| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Afprøvning af elektrokemisk reaktor til rensning af grundvand indeholdende klorerede opløsningsmidler

9 Strømforbrug og økonomi

• 9.1 Strømomkostninger ved rensning af vand med elektrokemisk reaktor
• 9.2 Omkostninger ved rensning af forurenet vand med aktivt kul
• 9.3 Økonomisk sammenligning af elektrokemisk reaktor og aktivt kul

9.1 Strømomkostninger ved rensning af vand med elektrokemisk reaktor

På baggrund af resultaterne fra indkørings- og optimeringsforsøgene blev det valgt at lave overslagsberegninger over strømomkostninger og økonomi ud fra forsøget 19. marts 2003. Til dette forsøg blev der anvendt maksimalt flow (10 m³/time), et potentiale på ca. 1000 mV, fordelingsplade i bunden af reaktorenheden, elektrodeafstand på 0,5 cm, en periodelængde på 7 min., en gennemsnitlig spænding på 3,8 V og en gennemsnitlig strømstyrke på 2,9 A/elektrodeplade svarende til 4 mA/cm². Da der benyttes 13 elektrodesæt i pilotskalareaktoren, kan den samlede effekt (P) beregnes til:

P = I·U = 13·2,9·3,8 = 143 W

Den samlede energi (E), der skal bruges for at nedbryde en given %-del af TCE eller PCE kan beregnes ved at kombinere nedenstående to formler:

I Tabel 9.1 er vist den nødvendige reaktionstid og det samlede energiforbrug ved nedbrydning af henholdsvis 90, 95, 99 og 99,9% af det oprindelige indhold af TCE eller PCE. Som en typisk startkoncentration (C₀) for både TCE og PCE kan anvendes 3 mg/l. Endvidere er eludgiften per renset liter vand vist. Der vil ved et fuldskalaanlæg være andre mindre driftudgifter, som udgifter til periodisk rengøring af reaktoren. På den nuværende baggrund er det dog ikke muligt at komme med et realistisk bud på øvrige driftudgifter. Da udgiften til strøm endvidere forventes at være den klart dominerende udgift, er det den eneste driftudgift, der er medtaget her.

Tabel 9.1 Nødvendig reaktionstid og samlet energiforbrug per m³ ved nedbrydning af hhv. 90, 95, 99 og 99,9% af den oprindelige mængde TCE eller PCE. Den samlede effekt er sat til 143 W og det samlede volumen var 130 l. Prisen per kWh er sat til 1,5 kr.

Ved en startkoncentration (C₀) for både TCE og PCE på f.eks. 3 mg/l ses det af Tabel 9.1, at det med reaktorens nuværende effektivitet vil koste omkring 9 kr. for TCE og omkring 13 kr. for PCE at rense det forurenede grundvand til en koncentration på 0,3 mg/l. Yderligere rensning ned til en koncentration på f.eks. 0,03 mg/l vil koste ca. 18 kr. og ca. 27 kr. for henholdsvis TCE og PCE. Dette viser, at det er uforholdsmæssigt dyrt at rense vandet for de sidste få  % af stofferne, hvilket skyldes, at der for begge stoffer er tale om en 1. ordens nedbrydningsproces. En mulighed kunne være at kombinere den elektrokemiske rensning med en efterpolering (efterrensning) af vandet, hvor de sidste få % af forureningskomponenterne blev fjernet. En sådan efterpolering kunne typisk ske ved anvendelse af aktivt kul.

9.2 Omkostninger ved rensning af forurenet vand med aktivt kul

Den mest anvendte metode til rensning af grundvand forurenet med organiske stoffer som f.eks. TCE og PCE er aktivt kul. I

Tabel 9.2 er driftudgifterne ved oprensning med aktivt kul derfor beregnet, hvilket muliggør en sammenligning af driftudgifterne for den elektrokemiske reaktor med driftudgifterne for aktivt kul.

Driftsudgifterne for rensning med aktivt kul er som for den elektrokemiske reaktor udregnet pr. m³ vand ved fjernelse af henholdsvis 90, 95, 99 og 99,9% af den oprindelige forurening på 3 mg TCE/l og 3 mg PCE/l. Kulforbruget er estimeret ud fra gennembrudskurver for TCE og PCE på et kulfilter, der renser forurenet grundvand et andet sted i Håndværkerbyen. Ud fra gennembrudskurverne kan det beregnes, at for TCE kan kullene adsorbere ca. 4% af kullenes vægt, og for PCE er tallet ca. 9%, ved en indløbskoncentration på 3 mg/l.

Der er regnet med brug af et lille engangskulfilter med 75 kg kul, som koster ca. 7.000 kr. Dertil kommer arbejdstimer i forbindelse med udskiftningen, hvilket gør at udgiften bliver ca. 8.000 kr. pr. filterskift. Dette giver en kulpris på ca. 100 kr./kg. Det skal bemærkes, at ved større filtre, hvor kullene indkøbes i løs vægt, kan udgiften godt komme ned på under det halve, og derved vil driftsudgifterne pr. kubikmeter renset vand ligeledes halveres.

Tabel 9.2 Kulforbrug og driftsudgift pr. kubikmeter renset vand ved adsorption på aktivt kul af minimum hhv. 90,95,99 og 99,9% af den oprindelige mængde TCE eller PCE.

^*: Den maksimale adsorberede forureningsmængde svarer til, at filteret skal skiftes når koncentrationen i det rensede vand når op på eksempelvis 10% af indløbskoncentrationen, svarende til 90% fjernelse.

9.3 Økonomisk sammenligning af elektrokemisk reaktor og aktivt kul

I Figur 9.1 er driftsudgifterne for den elektrokemiske reaktor og aktivt kul sammenlignet. Anlægsudgifterne er ikke inddraget i beregningerne på det nuværende detaljeringsniveau.

Det ses, at aktivt kul er billigst undtagen ved en fjernelsesgrad på 90% for TCE, hvor udgifterne for den elektrokemiske reaktor nærmer sig kuludgifterne. Da TCE er sværere at fjerne på aktivt kul end PCE, må det forventes, at stoffer, som er sværere at tilbageholde på aktivt kul end TCE, for eksempel nedbrydningsprodukterne diklorethylen og vinylklorid, vil være billigere at fjerne elektrokemisk ved en fjernelsesgrad på 90%. Ved højere fjernelsesgrader vil aktivt kul muligvis stadig være den billigste løsning, hvorfor det optimale antagelig vil være førnævnte kombinerede løsning med aktivt kul til efterpolering efter elektrokemisk rensning.

Figur 9.1 Renseudgifter for den elektrokemiske reaktor sammenlignet med aktivt kul.

Udviklingen af den elektrokemiske reaktor er endnu på et indledende stade, og det forventes, at pilotskalaanlægget kan optimeres så reaktionstiden bringes væsentligt ned. At dette er muligt blev indikeret ved de beskrevne indledende forsøg med kombination af elektrokemi og ultralyd, der viste en øgning af nedbrydningshastigheden for både TCE og PCE med næsten en faktor 3 (se kap. 8.2).

En væsentlig øgning af nedbrydningshastigheden vil betyde, at driftsudgifterne til elektrokemisk rensning vil falde betydeligt, og driftudgifterne til elektrokemisk rensning kan vise sig at blive væsentligt lavere end driftudgifterne ved brug af kulfilter. Vandrensning baseret på den elektrokemiske proces har desuden den væsentlige fordel, at processen nedbryder stoffer fremfor at overføre dem til et nyt medie som i tilfældet med aktivt kulfiltrering.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Juli 2007, © Miljøstyrelsen.