hårdhedsgrader, og at forbru-gertiden tilnærmelsesvis halveres ved blødgøring af vand til hårdhed 8odH.Tabel 6.14Hårdheder,⁰dH22178
Forbrugertid til afkalkning, timer/år/personKaffemaskine0,550,430,20Elkedel0,550,430,20
Kilde: Egne vurderinger af COWI.
6.4.7 Rengøring af baderum m.m.Det er vurderet, at man, ligegyldigt om hårdheden i vandet er 22odH eller 8odH, vil bruge den samme tid på at gøre rent ved vandhaner, baderum, vaskm.m. Dog vil der være en ændring i den mængde og koncentrering af rengø-ringsmiddel, man bruger.
20
Kilde: Tidsværdi for persontime er taget fra nøgletalskataloget i 2010 priser.
.
Central blødgøring af drikkevand
60
I Tabel 6.15 ses tidsforbruget og mængden af kalkfjerner, den enkelte brugerom året. Det er her vurderet, at man bruger 5 minutter hver anden måned påfjernelse af kalk uanset vandhårdheden21.Tabel 6.15Hårdheder,⁰dH22178
RengøringLiter2,01,51,0Timer/år/person0,500,500,50
Kilde: Egne vurderinger af COWI.
6.4.8 Forbrug af sæbe til personlig hygiejneNår hårdhedsgraden i vandet reduceres, har det en betydning for mængden afsæbe og shampoo, man anvender. Prisen på sæbe fremgår af nedenstående ta-bel.Tabel 6.16ProduktPris
Priser på forbrugsprodukter, kr./kg, markedspris (dvs. inklusiv moms)Sæbe40
Kilde: Egne vurderinger af COWI ud fra www.superbest.dk
Forbruget af sæbe til personlig hygiejne fremgår af nedenstående tabel.Tabel 6.17Hårdheder,⁰dH22178
Forbrug af sæbe til personlig hygiejne, kg/person/årSæbemængde2,72,31,9
Kilde: Garcia, et al. (2009).
6.4.9 SundhedseffekterDe økonomiske tal for sundhedseffekterne er meget usikre, se 3.3.2. Rygaard,et al. (2010) har som nogle af de få sat økonomi på de sundhedsmæssige konse-kvenser, og det er derfor valgt at benytte det samme grundlag i nærværendeanalyse. Der henvises således til deres artikel for en nærmere beskrivelse afgrundlaget.
21
Er sat ind som en variabel i modellen for at kunne ændre på denne værdi om ønsket.
.
Central blødgøring af drikkevand
61
I Tabel 6.18 ses de primære nøgletal for hjertetilfælde. Da magnesiumindholdeti vandet ikke ændres ved kalkfældningsmetoden, giver blødgøring med dennemetode ingen ændret sundhedseffekt.For de to andre metoder, hvor magnesiumindholdet reduceres, er der med esti-mationsmetoden fra Rygaard, et al. (2009) opgjort, at der i scenarie I vil være29 % flere tilfælde, hvilket vil koste 176 kr./person/år (ligeledes med estima-tionsmetoden fra Rygaard, et al. (2009)). (hvilket jo er meget usikkert). Forscenarie II vil der være 13 % flere, hvilket vil koste 81 kr./person/år. Dette erbaseret på Ryland, et al. (1991), som fandt, at den relative risiko for mænd forat dø af iskæmiske hjertesygdomme (lokal blodmangel p.g.a. blodpropper) stegmed 0,002 per mg/l ændring i magnesium indholdet i drikkevandet. Rygaard, etal. (2010) antager beregningsmæssigt, at dette kan overføres til alle hjertekar-sygdomme som følge af ændringer i magnesiumindholdet, hvilket er megetusikkert, hvad de også pointerer. Denne sundhedsrelaterede omkostning er stor,og betydningen af den bør klart indgå i de efterfølgende følsomhedsanalyser.Tabel 6.18Enhed
Nøgletal for hjertetilfælde22IAIBICIIAIIBIIC
Procentvis flere
%
0
29
29
0
13
13
Antal flere med sygdommen*
Antal personer
0
34.882
34.882
0
16.099
16.099
Pris i alt** per år
Kr./år
0
978.431.942
978.431.942
0
451.583.973
451.583.973
Pris (markedspris)
Kr./person/år
0
176
176
0
81
81
* baseret på det samlede antal hjerte-kar sengeliggende per år i Danmark (Danmarks Stati-stik, 2007)** baseret på standardsengepriser for hjertepatienter (Indenrigsministeriet, 2005)
Arvin, et al. (2010), Bruvo, et al. (2010) og Rygaard, et al. (2009) beskriverkonsekvenser for tænderne ved at blødgøre vand, både med hensyn til antal afresulterende huller m.m. samt økonomi. Ændringerne i DMF-S (Decayed Mis-sing and Filled Surfaces per person) afhængigt af calciumindholdet (med fast-holdt fluoridindhold) er taget fra figuren i Arvin, et al. (2010) ligesom prisenper tandreparation.
22
Pris per person er beregnet ud fra det samlede befolkningstal i Danmark. Da en del afbefolkningen allerede har blødt vand, er dette en tilnærmelse, og den "korrekte" pris perperson burde være højere. Omvendt er diskontering ikke medtaget, hvor der må forventesen vis lagtid, inden effekten af en blødgøring rent faktisk viser sig som flere sygdomstilfæl-de, Det er vurderet, at dette størrelsesordensmæssigt opvejer hinanden,
.
Central blødgøring af drikkevand
62
I Tabel 6.19 ses konsekvenserne for tænderne ved at blødgøre vandet. Omkost-ningerne her vil være højest for anvendelsen af kalkfældningsmetoden, da cal-ciumindholdet reduceres mest ved denne metode. Forskellen mellem metoderneer dog ikke så stor som den, der estimeres for hjertetilfælde, hvor forskellen pådet resulterende magnesiumindhold som den udløsende faktor er større.Tabel 6.19Nøgletal for ødelæggelse af tænderEnhedIAIBICIIAIIBIIC
Udgangspunkt*
DMF-S
2,2
2,2
2,2
3
3
3
Procentvis flereefter blødgøring
%
64
50
50
28
20
20
Pris (markedspris)
Kr./person/år
127
99
99
76
54
54
Note: DMF-S (Decayed Missing and Filled Surfaces per person)* Antal DMF-S ved den givne udgangshårdhed.
Ved omregning til pris per m3tages der højde for, at sundhedseffekterne aleneberører husholdningerne og således kun vedrører den vandmængde, der leverestil husholdningerne.6.4.10 RensningsanlægI Tabel 6.20 er angivet besparelserne ved spildevandsrensning i de to hoved-scenarier. Besparelserne skyldes, at der ved blødgjort vand anvendes mindrevaskemiddel, og dermed udledes der mindre fosfor (P) i spildevandet. Dettemedfører, at rensningsanlæggene ikke skal fælde så meget P. Uddybende for-klaring af beregningerne findes i Bilag A.Tabel 6.20Besparelse for rensningsanlæg, faktorprisI*BesparelseKr./år/person3,6II**3,0
* udgangshårdhed lig 22⁰dH** udgangshårdhed lig 17⁰dH
6.5
Resultater
I dette afsnit beskrives analysens centrale resultater. Resultaterne er opgjort ikr./m3. I Tabel 6.21 ses resultaterne opdelt på fire aktører. Først gevinster/-omkostninger for vandforsyningen, dernæst husholdninger, rensningsanlægge-ne og til sidst afgiftskorrektion. Alle priserne er regnet i markedspriser og derer gennemført afgiftskorrektion.
.
Central blødgøring af drikkevand
63
For de husholdningsreleaterede gevinster og omkostninger er der taget hensyntil, at det kun vedrører ca. 65 % af denne leverede vandmængde.Tabel 6.21Centrale samfundsøkonomiske resultater, kr./m3 vand. A - C henviser tilblødgøringsteknologierne kalkfældningsmetoden, nanofiltrering og ion-bytning og I - II henviser til blødgøringsintervallerne fra 22 - 8 og 17 -8 �dH. Positivt fortegn angiver en gevinst, negativt fortegn angiver enomkostning.ScenarieIAVandforsyning/ledningsejerInvesteringsomkostningerDriftsomkostninger, ekskl. spildevandRensning af processpildevandI altHusholdningerLevetid, husholdningsapparater + installationerEnergiforbrug, husholdningsapparaterForbrug af vaskepulver til vaskemaskineVedligehold af husholdningsapparaterForbrugertid på vedligehold af husholdningsap-paraterRengøring af baderum mm.Forbrug af sæbe til personlig hygiejneI altRensningsanlæg/ledningsejer, i altEksternaliteter- Hjerte-karsygdomme- Huller i tænderne- Vandforsyning, emissionsfaktorer- Husholdninger, emisionsfaktorerI altSkatteforvridningDirekte afgiftsændringAfgiftskorrektionI altKr./mKr./mKr./mKr./m33333
ScenarieIB-0,8-0,8-3,6-5,3
ScenarieIC-0,2-1,2-0,6-1,9
ScenarieIIA-0,5-1,4-0,6-2,4
ScenarieIIB-0,8-0,7-3,1-4,6
ScenarieIIC-0,2-0,8-0,5-1,5
Kr./mKr./mKr./m
3333
-0,5-2,0-0,6-3,1
Kr./m
Kr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./m
33333333
3,20,41,00,51,10,30,56,90,1
3,20,41,00,51,10,30,56,90,1
3,20,41,00,51,10,30,56,90,1
1,70,30,70,30,80,20,34,10,1
1,70,30,70,30,80,20,34,10,1
1,70,30,70,30,80,20,34,10,1
Kr./mKr./m
3
0,0-1,9-0,010,01-1,90,0-1,40,91,5
-2,7-1,5-0,060,01-4,30,0-1,40,9-3,0
-2,7-1,5-0,010,01-4,20,0-1,40,90,4
0,0-1,2-0,010,01-1,20,0-0,80,50,3
-1,2-0,8-0,050,01-2,10,0-0,80,5-2,9
-1,2-0,8-0,010,01-2,10,0-0,80,50,3
Kr./mKr./mKr./mKr./mKr./m
3333
Det fremgår af tabellen, at der opnås nettogevinster for samfundet ved blødgø-ring af vand ved kalkfældningsmetoden (A) og ved ionbytning (C). Blødgøresvandet ved nanofiltrering (B), bliver resultatet en netto-omkostning, hvilketskyldes den store udgift forbundet med rensning af processpildevand fra be-handlingen på et kommunalt rensningsanlæg (idet nanofiltrering producerervæsentligt mere spildevand end de to andre metoder).
.
Central blødgøring af drikkevand
64
Med de anvendte forudsætninger giver det store anlæg med anvendelse af kalk-fældningsmetoden det bedste resultat (IA). Tager man hensyn til anlægsstørrel-sen, ser ionbytning ud til at være mere fordelagtig end kalkfældningsmetodenved blødgøring fra hårdhed 17⁰dHtil 8⁰dH(se resultaterne følsomhedsanaly-serne, Figur 6.1).Omkostningerne23(investeringer og drift) for vandforsyningerne er mellem 1kr. og 2,5 kr. per m3vand (målt i markedspriser) afhængigt af anlægsstørrelseog blødgøringsmetode. Det fremgår af tabellen, at ionbytning er billigere endnanofiltrering for små anlæg.Fælles for alle scenarierne er, at der er væsentlige gevinster for hushold-ningerne ved blødgøring af vand. De største gevinster kommer fra forøget leve-tid for husholdningsapparater, sparet energiforbrug for husholdningsapparater,reduceret forbrug af vaskepulver og sparet tid.Disse gevinster er størst for scenarierne med størst reduktion i hårdhed (I). Ge-vinsterne for husholdningerne er i øvrigt ens på tværs af blødgøringsmetoderne,idet det er forudsat, at den resulterende hårdhed bliver den samme i alle scena-rierne.Det fremgår også af tabellerne, at sundhedseffekterne grundet fjernelsen afmagnesium er betydelige. For ionbytning og nanofiltrering er effekterne påhjertekarsygdomme således 2,7 kr./m3ved den største hårdhedsreduktion (I) og1,2 kr./m3ved den mindre hårdhedsreduktion (II). Kalkfældningsmetoden redu-cerer ikke magnesiumindholdet i vandet og har derfor en fordel frem for de an-dre metoder på dette område.Også øgede omkostninger til tandpleje spiller en væsentlig rolle i bereg-ningerne. Her medfører kalkfældningsmetoden de største omkostninger, og deto andre metoder har lavere omkostninger grundet forskellen i reduktionen afcalciumindholdet.Eksterne omkostninger fra ændret energiforbrug spiller en mindre rolle forkalkfældningsmetoden og ved ionbytning. Ved nanofiltrering er elforbrugethøjt, hvilket giver høje eksterne omkostninger knyttet til luftforurening og kli-maeffekt.Endelig følger afgiftsberegningerne direkte af de øvrige effekter.
6.6
Følsomhedsanalyser og ikke værdisatte effekter
Der er en række effekter og parametre i den samfundsøkonomiske screenings-analyse, som er behæftet med væsentlig usikkerhed. Der er derfor gennemførtfølsomhedsanalyser, som belyser resultaternes afhængighed af variation i disseeffekter. De undersøgte variationer er præsenteret og begrundet i Tabel 6.22.
23
Bortset fra omkostninger til spildevandsrensning
.
Central blødgøring af drikkevand
65
Tabel 6.22FølsomhedsanalyseGraden af høstning afpotentiale fra forbruger
Liste over følsomhedsanalyserBeskrivelseOpgørelsen af levetid for husholdningsapparater mv. er baseret på, atforbrugerne alene agerer ud fra den fysiske tilstand af apparaterne. Detkan imidlertid diskuteres, om forbrugerne reelt vil ændre deres handle-mønstre. Det kan være, at man f.eks. vælger at udskifte et husholdnings-apparat ud fra andre argumenter, f.eks. design, og at den forlængedelevetid derfor ikke udnyttes. Dette vil i højere grad gælde for kaffemaski-ner og elkedler end det vil for opvaske- og vaskemaskiner.Der kan være andre dele af maskinerne, som går i stykker uafhængigt aftilkalkning, f.eks. elektroniske dele.
Udmøntning i analyseIngen levetidsforøgelser afkaffemaskiner og elkedler
Kun halvt så store levetidsfor-øgelser for opvaske- og va-skemaskinerIngen levetidsforøgelser aftoilet og vandhaner
Opgørelsen af levetid for installationer er baseret på, at forbrugerne aleneagerer ud fra den fysiske tilstand af apparaterne. Det kan imidlertid disku-teres, om forbrugerne reelt vil ændre deres handlemønstre. Det kan være,at man f.eks. vælger at udskifte et toilet eller en vandhane ud fra andreargumenter, f.eks. design, og at den forlængede levetid derfor ikke udnyt-tes. Dette vil i højere grad gælde for toiletter og vandhaner end det vil forvandvarmere og varmtvandsbeholdere.Der er stor usikkerhed forbundet med opgørelsen af tidsforbruget til af-kalkning.
Tidsgevinst ved afkalkninghalv så stor som i basisanaly-senTeknologiomkostningerfor vandforsyningerneAlle anlæg har en kapacitet på500.000 m3/år
Der er stordriftsfordele ved teknologierne. Derfor vil omkostningerne varie-re med størrelsen af vandforsyningen. For scenarierne A analyseres min-dre anlæg, for scenarier B og C analyseres større anlæg.Driftsomkostningerne til blødgøring på vandforsyningerne er behæftetmed usikkerhed.Driftsomkostningerne til blødgøring på vandforsyningerne er behæftetmed usikkerhed.Omkostninger til afledning og rensning af spildevand medtages ikke, f.eks.i tilfælde af mulighed for afledning direkte til havet.Der er stor usikkerhed forbundet med opgørelsen af effekten på hjertetil-fælde. Endvidere kan man potentielt remineralisere vandet (tilsætte mag-nesium), så ledes at man helt forhindrer denne effekt.Der er stor usikkerhed forbundet med opgørelsen af effekten på caries.Der er en generel målsætning om, at vandforbruget per person skal redu-ceres over tid af miljømæssige hensyn.
Driftsomkostningerne er 25 %lavereDriftsomkostningerne er 25 %højereSpildevandsrensningOmkostninger medregnesikke.Ingen effekt på hjertetilfælde
Sundhedseffekter
Ingen effekt på cariesLavere vandforbrugVandforbruget per personreduceres med 15% svarendetil et vandforbrug på ca. 36,5m3 per person/år (eller 100liter/person/dag)Der medtages 20% skattefor-vridning på det offentligesomkostninger.
Inklusion af skattefor-vridning
Se diskussion i rapport vedrørende skatteforvridning.
Beregnes resultaterne uden spildevandshåndtering, er der antaget, at spilde-vandet udledes til havet, og omkostningerne forbundet med dette er sat til 0.
.
Central blødgøring af drikkevand
66
Resultatet af følsomhedsanalyserne fremgår af nedenstående figur.Figur 6.1Resultat af følsomhedsanalyse. A - C henviser til blødgøringsteknologi-erne kalkfældningsmetoden, nanofiltrering og ionbytning, og I - II hen-viser til blødgøringsintervallerne fra 22 - 8 og 17 - 8 �dH.
432103m/KKD
ScenarieIA
ScenarieIB
ScenarieIC
ScenarieIIA
ScenarieIIB
ScenarieIIC
-1-2-3-4-5BasisLevetidsforøgelser for opvaske-og vaskemaskinerTidsgevinst ved afkalkning halv så stor som i basisUden spildevandsomkostningerIngen effekt på cariesSkatteforvridningDriftsomkostninger, -25%Ingen levetidsforøgelse for kaffemaskiner og elkedlerIngen levetidsforøgelser af toilet og vandhanerAnlægsstørrelse 500.000 m3Ingen effekt på hjertetilfældeLavere vandforbrugDriftsomkostninger, +25%
Figuren viser, at anvendelse af kalkfældningsmetoden (A) giver anledning tilnettogevinster for samfundet i alle følsomhedsanalyser for den høje hårdheds-grad. Det gælder også for mindre anlæg end det centrale store anlæg, som ind-går i basisforudsætningerne. Ved reduktion af hårdhed 17⁰dHtil 8⁰dH(IIA)fås mindre eller ingen nettogevinster for samfundet afhængigt af den varieredeparameter. For disse hårdhedsgrader vil en samfundsmæssig gevinst især væreafhængig af, om de skønnede levetider på opvaske- og vaskemaskiner opnås,og om driftsomkostningerne er vurderet for lavt24(samt om skatteforvridningenmedtages i regnestykket). Endvidere vil der ikke være en samfundsmæssig ge-vinst, hvis der bygges et relativt lille anlæg.Anvendelse af ionbytning (C) ser ligeledes generelt ud til at være fordelagtigtfor samfundet, omend gevinsten i nogle tilfælde er begrænset. Blandt andet vildette afhænge af, om de forudsatte levetider på vaske- og opvaskemaskiner op-nås. Det fremgår, at effekten for hjertetilfælde er afgørende for, om ionbytninger mere eller mindre attraktivt end kalkfældningsmetoden.
24
Hvilket ikke burde være tilfældet baseret på de svenske erfaringer.
.
Central blødgøring af drikkevand
67
Hvis der ikke er nogen effekt på hjertetilfælde, er ionbytning mere fordelagtigend kalkfældningsmetoden25.Nanofiltrering (B) er ugunstig for samfundet i stort set alle følsomhedsanaly-serne. Dog viser følsomhedsanalysen, at der vil være en nettogevinst for sam-fundet, når man ikke indregner håndtering af spildevand.Bemærk, at årsagen til at et lavere vandforbrug giver højere samfundsøkonomi-ske omkostninger er, at forbrugerens effekter opgøres på årsbasis og deles udpå det årlige vandforbrug. Derfor vil et lavere vandforbrug give højere værdierper m3.De tilhørende nettoresultater til figuren fremgår af nedenstående tabel.Tabel 6.23Resultat af følsomhedsanalyser. A - C henviser til blødgøringsteknolo-gierne kalkfældningsmetoden, nanofiltrering og ionbytning og I - IIhenviser til blødgøringsintervallerne fra 22 - 8 og 17 - 8 �dH.ScenarieIA3
I alt når der tages højde for den enkelte parameter i følsom-hedsanalysenBasisIngen levetidsforøgelse for kaffemaskiner og elkedlerLevetidsforøgelser for opvaske- og vaskemaskinerIngen levetidsforøgelser af toilet og vandhanerTidsgevinst ved afkalkning halv så stor som i basisAnlægsstørrelse 500.000 m3Uden spildevandsomkostningerIngen effekt på hjertetilfældeIngen effekt på cariesLavere vandforbrugSkatteforvridningDriftsomkostninger, +25 %Driftsomkostninger, -25 %Kr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./mKr./m
ScenarieIB-3,03-3,29-3,79-3,33-3,56-2,560,58-0,34-1,52-2,62-4,19-3,24-2,90
ScenarieIC0,370,11-0,390,06-0,160,530,943,061,880,77-0,130,080,54
ScenarieIIA0,260,12-0,100,10-0,13-0,100,860,261,410,73-0,30-0,090,46
ScenarieIIB-2,86-2,99-3,22-3,02-3,24-2,420,25-1,62-2,04-2,54-3,84-3,04-2,75
ScenarieIIC0,300,16-0,060,14-0,080,460,771,541,120,61-0,060,100,42
1,511,250,751,210,991,152,111,513,452,320,791,021,81
33333
Kr../m
3333333
Der er en række effekter, som ikke er værdisat i analysen. I Tabel 6.24 er deikke-værdisatte effekter summeret og deres forventede betydning for analysensresultat er angivet sammen med en kort forklaring af effekten.
Bemærk at der ved sammenligningen, hvor der ikke er effekt på hjertetilfælde sammen-lignes anlæg med forskellig størrelse
25
.
Central blødgøring af drikkevand
68
Tabel 6.24Effekt
Vurdering af ikke-værdisatte effekter Signaturer: + = positiv effekt, - =negativ effekt, 0 = ingen effekt, ? = ukendt fortegn på effekt.Forklaring af effekt
Påvirkning af sam-fundsøkonomiskresultat+++
Effekter for erhvervLevetid af ledningsnetElforbrug i ledningsnetKorrosion i ledningsnet
0Arbejdsmiljø ved drift afblødgøringsprocessen
-
Krævet uddannelse tildrift af blødgøringspro-cessenMetalindholdet i spilde-vandsslamForbedret økonomi ifjernvarmenBortskaffelse af hus-holdningsmaskiner oginstallationerVandsmagTidsforbrug og oplevelseved hårvask
-
+++?
?
Effekter for erhverv forventes at være positive. Eksemplerne fremgår af det efter-følgende kapitel.Levetiden af ledningsnettet er afhængig af materialer, og tilkalkning kan betyde,at rørene må udskiftes, før de er slidt ned.Kalkbelægninger i rørene vil forøge energiforbruget til pumpning af vand. Dan-nelsen af belægninger kan imidlertid ikke altid forudsiges.Korrosionsforholdene i ledningsnettet vil ikke ændres væsentligt ved delvis blød-gøring af drikkevandet, da man ikke ændrer afgørende på de parametre i vandet,som giver årsag til korrosion af rørmaterialerne. Det forudsættes, at der ikkeopstår aggressivt vand ved blødgøringsprocessen.Afhængig af den valgte blødgøringsproces skal man håndtere og opbevare ke-mikalier (salt, natronlud, saltsyre, rensemidler, antiscalingsmidler), som mannormalt ikke anvender på vandværker. Det betyder større fokus på arbejdsmiljø -herunder forebyggelse og minimering af påvirkninger fra kemikalier.Driftspersonalet skal under alle omstændigheder instrueres i drift og vedligeholdaf de nye blødgøringsanlæg. Specielt pelletmetoden vil kræve lidt mere uddan-nelse af personalet.Ifølge hollandske erfaringer vil blødgøring af drikkevandet medføre et lavereindhold af især kobber i spildevandsslammet, hvilket kan have betydning formuligheden af at udbringe det på landbrugsarealer.Mindre kalk i fjernvarmerør, varmevekslere med mere vil give lavere tilbageløbs-temperatur og dermed bedre energiøkonomi, se afsnit 3.3.2.Når apparater og installationer skal skiftes ud med længere mellemrum, vil derblive bortskaffet færre af disse, hvilket vil medføre mindre omkostninger til af-faldsbortskaffelse fra husholdningerneSmagen af vandet vil også ændres, men om dette opleves positivt eller negativtvil være meget individuelt.Der er muligvis et ekstra tidsforbrug forbundet med at skylle hårshampoo ud.Ligesom der kan være gener i oplevelsen af hårvask. Der kan imidlertid argu-menteres for, at disse effekter forsvinder efter en tilvænningsperiode, hvor mansom forbruger bl.a. lærer at dosere shampoomængden korrekt.
Det er i sagens natur svært at konkludere noget om størrelsesordenen af de ik-ke-værdisatte effekter. Man må dog forvente, at effekterne for erhvervene vilvægte noget i den samlede vurdering af om blødgøring af vand er samfunds-økonomiske fordelagtigt. Se eksemplerne i Kapitel 7.
6.7•
ReferencerArvin, E., Bardow, A., Bruvo, M, Rygaard, M. & Spliid, H. (2010): DentalCaries affected by water quality and water treatment. IWA Montreal, 19-24 September 2010.Bruvo, M., Ekstrand, K., Arvin, E., Spliid, H., Moe, D., Kirkeby, S. &Bardow, A. (2008): Optimal drinking water composition for caries controlin populations.J. Dent. Res.87(4), 340–343.
•
.
Central blødgøring af drikkevand
69
•
Brüggen, B. van der; Goossens, H.; Everard, P.A.; Stemgée, K. & Rogge,W. (2009): Cost-benefit analysis of central softening for production ofdrinking water,Journal of Environmental Environment,91, pp. 541–549DANVA (2009): Vand i tal. DANVAs benchmarking og vandstatistik2009DMU (2010):Miljøøkonomiske beregningspriser for emissioner.Fagligrapport fra DMU nr. 783.Energistyrelsen (2010): Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyserpå energiområdet.Garcia, A.L.T, Godskesen, B., Nielsen, K.D., Wind, E. & Rothuizen, E.D.(2009): Life Cycle Assessment on Central Softening of Drinking Water inCopenhagen. DTU Management in co-operation with Københavns EnergiA/S.Rygaard, M.; Arvin, E. & Binning, P.J. (2010): Indirect economic impactin water supplies augmented with desalinated water.Water Science &Technology: Water Supply,10, 4, pp 664-671.Rygaard, M.; Arvin, E. & Binning, P.J. (2009): The valuation of waterquality. Effects of mixing different drinking water qualities.Water Re-search,43, 5, pp. 1207 - 121.Superbest (2010): Sortiment, alt på et sted,www.superbest.dk
•••
•
•
•
.
Central blødgøring af drikkevand
70
7
Eksempler på effekter forerhvervsvirksomheder
I dette kapitel er gennemgået tre eksempler på erhvervsbrancher, som typiskikke vil have egen indvinding, og som i dag selv blødgør vand til brug i deresprocesser. I disse eksempler er ikke taget hensyn til, hvor mange virksomhederder i praksis ligger i områder med vand hårdhed over 17 �dH og 22 �dH. I deøkonomiske overslag for brancherne er det desuden ikke indkalkuleret, at pri-sen vil stige, hvis man foretager central blødgøring på vandværkerne. Der foku-seres alene på de fordele, som de pågældende brancher vil kunne opnå.
7.1
Vaskeribranchen
Der findes i Danmark ca. 70 større erhvervsvaskerier, hvor 59 er organiseret iBrancheforening for Vask og Textiludlejning (BVT). Det vurderes, at de tostørste vaskerier står for ca. 50 % af den professionelle vask for institutioner,hoteller, restauranter m.m. herhjemme. På vaskerierne anvendes i dag stort setkun blødgjort vand fremstillet ved ionbytningUd fra kontakt med de to store vaskerier kan følgende tal estimeres for bran-chen:Samlet vandforbrug:Teoretisk saltforbrug (NaCl) til regeneration af ionbytter:Faktisk saltforbrug26:1,4 mio. m3/år810 tons/år1000 tons/år
Ved de følgende beregninger er det forudsat, at det anvendte råvand på vaskeri-erne har en gennemsnitlig hårdhed på 17odH. Ud fra nogle udvalgte virksom-hedseksempler tyder det på, at vaskerierne ofte bruger noget mere salt en nød-vendigt til regenerering af ionbytterne. Derfor er det faktiske saltforbrug anslåetca. 23 % højere end det "teoretiske" forbrug.Såfremt vandværkerne leverer vand med 8odH, skal vandet alligevel blødgørespå vaskerierne, da man ønsker at vaske i vand helt uden hårdhed. Det gælderogså skyllevandet, da det som regel genbruges i selve vaskeprocessen.
26
estimeret af COWI
.
Central blødgøring af drikkevand
71
Perspektivet er således, at de danske vaskerier formentlig vil kunne spare 500tons salt pr. år til regenerering samt halvdelen af det vand, som anvendes til re-generering, da ionbytterne kun skal regenereres halvt så ofte, når vandets hård-hed er 8odH. Det svarer til en vandbesparelse på ca. 1 % eller 14.000 m3/år.Besparelsen kan godt være endnu større i praksis, hvis vaskerierne bruger merevand end nødvendigt til regenerering af deres ionbytningsanlægBaseret på ovenstående kan den forventede samlede årlige besparelse for vaske-ribranchen opgøres til:500 tons salt á 2000 kr./ton:14.000 m3vand/spildevand á 45 kr.:Total pr. år ekskl. moms1.000.000 kr.630.000 kr.1.630.000 kr.
Det svarer til en besparelse på 1,16 kr. pr. m3forbrugt vand. I beregningen eranvendt en gennemsnitstakst for indkøb af afledning af vand på 45 kr. Dennetakst omfatter blandt andet en grøn afgift på 5,00 kr. pr. m3leveret drikkevand.Besparelsen for det enkelte vaskeri vil afhænge af den nuværende hårdhed ipostevandet, det aktuelle saltforbrug og vandforbrug samt den aktuelle vandprisog saltpris.
7.2
Fjernvarmanlæg1.500.000654.28339.374 GWh
Tal fra brancheforeningen Dansk Fjernvarme vedr. 2009:Husstande med fjernvarme, ca.Antal målere ifølge statistikLeveret varmemængde per år
Da ejendomme ofte kun har én måler, men indeholder flere husstande, er dermere end dobbelt så mange husstande, som der er målere. Flere fjernvarmevær-ker har ikke indberettet tal til den årlige statistik, og på den baggrund anslårCOWI, der årligt leveres ca. 45.000 GWh via fjernvarmenettet.Fjernvarmeværkerne spæder løbende vand op i rørsystemet i takt med, at derforsvinder vand på grund af utætheder og fordampning. Vandet blødgøres nor-malt før opspædning i et ionbytningsanlæg, mens enkelte værker anvender vandbehandlet ved omvendt osmose til opspædning. Vandet tilsættes natronlud forat holde pH-værdien mellem 9,6 og 10,0. Undertiden tilsættes også andre ke-mikalier (f.eks. for at fjerne ilt).Spædevandsmængden afhænger meget af systemets opbygning. Efterhåndenhar de fleste systemer varmevekslere ude hos forbrugerne, men der er stadig-væk en del ældre systemer med direkte vandforbrug fra fjernvarmesystemet tilforbrugernes centralvarmesystem. I disse gamle systemet er forbruget af spæ-devand en del større end i de nye systemer med varmevekslere. Et par fore-spørgsler hos fjernevarmeselskaber viser, at spædevandsforbruget kan svingefra 3 m3/år pr. GWh til 30 m3/år pr. GWh, når man går fra et system med var-mevekslere til et system med direkte forbrug.
.
Central blødgøring af drikkevand
72
I hovedstadsområdet distribueres store mængder varme af CTR, som leverefjernvarme til KE, Frederiksberg, Gentofte, Gladsaxe og Tårnby, der modtagervarmen via en varmeveksler over i deres eget system (sekundær systemet).CTR distribuerer 11 - 12 % af den samlede fjernvarme i Danmark, og CTR le-verer samtidigt spædevand til Frederiksberg, Gentofte, Gladsaxe og Tårnby,hvorimod KE skaffer sit eget spædevand samt køber fjernvarme fra andre leve-randører (DONG og Vattenfall). CTR anvender blødgjort sekundavand fra Øre-sundsforbindelsen til spædevand, og KE anvender spædevand (total afsaltetvand) fra DONG og Vattenfall.KE og CTR bruger tilsammen ca. 480.000 m3spædevand pr. år. Antages det, atde resterende danske fjernvarmeværker anvender grundvand, vil de forbruge ca.575.000 m3spædevand pr. år, under forudsætning af et gennemsnitsforbrug afspædevand på 15 m3/år pr. GWh.Perspektivet er således, at de danske fjernvarmeværker formentligt vil kunnespare 200 tons salt pr. år til regenerering samt halvdelen af det vand, som an-vendes til regenerering, da ionbytterne kun skal regenereres halvt så ofte, nårvandets hårdhed er 8odH. Det svarer til en vandbesparelse på ca. 1 % eller5.750 m3/år. Besparelsen kan godt være endnu større i praksis, hvis fjernvarme-værkerne bruger mere vand end nødvendigt til regenerering af deres ionbyt-ningsanlægBaseret på ovenstående kan den forventede samlede årlige besparelse for fjern-varmeværkerne opgøres til:200 tons salt á 2000 kr./ton:5.750 m3vand/spildevand á 45 kr.:Total pr. år ekskl. moms400.000 kr.258.750 kr.658.750 kr.
Det svarer til en besparelse på 1,15 kr. pr. m3forbrugt vand. I beregningen eranvendt en gennemsnitstakst for indkøb og afledning af vand på 45 kr. Dennetakst omfatter blandt andet en grøn afgift på 5,00 kr. pr. m3leveret drikkevand.Besparelsen for det enkelte fjernvarmeværk vil afhænge af den nuværendehårdhed i vandet, det aktuelle saltforbrug og vandforbrug samt den aktuellevandpris og saltpris.
7.3
Hotelbranchen
Ifølge oplysninger på Horestas (Brancheforening for restauranter og hoteller)hjemmeside fandtes der i 2008 935 hoteller/kursuscentre i Danmark med48.933 værelser. Antallet af overnatninger var i 2008 i gennemsnit på 40.096pr. døgn. Belægningsprocenten var 53 %.På disse hoteller anvendes ofte en meget god vandbehandling i forbindelse medopvask. Det er blødgøring (ionbytning) efterfulgt af omvendt osmose. Hervedundgås både kalkbelægninger og saltbelægninger på de emner, der vaskes op.Nogle af hotellerne har endvidere etableret blødgøringsanlæg til forbehandlingaf det varme brugsvand, der anvendes til bad og vask på værelserne.
.
Central blødgøring af drikkevand
73
Det er dog formentlig kun 25 - 35 % af hotellerne, der har installeret blødgø-ringsanlæg til dette formål.Såfremt der etableres central blødgøring af drikkevandet til 8odH, vil det bliveen stor fordel for hotellerne. De hoteller, som allerede har blødgøring, vil sparepå udgifterne til drift af det eksisterende blødgøringsanlæg, og de hoteller, somendnu ikke har blødgøringsanlæg, vil muligvis helt kunne undvære et blødgø-ringsanlæg.Ud fra kontakt med nogle udvalgte hoteller vurderes det, at der i gennemsnitbruges ca. 13,5 m3varmt vand pr. år pr. værelse med den nuværende belæg-ningsprocent. Det svarer til et forbrug af varmt vand for alle danske hoteller påca. 660.000 m3/år. Går vi ud fra, at de 200.000 m3/år (ca. 30 %) allerede blød-gøres, vil der kunne opnås store fordel for hoteller, hvis de resterende 460.000m3kan leveres med 8odH. Disse hoteller vil fremover få mindre kalkudfæld-ninger i varmtvandssystemet, uden at de selv behøver at investere i et blødgø-ringsanlæg, som knap 1/3 af alle hoteller allerede selv har anskaffet.For de hoteller, der allerede har installeret blødgøringsanlæg vil besparelsenblive på ca. 1,15 kr./m3jf. beregningerne for vaskerier og fjernvarmeanlæg,hvilket skal holdes op mod den merpris, som det koster at foretage en centralblødgøring af vandet.
7.4••••••••••
ReferencerAndersen, O. (2010): Personlig kommunikation, Svendborg FjernvarmeChristensen, S. (2010): Personlig kommunikation, Brancheforeningen forVask og Textiludlejning.Dansk Fjernvarmehttp://www.fjernvarmen.dk/. Års statistik 2008 og2009.Hansen, M. (2010): Personlig kommunikation, Hotel Kong Arthur.Jensen, A. (2010): Personlig kommunikation, Comwell, KlarskovgårdJensen, M. (2010): Personlig kommunikation, Horestahttp://www.horesta.dk/Magnussen, P. (2010): Personlig kommunikation, KENielsen, P. (2010): Personlig kommunikation, Gentofte FjernvarmeNyborg, A. (2010): Personlig kommunikation, De Forenede Dampvaskeri-er.Nielsen, P. (2010): Personlig kommunikation, Gentofte Fjernvarme
.
Central blødgøring af drikkevand
74
•••••
Pedersen, O. (2010): Personlig kommunikation, CTR.Plou, J. (2010): Personlig kommunikation, Glostrup ParkhotelStegman, M. (2010): Personlig kommunikation, Slagelse FjernvarmeTuesen, G (2010). Personlig kommunikation, Berendsen Textil ServiceA/S.Vendelbo, T. (2010): Personlig kommunikation, Vilvorde Kursuscenter
.
Central blødgøring af drikkevand
75
8
Konklusioner
I dette kapitel opsummeres konklusionerne fra kapitel 5 og 6.
8.1
Teknologi og miljø
Kalkfældningsmetoden og nanofiltrering er klart de mest investeringstungeteknologier, og kalkfældningsmetoden kræver også mest i drift og vedligehold,hvilket desuden vil medføre større behov for efteruddannelse for denne metode.Endvidere er kalkfældningsmetoden den mest arealkrævendeEnergiforbruget - og dermed CO2-emissionen er størst ved nanofiltrering ogmindst ved kalkfældningsmetoden.Kemikalieforbruget er mindst ved nanofiltrering og i samme størrelsesordenved ionbytning og kalkfældningsmetoden. Da de arbejdsmiljømæssige konse-kvenser hænger tæt sammen med dette, vil forholdet mellem metoderne pådenne front være stort set tilsvarende.Nanofiltrering medfører den største mængde overskydende vand, både medhensyn til oppumpet vandmængde i forhold til vandmængde udledt til forbru-gerne og med hensyn til behov for evt. spildevandsrensning afhængigt af denpotentielt påvirkede recipient. Den vurderede spildevandsmængde er således afbetydning for resultatet. De anslåede mængder er baseret på en konservativvurdering af leverandør oplysninger. Spildevandsmængderne vil principieltkunne optimeres ved forskellige tiltag, der dog typisk også vil have en omkost-ning.Endelig vil kalkfældningsmetoden medføre et restprodukt, som enten skalhåndteres som affald eller transporteres til et område, hvor det kan have en nyt-te.En ændring af kvaliteten af drikkevandet kan potentielt have nogle sundhedsef-fekter, som der dog er væsentlig usikkerhed om omfanget af. En reduktion afmagnesium indholdet i vandet (hvilket er en konsekvens af både ionbytning ognanofiltrering) synes at kunne øge antallet af hjerte-kar relaterede sygdomstil-fælde. I princippet kan dette modvirkes ved en remineralisering af vandet, hvil-ket dog ikke er nærmere vurderet i nærværende redegørelse. En reduktion afcalciumindholdet synes at kunne øge antallet af cariestilfælde. Her vil kalk-fældningsmetoden reducere calciumindholdet mere, end hvad der er tilfældetfor ionbytning og nanofiltrering.
.
Central blødgøring af drikkevand
76
De generelle fordele, som blødgøring af vand har for forbrugerne, er omtalt iafsnit 8.2.
8.2
Samfundsøkonomi
Screeningsanalysen indikerer, at blødgøring af vand kan være samfundsøko-nomisk fordelagtig. Således er det muligt at opnå gevinster ved blødgøring afvand, som overstiger omkostningerne.Tabel 8.1. Sammenligning af hovedanalysen af scenarierne (uddrag af Tabel 6.21).ScenarieIAI altkr./m3
ScenarieIB-3,0
ScenarieIC0,4
ScenarieIIA0,3
ScenarieIIB-2,9
ScenarieIIC0,3
1,5
De vigtigste gevinster omfatter forøget levetid af husholdningsapparater og in-stallationer. Reduceret energiforbrug ved husholdningsapparater og forbrug afvaskepulver samt sparet tid til afkalkning af husholdningsapparater.De vigtigste omkostninger er vandværkernes omkostninger til blødgøring. Isamfundet har påvirkningerne af sundheden også en effekt, der er beregnet tilen forøgelse af hjertetilfælde med 13 - 29 % ved nanofiltrering og 28 - 64 %øget antal huller i tænderne ved anvendelse af kalkfældningsmetoden.Både kalkfældningsmetoden og ionbytning giver større eller mindre samfunds-økonomiske gevinster27eller er samfundsøkonomisk neutrale, mens resultatetfor nanofiltreringsmetoden helt vil afhænge af, om der skal betales for spilde-vandsrensning eller ej. Hvis der skal betales for spildevandsrensning, vil blød-gøring med denne metode give en resulterende samfundsøkonomisk omkost-ning på grund af den væsentligt større spildevandsmængde, der er forbundetmed nanofiltrering28.Kalkfældningsmetoden fremstår som den mest fordelagtige for store reduktio-ner i hårdheden. Denne metode har bl.a. den fordel, at der ikke fjernes magne-sium, hvorfor kalkfældningsmetoden potentielt ikke giver anledning til en for-øgelse af hjerte-karsygdomme. Såfremt betydningen af magnesiumindholdet ivandet ikke medregnes29, vil ionbytningsmetoden være mere samfundsøkono-misk fordelagtig.For alle tre metoder gælder, at de er forbundet med stordriftsfordele, som gørdet mere fordelagtigt samfundsøkonomisk jo større blødgøringsanlæg, der etab-leres.
Som dog afhængigt af hårdhedsgraden kan afhænge af i hvor stort omfang de skønnedelevetidsforlængelser på især vaske- og opvaskemaskiner opnås eller ej28Det skal dog bemærkes, at nanofiltrering af vand kan muliggøre anvendelse af vand fralettere forurenede kildepladser, hvilket ikke er vurderet nærmere i nærværende redegørelse.29På grund af usikkerheden omkring dette.
27
.
Central blødgøring af drikkevand
77
Endelig giver blødgøring af vand anledning til gevinster for en række typer aferhvervsvirksomheder.
.
Central blødgøring af drikkevand
78
Bilag A. Gevinster for rensningsanlægIfølge Winther, et al. (2009) udleder hver person udleder i gennemsnit 1,4 kg Ppr. år. I dag stammer kun 30 % (tidligere var det 50 %) af P fra vaskemidlersvarende til 0,42 kg/år pr. person.25 % af danske renseanlæg har kun kemisk fældning, hvor de bruger 2 mol Fepr. mol P. Det svarer til, at der til fældning af 1 kg tilført fosfor bruges 3,60 kgjern eller 31,86 kg jernklorid (PIX118), som koster i snit 1150 kr./ton.75 % af danske renseanlæg har biologisk fosforfjernelse, og de bruger derforkun lidt kemisk fældning. Man kan regne med, at de bruger 0,3 mol Fe pr. moltilført P. Det svarer til, at der til fældning af 1 kg tilført fosfor bruges:31,86*0,3/2 = 4,79 kg jernklorid (PIX118).Som vægtet landsgennemsnit bruges således 11,57 kg jernklorid pr. kg tilførtfosfor.En reduktion fra 22odH til 8odH udregnes således:P-bidraget fra vaskemidler reduceres med: 0,42 * (22-8)/22 = 0,267 kg P pr.person pr. år.Det sparer renseanlæggene for: 0,267 * 11,57 * 1,15 kr./kg = 3,55 kr. pr. personpr. årEn reduktion fra 17dH til 8odH udregnes således:Reduceres P-bidraget fra vaskemidler med: 0,42 * (17-8)/17 = 0,222 kg P pr.person pr. år.Det sparer renseanlæggene for: 0,222 * 11,57 * 1,15 kr./kg = 2,95 kr. pr. personpr. år
.
Central blødgøring af drikkevand
79
Bilag B: Investerings- og driftsomkostninger for teknologierneTabel B1Detaljering af investering og driftsomkostninger for kalkfældningsmetoden ekskl. spildevandsudgifter. Den varierende faktor mel-lem de 3 scenarier under henholdsvis I og II er vandmængden, der produceres (henholdsvis 160, 500 og 1.500 tusinde m3/år). Deter forudsat, at der anvendes fødevaregodkendte kemikalier, der er ca. dobbelt så dyre som de tekniske kvaliteter.EnhedHårdhedLevetidInvesteringPris for pellet-anlæg (incl. 10% El+SRO)Installation, 10%BygningSammenkobling, 20%Projektering, 20%Investering, totalDriftomkostningerTotal vand fra vandværkKemikalieudgifter, NaOHKemikalieudgifter, HClSandudgifterBortskaffelse af pelletaffaldElektricitetVariable udgifterServicePasningFaste udgifterDriftsudgifter, TotalScenarie I22201.600.000160.000480.000448.000537.6003.225.600160.000213.7767.4984.76819.3123.784249.13810.00028.75038.750287.888Scenarie I22201.940.000194.000720.000570.800684.9604.109.760500.000668.05023.43014.90060.35011.825778.55515.00082.50097.500876.055Scenarie I22203.460.000346.0001.320.0001.025.2001.230.2407.381.4401.500.0002.004.15070.29044.700181.05035.4752.335.66520.000200.000220.0002.555.665Scenarie II17201.600.000160.000480.000448.000537.6003.225.600160.000138.3847.4982.72012.1723.784164.5585.00028.75033.750198.308Scenarie II17201.940.000194.000720.000570.800684.9604.109.760500.000432.45023.4308.50038.03811.825514.24310.00082.50092.500606.743Scenarie II17203.460.000346.0001.320.0001.025.2001.230.2407.381.4401.500.0001.297.35070.29025.500114.11335.4751.542.72820.000200.000220.0001.762.728
KrKrKrkrKrKrm�/årkr/årkr/årkr/årkr/årKr/årkr/årkr/årkr/årkr/årkr/år
.
Central blødgøring af drikkevand
80Detaljering af investering og driftsomkostninger for nanofiltrering, ekskl. spildevandsudgifter. Den varierende faktor mellem de 3scenarier under henholdsvis I og II er vandmængden, der produceres (henholdsvis 160, 500 og 1.500 tusinde m3/år). Udgifter tileventuel neutralisering af aggressiv kuldioxid er ikke medregnet.EnhedScenarie I2215496.00074.400240.000162.080194.4961.166.976160.00030.82924.25255.08118.00015.00026.00059.000114.081Scenarie I22151.220.000122.000420.000317.160374.2492.453.409500.00096.34161.275157.61636.00048.00032.500116.500274.116Scenarie I22153.420.000342.000960.000708.300814.5456.244.8451.500.000289.023183.825472.848108.000144.00039.000291.000763.848Scenarie II1715435.00065.250240.000148.050177.6601.065.960160.00019.93420.03339.96718.00015.00026.00059.00098.967Scenarie II17151.036.000103.600420.000280.728331.2592.171.587500.00062.29455.647117.94136.00048.00032.500116.500234.441Scenarie II17152.898.000289.800960.000622.170715.4965.485.4661.500.000186.882166.941353.824108.000144.00039.000291.000644.824
Tabel B2
HårdhedLevetidInvesteringPris for NF 03-18 kompletInstallation af NFBygningSammenkobling, 20%Projektering, 20%Investering, totalDriftomkostningerTotal vand fra vandværkAntiscalingskemikalierElektricitetVariable udgifterService og membranrensningMembran, 7 års levetidPasningFaste udgifterDriftsudgifter, total pr. år
000000m3/årkr/årKr/årkr/årkr/årKr/årkr/årkr/årkr/år
.
Central blødgøring af drikkevand
81Detaljering af investering og driftsomkostninger for ionbytning, ekskl. spildevandsudgifter. Den varierende faktor mellem de 3scenarier under henholdsvis I og II er vandmængden, der produceres (henholdsvis 160, 500 og 1.500 tusinde m3/år).Scenarie I2215KrKrKrkrKrKrKrm3/årkr/årKr/årkr/årkr/årKr/årkr/årkr/årkr/år100.00020.000120.0005.00049.00058.800352.800160.000132.3644.816137.1805.0002.50013.00020.500157.680Scenarie I2215180.00032.400240.00040.00098.480118.176709.056500.000413.63615.050428.6868.5004.87513.00026.375455.061Scenarie I2215600.00090.000360.00090.000228.000273.6001.641.6001.500.0001.240.90945.1501.286.0593.50019.87513.00036.3751.322.434Scenarie II1715100.00020.000120.0005.00049.00058.800352.800160.00084.7064.00788.7125.0002.50013.00020.500109.212Scenarie II1715180.00032.400240.00040.00098.480118.176709.056500.000264.70612.521277.2268.5004.87513.00026.375303.601Scenarie II1715600.00090.000360.00090.000228.000273.6001.641.6001.500.000794.11837.562831.6793.50019.87513.00036.375868.054
Tabel B3
HårdhedLevetidInvesteringPris for ionbytningsanlæg (2 kolonner)Installation, 20%BygningPumpeSammenkobling, 20%Projektering, 20%Investering, totalDriftomkostningerTotal vand fra vandværkSaltudgiftElektricitetVariable udgifterServiceHarpiks, 8 års levetidPasningFaste udgifterDriftsudgifter, Total
.
Central blødgøring af drikkevand
82
Sammenligning af investerings- og driftsomkostninger (ekskl. spildevandsbehandling):
.
