BTO September Effect waterbehandeling op uitloging van AC-leiding Vitens

Transcriptie

1 BTO September 2007 Effect waterbehandeling op uitloging van AC-leiding Vitens

2 BTO September 2007 Effect waterbehandeling op uitloging van AC-leiding Vitens 2007 Kiwa Water Research Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Kiwa Water Research Groningenhaven 7 Postbus BB Nieuwegein Tel Fax

3 Colofon Titel Effect waterbehandeling op uitloging van AC-leiding Vitens Projectnummers ; ; Projectmanager Ir. W.J.M.K. Senden Opdrachtgever CvO, Vitens Gelderland Kwaliteitsborger(s) Auteurs Drs. P.G.G. Slaats, Dr. Ir. B. Heijman, Ir. M. Blokker Dit rapport is verspreid onder BTO-participanten

4

5 Samenvatting In de periferie van het distributienet van productiebedrijf (pb) Epe van waterbedrijf Vitens zijn problemen met kalkafzetting geconstateerd. Pb Epe heeft in principe zacht water met een lage saturatie index (SI) en een lage praktisch afzetbaar calciumcarbonaat (PACC) zoals gemeten met de kookproef. De problemen doen zich voor in warmwatertoestellen. Kalkdeeltjes verzamelen zich onder in de warmwatertoestellen en kunnen verstoppingen veroorzaken. Omdat de distributieleidingen uit asbestcement (AC) bestaan en alleen na AC-leidingen problemen worden gemeld, wordt er een verband verwacht tussen de uitloging van de AC-leidingen en de problemen met kalkafzetting. Uitloging van AC-leidingen wordt veroorzaakt door het oplossen van calciumhydroxide uit het cement in de buiswand. Dit oplosproces kan uiteindelijk tot verzwakking van de leiding leiden. Een laagje van calciumcarbonaat op de buiswand kan uitloging tegengaan. Blijkbaar is dit beschermende laagje (of deklaag) afwezig bij de AC-leidingen in het distributienet van Epe. Mogelijk is de SI te laag voor de vorming van een dergelijk laagje en blijft de uitloging doorgaan. Op praktijkschaal is een experiment uitgevoerd met een dosering van natriumhydroxide (NaOH) en waterstofcarbonaat (HCO 3 ) en een combinatie van beide. De doseringen zijn volumeproportioneel uitgevoerd op een distributieleiding. Direct achter het doseerpunt en op twee plaatsen in het distributienet zijn vervolgens o.a. de ph online gemeten en monsters genomen voor waterkwaliteitsanalyse en voor kookproeven (PACC-k). Ook zijn deeltjes afgevangen op een filter (TILVS-metingen). Uit het onderzoek is gebleken dat er inderdaad uitloging plaatsvindt: de ph stijgt ten gevolge van uitloging ongeveer 0,1 tot 0,8 ph eenheden in de periode dat er geen chemicaliën gedoseerd werden. Waterstofcarbonaatdosering kan deze ph-stijging verminderen: de ph-stijging wordt beperkt tot 0-0,2 ph-eenheid. Helaas stijgt ook de PACC-k door de dosering, hetgeen betekent dat de waterkwaliteit voor alle consumenten in het distributiegebied slechter kan worden. Het wordt dan ook afgeraden in deze richting verder onderzoek te doen. Opvallend resultaat van dit onderzoek is dat de PACC gemeten met de kookproef (PACC-k) niet toeneemt als gevolg van de uitloging in de ACleidingen. De gemeten PACC-k is dus niet hoger in de periferie van het distributienet ten opzichte van de PACC-k af productiebedrijf. Dit betekent ook dat PACC-k geen indicatie geeft voor de klachten die de aanleiding waren voor dit onderzoek. Ook is er geen andere meetmethode beschikbaar om deze klachten objectief in beeld te brengen, hetgeen verder onderzoek naar de klachten natuurlijk niet gemakkelijk maakt. Kiwa Water Research September 2007

6 De dosering van loog (NaOH) heeft gedurende een te korte periode plaatsgevonden om conclusies te trekken. Een verder onderzoek in die richting zou zeker een half jaar moeten duren en onderzoek bij klanten zou (gezien de resultaten met de PACC-k) uitsluitsel moeten geven over de voordelen van deze dosering. Het probleem kan niet veroorzaakt worden door deeltjes die gevormd worden tijdens het verblijf in de AC-leiding. Microkristallen zouden wel nog invloed kunnen hebben. Kiwa Water Research September 2007

7 Inhoud Samenvatting 1 Inhoud 3 1 Inleiding 5 2 Uitloging van AC-leidingen Mechanisme Effecten van uitloging Invloed op watersamenstelling Invloed op de conditie van de leiding Meten van uitloging Continue ph-metingen Effect op het kalkafzettend vermogen Afgifte van asbestvezels Fenolftaleïnetest en georadarmetingen Fenolfaleïnetest Georadartechniek 11 3 Metingen in voorzieningsgebied Vitens Waterbehandeling Onderzoekslocatie Waterbehandeling Meten van effecten van waterbehandeling Effect op waterkwaliteit Effect op kalkafzettend vermogen Afzettingen in het leidingnet 19 4 Resultaten Watersamenstelling Algemeen Situatie zonder waterbehandeling (Blanco) Effect van dosering van natronloog tot een SI van +0,2 (NaOH-dosering) Effect van verhoging van de SI en buffercapaciteit (NaOH en HCO 3 -dosering) Effect verhoging buffercapaciteit (HCO 3 -dosering) Invloed op kalkafzettend vermogend Deeltjes in het leidingnet Troebelheidsmetingen TILVS-metingen SEM-opnamen en EDS-analyses 45 5 Discussie 49 Kiwa Water Research September 2007

8 5.1 Effecten doseringen Theorie uitloging, voorkomen van uitloging en voorkomen van kalkafzetting 52 6 Conclusies en aanbevelingen Conclusies Aanbevelingen 56 Literatuur 57 I Details meetlocatie 59 II Watersamenstelling pb Epe III Resultaten kookproef en waterkwaliteitsanalyses 63 Kiwa Water Research September 2007

9 1 Inleiding Er zijn problemen met kalkafzetting in de periferie van het distributienet van het productiebedrijf Epe van Vitens. Epe levert in principe zacht water met een lage SI en een lage PACC-k. De problemen doen zich voor in warmwatertoestellen. Kalkdeeltjes verzamelen zich onder in de warmwatertoestellen en kunnen verstoppingen veroorzaken. Omdat de distributieleidingen uit asbestcement bestaan en alleen na dergelijke leidingen problemen worden gemeld wordt er een verband gelegd tussen de uitloging van de AC-leidingen en de problemen met kalkafzetting. Uitloging van cementhoudende leidingen, zoals asbestcement, gecementeerd gietijzer, maar ook betonnen reservoirs, door drinkwater blijkt in de praktijk regelmatig tot klachten van consumenten te leiden, zoals bovenmatige kalkafzetting of een afwijkende smaak als gevolg van hoge ph-waarden van het drinkwater. Ook heeft uitloging van cementhoudende leidingmaterialen in het verleden tot ernstige gezondheidsproblemen geleid, bijvoorbeeld op Curaçao, waar door uitloging van cementhoudende leidingen hoge aluminiumgehalten in het drinkwater waren ontstaan (Berend et al., 1999). De effecten van uitloging, zoals verhoging van ph door het oplossen van calciumhydroxide (Ca(OH) 2 ) gevolgd door afzetting van CaCO 3, zijn vooral merkbaar bij drinkwater met een lage buffercapaciteit (voornamelijk laag HCO 3 -- gehalte) en een negatieve verzadigingsindex (SI). In gebieden met zacht water zijn problemen met kalkafzetting mogelijk te verminderen door maatregelen als verhoging van de SI, verlaging van het kalkafzettend vermogen af productiebedrijf of door het effect van uitloging op de kalkafzetting te verminderen. Het is echter niet bekend of verhoging van de SI en/of verhoging van de buffercapaciteit van het drinkwater leidt tot vermindering van de mate van uitloging van cementhoudende leidingmaterialen, en dus tot vermindering van de klachten over kalkafzetting (of smaak). In het voorzieningsgebied van pb Epe van Vitens is onderzocht of het mogelijk is om door behandeling van het water de effecten van uitloging verminderen. In dit voorzieningsgebied komen problemen met kalkafzetting voor door uitloging van AC-leidingen. In dit onderzoek zijn de effecten van de volgende veranderingen in watersamenstelling onderzocht in een in bedrijf zijnde ACdistributieleiding: 1. Verhoging van de SI; 2. Verhoging van de buffercapaciteit; 3. Verhoging van de SI en de buffercapaciteit. Dit rapport geeft de resultaten van het onderzoek. Hoofdstuk 2 gaat in op de achtergrond van uitloging van AC-leidingen. Hoofdstuk 3 geeft nadere informatie over de toegepaste waterbehandelingsmethoden en de uitgevoerde veldmetingen. In hoofdstuk 4 worden de resultaten van het onderzoek Kiwa Water Research September 2007

10 gepresenteerd en in hoofdstuk 5 worden deze bediscussieerd. Hoofdstuk 6 geeft ten slotte de conclusies en aanbevelingen. Kiwa Water Research September 2007

11 2 Uitloging van AC-leidingen 2.1 Mechanisme Aantasting van AC-leidingen vindt plaats door oplossing van calciumhydroxide uit de leidingwand. Asbestcement, beton en cementmortel bestaan voor een belangrijk deel uit cement, dat als bindmiddel fungeert voor respectievelijk asbestvezels, grind en zand. Cement bevat een zeer groot aantal verbindingen: de belangrijkste zijn tricalciumsilicaat (Ca 3 SiO 5 ), dicalciumsilicaat (Ca 2 SiO 4 ), tricalciumaluminaat (Ca 3 Al 2 O 6 ) en calciumhydroxide Ca(OH) 2. De eerste drie cementzouten hydrateren in contact met water, waarbij ook Ca(OH) 2 wordt gevormd. Bij contact met water lost het Ca(OH) 2 op, waardoor Ca 2+ en OH - vrijkomt (Troxell e.a., 1968; Schock e.a., 1981). Voor bijvoorbeeld Ca 3 SiO 5 verloopt deze reactie als volgt: Ca 3 SiO H 2 O CaSiO 3.3H 2 O + 2 Ca(OH) 2 Ca 2 SiO H 2 O CaSiO 3.3H 2 O + Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 Ca OH - Uitloging van asbestcement treedt zowel aan de binnenwand als aan de buitenwand van een asbestcement leiding op. Figuur 1 geeft het proces van uitloging van asbestcement schematisch weer. Aan de binnenzijde hangt de mate van uitloging voornamelijk af van de verzadigingsindex (SI) van het drinkwater. De SI is een maat voor het oplossen en neerslaan van calciumcarbonaat. Vooral bij SI-waarden lager dan -0,2 kan uitloging van AC optreden (Van den Hoven en Van Eekeren, 1988). De SI alleen is echter niet toereikend om de corrosie van asbestcement buizen te voorspellen. Andere verbindingen op het inwendige oppervlak, zoals ijzer- en mangaanafzettingen, kunnen een belangrijke rol spelen bij de bescherming van AC-buizen tegen corrosie. De SI is geen maat voor de vorming van dergelijke neerslagen. Een negatieve SI hoeft dus niet altijd tot aantasting te leiden. Ook een positieve SI is geen garantie tegen corrosie, omdat vooral bij een lage buffercapaciteit van het water inhomogene lagen van calciumcarbonaat gevormd kunnen worden, die het buisoppervlak niet goed afsluiten. Kiwa Water Research September 2007

12 bodem drinkwater Oplossen van Ca(OH) 2 uit binnenzijde leidingwand naar drinkwater Ca(OH) 2 Ca OH - Oplossen van Ca(OH) 2 uit buitenzijde leidingwand naar infiltratie-of grondwater Figuur 1 Schematische voorstelling uitloging asbestcement 2.2 Effecten van uitloging Invloed op watersamenstelling Door het uitlogen van calciumhydroxide uit asbestcement kan de samenstelling van drinkwater worden beïnvloed: de ph stijgt en de Ca 2+ -concentratie in water neemt toe. De ph van drinkwater kan daarom als parameter dienen voor het signaleren van uitloging van AC-leidingen. Het continu meten van de ph geeft inzicht in de mate van de ph-verandering. Op deze meting wordt later in dit rapport teruggekomen (paragraaf 2.3.1). Bij een toename van de ph en het calciumgehalte neemt ook het kalkafzettend vermogen toe. Soms is de toename zodanig dat al tijdens distributie kalkafzetting gaat optreden. Calciumcarbonaat kan dan op de buiswand maar ook als kleine deeltjes in het water (microkristallen) voorkomen. Kalkafzetting op zich kan de ph-stijging verminderen zonder de uitloging te verminderen. Wanneer geen ph-stijging wordt waargenomen, hoeft dit dus niet te betekenen dat geen uitloging plaatsvindt. De ph-stijging door uitloging kan gecompenseerd worden door een ph-daling als gevolg van kalkafzetting of microbiologische processen in het leidingnet. Problemen met kalkafzetting zullen vooral optreden bij verwarming van het drinkwater, bijvoorbeeld in warmwatertoestellen. De invloed van uitloging op de watersamenstelling is vooral waar te nemen bij kleine leidingdiameters (100 tot 150 mm), lange verblijftijden, een lage verzadigingsindex (SI) en een lage buffercapaciteit van het drinkwater (Slaats et Kiwa Water Research September 2007

13 al., 1993). Gevolgen kunnen zijn een toename van aluminium uit het cement, en kalium als dat voorkomt in de receptuur van het cement Invloed op de conditie van de leiding Door uitloging van asbestcement leidingen neemt de sterkte van de leiding af, waardoor de kans op breuk en lekkage toeneemt (Sterk et al., 1999). De mate van uitloging van de buiswand wordt daarom beschouwd als een maat voor de sterkte van AC-leidingen. Het aantal mm dat een AC-leiding is uitgeloogd kan worden vastgesteld met de fenolftaleïnetest of door georadarmetingen (Slaats en Mesman, 2003). Naast uitloging van een AC-leiding spelen verschillende factoren een rol bij de storingsgevoeligheid van een AC-leiding. Deze factoren zijn onder meer: - de werkdruk en drukklasse van de leiding; - het optreden van plotselinge grote drukverschillen; - externe drukverschillen door bijvoorbeeld zwaar verkeer; zettingsgevoeligheid voorzieningsgebied; - de gevoeligheid voor vorst; - de oorspronkelijke kwaliteit van de AC-buis; - de verbindingen tussen de buizen. 2.3 Meten van uitloging Continue ph-metingen Uitloging leidt tot een ph-stijging en een toename van de Ca 2+ -concentratie in water. Metingen van de waterkwaliteit met monitorsystemen blijkt een goede methode om vast te stellen of een AC-leiding inwendig uitloogt (Van den Hoven et al., 1992 ; Sterk et al., 1999). Deze monitorsystemen meten continu een aantal waterkwaliteitparameters, zoals de ph. Vergelijking van ph-waarden op verschillende plaatsen in het voorzieningsgebied geeft inzicht in phveranderingen in de leiding Effect op het kalkafzettend vermogen Het effect op het kalkafzettend vermogen wordt gemeten aan de hand van de PACC-k, de in Praktijk Afgezette hoeveelheid CalciumCarbonaat. De PACC wordt bepaald met kookproeven (Keltjens en Brink, 2005). In de kookproef wordt de Praktijk Afgezette CalciumCarbonaat (PACC-k) bepaald door het meten van de calciumconcentratie voor en na het koken van het monster. Het gevormde calciumcarbonaat zet zich af in de vorm van kalkdeeltjes op de wand van de erlenmeyer en in de vorm van kalkdeeltjes in het water. De vorming van kalkdeeltjes in het water vindt plaats op microkristallen; dit zijn zeer kleine deeltjes waarop calciumcarbonaat neer kan slaan. De PACC-k geeft de totale hoeveelheid afgezette calciumcarbonaat. Het verhogende effect van microkristallen op de kalkafzetting wordt bepaald door een PACC-k meting te doen van een monster dat gefiltreerd is over een 0,05 µm filter. Het verschil van deze bepaling met een PACC-k zonder filtratie geeft de hoeveelheid microkristallen. Kiwa Water Research September 2007

14 2.3.3 Afgifte van asbestvezels Aantasting van AC-leidingen kan leiden tot afgifte van asbestvezels, waardoor de waterkwaliteit negatief wordt beïnvloed. In het kader van BTO-onderzoek zijn metingen uitgevoerd naar vezelafgifte door drinkwaterleidingen. Over het algemeen wordt vezelafgifte door AC-leidingen niet aangetoond (Mons, 2001). Ook blijkt asbestvezeltelling geen goede maat voor de conditie van een leiding (Sterk et al, 1999). Vastgesteld is dat een bepaalde AC-leiding uitloogde, terwijl bij asbestvezeltellingen nauwelijks asbestvezels geconstateerd zijn. Daarnaast is asbestvezeltelling zeer arbeidsintensief en daardoor duur en daarom niet aan te bevelen. Deze metingen zijn in het verleden wel vaak uitgevoerd in het kader van onderzoek naar een mogelijke invloed van uitloging op de gezondheid. Uit dit onderzoek bleek dat uitloging van AC-leidingen geen effect heeft op de gezondheid Fenolftaleïnetest en georadarmetingen Fenolfaleïnetest De mate van uitloging van de AC-leidingwand is te bepalen met de fenolftaleïnetest (Leroy et al., 1996). Om de mate van uitloging te bepalen wordt een deel van de leiding uitgenomen, zodanig dat een vers breukvlak ontstaat. Proefstukken voor de fenolftaleïnetest kunnen zijn: - AC-schulpen uit aanboringen; - buisdelen uitgenomen tijdens regulier onderhoud; - buisdelen afkomstig van schadegevallen; - buisdelen afkomstig van gericht conditieonderzoek. Op het breukvlak wordt met een druppelflesje, over de gehele doorsnede van de leidingwand, de fenolftaleïne-oplossing aangebracht ( Foto 1). Op de plaatsen waar de ph hoger is dan 8,3 kleurt het asbestcement paars, waar de ph lager is dan 8,3 blijft het asbestcement kleurloos of grijs. Een ph lager dan 8,3 wijst op uitloging van asbestcement. Op de plaats waar het uitgeloogde gedeelte maximaal is, wordt met een schuifmaat de dikte van het uitgeloogde deel en de totale dikte van de leidingwand gemeten. Vervolgens wordt het uitlogingspercentage van de wand berekend. Foto 1 Bepaling van mate van uitloging van AC met de fenolftaleïnetest De fenolftaleïnetest is eenvoudig in het veld uit te voeren. Medewerkers van waterbedrijven zijn bekend met het werken met asbestcement en de beperkingen Kiwa Water Research September 2007

15 die hiervoor gelden. De test is minder geschikt om in het laboratorium uit te voeren vanwege de regelgeving voor het werken met asbestcement. Een nadeel van de fenolftaleïnetest is dat een vers breukoppervlak nodig is, waardoor het nodig is om de waterlevering te onderbreken. In geval van buisbreuken vormt dit meestal geen probleem omdat dan een vers breukvlak beschikbaar is. Wanneer het ongewenst is dat de waterlevering onderbroken wordt, is de niet-destructieve georadartechniek beschikbaar Georadartechniek De georadartechniek is ontwikkeld voor het bepalen van de gelaagdheid van de bodem bij bodemkartering. De techniek is later toegepast bij onderzoek van de conditie van AC rioleringen. In het kader van het BTO-onderzoek is onderzocht of deze techniek geschikt is voor het bepalen van de uitloging van ACwaterleidingen (Mesman, 2001). Het voordeel van deze techniek is dat het niet nodig is om de waterlevering te onderbreken. Het is wel nodig om de leiding bloot te leggen. Het principe van materiaalonderzoek met georadar berust op vertraging en reflectie die een elektromagnetische golf in de wand van de asbestcement leiding ondervindt. Tijdens het georadaronderzoek worden de tijd- en signaalsterkteverschillen tussen een uitgezonden impuls en de reflectiesignalen gemeten (Figuur 2). Deze verschillen in tijd en signaalsterkte worden bepaald door verschillen in laagdikte en karakteristieke elektrische eigenschappen van de diverse lagen waaruit de asbestcement leiding is opgebouwd. Uit de gemeten waarden kan de opbouw van de onderzochte leidingwand worden bepaald. Er wordt gebruik gemaakt van een hoogfrequente antenne met een middenfrequentie van 1 GHz. Die antenne wordt met de hand over de meetraaien voortbewogen. Bij de uitvoering van de georadarmeting wordt op een bepaald leidingsegment een grid gemaakt van dwars- en lengteprofielen met onderlinge afstanden van respectievelijk 0,20 en 0,25 m. De uiteindelijke maten van het grid zijn 1,60 m breed bij 2,00 m lang. Op elke kruising van de lengte- en breedteprofielen vindt een meting plaats. Deze dichtheid levert voldoende informatie. Antenne u [mv] Lagen in leidingwand t [ns] Figuur 2 Principeschets georadarmeting Ontvangen signaal Kiwa Water Research September 2007

16 Kiwa Water Research September 2007

17 3 Metingen in voorzieningsgebied Vitens 3.1 Waterbehandeling Vitens Gelderland levert op de Veluwe zeer zacht water met een hardheid van ongeveer 4 tot 6 dh. Desondanks wordt Vitens Gelderland op enkele plaatsen geconfronteerd met klachten van consumenten over kalkafzetting. De klachten komen voor in de periferie van de voorzieningsgebieden van de productiebedrijven Epe, Elburg, De Haere en Boele. Kiwa Water Research heeft in 2002 onderzoek uitgevoerd naar de oorzaak van de klachten in het voorzieningsgebied van deze productiebedrijven (KOA en KOA ). Hierbij is vastgesteld dat de oorzaak van de kalkproblemen zeer waarschijnlijk is gelegen in het door uitloging vrijkomen van calciumhydroxide uit cementhoudende leidingen. De problemen ontstaan als gevolg van een combinatie van een (relatief) sterke uitloging van cementhoudend leidingmateriaal, relatief lange verblijftijden van het water in het net en een watersamenstelling die gemakkelijk wordt beïnvloed door uitloging. In dit project is door middel van praktijkonderzoek onderzocht of de mate van ph-verhoging in het leidingnet is te verminderen door: 1 Verhoging van de SI, door ph-verhoging door dosering van natronloog (tot een SI van + 0,2); 2. Verhoging van de SI door dosering van waterstofcarbonaat en natronloog (combinatie van verhoging buffercapaciteit en SI). 3. Verhoging buffercapaciteit, door dosering van natriumwaterstofcarbonaat zodanig dat het waterstofcarbonaatgehalte toeneemt met 30 mg/l Optie 1 wordt uitgevoerd om vast te stellen of door verhoging van de ph (en dus SI) de mate van uitloging afneemt. Voor het toetsen van optie 2 en 3 wordt aangenomen dat de mate van uitloging van de AC-leiding niet wijzigt, maar dat het effect van uitloging wordt opgevangen door de verhoogde buffercapaciteit door het doseren van NaHCO 3. Bij verhoging van de buffercapaciteit neemt de SI in het algemeen toe. Dit kan erin resulteren dat de mate van uitloging op de langere termijn afneemt door de vorming van een afschermlaag op de buiswand van CaCO 3. De verschillende behandelingstechnieken zijn elk gedurende twee weken toegepast. Na deze twee weken is gedurende twee weken geen waterbehandeling toegepast om eventuele doorloopeffecten van de waterbehandelingsmethode te registreren, dan wel te neutraliseren. Hieronder wordt kort ingegaan op de verschillende waterbehandelingsmethoden. 1. Verhogen van de SI Uit onderzoek in het kader van het Bedrijfstakonderzoek Waterleidingbedrijven is gebleken dat de samenstelling van het drinkwater van invloed is op de mate van uitloging (Slaats, 1993). De verzadigingsindex SI blijkt een Kiwa Water Research September 2007

18 maat hiervoor te zijn. Bij een positieve SI treedt in de praktijk minder uitloging op dan bij een negatieve SI. Deze bevinding komt overeen met eerdere onderzoeksresultaten uit Duitsland, die laten zien dat bij SI-waarden lager dan 0,2 er een verhoogd risico is op afgifte van asbestvezels (Van den Hoven en Van Eekeren, 1988). Blijkbaar geldt hoe lager de SI, des te hoger de aantasting van het cement. 2. Verlagen kalkafzettend vermogen af pompstation Het water af pompstation minder kalkafzettend maken is te realiseren door bijvoorbeeld koolstofdioxide (CO 2 ) te doseren. Het water krijgt zo een lagere ph, waardoor de kalkafzetting af zal nemen. Een nadeel kan zijn dat uitloging van cementhoudende materialen toeneemt door het hogere CO 2 - gehalte. 3. Effect van uitloging op kalkafzetting verminderen Het effect van uitloging op de watersamenstelling is te verminderen door de buffercapaciteit van het water te verhogen. Bij een hogere buffercapaciteit van het water neemt de ph van het water als gevolg van uitloging minder sterk toe en zal hoogstwaarschijnlijk de toename van het kalkafzettend vermogen minder groot zijn. Het verlagen van het kalkafzettend vermogen af pompstation wordt niet onderzocht omdat hiervoor CO 2 aan het water gedoseerd moet worden. Hierdoor wordt het water agressiever voor AC en treedt verdere uitloging van AC op, waardoor de sterkte van de AC-leiding afneemt. Bovendien neemt door het doseren van CO 2 de SI van het drinkwater af. Een verdere afname van de SI van het drinkwater op de onderzoekslocatie is niet gewenst omdat de SI af pompstation incidenteel al -0,2 bedraagt (zie bijlage 1). Een verdere verlaging van de SI zal leiden tot normoverschrijding (norm SI > -0,2). 3.2 Onderzoekslocatie Om het effect van waterbehandeling op uitloging van een AC-leiding nader te onderzoeken is in het voorzieningsgebied van pb Epe voor dit doel een ACleidingdeel geselecteerd. Het onderzoek wordt uitgevoerd in een AC-leidingdeel met een diameter van 100 mm en een lengte van circa 2200 meter. De leiding is in 1962 gelegd. Het leidingdeel wordt gevoed met drinkwater dat tussen productiebedrijf Epe en het beginpunt van het leidingdeel alleen door PVCleidingen heeft gestroomd. Op het geselecteerde AC-leidingdeel en een aantal korte aftakkingen ervan zijn 86 huishoudens aangesloten. Uit informatie van monteurs van Vitens blijkt dat enkelen van deze huishoudens klachten hebben over kalkafzetting. Bijlage 1 laat de leidingschets, de verbruiken en de waterkwaliteit van productiebedrijf Epe zien. De leiding ligt ten zuidoosten van Epe in het buurtschap Zuuk (Leenhofweg, Spiekerweg). Het basisverbruik op deze leiding is 1,79 m 3 /h. Op de maximum dag is de volumestroom op het maximum uur 6 m 3 /h. Op deze dag is het minimale verbruik 0,3 m 3 /h. Kiwa Water Research September 2007

19 3.3 Waterbehandeling De gemiddelde watersamenstelling af pompstation Epe in 2006 is gegeven in bijlage 2. De benodigde concentraties om de beoogde SI en HCO 3 -concentratie te bereiken zijn berekend met Aquacalc. Voor de doseringen zijn de volgende oplossingen gebruikt: 25 september - 9 oktober 2006: Oplossing van NaOH in demiwater. De concentratie is volgens analyse 0,49 gew% NaOH/l (=0,12 molair). Er is 670 liter doseervloeistof aangemaakt; 1 november 15 november 2006: oplossing van NaOH en NaHCO 3 in demiwater. De concentratie NaOH is 0,24 molair. De concentratie NaHCO 3 is 95 g/l. Er is 792 liter aangemaakt. 29 november - 20 december 2006: oplossing van NaHCO 3 in demiwater. De concentratie NaHCO 3 is 95 g/l. Tijdens het project zijn in blokken van twee weken oplossingen met chemicaliën gedoseerd aan de distributieleiding. Om de dosering mogelijk te maken is een doseerinstallatie gebouwd en in een container ondergebracht (zie Figuur 3). De container is boven de distributieleiding geplaatst. Via een gat in de bodem van de container komt het water binnen via afsluiter A en na dosering en menging verlaat het drinkwater de container via afsluiter B door een ander gat in de bodem. Afsluiter C zorgt ervoor dat tijdens het experiment al het water via de installatie in de container stroomt. Direct na binnenkomst in de container is er een monsterpunt waar de deeltjesteller en/of de TILVS meting is aangesloten. Daarna is het debiet van het water gemeten. Deze debietmeting is erg belangrijk omdat de dosering geregeld wordt op basis van dit debiet. De dosering is dus volumeproportioneel (constante volumina doseeroplossing per m 3 drinkwater). Na de dosering is een statische menger geplaatst, zodat het water goed gemengd het distributienet weer ingaat. Na menging is de ph gemeten. Er is een mogelijkheid dat ook de ph de doseerpompen kan aansturen, hiervan is echter in deze reeks experimenten geen gebruik gemaakt. Na de doseringen is de ph gemeten. Het blijkt dat de gerealiseerde ph-stijging overeenkwam met de beoogde ph-stijging, zoals die was berekend met Aquacalc. Uit de analyseresultaten van het drinkwater blijkt dat de juiste hoeveelheid waterstofcarbonaat is gedoseerd: de concentratie stijgt van 101 mg HCO 3 -/l af pompstation naar respectievelijk 142, 134 en 131 mg/l HCO 3 - op de monsterpunten Ledderweg, Spiekerweg en Drachterweg. Kiwa Water Research September 2007

20 Figuur 3 Schema van de doseeropstelling in de container Foto 2 Doseeropstelling in de container Kiwa Water Research September 2007

21 Foto 3 Toegepaste doseerunit in de opstelling Foto 4 Toegepaste flowmeter in de opstelling De doseringen zijn uitgevoerd in perioden van twee weken gevolgd door twee weken zonder dosering (Tabel 1). De periode tussen het doseren van NaOH en NaHCO 3 bedroeg 3 weken. Kiwa Water Research September 2007

22 Tabel 1 Doseringen gedurende de verschillende testperioden Omschrijving meetperiode Totale meetperiode 12 sept 19 dec 2006 Waterbehandeling op locatie 0,1 mmol/l NaOH 25 sept 9 okt 2006 Ledderweg, effectmeting op Spiekerweg en Drachterweg 0,1 mmol/l NaOH + 30 mg/l NaHCO 3 30 mg/l NaHCO 3 1 nov 15 nov nov 20 dec Meten van effecten van waterbehandeling Effect op waterkwaliteit Om de veranderingen in de watersamenstelling te meten is gebruik gemaakt van vier Kiwa-monitorsystemen. Deze monitoren worden op straat geplaatst en via een aanboring (of brandkraan) aangesloten op het AC-leidingdeel of ze worden via een huisaansluiting bij een consument aangesloten. Door het monitorsysteem loopt circa 30 l water/uur. De monitorsystemen meten continu de parameters troebelheid, ph, temperatuur, druk en elektrisch geleidingsvermogen. De meetgegevens worden iedere minuut opgeslagen in een datalogger. De monitorlocaties zijn zodanig gekozen dat de veranderingen van de parameters over een bepaald traject worden gemeten. Eén monitor meet de uitgangskwaliteit, op productiebedrijf Epe. De overige drie monitorsystemen meten de betreffende parameters op drie aansluitingen op het AC-leidingdeel. De metingen zijn uitgevoerd op de volgende meetlocaties: Locatie 1 Productiebedrijf Epe De leiding wordt gevoed vanuit productiebedrijf Epe. Op deze locatie wordt de waterkwaliteit af pompstation Epe vastgelegd. Locatie 2 Beginpunt AC-leiding (Ledderweg) De AC-leiding Ø 100 mm wordt gevoed vanuit pb Epe, na passage van een PVCleiding van 6,5 km. Op deze locatie wordt de verandering van de waterkwaliteit vanaf pb Epe tot het punt van waterbehandeling vastgelegd. Bij behandeling van het drinkwater wordt de samenstelling van het water na behandeling gemeten. Locatie 3 Spiekerweg Op het AC-leidingdeel na ongeveer 1 km na Ledderweg. Locatie 4 Drachterweg Op het AC-leidingdeel na 2,2 km na Ledderweg. Voorafgaand aan de aanpassing van de watersamenstelling is een zogenaamde nulmeting uitgevoerd, waarmee de beginsituatie wordt vastgelegd. Na de nulmeting zijn de effectmetingen uitgevoerd, waarin het effect van de toegepaste waterbehandelingsmethode steeds gedurende twee weken is bepaald. Tijdens de effectmetingen blijven de monitorsystemen op dezelfde locaties opgesteld (op locatie 2 is het monitorsysteem opgesteld na de waterbehandeling en meet dit Kiwa Water Research September 2007

23 systeem de samenstelling van het uitgaande, behandelde water). Na elke waterbehandelingsmethode volgt een periode van minimaal twee weken waarin geen waterbehandeling toegepast is. Bij de laatste dosering is een uitzondering gemaakt, het doseren van NaHCO 3 is gedurende de laatste drie weken toegepast. Hierna zijn de metingen gestopt. In totaal is veertien weken met de monitorsystemen gemeten. Foto 5 Kiwa monitoropstelling op de locatie Ledderweg, de container bevindt zich juist achter de heg Effect op kalkafzettend vermogen De watersamenstelling is elke week bepaald door een chemische analyse van het behandelde water en hierbij zijn de volgende parameters bepaald: ph, EGV, HCO 3 -, CO 3 2-, Ca, Mg, Fe, Mn. De monsters voor de analyse zijn genomen door een monsternemer van Vitens en de analyses zijn uitgevoerd door het laboratorium van Vitens. Het effect op het kalkafzettend vermogen is wekelijks bepaald door het uitvoeren van kookproeven door het laboratorium van Vitens. De kookproeven zijn in duplo uitgevoerd, met en zonder filtreren. De monsters voor kookproef zijn genomen op vier genoemde locaties in het leidingnet, namelijk: - pb Epe; - beginpunt AC-leidingdeel (na punt van waterbehandeling) (Ledderweg); - na 1,0 km transport door het AC-leidingdeel (Spiekerweg); - na 2,2 km transport door het AC-leidingdeel (Drachterweg) Afzettingen in het leidingnet TU Delft en Kiwa WR hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om deeltjes in het leidingnet af te scheiden: TILVS. Met TILVS (Time Integrated Large Volume Sampling) worden grote hoeveelheden water over een filter gevoerd en wordt na bepaalde tijd de aanwezigheid en samenstelling van de deeltjes op het filter onderzocht. Kiwa Water Research September 2007

24 De morfologie en de samenstelling van deeltjes is onderzocht met rasterelectronenmicroscopie (REM of in het engels SEM). Bij SEM wordt een elektronenstraal gebundeld op het materiaal geprojecteerd en tast het oppervlak volgens een raster af. De teruggekaatste of de door secundaire emissie vrijkomende elektronen worden gedetecteerd en punt voor punt vastgelegd in een beeld. Door de grote scherptediepte ontstaat er een sterk 3Deffect. De gebruikte versnelspanning varieert tussen 100V en 30 kv. Naast het detecteren van de elektronen is ook mogelijk de vrijkomende röntgenstraling en/of het energieverlies van de elektronen te meten. Hierdoor kan informatie over de atomaire samenstelling van het materiaal verkregen worden. Deze techniek wordt EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) genoemd. Kiwa Water Research September 2007

25 4 Resultaten 4.1 Watersamenstelling Algemeen Gedurende de gehele onderzoeksperiode zijn op alle locaties continu ph, geleidingsvermogen, druk, temperatuur en troebelheid gemeten. De resultaten worden per meetweek besproken omdat ook per meetweek controle van de meetapparatuur en ijking van de ph-meters heeft plaatsgevonden. Mogelijk heeft het ijken van de ph-meter een lichte verschuiving van de instellingen van de opnemers tot gevolg. Bijlage 3 geeft alle figuren van de meetresultaten in de meetperiode. Per meetweek wordt een statistische uitwerking van de meetgegevens gegeven Situatie zonder waterbehandeling (Blanco) Periode 13 september tot en met 27 september 2006 (Blanco) Figuur 4 en Figuur 5 geven het verloop van de ph op de verschillende locaties in de blanco-meting. Zichtbaar is dat de gemiddelde ph van het water af productiebedrijf Epe een lichte variatie in de tijd vertoont. Gemiddeld bedraagt de ph 7,8. Op locatie Ledderweg is de ph nagenoeg gelijk aan de ph af pompstation. Zichtbaar is dat op deze locatie ten opzichte van het productiebedrijf een afvlakking van de ph is opgetreden. Op de locatie Spiekerweg is de ph gemiddeld met 0,3 ph eenheid gestegen ten opzichte van de locatie Ledderweg. De gemiddelde ph-waarde bedraagt 8,1. In de ph is een duidelijk dagnachtritme zichtbaar; de ph neemt sterker toe gedurende de nacht en neemt gedurende de dag weer af. Op de locatie Drachterweg (2 km vanaf locatie Ledderweg) is de ph gemiddeld met circa 0,5 ph-eenheid gestegen ten opzichte van de locatie Ledderweg. De gemiddelde ph bedraagt hier 8,3. De ph vertoont nauwelijks enige variatie gedurende de meetperiode van een week. In de meetperiode van 20 tot en met 27 september is op maandag 25 september op de locatie Ledderweg gestart met het doseren van NaOH. De meetwaarden voor maandag 25 september vertonen vrijwel hetzelfde beeld als in de meetweek van 13 tot en met 20 september; de ph verandert nauwelijks op het traject pb Epe naar locatie Ledderweg. De gemiddelde ph stijgt met circa 0,2 ph eenheid in het traject Ledderweg Spiekerweg en vervolgens neemt de ph toe tot een gemiddelde ph van ongeveer 8,2 op de locatie Drachterweg. Na maandag 25 september is de ph op locatie Ledderweg na het doseren van NaOH gestegen met ongeveer 0,3 ph eenheid tot een ph van 8,1. Effecten op de ph op de locaties Spiekerweg en Drachterweg zijn niet eenduidig. Hoogstwaarschijnlijk wordt dit veroorzaakt door de lange reistijd van het water naar deze locaties en heeft het water waarin NaOH is gedoseerd de locatie Drachterweg nog niet bereikt. Op de locatie Spiekerweg is een stijgende trend in de ph zichtbaar. Kiwa Water Research September 2007

26 In de gehele meetperiode blijven de parameters geleidingsvermogen en troebelheid nagenoeg gelijk. Blanco 13 t/m 20 september ,0 8,8 8,6 8,4 8,2 Zuurgraad 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 4 Meetresultaten in blanco situatie: meetperiode 13 t/m 20 september Blanco 20 t/m 27 september ,0 8,8 8,6 Start dosering NaOH 8,4 8,2 Zuurgraad 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 5 Meetresultaten in blanco situatie: meetperiode 20 t/m 27 september Meetperiode 11 tot en met 31 oktober 2006 (2 de blanco periode) In de perioden 11 tot en met 31 oktober is geen waterbehandeling toegepast. Figuur 6, Figuur 7 en Figuur 8 geven de meetresultaten in deze periode. Het patroon van de ph-waarden is op alle drie de locaties nagenoeg gelijk. De ph op productiebedrijf Epe is redelijk stabiel en de gemiddelde waarde ligt in de gehele periode tussen de 7,6 en 7,7. Op de locatie Ledderweg is de ph licht toegenomen en bedraagt de gemiddelde ph ongeveer 7,8. Kiwa Water Research September 2007

27 Op de Spiekerweg is de ph licht toegenomen en bedraagt de gemiddelde ph 7,9. Op de Drachterweg is de ph gedurende de gehele periode vrij constant en ligt deze rond de 8,2. Blanco 11 t/m 18 oktober ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 6 Meetresultaten in blanco situatie: meetperiode 11 t/m 18 oktober Blanco 18 t/m 25 oktober ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 7 Meetresultaten in blanco situatie: meetperiode 18 t/m 25 oktober. Waarschijnlijk is de ph-meting op de Ledderweg niet correct geweest Kiwa Water Research September 2007

28 Blanco 25 oktober tm 1 november ,0 8,8 8,6 8,4 8,2 Zuurgraad 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 8 Meetresultaten in blanco situatie: meetperiode 25 oktober t/m 1 november Meetweek 15 tot en met 29 november 2006 (3 de blanco periode) Figuur 9 en Figuur 10 geven de meetresultaten van de periode van 15 tot en met 29 november In deze twee weken is de oorspronkelijke situatie weer hersteld na het doseren van NaOH en NaHCO 3 gedurende een periode van twee weken. In de meetweek 15 tot en 22 november heeft de datalogger op de locatie Drachterweg niet gefunctioneerd. Hierdoor zijn er geen meetresultaten beschikbaar van deze periode. Beide figuren geven hetzelfde beeld als de eerdere nulmetingen ; de ph op het productiebedrijf is redelijk stabiel en de ph op de Ledderweg is nagenoeg gelijk aan de ph op productiebedrijf Epe. Op de locatie Spiekerweg is de ph enigszins toegenomen ten opzichte van de Ledderweg en vooral in het weekend is in de ph een duidelijk dagnachtritme zichtbaar. In de meetweek 22 tot en met 29 november is de ph op de locatie Drachterweg gestegen tot een constante waarde van ongeveer 8,2. Blanco 15 t/m 22 november ,0 8,6 Zuurgraad 8,2 7,8 7,4 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 9 Meetresultaten in blanco situatie: meetperiode 15 t/m 22 november Kiwa Water Research September 2007

29 Blanco 22 t/m 29 november ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 10 Meetresultaten in blanco situatie: meetperiode 22 t/m 29 november Tabel 2 geeft een overzicht van de gemiddelde, minimaal en maximaal gemeten ph-waarden tijdens de metingen in de blanco situatie. Het blijkt dat de waterkwaliteit en de waterkwaliteitsveranderingen redelijk constant zijn in de blanco-metingen. Het blijkt ook dat de ph op een locatie na een periode van waterbehandeling redelijk snel terugkeert naar de ph in de oorspronkelijke situatie. Tabel 2 Overzicht gemiddelde, minimum en maximum ph gedurende de blancometingen Meetweek 13 tm 20 sept Meetweek 20 tm 27 sept. Meetweek 11 tm 18 okt. Meetweek 18 tm 25 okt. Meetweek 25 okt. tm 1 nov. Meetweek 15 tm 22 nov. Meetweek 22 tm 29 nov. Pb Epe Gem 7,8 7,7 7,7 7,7 7,7 7,7 7,7 Min 7,8 7,6 7,6 7,5 7,6 7,7 7,7 Max 7,9 7,8 7,8 7,8 7,7 7,8 7,8 Locatie Gem 7,9 7,7 7,8 7,5 7,8 7,8 7,8 Ledderweg Min 7,8 7,6 7,1 7,4 7,7 7,8 7,7 Max 7,9 7,9 7,9 7,5 7,8 7,9 7,8 Locatie Gem 8,1 8,0 8,0 7,8 7,9 8,0 7,9 Spiekerweg Min 8,1 8,0 8,0 7,7 7,9 8,0 7,8 Max 8,2 8,0 8,0 7,9 8,0 8,2 8,0 Locatie Gem 8,3 8,3 8,3 8,2 8,2 n.b. 8,2 Drachterweg Min 8,3 8,2 8,2 8,2 8,2 8,1 Max 8,4 8,4 8,4 8,3 8,3 8,2 Kiwa Water Research September 2007

30 4.1.3 Effect van dosering van natronloog tot een SI van +0,2 (NaOH-dosering) Van 27 september tot en met 9 oktober 2006 is NaOH gedoseerd. Figuur 12 en Figuur 13 geven een overzicht van de ph op de verschillende locaties in deze periode. Op 9 oktober is de NaOH-dosering gestopt. De gemiddelde ph van het water af productiebedrijf Epe ligt rond de 7,6. Op locatie Ledderweg is de gemiddelde met ongeveer 0,4 ph-eenheid gestegen, de gemiddelde ph bedraagt 8,0. Op de locatie Spiekerweg is de ph gemiddeld met 0,2 ph eenheid gestegen ten opzichte van de locatie Ledderweg. De gemiddelde ph-waarde bedraagt 8,2. In de gemeten ph wordt het patroon van de ph van de locatie Ledderweg duidelijk gevolgd. Op de locatie Drachterweg (2,2 km vanaf locatie Ledderweg) is de ph gemiddeld met circa 0,4 ph eenheid gestegen ten opzichte van de locatie Ledderweg. De gemiddelde ph bedraagt hier 8,4. Evenals in de blanco situatie vertoont de ph nauwelijks enige variatie gedurende de meetperiode. Ten opzichte van de meting in de blanco periode ligt de ph op de locatie Spiekerweg gemiddeld circa 0,1 ph eenheid hoger (gemiddelde ph was 8,2). Op 4 oktober is op de locatie Drachterweg bedraagt de ph nagenoeg gedurende de gehele periode ongeveer 8,4. In het patroon van het geleidingsvermogen is op een aantal momenten de reistijd tussen de verschillende locaties af te leiden: op maandag 2 oktober bedraagt de reistijd Ledderweg naar Spiekerweg circa 8 uur, daarna duurt het nog eens ongeveer 36 uur voordat het water op de locatie Drachterweg arriveert. De reistijd van locatie Ledderweg naar de locatie Drachterweg bedraagt dus ongeveer twee etmalen. In de meetperiode blijven de parameters geleidingsvermogen en troebelheid nagenoeg gelijk. De ph op de Ledderweg varieert enigszins in de tijd. Mogelijk wordt dit veroorzaakt door de wijze van doseren van NaOH. Deze dosering is debietgestuurd, en mogelijk beïnvloedt de verminderde afname van water gedurende de nachtelijke uren de dosering enigszins. Overigens blijkt uit deze proef dat het doseren van NaOH op zich een werkbare waterbehandelingsmethode is. Kiwa Water Research September 2007

31 NaOH dosering 27 september t/m 4 oktober ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 11 Meetresultaten tijdens NaOH-dosering: meetperiode 27 september t/m 4 oktober NaOH dosering 04 t/m 11 oktober ,0 8,8 8,6 8,4 8,2 Zuurgraad 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 12 Meetresultaten tijdens NaOH-dosering: meetperiode 4 t/m 11 oktober Effect van verhoging van de SI en buffercapaciteit (NaOH en HCO 3 -dosering) Op 1 november is gestart met het doseren van 0,1 mmol/l NaOH en 30 mg/l NaHCO3 op de locatie Ledderweg. De dosering heeft in totaal 2 weken geduurd, dus van 1 tot en met 15 november. Figuur 13 en Figuur 14 geven de ph-waarden op de verschillende locaties in deze periode. In de meetweek 1 tot en met 8 november bedraagt de gemiddelde ph-waarde af productiebedrijf Epe 7,7. Op locatie Ledderweg is de gemiddelde met ongeveer 0,5 ph-eenheid gestegen, de gemiddelde ph bedraagt 8,1. Op de locatie Spiekerweg is de ph gemiddeld met 0,2 ph eenheid gedaald ten opzichte van de locatie Ledderweg. De ph op deze locatie vertoont een enigszins onrustig beeld en de gemiddelde ph-waarde bedraagt hier 7,9. Kiwa Water Research September 2007

32 Op de locatie Drachterweg (2 km vanaf locatie Ledderweg) is de ph gemiddeld met circa 0,2 ph-eenheid gestegen ten opzichte van de locatie Ledderweg. De ph-waarde op deze locatie ligt ver boven de gemeten ph-waarde op de locatie Spiekerweg, waardoor de betrouwbaarheid in de meetgegevens locatie Spiekerweg vermindert. De gemiddelde ph op de locatie Drachterweg bedraagt 8,3 en de ph vertoont nauwelijks enige variatie gedurende de meetperiode van een week. Ten opzichte van de meting in de blanco periode ligt de ph op deze locatie gemiddeld circa 0,1 ph-eenheid hoger (gemiddelde ph was 8,2). In de meetweek van 8 tot en met 15 november ligt de ph van pb Epe op hetzelfde niveau als eerdere meetweken. Op de locatie Ledderweg en locatie Spiekerweg is de ph nagenoeg gelijk aan de ph af productiebedrijf. Op beide locaties bedraagt de gemiddelde ph-waarde 8,1. Op de locatie Drachterweg is de ph ten opzichte van de Ledderweg (en Spiekerweg) met gemiddeld 0,2 ph-eenheid gestegen naar 8,3. Gedurende de meetweek vertoont de ph op deze locatie een vrij stabiel niveau. Het geleidingsvermogen neemt toe met ongeveer 5 ms/m door het doseren van NaOH en NaHCO 3 op de locatie Ledderweg. Daarna zijn nauwelijks veranderingen zichtbaar in het geleidingsvermogen. NaOH + NaHCO3 dosering 1 t/m 8 november ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 13 Meetresultaten tijdens NaOH- en NaHCO 3 -dosering: meetperiode 1 t/m 8 november Kiwa Water Research September 2007

33 NaOH + NaHCO3 dosering 8 t/m 15 november ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 14 Meetresultaten tijdens NaOH- en NaHCO 3 -dosering: meetperiode 8 t/m 15 november Effect verhoging buffercapaciteit (HCO 3 -dosering) In de periode van woensdag 29 november tot en met woensdag 20 december is NaHCO 3 gedoseerd. Uit de meting van het geleidingsvermogen blijkt dat de dosering op woensdagavond 29 november de locatie Spiekerweg bereikt en op donderdagavond 30 november de locatie Drachterweg (Figuur 15). De reistijd bedraagt nu circa 36 uur. NaHCO3 dosering 29 november tm 06 december Geleidingsvermogen (ms/m) woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 15 Geleidingsvermogen op de verschillende locaties tijdens het doseren van NaHCO 3 op de locatie Ledderweg Figuur 16, Figuur 17 en Figuur 18 geven een overzicht van de ph op de verschillende locaties in deze periode. De gemiddelde ph van het water af Kiwa Water Research September 2007

34 productiebedrijf Epe vertoont zoals in de eerdere perioden een lichte variatie in de tijd. Op locatie Ledderweg stijgt de gemiddelde ph met 0,5 ph-eenheid ten opzichte van de ph op het productiebedrijf. De gemiddelde ph varieert minder dan bij het doseren van NaOH, zoals in de meetperiode van 25 september tot en met 9 oktober. Op de locatie Spiekerweg blijft ph nagenoeg gelijk aan de ph op de locatie Ledderweg. De gemiddelde ph-waarde ligt rond de 8,1. In de gemeten ph wordt het patroon van de ph van de locatie Ledderweg duidelijk gevolgd. Op de locatie Drachterweg (2 km vanaf locatie Ledderweg) stijgt de ph gemiddeld met circa 0,1 ph-eenheid gestegen ten opzichte van de locatie Ledderweg. De gemiddelde ph ligt rond een waarde van 8,2. Evenals in eerdere meetperioden vertoont de ph nauwelijks enige variatie gedurende de meetperiode van een week. In de meetweek van 6 tot en met 13 december is de ph op de locatie Drachterweg (2 km vanaf locatie Ledderweg) gedurende de gehele meetperiode hetzelfde of zelfs lager dan de ph op de locatie Spiekerweg. Het is gedurende de gehele meetperiode nog niet voorkomen dat de ph daalt op het traject Spiekerweg Drachterweg. De oorzaak is niet bekend. NaHCO3 dosering 29 november tm 06 december ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 16 Meetresultaten tijdens NaHCO 3 -dosering: meetperiode 29 november t/m 6 december Kiwa Water Research September 2007

35 NaHCO3 dosering 06 tm 13 december ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 17 Meetresultaten tijdens NaHCO 3 -dosering: meetperiode 6 t/m 13 december NaHCO3 dosering 13 tm 21 december ,0 8,8 8,6 8,4 Zuurgraad 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 18 Meetresultaten tijdens NaHCO 3 -dosering: meetperiode 13 t/m 20 december Uit de continue monitormetingen blijkt dat in de blanco situatie de ph op de Drachterweg constant op een waarde van 8,2 ligt. Door het doseren van 0,1 mmol/l NaOH stijgt de ph op de Ledderweg naar een waarde van 8,1. De ph op de Drachterweg loopt dan op naar 8,4. Het lijkt alsof de totale hoeveelheid uitloging enigszins daalt. Door het doseren van NaOH en NaHCO 3 en alleen NaHCO 3 verandert de waterkwaliteit minder tijdens distributie dan tijdens de blanco situatie. Het lijkt alsof de oorspronkelijke situatie weer snel herstelt wanneer de dosering van chemicaliën wordt gestopt. Na het doseren van alleen NaHCO 3 is dit echter niet meer vastgesteld. De totale tijdsduur van de doseerperioden is relatief kort. Het is niet na te gaan wat het effect op de waterkwaliteit is indien de doseerperioden langer zouden zijn geweest. Volgens de literatuur kan het opbouwen van een kalklaagje op de leidingwand enige tijd (maanden) in beslag nemen. Binnen het bestek van dit Kiwa Water Research September 2007

36 project was het niet mogelijk om de doseringen langer te realiseren en dus ook te monitoren. 4.2 Invloed op kalkafzettend vermogend Gedurende de gehele periode zijn op alle vier de locaties tweemaal per week (op dinsdag en vrijdag) watermonsters genomen. Deze monsters zijn geanalyseerd op Ca (mg/l), Fe (mg/l), Mg (mg/l), Mn (mg/l), CO 3 2-(mg/l), HCO 3 - (mg/l), Totale Hardheid (TH in mmol/l en ºD), elektrisch geleidingsvermogen (EGV) (ms/m) en ph. De watermonsters van dinsdag zijn tevens geanalyseerd op kalkafzettend vermogen (PACC-k in mg/l en microkristallen in mg/l); daartoe is het gemiddelde van twee kookproeven genomen. Uit de Ca, EGV, HCO3 en ph is vervolgens de TACC90 (mg/l) berekend. Bijlage 3 geeft een volledig overzicht van de meetresultaten. Figuur 19 geeft de gemeten PACC-k over de tijd op de vier verschillende locaties. Hieruit kan niet direct een conclusie worden getrokken met betrekking tot de invloed van de verschillende dosering op de PACC-k. Het trekken van een goede conclusie vergt een andere wijze van representatie en een statistische analyse. PACC-k (mg/l) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg NaOH dosering 0-2 HCO 3 dosering NaOH+HCO 3 dosering week Figuur 19 Meetwaarden van de PACC-k op 4 locaties over de meetperiode. In Figuur 20 zijn de Ca-waarden uitgezet voor verschillende locaties, met kleuren en symbolen is aangegeven welke waterbehandeling is toegepast. In de bovenste subplot is Epe uitgezet tegen Ledderweg (waar de waterbehandeling wordt toegepast). In deze figuur zijn twee gefitte lijnen getekend: de stippellijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor de data zonder waterbehandeling (de rode cirkels); de doorgetrokken lijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor alle data (incl. die zonder waterbehandeling). o Omdat de helling van de lijnen 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er geen verandering is van de Ca-waarden tussen Epe en Ledderweg. Kiwa Water Research September 2007

37 o Omdat de twee gefitte lijnen over elkaar heen vallen kan worden geconcludeerd dat er geen effect is van de waterbehandeling op de Ca-waarden. In de middelste plot is Ledderweg uitgezet tegen Spiekerweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Spiekerweg voor alle data. o Omdat de helling van de lijn 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er geen verandering is van de Ca-waarden tussen Ledderweg en Spiekerweg. In de onderste plot is Ledderweg uitgezet tegen Drachterweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Drachterweg voor alle data. o o Omdat de helling van de lijn 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er geen verandering is van de Ca-waarden tussen Ledderweg en Drachterweg. De correlatiefactor (weergegeven door R) is niet groot, er lijkt wel iets te gebeuren tussen Spiekerweg en Drachterweg. Mg en dus ook de totale hardheid (TH) laten eenzelfde beeld zien. Kiwa Water Research September 2007

38 44 Ca (mg/l) -Ledderweg y(x) = m x m = R = (lin) y(x) = m x m = R = (lin) geen beh. NaOH NaOH+HCO 3 HCO 3 fit geen beh. 32 fit all Ca (mg/l) -Epe 46 Ca (mg/l) -Spiekerweg y(x) = m x m = R = (lin) Ca (mg/l) -Ledderweg Ca (mg/l) -Drachterweg y(x) = m x m = R = (lin) Ca (mg/l) -Ledderweg Figuur 20 Relatie tussen Ca-waarden op verschillende meetlocaties en na verschillende waterbehandelingsstappen. In Figuur 21 zijn de EGV-waarden uitgezet voor verschillende locaties, met kleuren en symbolen is aangegeven welke waterbehandeling is toegepast. In de bovenste subplot is Epe uitgezet tegen Ledderweg (waar de waterbehandeling wordt toegepast). In deze figuur zijn twee gefitte lijnen getekend: de stippellijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor de data Kiwa Water Research September 2007

39 zonder waterbehandeling (de rode cirkels); de doorgetrokken lijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor alle data (incl. zonder waterbehandeling). o Omdat de helling van de gestippelde lijn 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er geen verandering is van de EGV-waarden tussen Epe en Ledderweg. o Omdat de twee gefitte lijnen niet over elkaar heen vallen kan worden geconcludeerd dat er een effect is van de waterbehandeling op de EGV-waarden. o De waarden van de NaOH-dosering liggen nog wel heel dicht bij de gestippelde lijn dus er is geen invloed van NaOH op de EGV. o De waarden van de HCO 3 - en NaOH+HCO 3 -dosering hebben een verhoging van de EGV tot gevolg. In de middelste plot is Ledderweg uitgezet tegen Spiekerweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Spiekerweg voor alle data. o Omdat de helling van de lijn 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er geen verandering is van de EGV-waarden tussen Ledderweg en Spiekerweg; er zijn wel twee uitschieters. In de onderste plot is Ledderweg uitgezet tegen Drachterweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Drachterweg voor alle data. o Omdat de helling van de lijn 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er geen verandering is van de EGV-waarden tussen Ledderweg en Drachterweg; er zijn wel twee uitschieters. ph en HCO 3 laten eenzelfde beeld zien. Kiwa Water Research September 2007

40 27 EGV (ms/m) -Ledderweg y(x) = m x m = R = (lin) y(x) = m x m = R = (lin) geen beh. NaOH NaOH+HCO 3 HCO 3 fit geen beh. fit all EGV (ms/m) -Epe 28 EGV (ms/m) -Spiekerweg y(x) = m x m = R = (lin) EGV (ms/m) -Ledderweg 28 EGV (ms/m) -Drachterweg y(x) = m x m = R = (lin) EGV (ms/m) -Ledderweg Figuur 21 Relatie tussen EGV-waarden op verschillende meetlocaties en na verschillende waterbehandelingsstappen Kiwa Water Research September 2007

41 In Figuur 22 zijn de TACC90-waarden uitgezet voor verschillende locaties (berekend uit Ca, EGV, ph en HCO 3 ), met kleuren en symbolen is aangegeven welke waterbehandeling is toegepast. In de bovenste subplot is Epe uitgezet tegen Ledderweg (waar de waterbehandeling wordt toegepast). In deze figuur zijn twee gefitte lijnen getekend: de stippellijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor de data zonder waterbehandeling (de rode cirkels); de doorgetrokken lijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor alle data (incl. die zonder waterbehandeling). o Omdat de helling van de gestippelde lijn 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er geen verandering is van de TACC90- waaardes tussen Epe en Ledderweg. o Omdat de twee gefitte lijnen niet over elkaar heen vallen kan worden geconcludeerd dat er een effect is van de waterbehandeling op de TACC90-waarden. o De waarden van de NaOH-dosering liggen nog wel heel dicht bij de gestippelde lijn dus er is geen invloed van NaOH op de TACC90. o De waarden van de HCO 3 - en NaOH+NaHCO 3 -dosering hebben een verhoging van de TACC90 tot gevolg. In de middelste plot is Ledderweg uitgezet tegen Spiekerweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Spiekerweg voor alle data. o Omdat de helling van de lijn groter dan 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er een verhoging is van de TACC90-waarden tussen Ledderweg en Spiekerweg. In de onderste plot is Ledderweg uitgezet tegen Drachterweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Drachterweg voor alle data. o Omdat de helling van de lijn groter dan 1 bedraagt kan worden geconcludeerd dat er een verhoging is van de TACC90-waarden tussen Ledderweg en Drachterweg. Kiwa Water Research September 2007

42 35 TACC90 (mg/l) -Ledderweg y(x) = m x m = R = (lin) y(x) = m x m = R = (lin) geen beh. NaOH 10 NaOH+HCO TACC90 (mg/l) -Epe HCO 3 fit geen beh. fit all 40 TACC90 (mg/l) -Spiekerweg y(x) = m x m = R = (lin) TACC90 (mg/l) -Ledderweg 35 TACC90 (mg/l) -Drachterweg y(x) = m x m = R = (lin) TACC90 (mg/l) -Ledderweg Figuur 22 Relatie tussen berekende TACC90-waaardes op verschillende meetlocaties en na verschillende waterbehandelingsstappen Kiwa Water Research September 2007

43 In Figuur 23 zijn de PACC-k-waarden uitgezet voor verschillende locaties ten opzichte van Epe 1, met kleuren en symbolen is aangegeven welke waterbehandeling is toegepast. In de figuren zijn twee gefitte lijnen getekend: de stippellijn is de fit van de data zonder waterbehandeling (de rode cirkels); de doorgetrokken lijn is de fit tussen van de data met waterbehandeling NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 (blauwe vierkanten en paarse driehoeken). Hieruit kunnen conclusies worden getrokken over het effect van waterbehandeling op de hoogte van de gemeten PACC-k en over de verandering van de PACC-k over de lengte van de leiding. In de bovenste subplot is Epe uitgezet tegen Ledderweg (waar de waterbehandeling wordt toegepast). o Omdat de helling van de stippellijn iets kleiner is dan 1 lijkt de PACC-k tussen Pb Epe en Ledderweg iets af te nemen. o De doorgetrokken lijn heeft een zeer slechte correlatiefactor. Er kan daarom geen conclusie worden getrokken over het effect van de waterbehandeling. In de middelste plot is Epe uitgezet tegen Spiekerweg. o Omdat de helling van de stippellijn iets kleiner is dan 1 lijkt de PACC-k tussen Pb Epe en Spiekerweg iets af te nemen. o De meetwaarden tijdens de NaHCO 3 - en NaOH+NaHCO 3 - dosering liggen duidelijk boven de gestippelde lijn. Het effect van de waterbehandeling NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 is dus dat er een verhoogde PACC is. In de onderste plot is Epe uitgezet tegen Drachterweg. o o o Omdat de helling van de stippellijn bijna gelijk is aan 1 lijkt de PACC-k tussen Pb Epe en Drachterweg gelijk te blijven; ten opzichte van de Spiekerweg is er dus een toename van de PACCk. De meetwaarden tijdens de NaOH-dosering liggen erg dicht bij de stippellijn en dus kan geconcludeerd worden dat de NaOHdosering geen effect heeft op de PACC-k. De meetwaarden tijdens de HCO 3 - en NaOH+NaHCO 3 -dosering liggen duidelijk boven de gestippelde lijn. Het effect van de waterbehandeling NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 is dat er een verhoogde PACC is. Dit effect is nog niet te zien op de Ledderweg (en treedt dus niet instantaan op); op de Drachterweg is de toename van PACC duidelijker dan op de Spiekerweg (de correlatiefactor van de doorgetrokken lijn neemt toe). De toename van de PACC is dus een effect van de combinatie van de waterbehandeling (NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 ) en de leiding (2,2 km ACleiding). 1 De reden voor een iets andere presentatie in Figuur 23 ten opzichte van de eerdere figuren is dat de PACC al significant verandert tussen Pb Epe en Ledderweg. Kiwa Water Research September 2007

44 15 PACC (mg/l) -Ledderweg y(x) = a 0 + a 1 x a 0 = a 1 = R = (lin) y(x) = m x m = R = (lin) geen beh. NaOH NaOH+HCO HCO6 3 8 PACC (mg/l) -Epe fit beh. NaOH+HCO 3 en HCO 3 fit geen beh. 15 PACC (mg/l) -Spiekerweg y(x) = a 0 + a 1 x a 0 = a 1 = R = (lin) y(x) = m x m = R = (lin) PACC (mg/l) -Epe 15 PACC (mg/l) -Drachterweg y(x) = a 0 + a 1 x a 0 = a 1 = R = (lin) y(x) = m x m = R = (lin) PACC (mg/l) -Epe Figuur 23 Relatie tussen de resultaten van de kookproeven (kalkafzetting) op Epe en verschillende locaties en na verschillende waterbehandelingsstappen Kiwa Water Research September 2007

45 In Figuur 24 zijn de microkristallenwaarden uitgezet voor verschillende locaties met kleuren en symbolen is aangegeven welke waterbehandeling is toegepast. In de bovenste subplot is Epe uitgezet tegen Ledderweg (waar de waterbehandeling wordt toegepast). In deze figuur zijn twee gefitte lijnen getekend: de stippellijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor de data zonder waterbehandeling (de rode cirkels); de doorgetrokken lijn is de fit tussen Epe en Ledderweg voor alle data (incl. die zonder waterbehandeling). o Omdat de twee gefitte exact over elkaar heen vallen kan worden geconcludeerd dat er geen effect is van de waterbehandeling op de microkristallen. In de middelste plot is Ledderweg uitgezet tegen Spiekerweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Spiekerweg voor alle data. In de onderste plot is Ledderweg uitgezet tegen Drachterweg. De doorgetrokken lijn is de fit tussen Ledderweg en Drachterweg voor alle data. Omdat de helling van de gefitte lijnen telkens anders is (soms ook negatief) en de correlatiefactor laag is, kan worden geconcludeerd dat er geen relatie is tussen de microkristallen op de verschillende locaties en er geen meetbaar effect is van de waterbehandelingsstappen. Wellicht dat een duidelijker beeld ontstaat wanneer meer metingen gedaan worden. Kiwa Water Research September 2007

46 microkristallen (mg/l) -Ledderweg y(x) = m x m = R = (lin) y(x) = m x m = R = (lin) geen beh. NaOH NaOH+HCO 3 HCO 3 fit geen beh. fit all microkristallen (mg/l) -Epe 8 microkristallen (mg/l) -Spiekerweg y(x) = m x m = R = (lin) microkristallen (mg/l) -Ledderweg 8 microkristallen (mg/l) -Drachterweg y(x) = m x m = R = (lin) microkristallen (mg/l) -Ledderweg Figuur 24 Relatie tussen de resultaten van de kookproeven (kalkafzetting microkristallen) op verschillende meetlocaties en na verschillende waterbehandelingsstappen. Kiwa Water Research September 2007

47 De conclusies zijn samengevat in Tabel 3. Tabel 3 Invloed waterbehandeling op de gemeten grootheden Gemeten grootheden Verandering af productiebedrijf Verandering na waterbehandeling CO 3 Alle metingen zijn onder de detectiegrens Fe Mn Ca (Figuur 20) Geen Geen Mg Kleine afname (< 4%) TH (Ca + Mg) Geen EGV (Figuur 21) Geen Toename bij HCO 3 en NaOH+NaHCO 3 HCO 3 Kleine afname (< 5%) Toename bij NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 ph Kleine toename (< 5%) Epe Ledderweg: gelijk, Ledderweg Spiekerweg: + 3,7% Ledderweg Drachterweg: + 5,3%. Extra toename bij NaOH, NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 TACC90 (Figuur 22), berekend uit Ca, EGV, HCO 3 en ph PACC-k (Figuur 23) Microkristallen (Figuur 24) Toename, ca. 20% Afname en toename Epe Ledderweg: - 10%, Epe Spiekerweg: - 14% Epe Drachterweg: gelijk Extra toename bij NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 Toename bij NaHCO 3 en NaOH+NaHCO 3 : niet instantaan (op Ledderweg), maar wel over de lengte van de AC-leiding (Spiekerweg, en vooral Drachterweg). Er is weinig relatie tussen verschillende meetlocaties; effect van de waterbehandeling is onduidelijk. De bepaling van de invloed van microkristallen op de kookproef vertoont verschillen tussen verschillende laboratoria en een slechte herhaalbaarheid. Duidelijke conclusies zijn daardoor niet mogelijk. 4.3 Deeltjes in het leidingnet Troebelheidsmetingen Figuur 25 geeft een voorbeeld van de troebelheid gedurende een meetweek. In dit voorbeeld is de meetweek gekozen en dit wordt representatief geacht voor de gehele meetperiode. Bijlage 3 geeft de meetresultaten voor de troebelheid gedurende de gehele meetperiode. Kiwa Water Research September 2007

48 Op het productiebedrijf wordt op een aantal momenten een lichte verhoging van de troebelheid gemeten. Deze deeltjes die het productiebedrijf verlaten bezinken in het leidingnet. Op de meetlocaties later in het leidingnet is de troebelheid ten opzichte van het productiebedrijf afgenomen en is de troebelheid in het algemeen erg laag. Dit wijst erop dat het water nauwelijks deeltjes bevat. NaOH dosering 04 t/m 11 oktober ,25 0,20 Troebelheid (FNU) 0,15 0,10 0,05 0,00 woensdag donderdag vrijdag zaterdag zondag maandag dinsdag woensdag donderdag Tijd (dagen) PS Epe Ledderweg Spiekerweg Drachterweg Figuur 25 Troebelheid tijdens meetperiode van 4 t/m 11 oktober TILVS-metingen Gedurende verschillende meetweken zijn op verschillende locaties TILVSmetingen uitgevoerd. Hierbij is per keer circa 300 l water over een 0,45 µm filter gevoerd. De filters zijn voor en na de meting gewogen om zodoende het gewicht van de afgefiltreerde deeltjes te bepalen. De filters zijn vooraf gespoeld met zuur om de aanwezige stoffen in het filter te verwijderen. Tabel 4 geeft een overzicht van de resultaten van de TILVS-metingen. Uit de resultaten blijkt dat er tijdens de meetperiode van één week de gewichtstoename van het filter tijdens geen enkele meting hoger was dan 0,1 mg. Dit betekent dat het water minder dan 0,01 mg/l zwevende stof bevat. Tabel 4 Resultaten TILVS-metingen in distributienet Vitens Locatie flow (l/u) Aan Uit aantal uur totale volume (l) Gewichtstoename (mg) mg/l Ledderweg : : : : : : : :05 137,2 274,4 < 1,0 < 0,01 172,7 345,3 < 1,0 < 0,01 169,4 338,8 < 1,0 < 0,01 167,3 334,7 < 1,0 < 0,01 Kiwa Water Research September 2007

49 : : :15 Spiekerweg : :20 Drachterweg : : : : : : : : : : : : : : : : : : :25 165,6 331,2 < 1,0 < 0,01 167,6 335,2 < 1,0 < 0,01 168,4 336,8 < 1,0 < 0,01 137,4 274,7 < 1,0 < 0,01 173,3 346,7 < 1,0 < 0,01 137,2 274,3 < 1,0 < 0,01 172,4 344,8 < 1,0 < 0,01 167,8 335,7 < 1,0 < 0,01 167,0 334,0 < 1,0 < 0,01 165,7 331,3 < 1,0 < 0,01 167,7 335,3 < 1,0 < 0,01 169,0 338,0 < 1,0 < 0, SEM-opnamen en EDS-analyses Uit de TILVS metingen zijn drie filters geselecteerd op basis van de met lichtmicroscopie zichtbare deeltjes op het filter. Van de deeltjes op de filter zijn SEM-opnamen gemaakt en zijn een aantal deeltjes met EDS geanalyseerd. De volgende filters zijn onderzocht: - Drachterweg, t/m (blanco); - Drachterweg, t/m (dosering NaHCO 3 ); - Ledderweg, t/m (dosering NaHCO 3 ). Van elk filter zijn een of twee foto s gemaakt bij een 1000x vergroting en drie foto's bij een 2500x vergroting. Tevens is bij elke 2500x vergroting een overall elementspectrum van het beeld gemaakt. Er is geen elementanalyse van afzonderlijke deeltjes uitgevoerd. Foto 6 en Foto 7 geeft een voorbeeld van een SEM-opname en Figuur 26 geeft een voorbeeld van de bijbehorende EDS-analyse. Kiwa Water Research September 2007

50 Foto 6 Electronenmicroscopie opname filter Drachterweg Foto 7 Electronenmicroscopie opname filter Drachterweg (BEI opname) Kiwa Water Research September 2007

51 Figuur 26 Resultaten elementanalyse filter Drachterweg Uit de opnamen en analyses blijkt dat monster 2 (Drachterweg, t/m , dosering NaHCO 3 ) het zwaarst bezet is, in dit monster zijn de poriën in het filter niet meer zichtbaar. Monster 3 (Ledderweg, t/m , dosering NaHCO 3 ) is minder bezet en monster 1 (Drachterweg, t/m , blanco) nog minder. Op de filters zijn diverse deeltjes zichtbaar. De exacte samenstelling van deze deeltjes is niet vastgesteld omdat deze in de meeste gevallen hiervoor te klein zijn. Uit de analyse van het overall beeld van de filters blijkt dat de voorkomende deeltjes vooral bestaan uit silicaten, en ijzer- en calciumdeeltjes. Ook is veel organisch materiaal aanwezig is. Dit is echter niet terug te zien in de analyses omdat het atoomnummer van koolstof laag is ten opzichte van het atoomnummer van calcium en ijzer. De aluminiumsilicaten zijn hoogstwaarschijnlijk afkomstig van het asbestcement. Uit de troebelheids- en TILVS-metingen en de SEM-analyse blijkt dat er geen zwevende deeltjes ontstaan ten gevolge van kalkafzetting. Het is niet af te leiden of er microkristallen CaCO3 worden gevormd, omdat deze waarschijnlijk niet afgevangen worden door de filters in de TILVS-meting en/of niet waar te nemen zijn met SEM. Kiwa Water Research September 2007

52 Kiwa Water Research September 2007

53 5 Discussie 5.1 Effecten doseringen Een ph-toename tijdens transport kan toegeschreven worden aan de uitloging van de AC-leidingen. Het is daarom belangrijk om de ph-stijging vanaf de Ledderweg in de verschillende doseerperioden te volgen. In Figuur 27 is te zien dat vooral tijdens de dosering van de combinatie NaOH/NaHCO 3 de ph-stijging op de locatie Drachterweg en Spiekerweg duidelijk minder is. Het is echter niet duidelijk of dit een effect is van het stoppen van de uitloging van de AC-leiding, van de toename in het bufferend vermogen of dat kalkafzetting dit effect veroorzaakt. Ook een combinatie van deze drie factoren kan de ph-toename beperken. In dit kader zijn er dus drie verschillende effecten van de doseringen te onderscheiden: 1. afname van de uitloging 2. afname van de ph-stijging, door een hogere buffercapaciteit 3. toename van de kalkafzetting in de leiding (dit kan de ph-stijging beperken) Het onderzoek is opgezet om een afname te bewerkstelligen van de kalkafzetting. De afname van de ph-stijging is dan ook geen doelstelling op zich maar meer een aanwijzing dat er iets gebeurt en de ph is een eenvoudig te meten parameter. De uitloging zelf ten slotte is heel moeilijk direct te meten aan de hand van bijvoorbeeld calciumconcentraties. Omdat de uitloging van calcium gering en de concentratie in het drinkwater hoog is, is de toename niet nauwkeurig te meten. Tabel 5 geeft een overzicht van de effecten op de ph en de mate van kalkafzetting gemeten met de kookproef tijdens de verschillende doseerperioden. Tabel 5 Effect op ph en kalkafzetting tijdens de verschillende doseringen Dosering Effect op ph-stijging Effect op Kalkafzetting in kookproef Effect op kalkafzetting TACC90 NaOH Geringe afname Geen Geen NaOH/NaHCO 3 Forse afname Verhoging Verhoging NaHCO 3 Middelmatige afname Verhoging Verhoging Duidelijk is dat de verminderde ph-stijging en de NaOH/NaHCO 3 - en NaHCO 3 -dosering gepaard gaan met een toename van de kalkafzetting. Dit is hoogstwaarschijnlijk het gevolg van een toename van de waterstofcarbonaatconcentratie en dus een toename van een van de ionen die de oplosbaarheid van kalk bepalen. Kiwa Water Research September 2007

54 Interessant is het verloop van de ph tijdens de NaOH-dosering omdat tijdens deze dosering de kalkafzetting niet toeneemt. Uit Figuur 27 kan voorzichtig geconstateerd worden dat er een gestage afnemende trend is in de stijging van de ph na NaOH-dosering. Dit zou een gevolg kunnen zijn van de vorming van een deklaagje op de AC-leiding gedurende de proefperiode en dus ook een lagere uitloging kunnen betekenen. Aan de andere kant als de NaOH-dosering wordt stopgezet (blanco periode) neemt de ph-stijging eerst fors toe en daalt later weer. Dit zou juist weer een aanwijzing zijn dat er geen deklaag gevormd is gedurende de periode van de NAOH-dosering. Uitsluitsel kan dus niet gegeven worden op basis van deze korte meetperiode. verschil in ph met Ledderweg 1 Blanco 0,8 0,6 0,4 Blanco Blanco NaOH NaOH/HCO3 HCO3 Spiekerweg Drachterweg 0,2 0-0,2 20 tm sept tm september 4 okt tm 11 oktober tm 18 oktober oktober tm 1 november tm 8 november tm 15 november tm 22 november tm 29 november nov tot 06 december 06 tm 13 december tm 21 december 2006 Figuur 27 ph-stijging in de AC-leiding tijdens de verschillende doseerperioden In Figuur 28 is het verschil in ph van Spiekerweg en Drachterweg met de Ledderweg tijdens het doseren van NaOH nogmaals uitgezet. De experimentele periode is hier duidelijk te kort geweest om bruikbare conclusies te trekken. Kiwa Water Research September 2007

55 verschil ph met Ledderweg 0,7 0,6 0,5 ph(spiekerweg)-ph(ledderweg) ph(drachterweg)-ph(ledderweg) 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 27 Septemb er Septemb er Septemb er Septemb er October October October October 2006 Datum 05 October October October October October October 2006 Figuur 28 ph-stijging in de AC-leiding tijdens de dosering van NaOH 11 October ,60 0,40 0,20 Spiekerweg Drachterweg Spiekerweg 0, ,20-0,40 Figuur 29 Verandering van de ph in de AC-leiding tijdens de dosering van NaOH en NaHCO 3 Kiwa Water Research September 2007

56 0,7 0,6 0,5 0,4 Spiekerweg Drachterweg 0,3 0,2 0,1 0, Figuur 30 Toename van de ph in de AC-leiding tijdens de dosering van NaHCO Theorie uitloging, voorkomen van uitloging en voorkomen van kalkafzetting AC-leidingen bevatten o.a. calciumhydroxiden die langzaam in oplossing kunnen gaan. Dit oplossen is een proces dat plaats vindt onafhankelijk van de waterkwaliteit. De oplossnelheid en de invloed op de waterkwaliteit worden echter wel bepaald door die waterkwaliteit. De oplossnelheid wordt voornamelijk bepaald door de diffusie van de opgeloste componenten (o.a. calcium en hydroxide) door de buiswand naar de waterfase. Zonder deze diffusie zullen in het astbestcement concentraties aan calcium- en hydroxylionen bereikt worden die horen bij het oplosevenwicht van calciumhydroxide. Als er calcium en hydroxylionen door diffusie worden afgevoerd zal het oplossen verder gaan. De diffusie wordt tegengegaan door een beschermend laagje van calciumcarbonaat op de buiswand. Dit laagje ontstaat doordat plaatselijk hoge concentraties calcium en een hoge ph ten gevolge van de uitloging gecombineerd worden met de waterstofcarbonaatconcentratie uit de waterfase. Dit zorgt voor een oververzadiging van calciumcarbonaat en een neerslag op de buiswand. Dit laagje zou de diffusie kunnen tegengaan en daarmee ook de verdere uitloging van de AC-buis. In watertypen met een SI<0 zou (volgens de theorie) dit laagje vanuit de waterfase weer in oplossing gaan omdat het water kalkoplossend is. Het laagje groeit dan minder hard aan dan dat het in oplossing gaat en verliest zijn beschermende werking. Het uitloogproces gaat dan onverminderd door. Het effect van de uitloging is in de praktijk voornamelijk een verhoging van de ph van 0,4 tot 0,6 vanaf de Ledderweg tot de Drachterweg. Dit komt overeen met 0,05 tot 0,07 mmol OH - /l dat uitgeloogd wordt uit de AC-buis. De Kiwa Water Research September 2007

57 hoeveelheid calcium die dan opgelost wordt is 0,025 tot 0,035 mmol/l. Dit komt overeen met 1 tot 1,4 mg Ca/l drinkwater. Op een gemiddelde concentratie van 37 mg Ca/l drinkwater is dit een te verwaarlozen hoeveelheid. De ph verhoging is echter niet te verwaarlozen. Ten gevolge van de ph-verhoging stijgt de SI van circa -0,3 naar +0,3. Het water wordt dus kalkafzettend en zowel de TACC90 als de PACC-k worden groter. In theorie kan de uitloging tegengegaan worden door de SI te verhogen waardoor het beschermende kalklaagje gevormd wordt en het uitloogproces vertraagd. Helaas wordt door het verhogen van de SI ook de TACC en de PACC beïnvloed. De vraag is of het middel niet erger is dan de kwaal. Vooral de PACC zou hier richtinggevend moeten zijn. Dit is immers de parameter die het beste aansluit bij de klachten van de klanten. Een voorbeeld is het verhogen van het bufferende vermogen van het water door dosering van HCO 3 -. Verhoging van het bufferende vermogen kan de ph-stijging ten gevolge van de uitloging in de hand houden. Een verminderde ph-stijging hoeft echter nog geen aanwijzing te zijn dat de uitloging zelf verminderd is. Ook zegt een verminderde ph-stijging niets over de kalkafzetting, die kan door een verhoogde HCO 3 -concentratie ook juist toenemen omdat carbonaat zelf een onderdeel is van het kalkkoolzuurevenwicht. Het in de hand houden van de ph-stijging is mogelijk wel voor andere waterkwaliteits-parameters van belang. Zo is de oplosbaarheid van aluminium (in de vorm van Al #+ ) sterk afhankelijk van de ph. Een hogere ph leidt tot veel hogere aluminiumconcentraties in het drinkwater (zie appendix 4.3 Conormative research on test methods for materials in contact with drinking water). Het beperken van de ph-stijging door het vergroten van het bufferend vermogen kan dus ook tot een lagere aluminiumconcentratie leiden. Na de dosering van waterstofcarbonaat is het bufferend vermogen van het water hoger. Theoretisch kan berekend worden hoeveel de ph-stijging nu wordt als de uitloging constant blijft op 0,05 tot 0,07 mmol OH - per liter. Theoretisch zou de ph-stijging met het verhoogde bufferende vermogen uit moeten komen op 0,3 tot 0,5 ph-eenheid. Gemeten wordt een ph-stijging van 0,1 tot 0,3 (Drachterweg). Dat de ph-stijging lager is dan verwacht kan veroorzaakt worden door: 1. Verminderde uitloging 2. Afzetting van kalk op de wand van de AC-leiding. 3. Beide Deze waarneming betekent dat op de lange termijn toch een afname van de uitloging tot de mogelijkheden behoort. Of daarmee de klachten van klanten per saldo minder worden is niet te zeggen op basis van de beschikbare gegevens. Een duurproef met gebruik van de beschikbare doseerinstallatie voor NaOH kan dit uitwijzen. Niet nagegaan kan worden in welke mate bij het doseren van NaOH microkristallen ontstaan, die bij een kookproef tot hogere PACC-waarden kunnen leiden. Microkristallen kunnen ook kleiner zijn dan 0,05 micrometer en kunnen daardoor ook na filtratie bijdragen aan de PACC. Kiwa Water Research September 2007

58 Kiwa Water Research September 2007

59 6 Conclusies en aanbevelingen 6.1 Conclusies Ondanks dat de leeftijd van de AC-leiding meer dan 30 jaar is, verandert de waterkwaliteit tijdens distributie door uitloging aanzienlijk. Na twee etmalen verblijftijd in de leiding stijgt de ph nog gemiddeld met 0,5 ph eenheid. In dit onderzoek is nader bekeken of de ph-stijging en/of kalkafzetting door uitloging van AC-leidingen te beperken is. Het blijkt dat: - verhogen van de ph en SI door het doseren van NaOH uitloging niet tegen gaat. Het lijkt echter alsof de ph-stijging door uitloging van AC minder wordt. De toename in de berekende TACC en de toename in de met de kookproef gemeten PACC-k zijn gelijk. - verhogen van het HCO 3 - -gehalte, de ph en de SI door het doseren van de combinatie NaOH/NaHCO 3 helpt niet om in korte tijd uitloging geheel tegen te gaan of om ph-stijgingen door uitloging tegen te gaan. De mate van phstijging neemt echter wel af. De mate van kalkafzetting zoals gemeten met de kookproef neemt echter toe, vermoedelijk door het hogere gehalte waterstofcarbonaat. - verhogen van het bufferend vermogen bij een gelijkblijvende SI, door het doseren van NaHCO 3 helpt niet in korte tijd om uitloging tegen te gaan of om ph-stijgingen door uitloging tegen te gaan. De mate van ph-stijging neemt echter wel af. De mate van kalkafzetting gemeten met de kookproef neemt echter toe, vermoedelijk door het verhogen van het HCO 3 - -gehalte. Uit de relatie tussen de kookproeven met water af productiebedrijf Epe en de kookproeven met water van de locaties Spiekerweg en Drachterweg blijkt dat er geen invloed gemeten wordt van de uitloging van de AC-leiding op het kalkafzettend vermogen (zoals gemeten in de kookproef). Dit zet het uitgangspunt dat de problemen met kalkafzetting veroorzaakt worden door de uitloging van de AC-leidingen op losse schroeven. Bij het filtreren van water uit de AC-leiding met TILVS zijn geen kalkdeeltjes aangetroffen. Dit betekent dat de kalkdeeltjes niet via het drinkwater worden aangevoerd. De kalkafzetting treedt pas op na verwarming van het water bij de consument. Uit dit onderzoek blijkt dat het doseren van NaOH en/of NaHCO 3 technisch een uitvoerbare waterbehandelingsmethode is. Het doseren van NaHCO 3 leidt tot een stabielere watersamenstelling dan het doseren van NaOH alleen. De totale tijdsduur van de doseerperioden is relatief kort geweest. Het is niet na te gaan wat het effect op de waterkwaliteit is indien de doseerperioden langer zouden zijn geweest. Volgens de literatuur kan het opbouwen van een kalklaagje op de leidingwand enige tijd (maanden) in beslag nemen. Binnen het bestek van Kiwa Water Research September 2007

60 dit project was het niet mogelijk om de doseringen langer te realiseren en dus ook te monitoren. Door de verhoging van de concentratie van waterstofcarbonaat is de in de praktijk gemeten ph-stijging lager dan de theoretische berekende ph-stijging. Dit wijst op kalkafzetting op de leidingwand. Deze waarneming betekent dat op de lange termijn toch een afname van de uitloging tot de mogelijkheden behoort. Een langer experiment kan dat desgewenst bevestigen. Het is aannemelijk dat de effecten van waterbehandeling op de mate van uitloging van AC-leidingen ook optreden in cementhoudende materialen, zoals betonnen reinwaterkelders en gecementeerde leidingen. De uitkomsten van dit onderzoek zijn daarom van belang voor de gehele drinkwaterbedrijfstak in Nederland en de Antillen en Aruba. Indien er geen problemen zijn met kalkafzetting is het doseren van NaHCO 3 en/of NaOH en NaHCO 3 een geschikte techniek om ph-veranderingen tijdens distributie te beperken. Uitloging van aluminium uit cementhoudende leidingen wordt dan ook beperkt. 6.2 Aanbevelingen Het doseren van waterstofcarbonaat om het bufferend vermogen van het water te verhogen is niet aan te raden omdat daardoor de PACC stijgt. Het water voor alle klanten in het voorzieningsgebied wordt daardoor meer kalkafzettend terwijl het niet duidelijk is wat de invloed zal zijn op de huidige klachten van consumenten in de periferie van het distributienet. Het is aan te bevelen om in het voorzieningsgebied van pb Epe gedurende langere tijd NaOH te doseren. Bijvoorbeeld gedurende een periode van een half tot een jaar. Doseren van NaOH leidt tot een hogere SI van het water. De hogere ph-waarde leidt tot kalkafzetting op de wand van de AC-leiding en daardoor mogelijk tot vermindering van de uitloging. hetgeen gunstiger is voor de AC-leidingen. Het is aan te bevelen om in deze situatie het effect in het voorzieningsgebied via continue ph-metingen te volgen. Effecten op kalkafzetting zullen gevolgd moeten worden door het meten van de daadwerkelijk afgezette kalk in warmwatertoestellen bij bewoners in het voorzieningsgebied. De kookproef is voor dit type klachten niet onderscheidend genoeg. Klantcontacten zijn noodzakelijk om na te gaan of de problemen met kalkafzetting zijn opgelost. Kiwa Water Research September 2007

61 Literatuur Berend K en T Trouwborst (1999). Cement-mortar pipes as a source of aluminum Journal - American Water Works Association 1999, vol. 91, 7, pp Brink H (2002) Kalkafzetting Epe, Elburg en De Haere Effect van maatregelen in de zuivering Kiwa-rapport KOA , Nieuwegein. Hoven Van den ThJJ en MWM van Eekeren (1988) De optimale samenstelling van drinkwater. Kiwa Mededeling 00, Kiwa Nieuwegein Hoven, ThJJ van den en JHG Vreeburg (1992). Waterkwaliteit in het leidingnet: Helderheid met monitorsystemen, H 2 O 25, 10, p. 255 Kreukniet AA en Brink H (2002) Kalkafzetting Elburg en De Haere Huidige situatie, oorzaken en invloed van verkorting van de verblijftijd Kiwa rapport KOA , Nieuwegein Keltjens L en H Brink (2005) Met nieuwe kookproef snel informatie over kalkafzetting Alternatief voor PACC-meting H 2 O (2005) 7, p Leroy P, MR Schock, I Wagner en H Holtschulte: Cement-based materials in: AwwaRF/DVWG-Technologiezentrum Wasser (1996). Internal corrosion of water distribution systems (second edition), AWWA Denver Mesman GAM (2001). Validatie georadar voor kleine diameters AC-buizen, Kiwarapport (C), Nieuwegein Mons MN (2000). Blootstelling aan asbest via drinkwater, Kiwa SWI , Nieuwegein Schock MR en RW Buelow (1981). The behavior of asbestos-cement pipe under various water quality conditions: Part 2, theoretical considerations, JAWWA 73, Slaats PGG, H Brink en ThJJ van den Hoven (1993). Uitloging van calciumhydroxide bij cementhoudende leidingmaterialen, Kiwa rapport SWE , Nieuwegein Slaats PGG en GAM esman (2003). Conditiebepaling asbestcement leidingen - wanddikte, belastingen Kiwa-rapport BTO , Nieuwegein Sterk GR, CAC van den Lisdonk en PGG Slaats (1999). Conditiebepalingsmethoden voor asbestcementleidingen - Beoordeling met praktijkonderzoek. Kiwa-rapport SWE , Nieuwegein Troxell GE, HE Davis en JW Kelly (1968). Composition and properties of concrete, 2nd ed. New York: Mc Graw-Hill Book Co.Inc. Kiwa Water Research September 2007

62 Kiwa Water Research September 2007

63 I Details meetlocatie Het betreft de in rood geselecteerde leiding. Op deze leiding zijn 86 afnemers aangesloten. Het basisverbruik op deze leiding is 1,79m 3 /h. Op de maximum dag is de volumestroom op het maximum uur 6 m3/h. Op deze dag is het minimale verbruik 0,3 m3/h. Kiwa Water Research September 2007

64 Eventueel te sluiten afsluiter. 902 Leenhofweg Epe. Kiwa Water Research September 2007