1. No category

Nikkel i drikkevand
-
Hvad er problemet?
Er nikkel farligt?
Hvordan fjernes nikkel i drikkevand?
Gode resultater med selektiv ionbytning
En simpel løsning for Karlstrup Vandværk
1
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Karlstrup Vandværk af 1959
Grænseværdi for nikkel i drikkevand er 20 µg/l
4% af danske vandforsyningsboringer overskrider
grænseværdien, og Karlstrup Vandværk er en af dem
Udvikling af nikkel i vandværkets to boringer:
2
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Kilder for nikkel i drikkevand

Verdens nikkelforbrug er ca. 1 mio. tons pr. år

65 % bruges til legering i stål

20 % bruges til andre metallegeringer

Resten bruges til overfladebehandling,
katalysatorer, batterier, smykker, armaturer

Nikkel i drikkevand kan stamme fra mineraler
– typisk nikkelholdigt pyrit.

Nikkel i drikkevand kan også stamme fra
nikkel-afgivelse fra vandrør (rustfri stål),
stålbeholdere, vandhanen, armaturer,
pellatorer samt fra gryder og andet køkkengrej af rustfri stål, der typisk indeholder 8%
nikkel.
3
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Nogle grænseværdier for nikkel

WHO har fastsat TDI = 5 µg pr. kg legemsvægt
hvor TDI = Tolerable Daily Intake

En person på 60 kg må maximalt få 300 µg/dag
med føden. Maden bidrager typisk med ca. 200
µg/person, men det kan variere en del

Drikkevandsgrænse for nikkel = 20 µg/l. Derfor
vil 2 liter vand medføre et indtag på 40 µg, hvis
vandets nikkelkoncentration er på 20 µg/l

Før 1984 havde WHO ingen grænseværdi for
nikkel. WHO har i dag en grænseværdi på 20
µg/l ligesom i EU (og Danmark)
4
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Hvorfor er nikkel farlig?

Nikkel er ikke så akut giftig som arsen og cyanid.

En 2½ årig pige døde efter indtag af 15 g
nikkelsulfat (ca. 3 g nikkel). Det er 150.000 mere
nikkel, end der er i 1 liter drikkevand med 20 µg/l

Ud af 32 arbejdere fik 20 kraftige sygdomssymptomer ved at drikke vand med 1,63 g/l nikkel. Det
er 81.000 gange højere end grænseværdien.
Indtaget var fra 7 til 35 mg pr. kg legemsvægt

Der er lavet mange undersøgelser af, om nikkel er
carcinogent, og sagen er langt fra belyst til bunds.
Rotter, der drak vand med 5 mg/l nikkel udviklede
ikke flere tumorer end andre rotter.

Nikkel kan ved større indtag påvirke celler, arvemassen og fostre, hvilket er hovedårsagen til, at
WHO ønsker at begrænse nikkelindtag med
drikkevandet.

Kontakteksem (berøring af nikkel metal) er udbredt
hos 20% af danske kvinder mellem 15 og 34 år,
mens kun 10% af kvinder mellem 35 og 69 år lider
af det. Hos danske mænd er det kun 2-4 % i
alderen 15-69 år. Der er ikke nogen umiddelbar
sammenhæng mellem indtag af nikkel og
overfølsomheden.
5
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Metoder til nikkelfjernelse

I 4 % af de danske vandforsyninger er der
fundet nikkel > 20 µg/l
 Rensemetoder

Fældning med jern- og aluminiumsalte kan
måske reducere nikkel en lille smule

Fældning af calcit (f.eks. pelletmetoden) kan
både blødgøre vandet og fjerne noget nikkel

Absorption af nikkel på manganoxid (testet ved
forsøg på Solrød Vandværk).

Selektiv ionbytning på syntetisk ionbyttermasse
(Lewatit TP207 eller Amberlite IRC 748)

Ionbytning på naturmaterialer (zeolit,
mangangrønsand, kaolinit)

Rensning af en del af vandet på et nanofilter
eller et omvendt osmose anlæg.

Rensning med aktiv kul (begrænset effekt)
6
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Må man rense drikkevand i Danmark?

Kommunerne skal give tilladelse til videregående
vandbehandling, men deres afgørelse kan ankes til
Miljøklagenævnet.

Myndighederne er meget konservative, og det gælder
også Solrød kommune. Man vil helst ikke acceptere
anden behandling end filtrering og iltning.

Miljøministeriets vandhandlingsplan 2010-2012 åbner
imidlertid for videregående vandbehandling:

Derfor har Karlstrup Vandværk meget store chancer for
at vinde en ankesag, hvis kommunen ikke giver os
tilladelse, men det kan tage 1-1½ år fra vi søger til vi
får tilladelse via en ankesag.
7
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Forsøgsresultater med vand fra
Karlstrup Vandværk
Forsøg 1: TP207 er fra start på Na-form.
Prøve
Tid
pH
µS/cm
min
Ca
µg/l mg/l
Urenset
7,13
Renset
30
9,22
Renset
60
9,17
Renset
90
9,09
Renset
120
8,99
Renset
150
8,91
Renset
180
8,82
0-180
9,07
Renset-mix
Ni
822
Mg
Na
Sum
mg/l
mg/l
meq/l
31
101
26
0,44
<1
<1
0,19
<1
<1
<1
<1
25
8,27
220
9,57
0,30
984
0,68
Forsøg 2: TP207 er fra konditioneret med postevand
og på Ca- og Mg-form
Prøve
Min
Urenset
Renset
Renset
Renset
Renset-mix
pH
Ni
µg/l
Ca
Mg
Na
Sum
mg/l
mg/l
mg/l
meq/l
26
108
27
27
8,79
0,67
80
33
0
15
60
120
7,33
7,14
7,19
7,20
839
785
0,60
80
30
0-120
7,30
773
0,52
85
32
8
02.11.2011
µS/cm
Selektiv ionbytning af nikkel
27
8,06
Forsøg med vand fra Karlstrup
Vandværk i COWIs laboratorium

Laboratorieforsøg med en søjle med 180 ml TP
207 og et flow på 10 BV/h

I første forsøg var TP207 overvejende på Naform, da den var skyllet med DI-vand.

I andet forsøg var TP207 mættet med Ca og Mg,
da den var skyllet med postevand fra Karlstrup

I begge tilfælde blev nikkel reduceret fra 26 og
31 µg/l til henholdsvis 0,52 og 0,68 µg/l

Når TP207 er på Na-form udbyttes Na i starten
med Ca, Mg og Ni (Forsøg 1)

Når TP207 er på Ca-form afgives Ca, når der
optages Ni (Forsøg 2)

Vandets sammensætning efter selektiv
ionbytning er stort set uændret, når man
anvender TP207 på Ca-form. Kun nikkel fjernes
og erstattes med Ca
9
02.11.2011
Selektiv ionbytning af nikkel
Selektiv ionbytning – simpelt og billigt
Principløsning for Karlstrup Vandværk
Ni+2
Ca+2
Søjle 1
Søjle 1
Ca+2
Søjle 2
Søjle 2
Ny kolonne skylles med vand, så den bliver ladet med
calcium og magnesium.
Kun en del af vandet renses til under 1 µg/l, og dette
vand kan nu fortynde resten af vandet som vist på
figuren. Herved kommer nikkelkoncentrationen i det
blandede vand typisk til at ligge på 12-15 µg/l, men kan
også blive endnu renere, hvis det ønskes.
10
02.11.2011
Selektiv ionbytning af nikkel
Løsning med Silhorko Eurex kolonner

2 Eurex kolonner med hver 135 liter TP207 kan
rense ca. 2,7 m3/h

Der bør anskaffes en ekstra kolonne, så man
kan få leveret en fyldt kolonne til udskiftning af
den gamle kolonne, når den er mættet

Kolonne placeret på lille stativ

Kan leveres med ny harpiks påfyldt

Mål: H = 1900 mm (over gulv), D = 400 mm
11
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Økonomi for Eurex løsning
Investering i Eurex løsning med TP207:
3 Eurex kolonner (135 L):
36.000 kr
Installation:
25.000 kr
270 liter TP207 harpiks:
30.000 kr
Total:
91.000 kr
Driftsudgifter:
Trykfald i kolonnen på ca. 0,6 bar koster lidt ekstra
el-forbrug på eksisterende pumpe
1 kolonne med 135 liter TP207 kan holde i ca. 4 år
ved en kapacitet på 10 g nikkel pr. liter TP207. Det
vil koste ca. 17.000 kr hvert 4. år inklusive 135 liter
ny TP207 og bortskaffelse af den brugte TP207.
Med en vandproduktion af 75 m3/d bliver den årlige
merudgift ca. 6.000 kr svarende til en merpris på
0,22 kr pr. m3 vand, som leveres fra Karlstrup
Vandværk, idet man regner med at halvdelen af
vandet renses og blandes op med det urensede.
12
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand
Tyske erfaringer med selektiv ionbytning på
vandværk i Fuchshain ved Leipzig
Gennemsnitsflow: 35 m3/h
2 kolonner med hver 700 liter TP207
TP207 er godkendt af tyske myndigheder til
behandling af drikkevand
Anlægget har været i drift siden 2004, og
drikkevandet overholder nu grænseværdien
13
28 mar 2012
Nikkel i drikkevand