Avhärdningsanläggningar

Byggnadsstyrelsen 11 Tekniska byråns information 1979-10 Avhärdningsanläggningar

I samband med projektering av främst laboratorier vid orter med hårt vatten ställs ofta krav på att avhärdat vatten distribueras. I denna T-information redovisas avhärdningsfilters funktion och regenereringsprocess samt övervakningssystem och dimensioneringsunderlag. I bilaga presenteras underlag för uppgifter som skall anges i beskrivningen och underlag för uppgifter från anbudsgivare. Rapporten har utarbetats av B Davin och B-G Hellström i samarbete med tekniska byråns vvs- och driftsektion. INNEHÅLLSFÖRTECKNING SID 1. VATTENHÅRDHET 3 2. AVHÄRDNINGSFILTRETS FUNKTION 4 3, DIMENSIONERING 5 4. REGENERERING 6 5. STYRNING. ÖVERVAKNING 7 6. SALTFÖRRÅD 8 7. KORRISIONSRISKER 9 Bilaga 1 Formulär för U ifter till entre renören Bilaga 2 Formulär för U if ter från anbuds ivaren

3 1. VATTENHÅRDHET Ett grundvatten kan variera starkt,i sin sammansättning beroende på den kringliggande berggrunden. Inom flera områden i Sverige består berggrunden av kalkhaltigt material och inom dessa områden har man. ofta problem med ett hårt vatten, vilket innebär att vattnet innehåller höga halter av kalcium och magnesiunjoner. Man talar om två olika sorters vattenhårdhet nämligen dels karbonathårdhet eller temporär hårdhet dels permanent hårdhet. Tillsammans utgör dessa två hårdheter totalhårdheten som uttrycks i tyska hårdhetsgrader, dh. 10dH motsvarar 7,14 mg kalcium per liter vatten. Konsumtionsvatten kan med avseende på totalhårdheten klassificeras enligt följande mycket mjukt 0-2,1 dh mjukt 2,1-4,9 dh medelhårt 4,9-9,8 dh hårt 9,3-21 dh mycket hårt över 21 dh Den temporära hårdheten är den. del av totalhårdheten son man besväras av i form av utf ällningar. Vid uppvärmning av vatten avgår koldioxid varvid vattnets ph-värde ökar och kalcium och magnesit arbonat fälls ut. En avhärdning av vattnet innebär att man minskar halten av kalcium och magnesiumjoner så att en utfällning av dessa undviks. Det vanligaste tillvägagångssättet för avhärdning är jonbyte i avhärdningsfilter. 3 länder där hårdheten kan vara mycket högre än vad som är vanligt i Sverige används även andra behandlingsmetoder, varvid kemikalier doseras och en utfällning av kalcium och magnesium åstadkoms. För konsumtionsvatten kan det börja bli aktuellt med avhärdning vid en temporär hårdhet av cirka 3 dh. Vatten för speciella ändamål, t ex matarvatten måste avhärdas även vid betydligt lägre hårdheter.

4 2. AVHÄRDNINGSFILTRETS FUNKTION Ett avhärdningsfilter består av en behållare innehållande en jonbytarmassa av små runda korn. Dessa korn har en förmåga att binda positiva joner. Vid en regenerering av jonbytaren pumpas en ca 10 %-ig natriumkloridlösning (NaC1) genom jonbytaren varvid natriumjonerna binds till jonbytarkornen. Vid själva avhärdningsprocessen passerar ett vatten med höga halter av kalcium- och magnesiumjoner genom jonbytaren varvid dessa joner byts ut mot natriumjonerna i jonbytaren. På detta sätt minskas koncentrationen av de joner som har en benägenhet att falla ut i fast form som karbonater. Då alla natriumjoner i filtret. är utbytta mot kalcium- och magnesiumjoner kan inget mer jonbyte ske varvid filtret ej fungerar. Man är då tvungen att på nytt pumpa natriumklorid genom filtret varvid kalcium och magnesiumjoner på nytt utbyts mot natrium och jonbytaren är regenererad. Vid regenereringen kommer en koncentrerad lösning av kalciurn och magnesiumjoner att spolas ut i avloppet.

5 3. DIMENSIONERING vid en..dirensionering av ett avhärdningsfilter skall mani första hand ta hänsyn till den maximala monen tana förbrukningen av avhärdat vatten och önskat re genereringsintervall (se nedan). För att minska filtrets dimensi oner och minska kost nader na för avhärdning kan man välja att endast av härda varmvattnet. Denna del utgör ofta cirka 30 % av den totala vattenförbrukningen. Nian bör dock tänka på att ett flertal hushållsmaskiner, som tvätt och diskmaskiner förbrukar kallvatten och värmer detta till önskad temperatur i maskinen varvid utfällningar av kalcium och magnesium kan ske där. Utfällningsrisken minskar är dock tillsatt. i de arbetsmoment där tvätt och diskme-del

6 4. REGENERERING Efter det att man har fastställt filtrets minsta storlek med hänsyn till den maximala momentana förbrukningen dimensioneras filtret efter ett lämpligt rege nereringsintervall, dvs en lämplig gångtid mellan regenereringarna. Hänsyn måste tas till om regenereringen sköts automatiskt eller manuellt eftersom ett manuellt filter aldrig bör ha ett kortare regenereringsintervall än 24 timmar. Ett automatiskt filter kan regenereras oftare, dock ej mindre intervall än 12 timmar. För mindre filter, typ för enfamiljshus, räcker ofta en regenerering per vecka. Eftersom en regenerering tar cirka 2 timmar måste tidpunkten för regenerering väljas så att den äger rum då förbrukningen är liten, exempelvis nattetid. Om man är i behov av att alltid ha avhärdat vatten bör en förrådstank med tillräcklig volym installeras. Ett annat alternativ är att ha dubbla filter och regenerera med relativt korta intervall. Dessa filter arbetar växelvis varvid normalt inga driftavbrott erhålles. Vid dimensioneringen bör filtret väljas så stort att det ej behöver utnyttjas fullständigt för att vattenbehovet skall täckas. Det är nämligen ur ekonomisk synpunkt fördelaktigt att hålla en låg..regenereringsnivå i filtret, det vill säga, att man vid regenereringen ej byter ut alla de kalcium- och magnesiumjoner som bundits i filtret mot natriumjoner från saltlösningen. Det fordras nämligen ett stort överskott av natriumjoner för att samtliga platser där jonbyte kan ske skall komma i kontakt med natriumjonerna i regenereringslösninen då denna passerar genom filtret. Som exempel kan nämnas att en vanlig re enereringsmängd av salt är 40 g natriumklorid per m och odh. Detta ger ett utbyte av cirka 24 g kalci /l jonbytarmassa. En höjning av saltmängden med 50 % ger endast en ökning av utbytet i jonbytaren med 18 En jonbytare med en låg regenereringsnivå släpper dock igenom kalcium- och magnesiumjoner på grund av att platserna i jonbytaren där jonbyte kan ske till viss del redan från början är upptagna. Detta är vid t ex matarvattenframställning oacceptabelt medan det vid konsumtionsvattenframställning inte har någon negativ betydelse utan närmast är positivt från korrosionssynpunkt (se nedan). Det är vanligt att använda en lägre regenereringsnivå vid automatisk regenerering eftersom man då kan använda sig av korta regenereringsintervall, och för större anläggningar där driftskostnaderna är av stor betydelse. Av ovan angivet exempel framgår klart den ekonomiska vinst som görs genom saltbesparingen vid låg regenereringsnivå i jämförelse med en högre nivå.

7 5. STYRNING. ÖVERVAKNING Vid en helautomatisk avhärdningsanläggning måste rege nereringsintervallen styras genom något övervaknings system. Det enklaste och billigaste är ett tidur där vecka, dag och klockslag för regenereringen kan förin ställas. Denna automatik används då råvattenkvaliteten och vattenförbrukningen ej varierar i någon större grad. Med detta system kan lämplig tidpunkt för regenerering väljas, t ex vid lågförbrukning. Systemet används ofta på mindre anläggningar. För större anläggningar kan en vattenmätare installeras. Denna ger impuls för regene rering då en viss vattenmängd passerat. Om råvattenkva liteten är jämn. kan sal tmängden utnyttjas mycket ekono etiskt. För att erhålla en viss reservkapacitet, som kan utnyttjas för att förflytta regenereringstillfället till lågförbruningsperiod, kan impulsen för regenereringen ges innan jonbytaren är helt förbrukad. Vill man däremot utnyttja avhärdningsfiltrets hela kapacitet bör dubbla filter eller renvattentank installeras eftersom man annars står utan avhärdat vatten under regenereringstiden. På grund av vattenmätarens höga pris används denna lösning endast vid större anläggningar. Ett tredje system som ger god ekonomi, är övervakning av det utgående vattnets hårdhet med en elektrod. Denna elektrod kan placeras antingen på utgående ledning från filtret eller inne i filterbehållaren på ett sådant sätt att viss kapacitet finns kvar i filaret när elektroden ger inpuls för regenerering. Om man väljer det senare alternativet har man möjlighet att förskjuta regenereringstillfället till lämplig tidpunkt, t ex kommande natt utan att. hårdhetsgeno rott erhålles. Installeras däremot axkännaren å den utgående ledningen finns ingen reservkapacitet kvarö filtret utan regenereringen måste ske omedelbart. Man är i sådana fall beroende av en renvattentank eller dubbla filter.

8 6. SALTFÖRRÅD Saltförrådet, där natriumkioriden förvaras och löses upp, utförs i plast eller något annat korrosionsbeständigt material för mindre anläggningar och i betong för större anläggningar. Några generella regler för saltförrådets volym är svårt att ge. Storleken bör bestämmas i varje enskilt fall med hänsyn till valt regenereringsintervall och så att ekonomiska inköp och transporter av salt kan göras. Dock bör saltförrådet minst rymma en saltmängd som räcker till 10 regenereringar. Vid projektering av saltförrådet bör även problemen i samband med intransport av saltet beaktas (transportväg, transportsätt m m).

9 7. KORROSIONSRISKER Vid en avhärdning förändras inte vattnets totala s.lthalt men genom att kalciumhalten minskas ändras kalk - kolsyrabalansen på ett ur korrosionssynpunkt ogynnsamt sätt. Detta kan motverkas genom att vattnets ph-värde höjs genom en alkalisering. Ett hårt vatten har en "läkande" effekt på gamla korrosionsangrepp genom att kalciumkarbonat faller ut och täcker korrosionsskadan. Släpper man igenom mjukt, av härdat vatten genom en ledning med kalkavlagringar kommer dessa att lösas upp och de underliggande korrosions skadorna exponeras på nytt för vattnet. Om ursköljningen av saltlösningen ur filtren efter rege nereringen är otillräcklig kommer kloridhalten i det första vattnet som passerar filtret att förhöjas vilket ökar korrosionsrisken. För ett konsumtionsvatten som ej skall utnyttjas till speciella ändamål, ex matarvatten eller kylvatten, kan en lämplig hårdhet vara 3-5 odh. Denna hårdhet erhålls genom att behandlat och obehandlat vatten blandas,i lämpligt förhållande. Den utrustning som behövs för detta ändamål, i form av flödesmätare som proportionerar flödet, är relativt dyr och ko mmer endast i fråga för större anläggningar. Någon enkel, billig och driftsäker anordning med samma funktion som skulle kunna användas vid mindre anläggningar finns ej tillgänglig.

Bilaga 1 Blad 1 UPPGIFTER ATT ANGE I BESKRIVNINGEN Beskrivningen av avhärdningsutrustningen bör ligga som en separat del i rörbeskrivningen. Konsumtionsvatten Matarvatten Kylvatten a e e. e o eräknad_ f ärbrukrln_o1 kvå_badl_van Maximal momentan förbrukning... 1/min Dygnsförbrukning... 1 0 Hårdhet på behandlat vatten... dh Rå!attnv_ t tlgärligt_van) Totalhårdhet odh,... Temporär hårdhet odh... ph... Alkalitet HCO3 mg/l,... Kolsyra, aggr CO2 mg/l... Järn Fe mg/1... Mangan Mn mg/1... Suspenderat material mg/l.......... Vattentryck i tillförande ledning... kpa Automatiserinsrad Ange den automatiseringsgrad som krävs vid regenereringarna, regenereringsintervallen samt om behov av avhärdat vatten finns under regenereringsperioderna.

Bilaga 1 Blad 2 Ange vad som skall ingå i leveransen Behållare för saltförråd övervakningssystem: tidur, vattenmätare, elektro der för hårdhetsavkäning Provtagnings utrustning Tappventil vid leveransgräns för provtagning. Prning ov 0 _ Provning och utvärdering av vattenkvaliteten vid leverans-' gräns ingår i entreprenaden och utförs av entreprenören i samråd med beställarens representant. För större entreprenader bör motsvarande provning även utföras i samband med garantibesiktningen. Protokoll w w w w w w Protokoll från provning av anläggningen som visar att ställda krav innehålls överlämnas senast vid besiktningen. örrigt eller sluten upp- Al Upphanlingsföreskrif ter Ange om förhandlingsupphandling handling skall tillämpas. A1.22 Förteckning över förfrågningsunderlag ge att ABT-74 gäller för denna naläggningsdel. A1.31 Anbudsform och innehåll Ange eventuella separata priser eller alternativpriser. A1.314 Kompletteringar till anbud Ange tekniska uppgifter som skall redovisas efter anbud men under utvärderingsperioden. (se bilaga 2) A2.13 Tillhandahållande av handlingar och uppgifter från entreprenören under entreprenadtiden. Ange omfattning av handlinga'r och uppgifter. A3 Allmänna hjälpmedel A4 Allmänna arbeten Ange vem som tillhandahåller elförsörjning, utför håltagning m m.

Bilaga 2 Blad 1 UPPGIFTER FRÅN ANBUDSGIVAREN (Att ifyllas inom en vecka efter anmodan) För att uppfylla krav enligt förfrågningsunderlaget kommer följande att levereras. Antal avhärdningsfilter... st Anläggningens storlek; längd... bredd... höjd... Kaacitet_hs_anläggninqen Maximal genomströmningskapacitet... 1/min Kontinuerlig kapacitet... 1/min Behandlad vattenvolym vid hög regenereringsnivå m 3 3 låg regenereringsniv å Arbetstryck..., kpa Arbetstemperatur... C Elektrisk anslutning... Energiförbrukning..., kwh/mån Vattenåtgånq_ vid_reqrererinq 1 Salåtqnq_vid_rgeneerinq hög regenereringsnivå låg regenereringsnivå Tidsåtgång för regenerering... kg... kg.... min Saltförråd material volym kg salt lxbxh Saltförråd ingår i leverans JA NEJ a E1

Bilaga 2 Blad 2 Bufferttank volym 1 storlek 1... b... h... Övrig kontrollutrustnin Behov av kringutrustning som ej ingår i offererad leverans. o e e e o a e o o o. o e o o. s o e

Garnisonstryckeriet- Stockholm- 1979