4 Miljøaspekter af industrielle kølesystemer og anvendte forebyggelses- og reduktionsteknikker

Bedste tilgængelige teknikker (BAT) til industrielle kølesystemer

4.1 Introduktion
4.2 Energiforbrug
4.3 Forbrug og udledning af kølevand
4.4 Emissioner fra kølevandsbehandling
4.5 Brugen af køleluft og luftemissioner
4.6 Støjemissioner
- 4.6.1 Kilder til støj og støjniveauer
- 4.6.2 Støjbekæmpelse
4.7 Risikoaspekter associeret med industrielle kølesystemer

4.8.1 Dannelse af slam og bortskaffelse
4.8.2 Rester fra kølevandsbehandling og rengøringsoperationer
4.8.3 Rester fra eftermontering, udskiftning og nedtagning af installationen

4.1 Introduktion

I dette kapitel diskuteres de miljøaspekter og mikrobiologiske risici (eller helbredsrisici), som skal tages i betragtning ved vurdering af BAT. Samtidig er principperne i de teknikker, der indgår i bestemmelse af BAT, beskrevet. I mange tilfælde vil kølesystemet være en eksisterende installation, og det er klart, at mulighederne for forbedringer er begrænsede sammenlignet med en ny installation. Design af processen og udvælgelse af den mest velegnede køleteknologi og -design kan reducere forbrug og forebygge en stor del af emissionerne til miljøet. I enkelte tilfælde vil det være et spørgsmål om at prioritere, hvad man bør eller kan lave, hvor stedbestemte forhold spiller en vigtig rolle.

BAT-tilgangen er beskrevet separat for hvert miljøspørgsmål og teknik, også eventuelle krydsmedie-effekter (crossmedia effects) er taget i betragtning. Vurderingen følger den generelle tilgang skitseret i kapitel 1. Den starter med et reduceret krav til køling og udledning af varme til omgivelserne. Dernæst følger en vurdering af mulighederne for minimering af ressourcerne med henblik på at forebygge og reducere emissioner, hvilket vil medføre lettere drift af køleprocessen:

• Forebyggelse ved teknologiske muligheder:

o integrerede tekniske tiltag,

o ændring af konfiguration,

• Forebyggelse ved optimering af systemdrift:

• Anvendelse af end-of-pipe-teknologi eller ekstra teknikker.

Miljøkonsekvenserne af hver mulighed diskuteres, og hver teknik vurderes for dens effekt på det totale energiforbrug. I starten er det illustreret, hvordan ændringer i køledrift kan påvirke energiforbruget. Information om bestemte teknikker og deres performance er oplyst i bilagene til BREF-dokumentet. Derudover er miljøaspekterne for de enkelte anlæg vist i tabel 1.1.

4.2 Energiforbrug

Energikravet til industrielle kølesystemer kan enten anses for et direkte eller et indirekte forbrug. Direkte forbrug er brugen af energi til at drive kølesystemet. De vigtigste energibrugere er pumper og blæsere. Jo højere modstand, der skal kompenseres for, for at vedligeholde den krævede luft- eller vandstrøm, desto mere energi kræver kølesystemet.

Hvis det ikke er drevet korrekt, kan et kølesystem være indirekte årsag til et øget input af energi eller råmateriale til produktionsprocessen. For at evaluere ændringer på et kølesystem skal den totale energibalance af både kølesystem og produktionsprocesser tages i betragtning.

4.2.1 Direkte energiforbrug

Energi i kølesystemer er nødvendigt for at pumpe kølevand og/eller skabe luftstrøm. Det specifikke energiforbrug udtrykkes som optaget el-effekt pr. fordelt varme- eller kølemængde, målt i kW_el pr. MW_køl. Det specifikke energiforbrug kan variere meget og afhænger af det anvendte kølesystems konfiguration (design (approachtemperaturer), pumpetryk) og driftsmønstre (hele året rundt, kun sommer eller vinter). Lokale omstændigheder vil også forårsage variation, hvor det samme kølesystem i varmere klima typisk kræver et højere energiinput end i koldere klimatiske regioner. I nogle tilfælde er energi krævet til on-site forberedelse af additiver. De vigtigste energiforbrugere i et kølesystem er:

Pumper (brugt i alle systemer med kølevand) til vandindtag samt til cirkulation af kølevand:

• deres energiforbrug er bestemt af flowet, mængden af vand, der skal pumpes, tryktab i processen (antal varmevekslere, design), stedet hvor kølevandet er tilført og drænes af, og det medium, der skal pumpes (gas, væske, fast stof),

• indirekte systemer har to kredse og vil derfor kræve flere pumper,

• for et køletårn er løftet højere, hvilket kræver mere energi sammenlignet med et system med ét gennemløb.

• Blæsere til ventilation er brugt i alle mekaniske køletårne og mekanisk kølede kondensatorer:

• deres energiforbrug er bestemt af antal, størrelse og type af blæsere, mængde og løft af luften,

• tørre systemer kræver generelt mere luft til den samme kølekapacitet end fordampningssystemer (våde systemer); dog fører dette ikke nødvendigvis til et højere energiforbrug.

Energiforbrug af forbundne aktiviteter
For en overordnet vurdering af energikravet til kølesystemer skal det hjælpeudstyr, der er væsentligt for at drive et kølesystem, inddrages. Der er ikke blevet rapporteret mange data. On-site produktion af kølevandskemikalier såsom ozon er rapporteret som et typisk eksempel, hvor forbruget til produktion af 1 kg ozon, brugt mod foulinger/tilsmudsning, varierer mellem 7 og 20 kWh afhængigt af generatoren. Baseret på en minimumskoncentration krævet ved indsprøjtningspunktet på mellem 0,5 og 1 g O₃/m₃ og kølevandsvolumenet er det muligt at skønne energikravet.

4.2.2 Indirekte energiforbrug

Energiforbruget til produktionsprocessen betegnes som det indirekte energiforbrug forårsaget af køleprocessen. Køling med lav virkningsgrad vil øge forbruget. En dårligere varmeoverførsel (f.eks. på grund af tilsmudsning) vil øge temperaturen på processiden og dermed kræve mere energi, hvilket skal genereres on- eller off-site. Køling med lav virkningsgrad fører til produkttab og vil reducere processens virkningsgrad.

I afsnit 2.2.1 og 2.4.3 diskuteres effekterne på temperaturfølsomme anvendelser. På grund af reduceret køling af kondensatoren kan den totale energiomsætning reduceres med 0,25%, hvilket svarer til en reduktion i virkningsgrad på ca. 0,4% pr. grad Celsius. Hvis et åbent, vådt køletårn er anvendt i stedet for et system med ét gennemløb, vil det resultere i en 5^oC højere sluttemperatur og dermed 2% mindre ydelse. Hvis forskellen i den pumpeenergi, der kræves af køletårnet, tages i betragtning (hvilket er 6 - 8 kW_e pr. kølet MW), vil det skabe et ekstra tab på 1% i virkningsgraden. For et konventionelt, kulfyret kraftværk betyder et 1% fald, at virkningsgraden vil falde fra 40% til 39,6%.

En vurdering af miljøpåvirkningen bør inkludere en vurdering af det indirekte energiforbrug. Konsekvenserne af en ændring i indirekte energiforbrug for det totale energiforbrug kan udtrykkes som effekten af en temperaturstigning på processiden på grund af ikke-optimal køling. Dette har været beregnet og sammenlignet med de vigtige kølekonfigurationer.

4.2.3 Reduktion af energikrav til køling

Reduktion af det krævede energiforbrug for kølesystemer har betydning for den miljømæssige balance. Integrerede måder at genbruge varme på inden for en industriel proces vil reducere behovet for udledning af overskudsvarme til miljøet. Hvis der er krav til mindre kølekapacitet, vil der være krav til mindre energi generelt og i absolutte termer til at drive kølesystemet. Yderligere reduktioner kan opnås med udstyr med højere virkningsgrad og korrekt drift af kølesystemet, hvor temperaturstigning på processiden undgås.

Det korrekte valg af materiale og design vil reducere det krævede kraftforbrug for kølesystemer. Dette er en meget kompleks sag, som inkluderer mange faktorer, hvor det er svært at give generelle råd. Den følgende praksis er anvendt og kan nævnes som muligheder, man bør være opmærksom på:

Med korrekt layout af kølesystemet, såsom glatte overflader og så få ændringer af strømretning som muligt, vil man undgå turbulens og reducere modstanden mod kølemiddelflowet.
I mekaniske køletårne kan valg af type og position af blæsere og mulighed for regulering af luftstrømmen skabe muligheder for reduceret energiforbrug.
Valg af rigtig indsats (i forhold til driftsforhold) til at sikre maksimal varmeveksling på alle tidspunkter.
Valg af dråbeeliminatorer med minimal luftmodstand.

Ændringer i materialer og design ser ikke ud til at være omkostningseffektive muligheder for at reducere energikravet for eksisterende systemer, især store systemer. Erstatning af køletårnes indre dele (blæsere, indsats og dråbeeliminatorer) er en mulighed i nogle tilfælde. For mindre systemer, såsom åbne og lukkede, recirkulerende, våde kølesystemer, som findes på markedet som hyldevare, er en ændring i kølesystemet teknisk meget nemmere.

Der er blevet rapporteret meget lidt om de muligheder, der er for at reducere den krævede energimængde for et køletårn via blæsere med en bedre virkningsgrad eller ved fleksibiliteten af driftssystemet. Ifølge leverandørerne findes der data på de tilgængelige blæsertyper og kraftbehov. Blæsere, som kan drives ved variable hastigheder, er tilgængelige; alternativt rådes brugerne til at anvende et multi-blæsersystem for at opnå større fleksibilitet i justeringen af den krævede luftstrøm.

Med hensyn til effekten af dråbeeliminatorer på blæseres ydeevne som følge af det tilhørende trykfald blev det konkluderet, at der vil være forskelle mellem forskellige designs af eliminatorer, og at forskellen i effekten på blæsernes ydeevne kræver omhyggelige overvejelser, hvor man tager systemets totale sammenhæng i betragtning. Dette betyder, at en kompleks evaluering, som involverer tårnkonfiguration og flowfordeling hen over blæsere og dråbeeliminatorer, skal udføres. Baseret på dette vil en brugbar sammenligning mellem forskellige blæserdesigns være mulig.

Eksempler hvor en køletårnsindsats er blevet ændret viser betydelige stigninger i varmevekslingens virkningsgrad, fald i temperaturen af det kølevand, der forlader tårnet, og opnåelse af bedre køling.

En forbedring af indsatsens varmevekslingskapacitet vil forbedre kølingen af processen i varmeveksleren. Blæserdriften kan følgelig reduceres, mens der opnås det samme niveau af køling som før. Med et uændret driftsniveau vil kølekapaciteten være større. Anvendelsen af den forkerte køletårnsindsats kan skabe unødig modstand mod den luft, der strømmer forbi eller igennem, men tårnets geometri er også vigtig. Kompakte vandfilmsindsatse skaber større trykfald og kræver normalt mere blæserenergi. Mere åbne indsatse (splash fills) har lavere trykfald på luftsiden, men på grund af disses lavere virkningsgrad kræver disse indsatse større tårne eller flere celler, og der kan ikke kompenseres med et højere energiinput til blæserdrift.

Praktiske erfaringer viser en klar vedligeholdelseseffekt i at reducere den mængde energi, der kræves til at drive kølesystemer. Generelt for vandkølede systemer betyder dette korrekt systembehandling for at reducere den modstand i systemet, der skyldes scaling, korrosion, tilsmudsning osv. Systembehandling vil holde overfladerne af vekslerne, rør og elementer i køletårne glatte. Det vil modvirke modstanden mod vandflowet, reducere kravene til pumpekapacitet og forøge varmevekslingsevnen. En passende kølevandsbehandling (se afsnit 4.4), som afvejer anvendelsen af tilsætningsstoffer til kølevand mod en stigning i procestemperaturen, vil reducere det direkte samt det indirekte energiforbrug. En kvantificering af reduktionen af kWel pr. MW_køl udledt på grund af forbedret vedligeholdelse er ikke omtalt i BREF-dokumentet.

4.3 Forbrug og udledning af kølevand

4.3.1 Vandforbrug

4.3.1.1 Indtag af vand og vandkrav

Vand er et vigtigt medium til kølesystemer og især til store systemer med ét gennemløb, hvorimod det ikke er vigtigt til tørre, luftkølede systemer. Overfladevand, grundvand og drikkevand anvendes. I princippet kan saltvand, brakvand og ferskvand anvendes til køleformål. Saltvand er rigeligt tilgængeligt ved kysten, men ulempen ved saltvand er, at det er korrosant. Brugen af grundvand til køleformål forventes at blive reduceret i de kommende år, fordi grundvand til mindre vigtig brug (såsom køling) i stigende grad vil blive mindre tilladt, bortset fra når det kombineres med uundværlig grundvandsindvinding, som er relateret til andre behov. I stedet bør sekundavand, som defineres som regnvand, gråvand, renset spildevand og vand fra afværgeboringer, anvendes i så stor udstrækning som muligt.

Vandbrug og vandforbrug er begge termer, der bruges i forbindelse med krav til kølevandssystemer. Vandbrug betyder, at det samme volumen af opvarmet kølevand bliver ledt tilbage til kilden, hvorfra det blev taget (ét gennemløb). Vandforbrug betyder, at kun en del af det vand, der bruges til køling (afdrænet mængde af returvandssystemer), ledes tilbage til recipienten, mens det resterende vandvolumen er forsvundet ved fordampning og dråbemedrivning under køleprocessen.

Volumenet af det vand, der bruges, er i høj grad relateret til industritypen. Generelt kræver kraftværker den største mængde (overflade)vand. Resten bruges af et mindre antal større virksomheder.

Den krævede vandmængde varierer mellem de forskellige kølevandssystemer (tabel 4.1). For systemer med ét gennemløb (direkte og indirekte) afhænger brugen af vand af:

• proceskrav,

• temperaturen af indtagsvand,

• den maksimalt tilladte temperaturstigning af recipienten,

• den maksimalt tilladte kølevandstemperatur på udledningstidspunktet.

Tabel 4.1 Vandkrav for de forskellige kølesystemer

Kølesystem	Gennemsnitligt vandforbrug [m³/time/MW_køl]	Relativt vandforbrug [%]¹⁾
Direkte/ indirekte kølesystem med ét gennemløb	86	100
Åbent vådkøletårn - direkte/indirekte	2	2,3
Åbent våd/tør (hybrid) køletårn - direkte	0,5	0,6
Vådkøletårn med lukket kredsløb	Variabel	Variabel
Tør luftkøling med lukket kredsløb	0	0
Våd/tør køling med lukket kredsløb	1,5	1,7
¹⁾Forudsætning: Kølekapacitet ΔT 10K Åbent vådkøletårn: Koncentrationscykler, mellem 2 og 4 Åben våd/tør køling: 75% tør drift Vådt/tørt køletårn med lukket kredsløb: Tør drift varierende fra 0 til 25%

I åbne recirkulerende systemer, våde lukkede kredsløb og våde/tørre køletårne med lukkede kredsløb bliver hoveddelen af vandet genbrugt og varmen spredt til atmosfæren, hovedsageligt ved fordampning. I disse systemer varierer vandbruget betydeligt, og ingen specifikke data er tilgængelige, idet performance afhænger af den anvendte opkoncentreringsfaktor (reguleret ved tilsigtet afdræning), fordampning og i mindre grad omgivelsernes temperatur.

Tørre luftkølede køletårne med indirekte, lukkede kredsløb kan bruge vand som sekundært kølemiddel, men brugen er meget lav sammenlignet med våde kølede kølesystemer. Normalt er opfyldning eller spædevand kun påkrævet, når der er forekommet en lækage, f.eks. ved pumpestationer, flanger og ventiler, eller når vand er blevet drænet for at tillade systemreparation. I disse tilfælde er mængderne små, og drikkevand eller selv demineraliseret vand kan bruges økonomisk.

Lovgivning
Vandforbruget og muligheden for at reducere dette bør vurderes i forbindelse med miljøgodkendelse af virksomheder med forbrug af overflade- eller grundvand til køling. Det må forventes, at efterspørgslen efter godt kvalitetsvand og de i Danmark stigende vandpriser vil øge efterspørgslen efter vandbesparende tiltag i kølesystemer, hvilket vil begrænse vandforbrug. Med hensyn til vandbrug er den væsentligste lovgivning på europæisk niveau Vandrammedirektivet, VRD (2000/60/EF). Direktivet fokuserer især på vandkvalitet, men omfatter også den kvantitative status på grundvandet defineret som effekten af grundvandsniveauet på relaterede overfladeøkosystemer, og på bæredygtigheden af vandforsyningen.

Vandrammedirektivets generelle bestemmelser om vandkvalitet (herunder af grundvand) er i Danmark implementeret ved lov nr. 1150 af 17. december 2003 om miljømål mv. for vandforekomster og internationale naturbeskyttelsesområder (miljømålsloven).

Reglerne, der gælder for indvinding af grundvand og overfladevand, er givet ved lov om vandforsyning m.v. Ifølge lovens kapitel 4 kræver indvinding af grund- eller overfladevand f.eks. til køling tilladelse af kommunen.

Ifølge bekendtgørelse om spildevandstilladelser skal ansøgning om tilladelse til udledning af spildevand til vandløb, søer og havet indsendes til kommunen. Oplysning om vandforbrug indgår i ansøgning om tilladelse. Nogle sager kan afgøres af kommunen, mens andre skal videresendes til et af de statslige miljøcentre, som så træffer afgørelse. De nærmere regler herom fremgår af bekendtgørelsen.

Enhver tilslutning af industrispildevand til et spildevandsanlæg kræver tilladelse efter miljøbeskyttelseslovens § 28. Ifølge Vejledning om tilslutning af industrispildevand til offentlige spildevandsanlæg bør krav til maksimal afledt vandmængde altid indgå i en tilladelse til afledning af spildevand. Maksimal mængde pr. døgn og/eller år bør altid indgå, blandt andet for at sikre, at der bliver fokuseret på vand som ressource.

Krydsmedie-problemstillinger
Problemstillinger i forbindelse med bestræbelser på at begrænse brugen af vand relaterer sig til følgende miljøaspekter:

• varmeemission til overfladevand,

• anvendelse af tilsætningsstoffer til kølevand,

• energiforbrug af både kølesystem og produktionsproces,

• indirekte emissioner.

Hver af disse faktorer skal vurderes for at evaluere, om reduceret vandindtag til køling er den bedste løsning. I de følgende afsnit er det forsøgt at beskrive anvendte reducerende tiltagsmuligheder og deres krydsmedie-effekter.

4.3.1.2 Anvendte teknikker til at reducere vandforbrug

Reduktion af vandforbrug til køling er af speciel interesse, hvor vandtilgængeligheden er lav.

Køleteknologi
For at reducere vandmængden krævet til køling er valget af system vigtigt. I en nyetableringssituation foreslås det, at luftkøling overvejes, f.eks. ved anvendelse af åbne køletårne. For store systemer kan den krævede kølekapacitet begrænse mulighederne for tør luftkøling, idet det kræver et stort varmeoverførende areal. Hvis det kan lade sig gøre, bør der tages hensyn til ændringen i den totale virkningsgrad, øgede driftsomkostninger til blæserdrift og omkostninger til støjdæmpning. Anvendelse af tørre kølesystemer fører generelt til et fald i processens virkningsgrad. Kølesystemer med våd køling er følgelig foretrukket. Kun i det tilfælde, hvor der ingen mulighed er for forsyning af vand (respektiv spædevand), er tørkøling uundgåelig.

For eksisterende systemer med ét gennemløb er anvendelsen af recirkulerende systemer (åbne, våde køletårne) en mulighed for at reducere vandkravet. Tårne er udstyret med dråbeeliminatorer som standard til at reducere vandtabet yderligere. Generelt betyder recirkulationen, at der skal tages tiltag til at beskytte den varmeoverførende overflade mod scaling eller korrosion. Til gengæld betyder anvendelsen af kølevandsrecirkulation samtidig en reduktion i varmeemissionen til overfladevand.

Systemdrift
I recirkulerende, våde kølesystemer er øgning af opkoncentreringsfaktoren ved at reducere afdræningsfrekvensen almindeligt anvendt. Jo renere vandet er, jo nemmere er dette, og korrekt vedligeholdelse af et åbent, vådt køletårn vil reducere kontaminering af kølevandet og kan medføre et højere antal cykler og følgelig en mindre hyppig afdræning.

Øgning af koncentrationscyklerne fører generelt til et øget behov for smudshæmmende kemikalier for at tillade højere saltkoncentrationer uden risiko for udfældning. Der findes et antal rapporter, hvor vandbehandlingsprogrammer designet specielt til drift med højere koncentrationscykler for at reducere vandkravet og reducere afdræningsvolumenet er præsenteret. I de tilfælde, hvor det er godkendt, bør der tages hensyn til den potentielle stigning i koncentrationen af elementer i den afdrænede mængde.

Konklusionen af en kritisk gennemgang af resultaterne af at maksimere køletårnkredsløb er, at evnen til at øge antallet af kredsløb afhænger af mange kemiske og fysiske faktorer (f.eks. vandtemperatur, pH, vandhastighed) og kræver et højt niveau af ekspertise. På baggrund af variationen i driftsforhold og vandkemi er det ikke nemt at forudsige de maksimale koncentrationscykler, og der skal vises omhu for at tage hensyn til de involverede omkostninger, inden kølesystemet kan drives økonomisk.

Andre teknikker
For recirkulerende systemer, som bruger relativt begrænsede vandmængder, er et antal ekstra teknikker blevet anvendt. Disse teknikker sigter mod at forbedre kølevandskvaliteten. Forbehandling af kølevand (såsom flokkulering, udfældning, filtrering eller membranteknologi) kan reducere vandkravet, hvor en mindre afdræning er krævet for at vedligeholde den samme opkoncentreringsfaktor. Vandbehandlinger vil imidlertid medføre dannelse af slam, som skal bortskaffes (se Bilag IV i BREF-dokumentet vedrørende afdræning).

Ved vurdering af alternativer til vandbesparelse på industrielle grunde bør følgende tages i betragtning:

gennemgang af tilgængelige vandressourcer og deres kemi,
vurdering af kvantiteter af disse kilder og deres fluktuering,
vurdering af kontaminering i og behandlinger af vandkilder,
effekten af nuværende vandressourcebehandling på eksisterende kølevandskonditionering,
effekten af potentielle stigninger i ledeevnen af genbrugsvand på den proces, hvor vandet er brugt,
kemiske behandlingsmuligheder til kølesystemer,
økonomien af alternative genbrugsmetoder.

De ovenfor nævnte faktorer påvirker udvælgelsen af vandkilder og mængden af vand, der kan genbruges. Vandressourcer på lokaliteten er typisk afdræninger fra køletårne og kedler. Tertiærbehandlede udledninger fra spildevandsanlæg bruges også. Det er i alle tilfælde vigtigt at undgå et øget behov for et endnu mere komplekst vandbehandlingsprogram for at genbruge vand (Bilag XI i BREF-dokumentet).

Teknologi baseret på nul-udledning kan anvendes ved at behandle og genbruge afdrænet vand. Bortskaffelsesomkostninger af det resulterende slam skal vurderes mod de miljømæssige omkostninger ved behandling og udledning af det afdrænede vand (se Bilag XI i BREF-dokumentet).

4.3.2 Medrivning af fisk

4.3.2.1 Medrivningsniveau

Når der er et stort vandindtag, såsom til kølevandssystemer med ét gennemløb, er indvirkningen på og medrivning af fisk et problem. Vand trækkes ind i indtagskanaler i store mængder og med betydelig fart. Indtagskanalerne er generelt udstyret med finfiltre for at beskytte varmevekslerne mod tilstopning og mekaniske skader. Mange små dyr tages ind med kølevandet og dræbes som følge af mekanisk skade, hvilket kaldes for medrivning.

Der er ikke mange data for mængden af fisk, der tages ind med kølevand eller fanges ved indgangen til et kølesystem. Resultater fra døgnprøvninger er blevet analyseret for mængden af fisk trukket ind af kølevandet fra et 600 MW hollandsk kraftværk ved floden Rhinen med et kølevandsflow på 22 - 25 m³/s. Resultaterne viser, at antallet af fisk, der er taget ind fra år til år og fra sæson til sæson i det samme år, varierer meget. Der blev fundet flest fisk om sommeren.

Undersøgelser viser, at mere end 95% af de medrevne fisk var 0+-fisk, født i foråret samme år og med en længde på mindre end 10 cm. Selvom dødeligheden ved medrivning er 100%, er omfanget ubetydeligt i sammenligning med observeret naturlig død. Resultaterne fra et prøvetagningsprogram i 6 hollandske kraftværker ved Rhinfloden, Meusefloden og bifloder af disse floder viser en variation i medrevne arter på mellem 12 og 25 arter og en variation i medrevne og ituslåede fisk ved kølevandsigter på mellem 0,02 og 2,45 fisk pr. 1000 m³ kølevand som gennemsnit over et år. I kraftværker ved kyster, som er den typiske placering i Danmark, kan det observerede antal indtagne fisk være meget højere, op til 25 fisk pr. 1000 m³.

4.3.2.2 Anvendte reducerende teknikker

Et antal teknikker er med varierende resultater blevet udviklet og anvendt i industrien for at forebygge medrivning af fisk på grund af stort vandindtag. De optimale løsninger og resultater og evnen til at imødekomme BAT-krav er påvirket af en bred vifte af biologiske, miljømæssige og ingeniørmæssige faktorer, som skal evalueres på en stedspecifik basis. En direkte sammenligning af de forskellige teknikker er derfor umulig.

Køleteknologi
Der er ikke rapporteret om ændringer i teknologien alene med det formål at undgå medrivning af fisk. Det er klart, at medrivning af fisk ikke vil være et problem, når man skifter fra et åbent til et lukket recirkulerende kølesystem, hvilket er en dyr operation. Det kan overvejes i forbindelse med nyetablering. Udstyr til forebyggelse mod fiskeindtag kan findes i f.eks. kraftværker og raffinaderier. Løsninger til forebyggelse er:

- lydudstyr (effektivt) til at aflede (en stime af) skælfisk, men ikke ål,

- lyssystemer med undervandslamper, effektivt til at aflede ål,

- position, dybde og design af indtag,

- begrænsninger i hastigheden af vandindstrømning (dog indikerer data fra studier lavet i England, at medrevne fisk tillader sig selv at blive båret af strømmen (dvs. driver eller spreder sig bevidst), selv når det er fysisk muligt at undslippe strømmen ved at svømme),

- maskestørrelse af kølevandssier (mod skader på kølesystemer). Observationer har vist, at en maskestørrelse på 5 x 5 mm i gennemsnit fordobler antallet af overlevende medrevne fisk ved kølevandsafløb sammenlignet med en maskestørrelse på 2 x 2 mm i det samme kraftværk, fordi kollisionsdødeligheden for fiskelarver er højere end medrivningsdødeligheden.

Dødeligheden af indtrængte fisk kan reduceres ved etablering af et godt system til at vaske fisk væk fra kølevandssigter og skylle dem tilbage til overfladevandet.

Driftspraksis og end-of-pipe-teknikker
En sænkning af indstrømningshastigheden til under 0,1 - 0,3 m/s giver en positiv effekt og reducerer mængden af fiskeindtaget. En sænkning af hastigheden betyder imidlertid, at større indtagskanaler er påkrævet, hvilket kan have tekniske og finansielle konsekvenser. Generelt gælder ændringer i driftspraksis eller anvendelsen af end-of-pipe-teknikker ikke for fiskemedrivning, men der er også en antagelse - der dog ikke deles af alle - om at medrivning kan reduceres ved at tage daglige eller sæsonmæssige mønstre i betragtning.

Tabel 4.2 Tilgængelige teknologier for beskyttelse af fisk ved kølevandsindtag

Kategori	Beskyttelsesteknik	Virkning	Bemærkninger
Fiskeopsam-lingssystem	Optimering (øgning) af maskestørrelse i vandresi	Forbedret overlevelse af medreven fiskeyngel og meget unge fisk	Medrivningsdødeligheden for disse fiskestadier er lavere end kollisionsdødeligheden for samme
	Vandstråler med lavt tryk vasker fiskene bort fra vandresien og retur til overfladevandet	Transport af fisk tilbage til overfladevandet	Kræver et yderligere højtryksvandstrålesystem til at rense vandresierne
	Fiskespande på sien	Forbedret overlevelse af kolliderede fisk	Fiskene forbliver under vand hele tiden under transport tilbage til overfladevandet.
	Konstant rotation af vandresien	Forbedret overlevelse af kolliderede fisk	Nedsat kollisionstid
	Fiskepumper	Transport af fisk tilbage til overfladevandet	Svært at holde korrekte forhold i rørene
Fiskeomlednings-system	Vinklede sier eller spjæld med fiskeomledning	Overlevelsesgrad af robuste arter (50-100%) > skrøbelige arter Ikke til fiskeæg, yngel og små hvirvelløse dyr	Kræver ensartet, konstant gennemstrømning ved lav hastighed Restpartikler skal fjernes
Adfærdsmæssige barrierer	Lys stroboskoblys konstant lys kviksølvslys andet lys	Virkningen af forskellige lyssystemer afhænger af lokale forhold, fiskearter og fiskens udviklingsstadie	Ofte er en omføring nødvendig for omdirigerede fisk
Adfærdsmæssige barrierer	Lyd	Virkningen afhænger af lokale forhold, fiskearter og fiskens udviklingsstadie	Ofte er en omføring nødvendig for omdirigerede fisk

4.3.2.3 Omkostninger til lydgivere og lyssystemer

Det er klart, at enhver ændring af et eksisterende system vil være omkostningsfuld. Kraftværker rapporterede om ekstra omkostninger til fiskebeskyttelsesteknologi til eksisterende installationer på mellem 40.000 og 200.000 EUR, inkl. nedlukningsomkostninger. I nyetableringssituationer ville den ekstra investering til alternative indtagsapparater sandsynligvis være mindre betydelig.

For at opnå en god virkningsgrad må vandstrømmen gennem lydgivere og lyssystemer ikke være højere end 0,3 - 0,5 m/s. Dette bestemmer længden af systemerne.

Materiale- og konstruktionsomkostningerne til et lyssystem er 90.000 - 140.000 EUR for en længde på 100 m og cirka 180.000 EUR pr. 100 m for et lydsystem.

4.3.3 Varmeemissioner til vand

4.3.1.1 Varmeemissionsniveauer

Al varme, der udledes fra et kølesystem, ender til sidst i luften. Hvis vandet er brugt som mellemliggende kølemedium, vil al varmen overføres til luften, enten fra vanddråber i et køletårn eller fra overfladen af recipienten. Inden varmen forlader vandet, kan det påvirke vandøkosystemet, hvilket bør undgås.

Varmeemission er også et problem, der er tæt relateret til den brugte og udledte mængde af kølevand. Systemer med ét gennemløb, både direkte og indirekte, udgør pr. definition den største kilde til varme udledt til vand, idet varmen udelukkende udledes via kølevandet. Kølevandet i recirkulerende systemer frigiver hoveddelen af sin varme til luften via et køletårn. Mængden af varme udledt med afdræningsvand fra et køletårn udgør cirka 1,5% af den varme, der udledes, hvorimod 98,5% frigives til luften. Der findes kun lidt information om effekterne af varmeemissioner på vandøkosystemet, men der er erfaringer med høje sommertemperaturer og små modtagende vandkanaler. Temperaturstigning kan medføre øget respiration og biologisk produktion (eutrofiering). Udledningen af kølevand til vandet påvirker det totale vandmiljø, specielt fisk. Temperaturen har en direkte effekt på alle livsformer og deres fysiologi og en indirekte effekt ved at påvirke iltbalancen.

Opvarmning reducerer iltens mætningsværdi; med høj iltkoncentration medfører dette et reduceret iltniveau. Opvarmning accelererer også den mikrobielle nedbrydning af organiske stoffer, hvilket forårsager et øget iltforbrug. Hvor der foregår kølevandscirkulation, eller hvor et antal industrier bruger af den samme begrænsede overfladevandskilde, kræver varmeemission også omhyggelige overvejelser for at forebygge forstyrrelser af driften af industrielle processer nedstrøms.

Temperaturstigningen af vand kan beregnes fra den specifikke varmekapacitet, der svarer til cirka 4,2 kJ/kg/K. For eksempel kræver 1 MW køleeffekt et kølevandsflow på cirka 86 m³/t, når kølevandet opvarmes med et gennemsnit på 10^oC. Som tommelfingerregel kan man sige, at hver kW_køl kræver 0,1 m³ kølevand. Ved recirkulerende kølevand overføres varme til luft gennem fordampning via kølevand i et køletårn, med en fordampningsvarme for vand på 2500 kJ/kg (ved 20^oC).

Specielt ved kraftværker er de faktorer, der spiller en rolle i udledning af store mængder af varme til vandet, blevet undersøgt. Et antal fysiske fænomener skal tages i betragtning, når varmeemissioner vurderes, såsom:

• sæsonmæssig variation i recipientens temperatur,

• sæsonmæssig variation i vandniveau af floder og variation i hastigheden af strømmen,

• omfanget af blanding af det udledte kølevand med recipienten (tæt på og længere væk),

• tidevandsbevægelser eller stærke strømme ved kystnære beliggenheder, og

• konvektion i vand og til luft.

Bevægelsen af den varme vandfane i overfladevand vil ikke kun være værdifuld i forbindelse med at beskytte recipienten, men også i udvælgelsen af det rigtige sted til indtag og udtag. Det vil altid være vigtigt at forhindre cirkulation af vandfanen, hvilket påvirker temperaturen af det vand, der tages ind, og følgelig virkningsgraden af kølesystemet. Som et eksempel er omfanget af en termisk fane defineret som området inden for 1^oC varmeisotermen, uden opblanding med stærke strømme (f.eks. i en sø), cirka 1 ha pr. MW_el for et konventionelt kraftværk, eller cirka 45 km² for et 5000 MW_el konventionelt kraftværk. For en mere uddybende beskrivelse af den varme vandfanes udbredelse (se Bilag XII i BREF-dokumentet).

4.3.3.2 Lovgivningsmæssige krav til varmeemissioner

Krav til specifikke ferskvandsrecipienter
Når der gives tilladelse til udledning af spildevand, skal det sikres, at udledningen ikke hindrer, at målsætningen for det vandområde, hvortil der udledes, kan opfyldes. Vandkvalitetsmålsætningerne er fastsat i regionplaner og indeholder ofte grænser for højst tilladte temperaturændringer og for maksimale absolutte temperaturer i vandområderne.

Temperatur bør indgå som en kontrolparameter i spildevandstilladelsen, hvis der afledes varmt spildevand i betydeligt omfang. I Vejledning om tilslutning af industrispildevand til offentlige spildevandsanlæg anbefales det, at krav til temperaturen af spildevand, der udledes til kloaknettet, bør være max. 50^oC.

Det samlede regelsæt vedrørende tilladelse til udledning af spildevand beskrives i afsnit 4.4.2.5.

4.3.3.3 Anvendte reducerende teknikker

Køleteknologi
Den bedste måde til at minimere varmeemissioner på er at reducere behovet for udledning ved at optimere primærprocessen eller finde forbrugere til overskudsvarmen. For varmeemissioner til miljøet er der fokus på problemet med varmeemissioner til vand. Når man overvejer reducerende teknikker, er det vigtigt at indse, at al varme til sidst vil forsvinde i luften, og at overfladevandet er et mellemliggende miljø. Ved valget mellem forskellige kølesystemer kan det bestemmes hvilket system, der foretrækkes. Miljøpåvirkningen af varmeudledning kan derfor minimeres ved udledning af mere varme til atmosfæren og mindre varme til overfladevand med et vandtab til følge på grund af fordampning. Minimeringen af varmeudledninger til overfladevand hænger sammen med minimering af vandbruget og med den overordnede energivirkningsgrad. Jo mere varme der udledes ved konvektion og fordampning, jo mere energi pr. udledt MW_køl kræves der på grund af brug af blæsere, undtagen når der anvendes naturlig ventilation.

I tilfælde af store kapaciteter er det en udbredt brugt løsning til at reducere varmebelastningen af overfladevand i (hovedsageligt) søer og vandløb at vælge en passende varmeoverførselsteknologi, f.eks. i stedet for et system med ét gennemløb, et recirkulerende system med et åbent, vådt eller vådt/tørt køletårn.

Driftspraksis
Der er ikke blevet rapporteret specielle driftsmuligheder for at forebygge eller reducere varmeudledningen til overfladevand.

4.4 Emissioner fra kølevandsbehandling

Emissioner fra kølevandsbehandling til overfladevand anses for at være et af de vigtigste problemer ved kølesystemer. Der kan skelnes mellem fire emissionskilder til overfladevand, som kommer fra våde kølesystemer:

• proceskemikalier (produkt) og deres reaktanter, på grund af lækage.

• korrosive produkter, som skyldes korrosion af kølesystemets udstyr,

• anvendte kølevandstilsætningsstoffer og deres reaktanter,

• luftbårne stoffer.

For at regulere disse emissioner anvendes forskellige teknikker. Risikoen for lækage samt ukontrollerede emissioner efter lækage kan reduceres, og det mest passende materiale til udstyret kan vælges for at reducere korrosion. Dette afsnit vil fokusere på tiltag til at reducere mængden af emissioner og deres påvirkning, der skyldes anvendelsen af kølevandstilsætningsstoffer:

• ved at reducere behovet for vandbehandling,

• ved udvælgelse af kemiske behandlinger, som påvirker miljøet i mindre grad,

• ved anvendelse af kemikalier på den mest effektive måde (systemdrift).

4.4.1 Anvendelse af kølevandsbehandling

Kølevand behandles for at fremme varmeoverførsel med større virkningsgrad og for at beskytte kølesystemet, således at man får bugt med et antal uønskede virkninger på køleudstyrets præstation. Sagt på en anden måde sigter kølevandsbehandling mod at reducere det totale energiforbrug.

De uønskede virkninger er stærk relateret til kemien af det vand, der tages ind til køling og den måde kølesystemet drives på (f.eks. koncentrationscykler). Saltvand vil stille anderledes krav end ferskvand, og industrielle emissioner med forurenede stoffer opstrøms kan være en udfordring. Kølevand kan også være kontamineret ved lækage af procesvæsker fra varmevekslere eller, i tilfælde af våde åbne køletårne, ved at luft passerer gennem tårnet, hvor den introducerer støv, mikroorganismer og udveksling af dampe.

Til systemer med ét gennemløb, åbne våde kølesystemer, våde kølesystemer med lukkede kredsløb og våde/tørre systemer anvendes tilsætningsstoffer til vandet. Hvor vand bruges som et mellemliggende kølemiddel i rørcoilen i tørre systemer, kan meget små mængder tilsætningsstoffer bruges for at konditionere vandet i det lukkede kredsløb.

Miljømæssigt er tilsætningsstoffer vigtige; de forlader kølesystemet på et eller andet tidspunkt og udledes til overfladevand eller, i meget mindre omfang, til luft. Generelt er kemien og anvendelsen af kemikalier kendt, men valget af ikke-oxiderende biocider er baseret på "trial and error". Miljøpåvirkningen af de kemikalier som bruges, kan vurderes ved hjælp af modeller (risiko/fare) eller ved målinger. Da de bruges til at forbedre varmeveksling med god virkningsgrad, er deres anvendelse også relateret til de uønskede virkninger, som stammer fra en veksler med lavere virkningsgrad. Den industrielle proces, som skal køles, kan påvirkes, når varmeoverførslen har en lav virkningsgrad, hvilket forårsager en stigning i energiforbruget (dvs. svarende til en stigning i luftemissioner) eller en større efterspørgsel efter råmaterialer for at kompensere for tab i produktionen. Kølesystemets energiforbrug kan stige på grund af et større krav til pumper og blæsere for at kompensere for tab i varmevekslingens virkningsgrad.

De problemer, der stammer fra vandkvalitet, og som man normalt støder på, er:

• korrosion af kølevandsudstyr, hvilket kan føre til lækage i varmevekslere og spild af procesvæsker til miljøet eller tab af vakuum i kondensatorer,

• scaling, hovedsageligt ved udfældning af kalciumkarbonater, sulfater og fosfater, Zn og Mg,

• (Bio-)fouling i rørledninger og varmevekslere (også på indsatse i våde køletårne) med mikro-, makroorganismer og opløste stoffer, hvilket kan medføre tilstopning af varmevekslerrør med store skaller eller emissioner til luft fra køletårne.

Kølevandsproblemer har ofte et indbyrdes forhold. Scaling kan føre til både korrosion og biofouling. Pletter af korrosion fører til ændrede vandstrøms-mønstre og skaber områder af turbulens, hvor biofouling er øget. Biofouling kan yderligere øge korrosionen af den underliggende overflade.

De følgende grupper af kemikalier bruges til at konditionere vandet (se også Bilag V i BREF-dokumentet):

• Korrosionsinhibitorer:
Tidligere blev der hovedsageligt brugt metaller, men der er en trend mod fosfonater, polyfosfonater og polymerer. Dette betyder, at toksiciteten aftager, mens levetiden stiger. Der er for nylig udviklet nogle polymerer, der er mere bionedbrydelige.

• Hårdhedsstabilisatorer eller kalkhæmmende inhibitorer:
De produkter der anvendes, består hovedsageligt af polyfosfater, fosfonater og bestemte polymerer. Ny udvikling går også mod bedre bionedbrydelige forbindelser. Anvendes for at hindre scaling.

• Dispergeringsmidler:
Hovedsageligt copolymerer, ofte i kombination med overfladeaktive stoffer. Den primære miljøeffekt er dårlig bionedbrydelighed.

• Oxiderende biocider:
Der bruges hovedsageligt klor og monochloramin. Klor er stærk oxiderende (akut toksisk), hvilket betyder, at halveringstiden er kort, men sideeffekten af klorering er dannelse af halogenerede biprodukter. Andre oxiderende biocider er ozon, brintoverilte og pereddikesyre. Brugen af ozon (og UV- bestråling) kræver forbehandling af spædevand og kræver specielle materialer. Miljøpåvirkningerne forventes at være mindre skadelige end de halogenerede biocider, men anvendelsen kræver speciel omhu, er dyr og ikke anvendelig i alle situationer.

• Ikke-oxiderende biocider:
isothiazoloner, dibromocyanoacetamid (DBNPA), glutaraldehyd og kvarternære ammoniumforbindelser osv. Disse forbindelser er generelt akut toksiske og ofte ikke let nedbrydelige, dog er der nogle, som hydrolyserer eller nedbrydes af andre mekanismer. Miljøpåvirkningen er betydelig.

Tabel 4.3 Kemiske forbindelser der anvendes til kølevandsbehandlinger i åbne og recirkulerende våde kølesystemer.

Eksempler på kemisk behandling	Vandkvalitetsproblemer
	Korrosion		Scaling		(Bio-)fouling
	Ét gennemløb- systemer	Recirku- lerende systemer	Ét gennemløb- systemer	Recirku- lerende systemer	Ét gennemløb- systemer	Recirku- lerende systemer
Zink		X
Molybdænsure salte		X
Silikat		X
Fosfonater		X		X
Polyfosfater		X		X
Polyol esterere				X
Naturlige organiske stoffer				X
Polymere stoffer	X	X	X	X	X	X
Ikke oxiderende biocider						X
Oxiderende biocider					X	X

Behovet for kølevandsbehandling og type og mængde af kemikalier er mere udførligt beskrevet i Bilag V i BREF-dokumentet. Anvendelse af kølevandskonditionering er et meget komplekst og stedspecifikt problem, hvor udvælgelsen er baseret på en kombination af følgende elementer:

- design og materiale af varmevekslerudstyr,

- temperatur og kemi af kølevand,

- organismer i overfladevand, som kan medrives,

- følsomheden af recipientens økosystem overfor emitterede tilsætningsstoffer og de relaterede biprodukter.

For at behandlingerne skal give den rette effekt, er regulering af kølevandets pH og alkalinitet inden for et specificeret interval typisk påkrævet. God pH og alkalinitetskontrol er blevet mere vigtig, hvor der bruges mere pH-følsomme behandlingsprogrammer, eller hvor der anvendes højere koncentrationscykler i åbne recirkulerende køletårne for at minimere afdræningen og reducere vandbehovet. Det er i stigende grad almindelig praksis i industrien, at vedligeholdelsesprogrammer udvikles og udføres af en tilsætningsstofleverandør, mens ansvaret for systemdriften forbliver hos ejeren af kølesystemet.

4.4.2 Emissioner af kemikalier til vand

I Europa og USA er der udført en hel del arbejde vedrørende optimering af kølevandskonditionering, vedrørende anvendelse af alternative behandlinger og vedrørende andre teknikker til at forebygge skadelige påvirkninger af vandmiljøet, som skyldes kølevandstilsætningsstoffer. Dette arbejde fokuserer stort set på anvendelsen af biocider.

Specifikke emissioner, som resulterer fra kølevandsbehandling, kan være svære at vurdere i de situationer, hvor der ikke er tilgængelige analysemetoder for de kemikalier, der anvendes til behandling. Ud over specifikke kemikalier til behandling af kølevand kan biprodukter, som stammer fra brugte kemikalier, også bidrage væsentligt til miljøpåvirkningen på vand.

Kvantificering af korttidseffekter kan ske ved at udtage prøver af udledte kølevandsstrømme til bestemmelse af akut toksicitet. Resultater heraf kan give et minimumsskøn over miljøpåvirkningerne i vandet (fordi langtids- (kroniske) effekter, bionedbrydelighed, bioakkumulation (P_ow) (partition coefficinet over the phases n-octanol and water) og kræftfremkaldende effekter ikke er undersøgt).

4.4.2.1 Oxiderende biocider

I flere lande er der blevet etableret programmer for at opnå optimal brug af hypoklorit i kølevand. Frie oxidanter (mg FO/l) bruges ofte som en kontrolparameter i kølevand. I Holland bruges en koncentration på 0,1 - 0,2 (mg FO/l) i udledningen som målkoncentration for konstant doserede (ét-gennemløbs-) kølesystemer. For uregelmæssig eller chokkloreringssystemer er FO- eller FRO-koncentrationen^[4] altid under 0,2 mg/l som daglig (24-timers) gennemsnitlig værdi, men i løbet af en chokindsprøjtning kan FO- eller FRO-koncentrationen være tæt på eller lig med 0,5 mg/l (gennemsnit pr. time).

Optimering ved implementering af monitering og kontrolleret (automatisk) dosering af biocider kan reducere det årlige forbrug af de kemikalier, der bruges i kølevand, væsentligt. Dette kan resultere i en reduktion i biocidbelastning og i biocidernes biprodukter, såsom organohalogenerede forbindelser, herunder bromoform.

Flere virksomheder i kemiindustrien og energiproduktionssektoren har opnået op til 50% reduktion i brugen af hypoklorit i kølevand ved introduktion af de ovennævnte optimeringstiltag.

4.4.2.2 Ikke-oxiderende biocider

I 1999 blev der lavet et studie af miljøpåvirkningerne af brugen af oxiderende og ikke-oxiderende kemikalier i recirkulerende kølesystemer. For de kemikalier, hvor analysemetoder var tilgængelige, blev kemikaliekoncentrationerne i kølevandet målt. For alle de kemikalier, der blev anvendt, blev der udtaget toksicitetsprøver til at vurdere miljøpåvirkningen på vand. Da kølevand blev udledt direkte til vandet, resulterede brugen af ikke-oxiderende kemikalier i recirkulerende kølesystemer i mange tilfælde i kraftige miljøpåvirkninger af vandet. For oxiderende kemikalier (hypoklorit) blev der fundet PEC/PNEC-forhold^[5] baseret på toksicitetsprøver i intervallet 3 (kontinuerlig dosering) og 33 (chokdosering), og for ikke-oxiderende kemikalier blev der fundet PEC/PNEC-forhold på 20 (isothiazoliner), 2500 (ß-brom-ß-nitrostyren (BNS)), 660-13.000 (BNS/MBT (methylen(bis)thiocyanate) og 3700 (DBNPA)^[6].

Et andet studie indikerede, at potentielle risici for det modtagende vand ikke kan udelukkes, når der er brugt isothiazoliner (1,2-benzisothiazolin-3-on, 2-methyl-4-isothiazolin-3-on) som tilsætningsstof i kølevand.

Behandlingsprogrammerne varierer betydeligt og afhænger af de tidligere nævnte faktorer og er som sådan stedspecifikke. Emissioner af tilsætningsstoffer varierer i volumen og kemi (toksicitet, reaktivitet). Nedbrydnings-, interaktions- og mulige rensetiltag kan påvirke den aktuelle mængde, der endelig udledes og følgelig den resulterende påvirkning af vandmiljøet. Optimering og kontrolleret konditionering af kølevand ved brug af (automatisk) dosering og overvågning kan reducere brugen af kemikalier i kølevand og følgelig miljøpåvirkningen af det modtagende vand væsentligt.

I Holland er anvendelsen af hypoklorit og brom i kølevand en af de vigtigste kilder til organohalogenerede forbindelser, målt som AOX^[7], i vand.

Sommetider behandles kølevand i et spildevandsanlæg inden udledning. Ved udledning til offentligt kloaknet skal det vurderes, om de udledte stoffer vil påvirke renseanlægget. Behandling af den afdrænede mængde med andre spildevandsstrømme i raffinaderier kan muligvis reducere effekten af biocider i vand. Biologisk behandling kan være følsom over for lave niveauer af ikke-oxiderende biocider, hvilket kan forstyrre renseanlæggets funktion. Hæmning af aktivt slam på 60% og mere (100%) er blevet rapporteret. Fysisk/kemisk behandling for biocider er stadig på et eksperimentelt niveau. Polariteten af ikke-oxiderende biocider vil være en forhindring for fysisk behandling, idet de vil forblive i vandfasen.

Afdræning fra åbne recirkulerende systemer er den mere kontrollerede måde, hvorved biocider indtræder i miljøet. For lukkede systemer drænes ikke. Der laves skylninger, men de er små og udledes typisk til kloaksystemet. Det er klart, at biocidkoncentrationen vil være højest i kølevandet umiddelbart efter dosering og følgelig koncentrationen i udledningen og skylninger. Ved kemiske reaktioner i systemets kølevand såsom hydrolyse vil biocidkoncentration gradvis formindskes, og denne viden kan bruges til at skønne den forventede koncentration i udledningen. Denne information kan også bruges, når man lukker skylningen efter behandlingen for at forebygge udledning af biocider med et højt niveau af kemisk aktivitet. For at opnå yderligere optimering er flere faktorer vigtige. Udover koncentrationen i udtaget er proceskontrol væsentlig her.

4.4.2.3 Faktorer som påvirker biocidemissioner

Faktorer, som påvirker udledningen og levetiden i den vandige recipient, er blevet beskrevet i stor udstrækning for et antal almindeligt anvendte oxiderende og ikke-oxiderende biocider. Følgende faktorer i kombination med køleprocesforholdene spiller en rolle ved udvælgelse af et kølevandsbehandlingsprogram:

• hydraulisk halveringstid,

• hydrolyse,

• bionedbrydelighed,

• fotolyse,

• volatilitet.

Volumenet af skylningen bestemmer den hydrauliske halveringstid. Jo større skylningen er, jo mindre er den hydrauliske halveringstid, og jo kortere er opholdstiden af biocidet. Den hydrauliske halveringstid påvirker ikke funktionen af de oxiderende biocider på grund af deres hurtige adskillelse og virkning, men for ikke-oxiderende biocider vil det begrænse deres virkning.

Hydrolyse af et ikke-oxiderende biocid forekommer ved en bestemt pH og vandtemperatur. Generelt vil hydrolyse stige og den biocide effekt falde med stigende pH og/eller stigende temperatur. Følgelig vil det modtagende vands lavere temperatur yderligere gøre hydrolysen langsommere og øge levetiden af ikke-oxiderende biocider i vandmiljøet.

Bionedbrydning, fotolyse og flygtighed spiller ikke nogen rolle i nedbrydning af ikke-oxiderende biocider. Fotolyse kan finde sted, hvis vandmiljøet er udsat for sollys. Fordampning kan spille en rolle i tilfælde af oxiderende biocider (hypoklorit). Forskning har påvist, at en såkaldt strippingeffekt af køletårne er skyld i et tab på 10-15% hypoklorit for hver passage af køletårnet. PH-niveauet påvirker hypoklorits fordampning.

Bionedbrydning af biocider afhænger af mængden af organiske og ikke-organiske materialer og bionedbrydeligheden af biocidet selv. En stor mikrobiologisk population, stigning i temperaturen og et højere iltindhold i kølevandet eller recipienten øger bionedbrydningen. Vand indeholder meget suspenderet organisk materiale, som biocider kan absorbere, hvilket fører til akkumulation i sedimentet. Biocider kan også reduceres med organisk materiale.

4.4.2.4 Emissionsniveauer

Det er svært at beskrive repræsentative koncentrationsniveauer i kølevandsemissioner. Kvantificering af stofemissioner i kølevandsudledning er blevet forsøgt, og modeller er blevet udviklet. Imidlertid kan der, på grund af stedspecificitet, ikke rapporteres om nogen generelt anvendelig model, som tager hensyn til alle aspekter. Der må laves mange antagelser, og selv om de giver en indikation, kan udledninger nemt overvurderes eller undervurderes. Et eksempel på en model til biocider i et åbent vådt køletårn er beskrevet i Bilag IX i BREF-dokumentet.

4.4.2.5 Lovgivning

Udledning af miljøfremmede stoffer til vand reguleres i Danmark ved bekendtgørelse om miljøkvalitetskrav for vandområder og krav til udledning af forurenende stoffer til vandløb, søer eller havet^[8]. Udgangspunktet for reguleringen er, at der fastsættes kvalitetskrav for vandområderne, der skal modtage udledning af spildevand. Et kvalitetskrav er det koncentrationsniveau, der skal overholdes eller opnås, medmindre der er udlagt et spildevandsnærområde.

Bekendtgørelsen omfatter kvalitetskrav for en række af de stoffer, der potentielt kan være farlige for vandmiljøet. Miljømyndighederne skal derfor i forbindelse med en udledningstilladelse vurdere, om der er behov for at fastsætte miljøkvalitetskrav for andre stoffer. Hvis der sker udledning af andre problematiske stoffer, skal der fastsættes et kvalitetskrav herfor for vandmiljøet. Ansøger skal til brug for sagbehandlingen oplyse de nødvendige data for de udledte stoffer.

Udlederkrav for selve udledningen skal fastsættes på baggrund af kvalitetskravet for vandområdet, der modtager spildevandsudledningen. Omregning mellem et kvalitetskrav og et udlederkrav sker på baggrund af initialfortyndingsforholdene, baggrundskoncentrationer af det pågældende stof og under hensyn til øvrige tilførsler af stoffet til det pågældende vandområde.

Afledning af miljøfarlige stoffer til kloak reguleres af kommunalbestyrelsen, der har hjemmel til at meddele tilladelse til tilslutning af spildevand til spildevandsanlæg og til at påbyde forbedring eller fornyelse af vilkår, der må anses for utilstrækkelige eller uhensigtsmæssige.

I bekendtgørelse om spildevandstilladelser m.v. er der fastsat nærmere regler for administration af spildevandsområdet. I Miljøstyrelsens vejledning til bekendtgørelsen om spildevandstilladelser m.v. er det samlede lov og regelgrundlag beskrevet, mens styrelsens vejledning om tilslutning af industrispildevand til offentlige spildevandsanlæg er en teknisk vejledning.

Vejledningen om tilslutning af industrispildevand beskriver bl.a. principper for vurdering af organiske stoffers miljøfarlighed ved tilledning til offentlige spildevandsanlæg, hvor stofferne inddeles på tre lister - ABC lister - på baggrund af stoffernes potentielle humane skadevirkning, biologiske nedbrydelighed, bioakkumulerbarhed og giftige effekt overfor vandlevende organismer:

A: Stoffer, hvis egenskaber bevirker, at de er uønskede i afløbssystemet. Stofferne bør erstattes eller reduceres til et minimum.

B: Stoffer, der ikke bør forekomme i så store mængder i det tilledte spildevand, at miljømæssige kvalitetskrav/kriterier overskrides. For udvalgte stoffer er der fastsat grænseværdier. Stofferne skal tillige reguleres efter princippet om anvendelse af den bedste, tilgængelige teknik.

C: Stoffer, der ikke i kraft af deres egenskaber giver anledning til fastsættelse af grænseværdier i tilledt spildevand. Disse stoffer reguleres efter princippet om anvendelse af bedste, tilgængelige teknik med lokalt fastsatte kravværdier svarende hertil.

I Danmark forekommer der udledning af kølevand både til kloaksystemer og til havet. Det vurderes, at varierende dosering og driftsforhold kan give anledning til udledninger af biocider med kølevand i koncentrationer på mellem 0 og 5 mg/l, dog normalt mellem 0 og 1 mg/l. Evt. emissionsgrænseværdier fastsættes for enkeltstoffer og ikke for samleparametre.

4.4.3 Reduktion af emissioner til vand

4.4.3.1 Generel tilgang

Der findes følgende teknikker til reduktion af emissioner til vand, som skyldes anvendelsen af kølevand:

reduktion af korrosion af køleudstyr,
reduktion af lækage af processtoffer til kølekredsløb,
anvendelse af alternativ kølevandsbehandling,
udvælgelse af mindre farlige kølevandstilsætningsstoffer,
optimeret anvendelse af kølevandstilsætningsstoffer.

Reduktion af emissioner, som skyldes kølevandsbehandling, bør sigte mod at reducere behovet for behandling (forebyggelse) og udvælgelse og optimal anvendelse af tilsætningsstoffer (forureningskontrol) inden for kravet om maksimal varmeveksling. For at reducere emissionen af kemikalier i udledningen af kølevand er der mange tilgængelige muligheder. Udover vurdering af den passende konfiguration, som er beskrevet i kapitel 1, og i overensstemmelse med den forebyggende tanke at anvende BAT til industrielle kølesystemer, kan reduktionsmulighederne overvejes i en bestemt rækkefølge. For nye kølesystemer med stor kapacitet er der udviklet metoder til at reducere emissioner til vand.

Der er udviklet metoder til optimering af biocidforbruget dels i nye og dels i eksisterende systemer. Begge metoder involverer mere eller mindre de samme trin, og ved at følge disse trin vil man være sikret, at der er taget hensyn til alle vigtige faktorer involveret i at reducere forbruget af tilsætningsstoffer. Metoderne er vist i figur 4.1 og 4.2.

Til optimering af biocidforbruget eksisterer der en bred vifte af muligheder, som ofte har et indbyrdes forhold. En struktureret tilgang til etablering af en optimeringsplan byder på visse fordele. Nedenfor præsenteres anbefalinger i form af to procesdiagrammer, et for kølevandssystemer i designfasen og et andet for eksisterende kølevandssystemer. Disse diagrammer viser en trin-for-trin metode til biocidoptimering.

Figur 4.2 er forklaret som følger: I designfasen af et kølevandssystem bør der træffes beslutning om, hvilken type køling man vil bruge. Hvis vandkøling bruges, bør man overveje konstruktionsmæssige løsninger, som regulerer den forventede biofoulingspopulation i kølevandssystemet. Vigtige problemstillinger at tage hensyn til i designfasen er opretholdelse af tilstrækkeligt høje strømningshastigheder i alle dele af kølevandssystemet og et friktionsløst design af rørledninger og varmevekslere. Dette vil reducere lejring af biofoulingsorganismer. Anvendelse af ikke-toksiske foulingsafvisende belægning vil hjælpe med at reducere lejring af organismer yderligere. Indtagstrukturen bør designes således, at medrivning af løst materiale og organismer minimeres. Filtreringsudstyr og "affaldsgitre" kan yderligere reducere mængden af medrevet materiale. Anvendelse af materiale med høj modstandsdygtighed skal overvejes. For varmevekslere kan dette være titanium (korrosionsresistent, glat overflade). Hydrodynamisk designede indtags- og udtagskasser i varmevekslerne kan laves af glasforstærket plast. Dette materiale kan også anvendes i rør og samlinger i systemet. Derudover kan der laves relativt enkle tiltag i designfasen, såsom tilslutninger til kemiske og biologiske moniterings-, eller doserings apparater (f.eks. specielle doseringsblokke og -punkter) eller mere komplekse til mekanisk rengøring, såsom muslingesier eller et skumgummiboldesystem. I nogle tilfælde kan varmebehandling bruges til at kontrollere makrofouling, og så behøves der ingen biocider overhovedet. Til anvendelse af varmebehandling skal der designes et specielt omløb/loop i kølevandssystemet. Yderligere muligheder for optimering ligner dem, der gælder for eksisterende systemer.

Figur 4.1 Designprincip for kølevandssystemer, som sigter mod reduktion af biocidanvendelse

Figur 4.1 Designprincip for kølevandssystemer, som sigter mod reduktion af biocidanvendelse

Figur 4.2 Metode til reduktion af biocidforbruget i eksisterende industrielle kølevandssystemer

Figur 4.2 Metode til reduktion af biocidforbruget i eksisterende industrielle kølevandssystemer

Figur 4.2 viser alle de trin, der skal tages hensyn til i udvælgelsen af biocider. I et eksisterende kølevandssystem er det vigtigt at karakterisere biofoulingspopulationen og størrelsen af biofoulingsrisikoen. Tilstrækkelig biologisk monitering er en forudsætning for dette.

Årsagen til biofoulingsproblemet bør analyseres og løses. Kvaliteten af kølevandet kan forbedres ved forbehandling af vandet (f.eks. mikro- og makrofiltrering). Dette kan fjerne en del af biofoulingsrisikoen ved at reducere mængden af indkommende organismer og næringsstoffer. Hvis proceslækager er hovedårsagen til en øget mængde biologisk vækst, bør de elimineres, f.eks. ved anvendelse af korrosionsresistente materialer eller ved installering af reservevarmevekslere, som gør det muligt at udføre mekanisk rengøring oftere. For at forbedre systemforholdene bør alle muligheder i figur 4.1 overvejes.

Natriumhypoklorit er det vigtigste biocid, der anvendes. Dosering sker via chok eller kontinuerligt. Doseringsstrategien for makrofoulingskontrol bør være forebyggende, idet helbredende dosering kræver meget høje doseringer over længere perioder, når der er udviklet udbredt makrofouling. Det anbefales at overveje muligheden for målrettet dosering på steder med høj risiko for fouling såsom varmevekslerindtags- og -udtagskasser. Kemisk monitering er væsentlig for at etablere den krævede minimumsbiociddosis. Da den anvendte oxiderende biocidkoncentration vil falde i kølevandssystemet, er der behov for kemiske monitorer for at registrere det effektive resterende biocidniveau ved de kritiske punkter i kølevandssystemet. On-line målere bør regelmæssigt håndkalibreres med den kolorimetriske DPD-test^[9]. Toksicitetsbaseret måling af biocid-koncentrationerne i kølevand er også brugbar til optimeringsplaner. Makrofouling moniteringsapparater giver information om lejring og vækst af makrofoulingsorganismer og om biofouling kontrolprogrammets effektivitet.

I åbne recirkulerende systemer er mikrofouling meget vigtigere end makrofouling. Monitorer af mikrofouling, såsom ATP-metoden og kolonitællingsteknikken, giver vigtig information om udviklingen og tilstanden af mikrofoulingspopulationen i kølevandssystemet. For at forebygge medrivning af organismer og næringsstoffer med kølevandet kan indtagsvandet forbehandles (f.eks. mikrofiltrering, udfældning). Delstrømsfiltrering, den kontinuerlige filtrering af en del af returvandsvoluminet, hjælper yderligere med at reducere mængden af organisk stof i kølevandet. Den biocidmængde, der kræves til en succesrig behandling, kan derved reduceres. Delstrømsfiltrene bør helst være lukkede midlertidigt, mens man udfører chokdosering med biocidet, hvorved man vil undgå unødig biocidefterspørgsel fra filteret og undgå at dræbe den mikrobielle population på filteret.

I recirkulerende kølevandssystemer bruges oxiderende og ikke-oxiderende biocider. I Danmark behandles cirka 50% af de recirkulerende systemer med natriumhypoklorit. Ikke-oxiderende biocider bruges kun, når oxiderende biocider ikke kan yde tilstrækkelig beskyttelse. For oxiderende og ikke-oxiderende biocider anbefales diskontinuerlig eller chokdosering, dog kan kontinuerlig halogenering ved lave niveauer i nogle tilfælde forbruge færre kemikalier end skuddosering. Dette vil også reducere risikoen for udvikling af resistens over for biologien. Der er behov for præcise kemiske analytiske feltmetoder til ikke-oxiderende biocider for at optimere deres brug. Mulighederne for hypokloritmålinger er blevet nævnt tidligere. Biologiske metoder til måling af biocidkoncentrationerne i kølevandet kan også være brugbare i recirkulerende systemer.

Om muligt anbefales det at lukke eller reducere skylningen, mens der foretages chokdosering af både oxiderende og ikke-oxiderende biocider for at reducere emissionerne af aktive biocider. Dette er især effektivt for hurtigt reagerende eller opløselige biocider. Det anbefales yderligere at anvende et recirkulerende kølevandssystem behandlet med hypoklorit ved en pH-værdi på 7 - 7,5 for at minimere fordampningstab af hypochlorsyre over køletårnet. Erfaringer har vist, at dette ikke nødvendigvis medfører en reduktion i biocidets virkningsgrad. Det er dog vigtigt at styre risikoen for scaling.

Den kombinerede brug af hypoklorit og bromid kan være en attraktiv mulighed i ferskvandskølevandssystemer og også i ét-gennemløbs kølevandssystemer, idet nogle biprodukter - de bromerede aminer - har en kraftigere biocideffekt end deres klorinerede homologer, og de nedbrydes hurtigere.

I recirkulerende systemer med høj vandkvalitet kan ozon være en mulighed. Det er vigtigt her at være opmærksom på risikoen for korrosion. Nogle få erfaringer fra Europa har været succesrige med anvendelsen af ozon. Endelig kan UV-lys også byde på muligheder i recirkulerende systemer som en supplerende teknik. UV-lys alene kan imidlertid ikke angribe biofouling, som har lejret sig på overfladen af kølevandssystemet. For at være effektiv er der behov for relativt klart kølevand, da lyset skal kunne trænge gennem vandsøjlen.

Metoden til valg af kølevandsbehandling kan opsummeres som følger:

1 Tilgængeligheden af vand, blandt andre faktorer, vil være bestemmende for hvilken kølekonfiguration, der vælges (ét gennemløb, åbent eller lukket vådt køletårn eller hybridt køletårn). Den valgte konfiguration kan på sin side påvirke typen af vandbehandling. Disse afviger generelt mellem ét gennemløb og åbent vådt køletårn, ligesom anvendelse af oxiderende eller ikke-oxiderende biocider.

2 Så snart der er truffet valg om systemet, skal en kompleks vurderingsplan anvendes for at matche de talrige kombinationer mellem de følgende muligheder, som vil påvirke behovet for kølevandsbehandling yderligere:

• valg af materiale og overfladebehandling af varmevekslere og rørledninger,

• layout af kølesystem for at undgå turbulens, sedimentering eller muslingevækst, eller for at øge den nødvendige vandhastighed,

• forbedring af kølevandskemien ved forbehandling,

• mekanisk rengøring af kølesystemet,

• alternative behandlinger såsom termisk, UV og delstrømsfiltrering.

Afhængigt af resultatet af denne vurdering kan et vådt kølesystem stadig kræve en vis beskyttelse mod scaling, korrosion eller fouling. Dette afhænger af kemien af kølevandet, måden systemet anvendes på, såsom antal af koncentrationscykler, og den valgte kølekonfiguration.

Det er klart, at for lukkede kredsløb med tør luftkøling eller tørre luftkølede kondensatorer er en sådan behandling ikke nødvendig. Kemikalier kan bruges til at rengøre de udvendige ribberør, men typisk ikke til at drive systemet.

Når behovet for kølevandsbehandling er fastslået, skal det besluttes, hvilket kølevandsbehandlingsprogram man ønsker at anvende under hensyntagen til de lovgivningsmæssige krav. Disse lovgivningsmæssige krav kan være:

• forbud mod brugen af bestemte stoffer til kølevandsbehandling, f.eks. krom, kviksølvforbindelser, organiske metalforbindelser, nitritter, sulfhydrylbenzothiazoler (mercaptobenzothiazoles),

• begrænsning af visse stoffer eller grupper af stoffer (f.eks. zink, fosfor, klor, AOX^[10]) i kølevandsafløb ved at definere emissionsgrænseværdier,

• krav om et minimumsniveau af bionedbrydelighed for kompleksdannere (ligander),

• begrænsning af økotoksikologiske effekter af kølevandsudledning.

Udvælgelsen af tilsætningsstoffer til kølevandsbehandling for både nye og eksisterende systemer med følgende metode vil medføre en reduktion i emissioner af kølevandskemikalier:

• etabler behovet for kølevandsbehandling efter at andre fysiske rengøringsmetoder er blevet anvendt,

• vælg den nødvendige type tilsætningsstoffer,

• vurder miljørisicien af de stoffer, der skal anvendes,

• anvend stoffer, som har en lavere potentiel indvirkning på miljøet, hvor det er muligt.

4.4.3.2 Reduktion ved udvælgelse af materiel og systemdesign

For nye systemer kan materiale- og designmuligheder anvendes til at reducere forbruget af tilsætningsstoffer. Mange forskellige materialer bruges til kølesystemer. Udstyrsleverandører tilbyder typisk deres udstyr i en bred vifte af forskellige metaller og legeringer for at sætte operatøren i stand til at vælge et materiale, der er egnet til den kølevandskemi og de procesforhold, det skal bruges til. I BREF-dokumentets Bilag IV diskuteres materialer til systemer med ét gennemløb og åbne recirkulerende systemer, der bruger brak- eller saltvand. Det er vigtigt at indse, at nogle af materialets egenskaber kan have modsatrettet karakter, hvilket kan komplicere materialevalget og vil påvirke kølevandsbehandlingsprogrammet. For eksempel kan en reduceret korrosionsevne høre sammen med en højere følsomhed over for biofouling.

Det rigtige layout og konstruktion af et kølesystem kan påvirke behovet for kølevandstilsætningsstoffer. Under monteringen bør unødige strømningsmodstande samt bratte ændringer i flowretningen undgås. Begge dele fører til turbulens, og hvor det er muligt, bør dette undgås, idet det øger korrosion eller begroning af f.eks. muslinger.

Ved at drive systemet med den passende minimumsvandhastighed opretholder man ikke kun den krævede kølekapacitet, men reducerer også fæstning af makrofouling og korrosion af materiale.

Overfladebehandling (coating) og maling anvendes til at reducere fæstning af organismer, forstærke hastighedseffekten og muliggøre rengøring. Disse antifoulingmalinger kan bestå af toksiske stoffer, og der er derfor udviklet ikke-toksiske overfladebehandlinger og malinger. Anvendeligheden under vand og prisen varierer og afhænger af størrelsen af kølesystemet og forholdene. F.eks. anvendes organiske overfladebehandlinger til relativt små køleenheder ved varmehærdning (thermal curing) af overfladen. Disse er pulveroverfladebehandlinger, som kan bruges i våde miljøer og ikke indeholder toksiske stoffer, ikke bruger opløsningsmidler og er korrosionsresistente, hvilket resulterer i en væsentlig forlængelse af udstyrets levetid.

I større våde kølesystemer anvendes også overfladebehandlinger, og erfaringer fra kraftværker viser, at de skal fornyes hvert 4. til 5. år. Et eksempel er vist i BREF-dokumentets Bilag XI. Antifoulingmaling, som indeholder toksiske stoffer såsom kobber og tributyltinoxid (TBTO), som frigøres langsomt fra malingen, er blevet anvendt. Ingen malinger, som indeholder TBTO, er stadig i brug. Malinger som indeholder kobber kan stadig være i brug i et begrænset omfang.

4.4.4 Reduktion ved anvendelse af ekstra og alternativ kølevandsbehandling

Adskillige teknikker er blevet anvendt til at reducere kølevandsbehandling. Følgende teknikker er blevet rapporteret til reduktion af biocidforbrug:

• Filtrerings- og forbehandlingsteknikker,

• On-line rengøring,

• Off-line rengøring,

• Varmebehandling,

• Overfladebehandlinger (coatings) og malinger,

• Ultraviolet (UV) lys,

• Akustisk teknologi,

• Osmotisk chok.

Princippet bag disse teknikker er at forbedre den biologiske kvalitet af kølevandet og at holde overfladerne af kølesystemelementerne (rørledninger og varmeveksler) så rene som muligt, hvorved der skabes et miljø i systemet, som reducerer udviklingen af fouling. Anvendelsen af disse teknikker er opsummeret i Bilag XI i BREF-dokumentet, og det er klart, at nogle måske ikke kan anvendes generelt eller stadig er ved at blive undersøgt. Miljøfordelene bør afvejes mod den reducerede anvendelse af kemikalier.

UV-lys kræver for eksempel relativt klart vand, hvorimod ozon- og akustisk teknologi vil kræve ekstra energiinput. Elektrisk vandbehandling, som anvendes til en meget lille størrelse kølesystem (< 1 m³/min), som arbejder ved temperaturer på 30-40^oC, gav lovende resultater som en ikke-kemisk mikrobiel kontrolmetode, men kræver videre forskning.

De økonomiske omkostninger kan variere med størrelsen af systemet og i hvilket omfang teknikkerne skal integreres i kølesystemet.

Forbehandling af vand til recirkulerende våde kølesystemer for at reducere forbruget af kølevandstilsætningsstoffer kan overvejes i det samme lys som forbehandling af vand for at reducere vandforbruget (se afsnit 3.3.1.2). Forbehandling vil påvirke kemien af kølevandet, såsom at reducere saltindholdet, hvilket vil påvirke det krævede niveau af scalings- og korrosionshæmning og den måde kølesystemet drives på.

Der er imidlertid ikke rapporteret meget om effekten af forbehandling af kølevand på reduktionen af forbruget af tilsætningsstoffer i kølevandet, men omvendt osmose til lukkede kølekredse og delstrøms-filtrering til åbne kølesystemer med større kapaciteter har ifølge nogle kilder givet gode resultater (Bilag XI i BREF-dokumentet). Lavere omkostninger til vandindtag, til behandling af afdrænet vand og til dosering af korrosionsinhibitorer, kalkdannelse og dispergeringsmidler er omtalt. Det var ikke nødvendigt at omdesigne kølesystemet.

4.4.5 Emissionsreduktion ved evaluering og udvælgelse af kølevandstilsætningsstoffer

Efter at alle teknologiske og operationelle tiltag er blevet evalueret, er vurdering og udvælgelse af tilsætningsstoffer til kølevandkonditionering det næste skridt, mod anvendelsen af stoffer med et lavere potentiale for miljøpåvirkning ved korrekt brug. I afsnit 3.4.1, og mere udførligt i Bilag V i BREF-dokumentet, er teorien bag kølevandsbehandling beskrevet, og udvælgelsen af det rigtige behandlingsprogram er klart en stedspecifik og meget kompleks opgave. Der skal tages mange faktorer i betragtning, såsom det materiale, der er anvendt til installationen, vandkvaliteten og driftspraksis. Som et resultat af dette er et større antal stoffer og forbindelser blevet udviklet og anvendes p.t. til behandling af kølevand.

Deres virkning i kølekredsen vurderes og afvejes med den resterende reaktionsevne i det akvatiske miljø efter udledning. Udfordringen her er at udvælge et tilsætningsstof, som er effektivt i kølesystemet, men uskadeligt så snart det forlader kølesystemet og kommer ud i det modtagende vandige miljø.

Anvendelsen af forskellige typer kølevandskemikalier i forskellige typer kølesystemer er rapporteret i litteraturen. Det fremgår, at miljøpåvirkningen er kompleks og afhænger af mange forskellige faktorer. Eksempler viser klart, at optimeret drift reducerer kravet til mængden af tilsætningsstoffer, og at det også kan medføre anvendelse af forskellige typer tilsætningsstoffer (se afsnit 3.4.6).

Generelt i EU anses vurderingen af kemikalier som nødvendig, og der er gennem årene gjort en stor indsats for at udvikle en integreret, fælles evalueringsmetodik for såvel nye som eksisterende kemikalier.

EU’s nye kemikaliereform REACH blev vedtaget december 2006. REACH står for følgende:

R = registrering
Producenter og importører af kemiske stoffer skal registrere stofferne i et centralt Kemikalieagentur. Samtidig med registreringen skal der leveres oplysninger om stoffets miljø- og sundhedseffekter og om risikoen ved at bruge stoffet.

E = evaluering/vurdering
Myndighederne vurderer forslag til nye forsøg. For udvalgte stoffer vurderes de indsendte data, og om der er behov for mere viden for at kunne afgøre, om brugen af stofferne bør reguleres.

A = autorisation eller godkendelse af stoffer. De mest skadelige stoffer må kun bruges til de anvendelser, som myndighederne har godkendt.

CH = Chemicals.

I forhold til biocider blev Biociddirektivet vedtaget i EU i 1998 og implementeret i dansk lovgivning 14. maj 2000. Direktivet indebærer, at alle virksomme stoffer til biocidmidler skal anmeldes og efterfølgende godkendes i EU, før biocidmidler indeholdende de godkendte virksomme stoffer efter en konkret godkendelse i Danmark må sælges her. Oplysninger om konserveringsmidler til væske i køle- og processystemer skal først indsendes til EU af producenterne af aktivstofferne i 2008.

Indtil aktivstofferne er blevet vurderet i EU gælder de hidtidige danske regler, idet aktivstoffer, som ikke er blevet anmeldt m.h.p. EU-vurderingen skal fjernes fra markedet senest september 2006. Ifølge de eksisterende regler er det kun bestemte typer biocidmidler, der skal godkendes af Miljøstyrelsen, før de må sælges i Danmark. De biocidmidler, der ikke er omfattet af denne godkendelsespligt eller andre specielle regler, må i dag sælges som kemiske produkter og skal derfor ikke godkendes af nogen myndighed. Med biociddirektivet vil alle de kemiske produkter, der har til formål at bekæmpe en række levende organismer, blive defineret som biocider og skal dermed godkendes.

4.4.6 Optimering af brugen af kølevandstilsætningsstoffer

Optimering af kølevandtilsætningsstoffer omfatter også at vælge et passende doseringssystem og monitere effekterne af vandbehandlingsprogrammet, både på emissionerne til vandet og på ydelsen af kølesystemet i form af varmeveksling og sikkerhed. Det er naturligt, at begge teknikker er koblet sammen, og at monitering er en forudsætning for det passende doseringssystem.

Udvælgelse af et doseringssystem bør sigte mod at opnå den krævede koncentration på den rigtige tid uden en reduktion i kølesystemets ydelse. Underdosering kan forårsage korrosion og kalkdannelse og en reduceret ydelse af kølesystemet, hvilket også kan medføre indirekte miljøpåvirkninger, og en overdosering af kemikalier kan medføre tilsmudsning af varmevekslingsoverflader, højere emissionsniveauer og højere behandlingsomkostninger. Dette kan fremstilles grafisk som i figur 4.3. I et forkert designet system er krav om en minimumskoncentration af et biocid for at sikre systemets beskyttelse mod fouling ikke taget i betragtning, så nogen fouling kan ske. Samtidig medfører overdosering sådanne koncentrationsniveauer, at mere end den maksimalt krævede koncentration er tilgængelig. På dette tidspunkt vil overskudstilsætningsstof blive udledt til miljøet.

Figur 4.3 Variation i koncentrationen af tilsætningsstof som resultat af ukorrekt monitering og doseringssystem.

Figur 4.3 Variation i koncentrationen af tilsætningsstof som resultat af ukorrekt monitering og doseringssystem.

Målrettet dosering (figur 4.4) baseret på analyse af kølevandskvaliteten sigter mod at vedligeholde det minimalt krævede koncentrationsniveau for at give konstant beskyttelse. For høje koncentrationsniveauer undgås, og derved reduceres udledningen til miljøet, hvilket også vil reducere omkostningerne til at købe behandlingen. For dette vil korrekt designede doseringssystemer reducere den krævede mængde af tilsætningsstof og kan overvejes som et omkostningseffektivt tiltag.

Figur 4.4 Variation i koncentrationer af tilsætningsstoffer som resultat af korrekt tilrettelagt monitering og doseringssystem.

Figur 4.4 Variation i koncentrationer af tilsætningsstoffer som resultat af korrekt tilrettelagt monitering og doseringssystem.

4.4.6.1 Dosering af kølevandstilsætningsstoffer

Dosering af kølevandskemikalier foretages på følgende måde (se også Bilag V og XI i BREF-dokumentet):

• kontinuerligt,

       - ved afslutning af sæson
       - periodisk under sedimentering
       - lavt niveau under sedimentering

• periodisk (også kaldet i skud, serier),

• semi-kontinuerligt eller puls-skiftende,

• massiv eller chokdosering, hvor en stor mængde kemikalier tilføres kølevandet på én gang.

Kontinuerlig dosering praktiseres i kølesystemer, hvor der konstant skal være et bestemt niveau af tilsætningsstoffer. De bedre systemer tilfører kemikalier efter det volumen, der skal behandles, og det krævede kemikaliebehov. Dette anvendes stadig i systemer med ét gennemløb, hovedsageligt mod makrofouling og korrosion. Imidlertid viser erfaringen, at reduceret brug via ændret doseringspraksis kan være lige så effektiv.

Ved diskontinuerlig dosering tilføres kemikaliet ved tænd/sluk-kontrol af en kemikaliefødepumpe eller ved udledning fra en kalibreret beholder eller et målekammer. Batchdosering anvendes i kølesystemer, hvor systemvoluminet er stort i forhold til afdræningen. I disse systemer erstatter mængden af kemikalier tabt eller forbrugt materiale. Batchdosering bruges også til anlæg, som kun kræver periodisk dosering. For eksempel tilføres antimikrobielle midler sædvanligvis diskontinuerligt til kølevandssystemer. Batchdosering kan både anvendes i recirkuleringssystemer og systemer med ét gennemløb. Det kan ikke bruges i enkelte systemer med ét gennemløb, hvor der kræves en ensartet kemikaliekoncentration.

Dosering kan også målrettes mod specifikke områder i kølesystemet, såsom indgangen til varmevekslere. En god praksis er tidsmålrettet dosering, tilpasset sæsonkarakteristikken for makrobiologisk tilvækst. Dosering vil også afhænge af typen af kølesystemet. I recirkuleringssystemer vil måden, systemet drives på, påvirke timingen og mængden af doseringen. I systemer med ét gennemløb er tidspunktet og varigheden af doseringen vigtig for at opnå den højeste effekt, da kontakttiden mellem kemikaliet og kølevandet er kort.

I små systemer foretages doseringen manuelt, men i større systemer er der typisk et automatisk apparat koblet til moniteringssystemet. Som nævnt tidligere er der en tendens til at outsource kølevandsbehandlingen til specialistvirksomheder. For store og komplekse installationer med flere kølesystemer findes specialiserede medarbejdere fra leverandører permanent på stedet for at drive disse systemer. Med mindre systemer foretages daglig kontrol, ofte af fabriksmedarbejdere, støttet med regelmæssig kontrol fra leverandøren.

Med optimering af doseringen kan der opnås en reduktion i biocidforbruget. Den måde, biocider doseres på, afhænger af biocidets virke og vedholdenhed, af typen og sæsonmønstret af fouling (makro/mikro), af tilstanden af fouling af kølesystemet, af systemets vandtemperatur og af kølevandets ernæringsstatus. Biocider doseres i form af gas, væske eller på fast form.

Dosering kan ske kontinuerligt eller i chok. I noget af litteraturen advokeres der for, at dosering bør ske kontinuerligt i systemer med ét gennemløb for at udvide de anti-mikrobielle midlers kontakttid, når doseringen er på et lavt niveau. For recirkulerende systemer er kontinuerlig dosering også mulig, men periodisk dosering er mere normal. Formålet med periodisk behandling i disse systemer er at generere en høj koncentration af anti-mikrobielle midler, som vil trænge igennem og forstyrre og til sidst få biofilmen til at gå i opløsning. I sammenligning med kontinuerlig behandling kan periodisk behandling medføre lavere gennemsnitlige årlige koncentrationer i udledningen og kan også være mere omkostningseffektiv, hvor lavere totale mængder er påkrævet. Der er imidlertid også blevet argumenteret mod dette, da det er blevet observeret, at kontinuerlig dosering kunne give en reduktion på 40% i frie oxidanter i forhold til chokdosering. Der er generelt behov for mere forskning inden for dette emne, idet kontinuerlig dosering er nemmere at foretage end chok- eller periodisk dosering fra en operatørs synsvinkel. Dette vil kræve et moniteringssystem for at bestemme det rigtige tidspunkt at sætte ind med behandlingen på. Optimering af doseringen må ske samtidig med, at der opnås en lav hyppighed af fejl.

I recirkulationssystemer kan brug af produkter bestående af synergiske aktive blandinger medføre reducerede behandlingskoncentrationer i det afdrænede vand samt omkostningsbesparelser. Biocider med forskellige spektre kan doseres i kombination for at udvide kontrolspektret. Uden stigning i mængden af anti-mikrobielle midler, der bruges, kan blandingens effektivitet overskride den forventede effekt af et enkelt tilsætningsstof. Denne stærkt øgede effektivitet eller synergi opnås kun med bestemte tilsætningsstofkombinationer. Tilførslen skal ikke nødvendigvis foretages samtidig, men kan gøres skiftende med lignende resultater. En anden effekt er mindre sandsynlighed for forekomst af resistens i tilfælde af, at mere end et mikrobielt middel anvendes, da det er usandsynligt, at mikrober vil have udviklet resistens mod begge (eller alle) på samme tid. Interaktioner mellem forskellige stoffer skal overvejes for at undgå reduktion i effekten af nogle af de doserede biocider og for at undgå, at der udvikles farlige reaktionsprodukter i kølevandsudledningen.

Formålet med biocidbehandling kan være forskelligt. Afhængigt af de målte organismer og i hvilken grad der har udviklet sig bio-fouling er behandlingerne enten forebyggende eller helbredende. Et biocid, som der er blevet forsket meget i, er natriumhypoklorit. Dosering af hypoklorit i systemer med ét gennemløb viser, at kølesystemet vil fungere som en kontinuert flow-reaktor med mange komplekse reaktioner, der finder sted mellem hypoklorit og organisk stof. Som resultat af sådanne reaktioner og for en typisk lokalitet, som anvender vand fra en flodmunding eller havet, vil en hypokloritdosering ved indtaget, der varierer fra 1,5 - 3 mg Cl₂/l, resultere i en dosering på 0,25 - 0,35 mg/l TRO^[11] ved udtaget fra varmeveksleren. Dette svarer til en reaktionstid på ca. 4 - 8 minutter. For at reducere hypokloritdoseringen væsentligt, er der anvendt puls-klorering (Bilag X og XI i BREF-dokumentet).

4.4.6.2 Doseringssystemer

Der er flere doseringssystemer på markedet. Ved valget af doseringssystem bør der skelnes mellem væske og tørre kemikalier. Til væskekemikalier bruges der pumper såsom doseringspumper, stempelpumper (højtrykspumper) og membranpumper. Til tørre kemikalier anvendes doseringssystemer såsom volumenfødere (til at dosere pulvermateriale), gravimetriske fødere (fordeler kemikalier efter vægt) og opløsningsfødere (dosering ind i blandingstank). Hvorvidt og hvordan de forskellige doseringssystemer, der anvendes, faktisk reducerer tilsætningsstofforbruget er ikke omtalt. Det er givet, at korrekt vedligeholdelse af systemet og kalibrering vil forbedre doseringspræcisionen. Kvantiteten af og stedet og timingen for dosering kan kun kontrolleres præcist ved korrekt monitering af vandkølesystemet.

4.4.6.3 Monitering af kølevand

Monitering af behovet for kemikalier til behandling af kølevand er væsentlig for at reducere forbruget af tilsætningsstoffer og emissionerne til miljøet, almindeligvis til vand. Det kan ses som en omkostningseffektiv metode, hvor behandling af det udledte vand, hvis det overhovedet er muligt, generelt er dyrere.

Der kan skelnes mellem monitering af anvendelsen af biocider og monitering af andre vandbehandlingskemikalier (kalkinhibitorer, korrosionsinhibitorer og dispergeringsmidler), fordi monitering af den biologiske adfærd, der opstår i kølesystemet, er en yderligere vigtig faktor i tilfælde af makrofouling.

4.4.6.4 Monitering af kalkinhibitorer, korrosionsinhibitorer og dispergeringsmidler

Anvendelsen af inhibitorer og optimeringen af deres brug er en meget kompleks sag, som er specifik for hver situation. I hvert tilfælde vil det være en balance mellem et antal faktorer:

• kvaliteten af kølevandet og mulighederne for forbehandling (blødgøring, filtrering), hvilket igen afhænger af det krævede flow,

• behovet for at reducere vandkravene ved at øge antallet af cykler versus stigningen i problemer med kalkdannelse, som skyldes den øgede opkoncentrering,

• kølevandstemperaturen mod saltopløseligheden,

• interaktionen mellem additiver.

Flere metoder anvendes for at kontrollere doseringen af kølevandsinhibitorer i recirkulerende kølesystemer. I en oversigt blev der skelnet mellem følgende generelle teknikker, der anvendes i kølesystemer:

• manual afprøvning og justering,

• aktivering af dosering under afdræning,

• cykler kontrollerede ved flowmåler,

• kemiske analyser af delstrømme (mikroprocessorbaserede),

• fluorescens.

Hver metode har naturligvis sine fordele og ulemper. Princippet i det optimerede mønster, som er vist i figur 4.4, kan ikke nødvendigvis opnås. De forskellige moniteringsteknikker afviger i deres potentiale for at dosere den rigtige mængde. Variationer i doseringen, som ikke hænger sammen med fluktuationer i kølesystemets krav, bør imidlertid undgås så vidt som muligt. Det kan føre til en under- eller overdosering af kemikalier.

Variation i doseringen kan ske af flere grunde:

• operatøren kan være utilstrækkeligt involveret,

• udstyret har lav pålidelighed,

• indirekte måling af kemikalieniveauet,

• måling af forkert variabel,

• tidsrummet mellem analyse og justering er for stort,

• repeterbarheden af analysemetoden kan være lav,

• variationer i kølebelastning og spædevandskvalitet er ikke fulgt nøje.

Erfaringen viser klart, at de mest præcise moniterings- og doseringssystemer måler koncentrationerne af kemikalier i kølevandet direkte og har en reduceret tid mellem analyse og justering af dosering. Moniteringssystemer bør kunne følge ændringer i kølebelastningen og variationer i spædevandskvaliteten (Bilag XI i BREF-dokumentet).

4.4.6.5 Monitering af biofouling

Moniteringen af biofouling er baseret på monitering af den mikrobiologiske aktivitet i kølesystemet, såvel som de aktuelle mikrobiocidiske behandlingsniveauer. Nøglen til at måle effektiviteten af ethvert biocidprogram er evnen til at måle den mikrobiologiske aktivitet i kølesystemet hurtigt og præcist.

For at opnå et godt doseringssystem er følgende strategi for systemer med ét gennemløb blevet foreslået:

• lav en problemanalyse af den/de organisme(r), der skal fokuseres på,

• karakteriser sæsonmæssige forskelle i forekomsten (f.eks. muslingers formeringstid),

• tag vandtemperaturen og vandkvaliteten (fersk/salt) i betragtning,

• vælg et doseringsprogram (f.eks. lokalt pr. afsnit: kontinuerligt eller periodisk),

• bestem hvilke doseringsenheder, som vil reducere forbruget, specielt hvis de er koblet til et moniteringssystem,

• bestem hvilket moniteringsprogram, der ønskes anvendt - muslingedetektionsbeholder (bestem formeringstid) eller muslinge/østersmonitering (koncentrationsdetektion).

En lignende strategi kunne gælde for åbne recirkulerende våde systemer. Imidlertid dækker doseringsprogrammet for tilsætningsstoffer anvendt i køletårne også inhibitorer, hvilket yderligere øger kompleksiteten af behandlingen. En yderligere faktor er effekten af drift med et øget antal koncentrationscykler, hvilket på den ene side sparer på vandet, men på den anden side øger muligheden for kalkdannelse og korrosion og dermed yderligere behovet for specifikke tilsætningsstoffer. I denne situation kan mindre korrosionsfølsomme materialer være det klare valg i designfasen af nye installationer. De kunne reducere behovet for inhibitorer (se 4.4.3.2), hvilket vil muliggøre drift uden tilsætning af komplekse stoffer og samtidig spare omkostninger.

Det er vigtigt for både nye og eksisterende kølesystemer at fastlægge årsagen til biofouling (f.eks. lækage) og at karakterisere organismerne først, inden man beslutter yderligere vedrørende biocidet.

For systemer med ét gennemløb er makrofouling meget vigtig. En forudsætning for behandling med biocider er monitering af makrofouling. Dette er væsentligt for at etablere den minimalt krævede biociddosis og for biocidoptimering, da det vil give information om lejring og vækst af makrofouling organismer og om effektiviteten af biofoulingskontrolprogrammet.

Et endnu mere målrettet doseringssystem er pulsalternerende klorering som tager variationen i opholdstider i forskellige dele af processen i betragtning. På forskellige tidspunkter og på forskellige steder doseres de krævede niveauer af klor i overensstemmelse med kølevandsflowets variation på de forskellige procestrin. Ved slutningen af processen og inden udledningen af kølevandet sker der en fortynding af flowet ved blanding af de forskellige processtrømme. Hvor kun en af delstrømmene er kloreret og den anden ikke er, kan TRO yderligere reduceres, og emissionsniveauer på <0,1 mg/l er opnåelige (se Bilag XI i BREF-dokumentet).

For åbne recirkulerende systemer er mikrofouling meget vigtigere end makrofouling. Da mængden af vand brugt til spædevand er meget mindre, kan både forbehandling af vand og delstrømsfiltrering af en del af det cirkulerende vand forebygge medrivning af mikroorganismer. I tilfælde af chokdosering af biocider har recirkulerende systemer den fordel, at systemet kan lukkes midlertidigt, hvilket gør det muligt for biocidet at virke og derved fører til en reduktion i koncentrationen inden afdræning. Derudover er monitering af kontrolprogrammet for biofouling en forudsætning for optimeringen af biocidforbruget i recirkulerende systemer.

4.5 Brugen af køleluft og luftemissioner

4.5.1 Luftkrav

Brug af luft som en ressource har ingen direkte konsekvens for miljøet og anses ikke som reelt forbrug. Luft bruges i alle systemer bortset fra systemer med ét gennemløb. I mekaniske køletårne er luftkravet relateret til den energi, der kræves til blæserdrift.

Tabel 4.4 Gennemsnitlige krav til luftstrøm til forskellige kølesystemer

Kølesystem	Luftstrøm (%)
Ét gennemløb	0
Åbent vådkøletårn	25
Åben våd/tør (hybrid) køling	38
Køletårn med lukket kredsløb	38
Våd/tør køling med lukket kredsløb,	60
Tør luftkøling med lukket kredsløb,	100

Jo højere den krævede mængde af luft er, jo højere blæserkapacitet og følgelig energiforbrug og støjemissioner. I tabel 4.4 er luftstrømskravene sammenlignet for de forskellige kølesystemer. Luftstrømmen hænger stærkt sammen med forholdet mellem sensibel og latent varmeveksling (Bilag I i BREF-dokumentet). Tør køling kræver mere luft end våd køling.

Sommetider fungerer våde køletårne som luftrensere, som vasker flere forurenende stoffer ud af luften. Dette kan påvirke kølevandsbehandlingen og potentielt kølesystemets drift, men der findes ingen data til belysning af dette.

4.5.2 Direkte og indirekte emissioner

Emissioner til luft, som skyldes driften af industrielle kølesystemer, kan være direkte eller indirekte. Indirekte emissioner sker på produktionsprocesniveau på grund af ineffektiv køling. Dette skyldes, at ineffektiv køling kræver et højere ressourceinput (såsom energi) for at kompensere for produkt- eller ydelsestab.

Betydningen af direkte luftemissioner fra våde køletårne er især relevant i direkte nærhed af byområder. I sammenligning med luftemissioner fra den industrielle proces, der skal køles, anses de for at være relativt små. Problemer, der kan opstå under drift, er:

dråber kan indeholde vandbehandlingskemikalier,
bakterier (legionærsyge) kan udvikle sig i tilfælde af ukorrekt biocidbehandling og manglende køletårnsvedligeholdelse (Se afsnit 4.7.3).

Åbne og lukkede recirkulerende, våde og våde/tørre køletårne kan medføre emissioner, som skyldes medrivning og fordampning, hvilket redegør for tab af vandbehandlingskemikalier og især af biocider. Det er kendt, at fordampning (også kaldet flash-off) af kemikalier stiger med temperaturen, men den mekanisme, der fører til emissioner, er kompleks med mange faktorer involveret. Kvantificering er derfor svær, og der findes ingen emissionsdata.

Dråbeeliminatorer anses for at være et vigtigt reduktionstiltag. Alle våde køletårne er i dag udstyret med dråbeeliminatorer, men en lille procentdel af den cirkulerede vandstrøm kan stadig udstødes som vanddråber. Disse dråber, som indeholder opløste partikler og kemiske tilsætningsstoffer, falder ud af afkastets luftstrøm i vindens retning fra køletårnet og kan forårsage farvning eller kalkudfældninger på bygningsoverflader.

Kvaliteten og kvantiteten af direkte luftemissioner fra køletårne vil være specifik i hver situation, afhængig af de additiver, der er brugt til kølevandsbehandling, deres koncentration i det cirkulerende vand og effektiviteten af dråbeeliminatorer. De standard-dråbeeliminatorer, der i dag bruges i våde køletårne, gør det muligt at begrænse vandtab ved medrivning til 0,01% eller endnu mindre af den totale strømhastighed. Man har forsøgt at vurdere køletårnsemissioner ved brug af en simplificeret model. Fra de fremkomne data blev det konkluderet, at emissionskoncentrationerne er lave (µg/m³), men at de ikke må negligeres, og at design og positionering af køletårnsafkast er vigtige for at undgå indtag med luftkonditioneringssystemer eller andre køleinstallationer.

Der eksisterer p.t. ingen standardiseret metode til at beregne medrivningstab (og evt. miljøkontaminering) for givne køletårnskonfigurationer. To forsøgsmetoder eksisterer til at verificere tab af strømningshastighed af givne konfigurationer (ikke trykt):

• den isokinetiske metode (IK-metode), og

• sensibiliseret overfladestrømningshastighedsmåling (SS-metode)

Begge metoder har deres fordele og ulemper. (Se BREF-dokumentet afsnit 3.5.2).

Restemissioner af asbestpartikler udgør en risiko under nedlæggelse af gamle køletårne, i hvilke der er brugt asbestcementprodukter. Da brugen af asbest og asbestholdige produkter har været forbudt i Danmark i en årrække er der ikke brugt asbest i nye eller forholdsvis nye køletårne. Asbest kan stadig findes i køletårne, der er ca. 20 år gamle og ældre.

Reduktion af luftemissioner fra køletårne er ikke beskrevet i BREF-dokumentet. I lyset af oprindelsen af den potentielle forurening og måden, den spredes på, kan følgende konkluderes:

• reduktion af luftemissioner fra køletårne hænger tæt sammen med integrerede tiltag til at reducere vandforbrug, især anvendelse af dråbeeliminatorer,

• reduktion af luftemissioner hænger tæt sammen med reduktion i behovet for kølevandsbehandling, og

• reduktion af luftemissioner fra køletårne hænger tæt sammen med optimering af kølevandsbehandlingen (optimering af systemdrift).

4.5.3 Køletårnsdampfaner

Dampfanedannelse kan forekomme i åbne eller lukkede, våde køletårne, når luft med et højt fugtighedsindhold forlader køletårnet, blander sig med atmosfæren og begynder at afkøles. Under denne proces kondenseres noget af den overskudsvanddamp, som er blevet absorberet, ud igen. Selv om dette er næsten 100% vanddamp, kan generne være betydelige i forbindelse med store tårne. Facon og omfang af den visuelle dampfane påvirkes af temperaturen, af den relative fugtighed i atmosfæren og af vinden. Jo koldere og fugtigere atmosfære, jo mere stabil og mere vedholdende vil dampfanen være. Det kan derfor anses for at være et potentielt problem hovedsagelig om vinteren.

Dampfanebekæmpelse er et teknologisk integreret tiltag, som ændrer konfigurationen af kølesystemet. Dampfanedannelse kan forebygges ved at tørre den våde afkastluft, inden den udledes, og ved at blande med varm, tør luft. Åbne, hybride (eller våd/tørre) køletårne og lukkede våde/tørre køletårne (eller efterkølere) er designet specielt til at forebygge dampfanedannelse.

Afhængigt af klimatiske forhold og de krav, processen stiller, kan tårnet drives tørt. For nordeuropæiske klimatiske forhold er der kun behov for, at 20% af den totale varmebelastning overføres til den tørre sektion, for at køletårnet kan drives uden en synlig dampfane under næsten alle vejrforhold. Under bestemte forhold, såsom ved meget lave omgivende temperaturer og lav termisk belastning, kan tårnet drives helt tørt.

4.6 Støjemissioner

4.6.1 Kilder til støj og støjniveauer

Støjemissioner fra en virksomhed stammer ofte fra en række støjgenererende kilder, og ved udarbejdelse af en miljøgodkendelse skal støjen fra kølesystemer vurderes som en integreret del af støjen fra hele virksomheden. Virksomheden bør derfor vurdere støj fra kølesystemer og investeringen i potentielle støjdæmpningstiltag som en del af den totale støjemission fra virksomheden.

Tre hovedstøjkilder ved kølesystemer er:

• ventilatorenheder (ventilator, remme og remskiver) - alle mekaniske køletårne,

• pumper - alle systemer med kølevand,

• dråber, som falder på kølevandsbassin/vand som kastes rundt inde i tårnet - kun våde køletårne.

Emissionen kan være direkte eller indirekte. Direkte emission af lyden sker igennem:

• luftindtag,

• luftafkast.

Indirekte emission af lyden sker igennem:

• blæsermotorer,

• blæser afkasthætter og køletårnsbeklædning (ved betonkonstruktioner er der intet betydeligt bidrag).

Støj fra tørre, luftkølede tårne påvirkes hovedsageligt af det mekaniske udstyr, der anvendes, og måden det drives på. I tilfælde, hvor dæmpning har resulteret i et meget lavt lydeffektniveau for udstyret, kan støj fra varmevekslere eller kondenseringsrør og rørledninger blive fremherskende.

I våde køletårne er støj kun et resultat af faldende dråber og mekanisk udstyr. Generelt dominerer udæmpet støj fra blæsere i sammenligning med støj fra vanddråber. Støjen fra det våde køletårn er uafhængig af tårnets størrelse. Når den luftrelaterede støj er reduceret ved dæmpningstiltag, kan vandrelateret støj blive dominerende, og vandstøjdæmpning kan overvejes.

Den mest relevante faktor for mekaniske køletårne er det mekaniske udstyr, der anvendes (ventilatorer, gear osv.). Den maksimale blæserhastighed (25 - 60 m/s) har en væsentlig indflydelse på det totale støjniveau. Typen af blæsere, der anvendes (centrifugal eller aksial), samt antallet og typer af rotorblade er også vigtig. Brugen af gearkasser kan ligeledes have en negativ indflydelse på støjniveauet (ved samme vandstrøm og blæserspidshastighed), hvis blæserhastigheden er reduceret (f.eks. natdrift), og lyden fra gearkassen bliver mere dominerende.

I tårne med ventilatorer placeret på indtagssiden vil blæsernes bidrag til lydeffektniveauet ved luftafkastet på medium eller store køletårne generelt være mindre end bidraget fra en blæser på et induced draught tårn med blæsere ved afkastet. Denne forskel kan være op til 5 dB(A).

Støjemissioner afhænger også af konstruktionen af køletårnet. Støj fra betontårne udsendes udelukkende gennem luftindtag og luftudtag. For køletårne lavet af forskellige lettere materialer er det nødvendigt at tage emissionen fra kabinettet i betragtning. Derudover påvirker også modstrøms- eller krydsstrømsdesign lydudsendelsen fra et vådt køletårn, hvor modstrømsdesign er rapporteret at have mere plaskestøj end krydsstrømsdesign.

Lydeffektniveauet for forskellige køletårne viser stor variation, og hver enkelt kilde vil bidrage til totalemissionen. Dette er illustreret ved eksempler i tabel 4.5, som viser værdier for forskellige kølesystemer brugt i et raffinaderi.

Støjniveauet fra faldende vand i et vådt køletårn afhænger af vandets faldhøjde. Lavere faldhøjde i induced draught våde køletårne resulterer i et ca. 1 dB (A) lavere lydeffektniveau ved luftindtaget og i et såkaldt induced draught køletårn med flercelleindsats, 3 dB (A) lavere.

Tabel 4.5 Eksempler på kapacitet og tilsvarende ikke-dæmpet lydeffektniveau fra køleudstyr i et større raffinaderi:

Udstyr	Kapacitet ¹⁾	L_w i dB(A)
Kompressorer	490/2000 kW	108/119
Pumper	25/100/1300 kW	94/98/108
Dampturbiner	1000/2000 kW	106/108
Luftkølere	7/20/60 kW	89/93/98
Luftkøler/kondensator	170 kW	102
Luftkøler/kondensator	2,7 MW_køl	97
Luftkøler	14,7 MW_køl/18,8 kW_el	105
Luftkøler	1,5 MW_køl/7,5 kW_el	90
Køletårne	300 MW_køl	106
Køletårne	2000 m³/time	105
Note: 1. Henviser til kapacitet af roterende del, motor, etc., dvs. ikke kølekapacitet.

Tabel 4.6 Sammenligning af ikke-dæmpede lydeffektniveauer ved luftindtag og luftudtag målt ved forskellige typer af våde køletårne af konventionel konstruktion.

Våd køletårns-konstruktion		Ved luftindtag i dB(A)		Ved luftudblæsning (spredeåbning) i dB(A)
Åbent vådkøletårn	86 ± 3		80 ± 3
Åbent vådkøletårn (celletype, ventilator på indtagsside)	88 ± 3		85 ± 3
Åbent vådkøletårn (celletype, ventilator på afkastsiden)	85 ± 3		88 ± 3

Til brug for sammenligning af de totale lydeffektniveauer fra forskellige typer af kølesystemer angiver tabel 4.7 de totale støjniveauer for forskellige typer kølesystemer uden støjdæmpning. Fra de ovennævnte variationer i niveauer kan det udledes, at intervallet spænder vidt, afhængigt af det anvendte design og udstyr.

Tabel 4.7 Støjemissioner fra forskellige kølesystemer uden støjdæmpning:

Kølesystem	Støjudsendelse
Køletårn med mekanisk træk	80-120
Køletårn med lukket system	80-120
Hybrid køling	80-120
Tør luftkøling	90-130

4.6.2 Støjbekæmpelse

Støjbekæmpelse bør være fokuseret på såkaldte primære tiltag, der er rettet mod ændring af selve støjkildens udformning eller drift, inden man overvejer sekundære tiltag såsom støjskærme eller store barrierer.

Hvis yderligere støjreduktion er påkrævet, kan supplerende dæmpning overvejes. Støjdæmpning bør fpretages under overvejelse af effekterne af bekæmpelsestiltagene, såsom tryktab (mere energi krævet) og andre kilder, der bliver mere dominerende. Bidraget til lydemissionsniveauet af individuelt udstyr skal ses som en del af det samlede støjmønster. Dette betyder, at nærliggende bygninger, udbredelse og efterklang blandt mange andre faktorer også skal tages i betragtning.

4.6.2.1 Støjkontrol af faldende vand (våde køletårne)

Følgende tiltag er foreslået og kan anvendes på medium - store mekaniske køletårne.

Primære tiltag
Følgende teknikker er blevet identificeret som primære tiltag:

• Ved at sænke niveauet af vandoverfladen ved hurtigere dræning af bassinet, kan bassinvæggen anvendes som lydbarriere,

• Ved at reducere faldhøjden af vandet er det muligt at minimere profilarealet af luftindtag, som er begrænset,

• Det er muligt at begrænse dråbernes nedslag i bassinet ved udstyr, som fanger dråberne og dræner dem til bassinet (nedslagsafleder). Effekt: 7 dB maximalt,

• Vandopsamlingsrender under køletårnsindsatsen har også en afledningseffekt: 10 dB som maksimum. Ulempen ved opsamling er følsomhed overfor tilsmudsning af overfladerne på opsamlingsudstyr, hvilket potentielt kan forurene vandet.

Sekundære tiltag
Sekundære tiltag, som kan anvendes, er:

• lyddæmpning med støjskærme ved luftindtag: 20 dB maximal reduktion. Ulempen kan være et lufttryktab på op til 10 pa. Tryktab kan kræve 20% af den installerede blæserkapacitet,

• Jordbarrierer omkring tårnets underdel: en dæmpningseffekt på 10 dB,

• Støjskærm med lydabsorberende lag yder en lyddæmpning på 20 dB. For disse konstruktioner afhænger effektiviteten af konstruktionen og af afstanden til tårnet.

Tørre køletårne
Støj fra tørre køletårne forårsages hovedsageligt af blæsere, men for medium - store tørre køletårne kan støjen fra vandet blive dominerende, når det strømmer igennem varmevekslere ved høj hastighed. I tilfælde af kondensatorer kan lyden blive tydelig, når der bruges støjdæmpende udstyr, og rørstøjen fra kondensatorrør kan nå samme størrelsesorden som blæserstøj. I disse tilfælde kan yderligere lyddæmpning blive vigtig, og isolering af forbindelsesrør skal overvejes.

4.6.2.2 Omkostninger ved støjreduktion

Omkostninger i forbindelse med dæmpningstiltag vil variere meget, afhængigt af typen af tiltag, og om det er en del af designet af en ny køleinstallation eller af et tiltag gennemført under efterfølgende montering af installationen. For en ny installation af et hybridtårn udgjorde de totale omkostninger ved støjdæmpningstiltag (blæser, bafler) ca. 20% af den totale investering.

Et rapporteret omkostningseksempel viser, at omkostningerne kan stige med stigende støjreduktion. For en aksial blæser kan forskellige design anvendes uden at reducere luftydelse og -strøm/blæsereffektivitet. I tilfælde af meget lavtstøjende blæsere kræves der yderligere tiltag i forbindelse med transmissionen med ekstra omkostninger til følge.

Omkostninger relateret til primære tiltag såsom lavtstøjende blæsere kan samtidigt lede til betydeligt lavere driftsomkostninger på grund af lavere energiforbrug. Det kan derfor ikke utvetydigt konkluderes, at lydreduktionsniveauet ikke vil være omkostningseffektivt.

4.7 Risikoaspekter associeret med industrielle kølesystemer

4.7.1 Risiko for lækage

Kølesystemer, som bruger andre kølemidler end vand, er ikke omfattet af dette dokument, og orienteringen kommer ikke ind på risikoen fra emissioner fra disse.

Lækage kan ske både i vand- og luftkølesystemer, men oftest er lækage et problem i vandkølede systemer. Især i systemer med ét gennemløb vil en lækage påvirke det akvatiske miljø med det samme via kølevandet. I åbne og lukkede kredsløb og i våde og våde/tørre systemer vil dette ikke ske med det samme, men lækagen vil forurene kølemidlet, og kølemidlets kemi vil forstyrres, hvilket får konsekvenser for varmevekslingsprocessen. Denne effekt af lækagepåvirkning af oxiderende og ikke-oxiderende biocider er blevet klart illustreret. Herudover vil processtoffer fra lækagen udledes med afdræningen.

I direkte luftkølesystemer kan en lækage medføre forurening af køleluft, men generelt anses lækager ikke som et miljøproblem i forbindelse med tør luftkøling.

Varmevekslere bliver udsat for korrosion, erosion og andre former for slitage. Faktorer såsom valg af materialer, væskehastigheder, vægtemperaturer og trykniveauer påvirker dette. Som følge heraf kan der ske lækage af procesvæske og forurening af kølemiddel eller forurening/forstyrrelse af processen. Kølertypen kan også have indflydelse på risikoen for lækage. I praksis kan en operation, som ikke er som tilsigtet i designet, medføre vibrationer og resultere i lækage. Lækage bliver et relevant problem, når flowet, som skal køles, indeholder komponenter, der er skadelige for miljøet. Lækage fra kondensatorer på kraftværker eller kondensatorer på fordampningsanlæg anses ikke for at være et problem fra en vandkvalitetsmæssig synsvinkel, men mere fra en procesteknisk synsvinkel. På kraftværker betyder lækage et tab i vakuum i kondensatoren, hvilket vil medføre tab af ydeevne i den kraftgenerende proces.

Produkttab ved lækage i varmevekslere kan være vigtigt, når der i et korrosivt miljø (såsom saltvand) bruges relativt let korroderbart materiale (såsom kobberkondensatorer). Kobber anvendes ofte for at reducere risikoen for fouling, men i praksis er fouling også fundet i kobberkondensatorer. Kobberemissioner er uønskelige og kan forebygges med bedre materialer såsom titanium og rustfrit stål eller ved at tilføje antikorrosionsforbindelser.

Lækage tilskrives nogle gange, at kølere "sveder". Dette henviser til tilstedeværelsen af små hårfine revner eller lækager i pakningsmateriale.

De meste typiske fejl i varmevekslere, som er rapporteret fra aktuel praksis, er forårsaget af:

• korrosion som skyldes biologisk fouling, kemikalier, bakterier,

• korrosion/ erosion som skyldes punktkorrosion,

• mekanisk erosion (som skyldes revner eller vibrerende muslinger),

• vibrationer (forårsaget af flow eller resonans af eksterne pumper osv.),

• lækage, defekt pakningsmateriel,

• lækager i valsede rør-pladeforbindelser,

• løsgjorte rør-plade monteringer,

• overbelastning af materiale som skyldes ukorrekt driftstryk og/ eller temperatur,

• for høj temperatur i kølere; over 50^oC kan skabe problemer.

I systemer med ét gennemløb, som bruger store volumener, er mindre lækager svære at få øje på. I kølesystemer, som indeholder flere varmevekslere, kan der altid være et antal defekte varmevekslere, som skaber et mere eller mindre konstant forureningsniveau i kølevandet. Dette er lavt og næsten ikke påviseligt i den store vandstrøm. Højere lækageniveauer kan detekteres, men generelt betyder dette også en betydelig og væsentlig emission. I recirkulerende systemer med køletårn fjernes mulige flygtige forbindelser og lækage udledes i afdræningen. I dette tilfælde er påvisning nemmere på grund af den mindre volumen udledningsstrøm, og afdræning kan behandles om nødvendigt.

4.7.1.1 Reduktion af lækage

Varmevekslere bør designes på en sådan måde, at lækage undgås. Vedligeholdelsesmetoder bør omfatte en kombination af præventiv og korrektiv vedligeholdelse, idet præventiv vedligeholdelse alene har vist sig ikke at kunne kontrollere problemerne. Præventiv vedligeholdelse er ofte en del af et produktionsstop, som foretages en gang hver andet år. Ved korrektiv vedligeholdelse slukkes en køler, og lækagen repareres for eksempel ved at lukke et rør med lækage eller ved at udskifte et rørbundt. For varmevekslere, som ikke kan slukkes af produktionstekniske årsager, er det vigtigt, at en reservekøler er tilgængelig. Det bliver mere og mere klart, at driftssvigt og lækage primært er forårsaget af fejl i designet. I procesindustrien bliver ekstra omkostninger forbundet med dyrere konstruktion eller bedre materiale typisk afvejet af omkostninger forbundet med driftssvigt. Investeringsomkostninger er lave sammenlignet med omkostninger medført af et produktionstab. Varmevekslere bør derfor designes på basis af prognoser for opnåelig driftstid.

Følgende generelle tiltag kan anvendes til at reducere forekomst af lækage:

• udvælge materiale for udstyr til våde kølesystemer i forhold til den anvendte vandkvalitet,

• operere systemet ifølge dets design,

• hvis der er behov for kølevandsbehandling udvælge det rigtige kølevandsbehandlingsprogram,

• monitere lækage i kølevandsudledning i recirkulerende våde kølesystemer (afdræning).

Hvis der opstår problemer i praksis, er der et antal muligheder, som er delvis afhængige af årsagen:

På komponentniveau (varmeveksler):

• undersøge årsager til erosion, korrosion,

• holde driftsforhold op mod designforhold,

• erstatte køleren med en forbedret type, undersøge konstruktion og materiale,

• dræning af forurenet flowmængder ved lækage til rensning (rensning af pågældende del-strøm),

• recirkulering af køling af vandstrøm i den pågældende køler, enten over en luftkøler og/eller indirekte vandkøling (denne mulighed løser naturligvis ikke produktionssvigt som resulterer fra driftssvigt i køleren).

På systemniveau (hele kølevandsystemet eller dele af dette):

• opretholde en så lille trykforskel som muligt mellem kølevand og procesvand eller skabe eller vedligeholde overtryk i kølevand,

• konvertere til et indirekte system eller, hvis det er teknisk muligt, konvertere til et recirkulerende system med køletårn (som tager højde for potentiel fordampning af stoffer).

Det er klart, at anvendelsen af et indirekte komplet system eller et recirkulerende system med køletårn kan kontrollere lækage næsten 100%. Kun hvis systemtrykket falder, kan forurenet vand frigives, men denne strøm er lille og kontrollabel. Anvendelsen af begge muligheder kræver imidlertid opmærksomhed i forhold til kravet fra processen, der skal køles. Indirekte design eller anvendelse af et køletårn vil øge approach-temperaturen og hæve processtoffets minimumssluttemperatur. Hvis den proces, der skal køles, kan tolerere dette, kan processtoffernes karakteristika retfærdiggøre et indirekte design for at beskytte recipienten mod uønsket emission som følge af lækage.

Nogle virksomheder anvender bevidst et kølesystem, som er forsynet med indirekte køling i de dele, hvor der er risiko for lækage, men ikke i de dele hvor der ikke er en risiko for lækage. Idet kontrollen af lækagen viser sig at være svær for stoffer, som prioriteres til køling, eller andre miljøfarlige stoffer, bør systemer med ét gennemløb helst ikke anvendes, specielt i lyset af de foreliggende alternativer.

For et eksisterende kølesystem er indirekte design generelt hverken teknisk eller økonomisk den mest anvendelige løsning. Praktisk erfaring med anvendelse af et solidt vedligeholdelses- og kontrolprogram til et stort kølesystem med ét gennemløb med saltvand har givet gode resultater. Nogle kølekrav var nødvendige, men 90% af driftssvigt i de forskellige varmevekslere kan reduceres ved korrekt behandling mod tilsmudsning og driftsomhu (vibrationsmonitering, pumpehåndtering og omhu ved flowbegrænsninger). Lækagedetektering anvendes, og ved detektering de rigtige steder kan tiden mellem varmeveksler lækage og detektering gøres kortere.

Detektering af lækage i systemer med ét gennemløb er svær, men et anbefalet udgangspunkt er identifikation af varmevekslere, som har tendens til lækage og som køler skadelige stoffer. Mere selektive og præcise målinger af lækagen vil derefter være mulige. Præventiv og korrektiv vedligeholdelse er begge vigtige for at overvinde lækageproblemer, men generelt er korrekt design mest omkostningseffektiv.

4.7.1.2 Reduktion ved forebyggende vedligeholdelse

Visuel inspektion, hydrostatisk afprøvning og yderligere undersøgelser af udtrukne rør er eksempler på tidligere inspektionsmetoder. Disse metoders begrænsninger var, at inspektion koncentrerede sig om de direkte synlige dele af rørene. Snavs skjuler ofte de tidlige stadier af defekter, og ensartet korrosion er svært at se med det blotte øje. Hydroafprøvning detekterer kun rør med lækage. Spørgsmålet er hvordan man udvælger et repræsentativt rør til yderligere undersøgelse. Som en konsekvens kunne de tidligere inspektionsmetoder som beskrevet ovenfor ikke forebygge mod miljøforurening, som skyldtes uventet lækage, driftsstop, reduktion i kapacitet og/eller tilstedeværelse af produkter, som lå uden for specifikationerne. På den anden side skulle et stort antal rør ligge på lager i tilfælde af uventet udskiftning af rør.

Erfaringer med en ny type undersøgelser af varmevekslerrør (ved hvirvelstrømundersøgelser) har vist, at varmevekslerrørs pålidelighed kan øges væsentligt, og at emissioner, som skyldes lækage, kan reduceres. Da denne metode kan bruges til at afprøve et enkelt rør og give en prognose for fejl i et enkelt rør, vil inspektionsfrekvens være baseret på fakta. Følgelig kan inspektionsmetoder, som kan forudse risikoen for fejl af individuelle rør i en varmeveksler, føre til reduktion i rørforbrug, bedre lagerstyring og viden om korrosionsadfærd på de tidlige stadier. Dette vil føre til en reduktion i uventede driftsstop på grund af rørlækage og dermed en miljøfordel i form af en reduktion i emissioner via kølevand.

Anvendelsen af denne metode på kemiske anlæg har resulteret i en reduktion på mere end 90% af rørudskiftning, siden metoden blev introduceret i 1990. Den har også resulteret i en reduktion i årlige omkostninger. De gennemsnitlige årlige besparelser, som skyldes reduktion i antallet af rør som skulle udskiftes, er ca. 5 gange så høj som inspektionsomkostningerne. Antallet af uventede procesdriftsstop, som skyldes rørlækage, er blevet reduceret med 90% over de sidste 10 år.

4.7.2 Opbevaring og håndtering af kemikalier

Oplagring og håndtering af kemikalier er potentielt et miljøproblem for våde kølesystemer. Dosering af tilsætningsstoffer til kølesystemet kan være kontinuerlig eller diskontinuerlig, og kemikalierne kan fodres opløst eller ublandet. Kemikaliets mængde og karakteristika varierer enormt og afhænger af en række af faktorer (f.eks. vandkemi og varmevekslingsmateriale); risikoen som skyldes oplagring og håndtering vil variere derefter.

Koncentreret svovlsyre bruges for eksempel til pH-kontrol og oplagres typisk i lette ståltanke. Det anbefales at bruge snavssamlere på tryksiden af syrepumper for at fjerne rester af korrosionsprodukter eller andre faste stoffer, som kan være til stede i oplagringstanken.

Additiver kan tilføres af operatøren manuelt eller ved hjælp af sofistikerede computerkontrollerede systemer eller kan outsources til specialiserede firmaer, typisk til leverandøren af tilsætningsstoffer. Manuel tilførsel indebærer en højere risiko for spild, og af miljømæssige og sundhedsmæssige årsager bør sikre håndteringsprocedurer anvendes. Automatiserede systemer risikerer at blive negligeret, men kræver regelmæssigt inspektion.

BAT-tiltag for oplagring af farlige stoffer er beskrevet i et særskilt BREF-dokument vedrørende emissioner fra oplagring.

4.7.3 Mikrobiologisk risiko

Forekomst af mikrober

Mikrobiologiske risici forbundet med kølesystemer relaterer sig til forekomst af forskellige arter af patogener i kølevand eller i de dele af systemet, som er i kontakt med kølevand, såsom biofilm i varmevekslere og indsatse i køletårne. Disse risici er ikke et problem i tørre kølesystemer.

De væsentlige termofile patogener, som findes i våde kølesystemer, der anvender flodvand, er bakterien Legionella pneumophila (Lp) og amøben Nægleria fowleri (Nf). I havvand kan nogle halophilic vibrios arter, som er patogene for fisk og mennesker, udvikle sig i kølesystemer med ét gennemløb. De nævnte arter findes i naturen, generelt i små og skadefri koncentrationer. På grund af den hævede temperatur kan der i kølesystemer være et favorabelt klima, der øger udviklingen af disse bakterier, som kan udgøre en helbredsrisiko. Udviklingen af Legionella er forøget ved fouling, tilstedeværelse af amøber, ciliates og alger og spredes gennem aerosoler. Efter et antal større udbrud er der forsket omfattende i forekomst og karakteristika af legionærsyge (LD) og udvikling af Lp fra en medicinsk/biologisk synsvinkel. Men mange punkter, som relaterer sig til kemisk- og procesteknologi, er stadig uklare.

Fremkomst af Lp i røgfanen fra industrielle mekaniske trækkøletårne er blevet rapporteret i flere omgange, men en klar årsag og effektrelation mellem køletårne og et LD udbrud kunne ikke etableres. Hvor en relation mellem kølesystemer og et udbrud af LD kunne påvises, var det altid i forbindelse med dårligt vedligeholdte systemer.

Typiske forhold i våde køletårne, som understøtter udviklingen af Legionella, er:

• vandtemperatur i køletårn mellem 25 og 50^oC,

• pH mellem 6 og 8,

• tilstedeværelse af fouling.

Der er fundet mindre information om forekomst og behandling af andre patogene såsom Nf. Det er iagttaget, at udvikling af Nf er hæmmet af messing og understøttet ved rustfri stål. Amøber er også mere udbredte i åbne recirkulerende kølesystemer end i systemer med ét gennemløb. Forskning blev udført om behandling af Nf efter stigende niveauer kølevand (3000 1^-1) i anlæg efter erstatning af kondensatorer i et fransk kraftværk. Kontinuerlig klorering med et maksimalt frit resterende klorniveau i intervallet 0,3 - 0,5 mg/l reducerede koncentrationer af Nf med det samme, og niveauer blev under 4 patogene/l.

Måling af bakterier

Lp-bakterier måles i "kolonidannede enheder" eller CFU (Colony Forming Units) pr. liter og er rapporteret til at variere i koncentration i køletårne fra meget lavt (ned til 10 CFU/l) til meget højt (10⁵-10⁶ CFU/l). I biofilm er Lp fundet i koncentrationer op til 10⁶ CFU/cm².

En standardiseret tilgang til måling af Lp-bakterier findes i DS 329:2001.

Teknikker til at reducere mikrobiologiske risici

Hændelsesforløb der skaber et udbrud af Legionella involverer:

• udvikling af en virulent stamme af bakterier i kølesystemet,

• forhold som understøtter reproduktion af bakterier,

• kontamineret vand udledt til atmosfæren som aerosoler,

• tilstrækkelige dråber inhaleret dybt af følsomme personer.

Forebyggelse af Legionella bør derfor være baseret på forebyggelse af udvikling og reproduktion af bakterier i kølesystemet.

Følgende tiltag bør anvendes til forebyggelse mod dannelse af Lp-bakterier (og andre) i køletårne:

• bruge rent vand og forbehandlet kølevand hvis muligt,

• undgå proceslækage i kølesystem,

• undgå stillestående zoner,

• forebygge dannelse ved reduktion af lysenergi i køletårne for at undgå algedannelse; åbne vandbassiner skal undgås,

• let adgang for regelmæssig rengøring bør muliggøres,

• bruge dråbeeliminatorer, som let kan rengøres eller udskiftes,

• holde koldtvandstemperaturen så lav som muligt (små approach-temperaturer),

• undgå kalkdannelse og korrosion,

• optimering af konstruktion for at understøtte korrekt vandhastighed og lufthastighed,

• det er umuligt at angive en minimalafstand, som et køletårn skal have fra befolkede områder, men der bør tages hensyn til at undgå, at dampfanen når jordniveau eller befolkede områder, hvis pladshensyn gør det muligt,

• minimering af dampfanedannelse kan begrænse spredning.

Miljøstyrelsen har opsummeret eksisterende viden og vejledning vedr. Legionella i en rapport fra 2004, (Miljøprojekt nr. 897, Miljøstyrelsen, 2004) hvor anbefalinger fra EWGLI^[12] bl.a. er refereret. Disse omfatter brug af desinfektion (f.eks. kloring) enten kontinuert eller med så korte intervaller, at opformering af Legionella undgås (fx ugentlig kloring). Desuden nævnes vigtigheden af, at køletårne holdes i konstant drift. Såfremt dette ikke kan lade sig gøre, er det afgørende, at de desinficeres før brug. I rapporten henvises der endvidere til vejledende hyppigheder for prøvetagning såvel som reaktionsniveauer og forslag til aktioner for forskellige indhold af Legionella i vand fra køletårne.

Med hensyn til køletårnets beliggenhed er der blevet foreslået en klassificering af den mikrobiologiske risiko forbundet med et køletårn, baseret på værtbestanden og værtens potentielle følsomhed. Klassificeringskategorierne er:

• Kategori 1: Højeste risiko - køletårne som betjener eller ligger i nærheden af (<200 m) et sygehus, plejehjem eller andre facilitet inden for sundhedssektoren, hvor patienter kan have immunologiske handicaps,

• Kategori 2: Køletårne som betjener eller ligger i nærheden af (>200m) ældreboliger, hoteller eller andre bygninger som bebos af et stort antal mennesker,

• Kategori 3: Køletårne i et beboelses- eller industriområde,

• Kategori 4: Laveste risiko - køletårne isoleret fra beboelsesområde (>600 m fra et beboelsesområde).

Baseret på denne klassificering varierer tilstedeværelse af Legionella fra månedlig (højeste risiko), månedlig til kvartalsvis (Kat. 2), kvartalsvis til årligt (Kat. 3) til en gang om året efter sommer (Kat. 4).

Følgende tiltag anbefales til operatører af køletårne:

• omhu skal vises i tilfælde af processtop og opstart, specielt hvis kølecirkulationssystemer er nede i mere end 4 dage,

• operatører, der går ind i køletårne, bør undgå at inhalere luft og bør bruge mund- og næsebeskyttelse (P3-maske er påvist),

• hvis et kølesystem er rengjort, efter at Lp er blevet detekteret, bør rengøring bestå af en kombination af mekanisk rengøring og en chok-dosering af et biocid.

Der kan knyttes en række yderligere kommentarer til disse anbefalinger. Efter en længere nedlukning er det meget vigtigt at behandle kølesystemer med et biocid (klor). Hvis der er bevis på et tilsmudset eller kontamineret system, inklusiv tilbehør såsom lyddæmpning, skal det rengøres og udsættes for biocid chokbehandling inden opstart. En sådan behandling bør udføres af en kompetent vandbehandlingsvirksomhed. Der kan være behov for desinfektion af systemet, hvis det er kraftigt kontamineret.

Erfaringer har vist, at kemisk behandling hovedsagelig behandler bakterier i vandet. For at kontrollere og rengøre kølesystemet grundigere skal man være opmærksom på sedimenter og fouling af kølesystemets overflade; deraf vigtigheden af mekaniske rengøring.

Niveauet af fri klor på 50 mg/l nævnt i litteraturen er naturligvis et chokdoseringsniveau, som er blevet anvendt efter et udbrud af LD. På grund af den store mængde af hypoklorit er denne behandling naturligvis ikke passende som vedligeholdelsesniveau i et køletårn. Under alle omstændigheder vil afgiftning af det behandlede kølevand være nødvendig efter chokdosering inden udledning, og behandling med bisulfat er ofte blevet anvendt.

Et højt vedligeholdelsesniveau for at forebygge mod Lp-udvikling er så vidt muligt at foretrække. Generelt foretrækkes oxiderende biocider til at dræbe Legionella i vandet. Langsommere virkende stoffer er krævet for at angribe bakterier i biofilm. Dette vil derefter kræve behandling med ikke-oxiderende biocider. Af disse har kvaternære ammonium-forbindelser vist bedre resultater end isothiazolin.

En nyere hollandsk rapport viste, at et klart minimumskoncentrationsniveau af biocider endnu ikke er fastsat. Det blev konkluderet, at høje niveauer af biocid var krævet for at reducere CFU-niveauet, men der sås kun en midlertidig effekt. Bivirkningen af forhøjede niveauer af toksiske biprodukter må erkendes. Lavere vandtemperatur viste sig at være mere effektiv end anvendelsen af biocider, men dette er ikke nødvendigvis anvendeligt i alle tilfælde. Undersøgelser af effekten af behandling af protozoa afslører, at meget høje koncentrationer kræves for at dræbe protozoa og at cyster næsten ikke er følsomme overfor de anvendte ikke-oxiderende biocider.

4.8 Affald fra kølesystemdrift

Der er kun få oplysninger i BREF-dokumentet om affald eller rester fra kølesystemdrift. For alle kølesystemer kan nedtagning af dele eller hele systemet blive et problem på et eller andet tidspunkt. Renovering og udskiftning af dele af anlægget samt driftsmetoder resulterer i følgende affald. som skal bortskaffes:

• slam fra forbehandling af indtagsvand (f.eks. afkarbonisering), behandling af kølevand eller afdræning fra drift af recirkulerende våde køletårne (se Bilag XI 3.4 i BREF-dokumentet),

• farligt affald (f.eks. små beholdere, spild) forbundet med kemisk behandling af kølevand i våde kølesystemer samt asbestholdigt affald,

• spildevand fra rengøringsoperationer,

• affald fra renovering, reparation eller nedtagning af installationen.

4.8.1 Dannelse af slam og bortskaffelse

Slamdannelse kan ske i opsamlingsbassiner af våde kølesystemer. I kvantitative termer opstår der mere slam fra dekarboniseringsproces, hvis dette anvendes på anlægget. Der er ikke rapporteret særlige tiltag vedrørende reduktion af slamdannelse.

Slam og mudder, som bundfældes i vandbassiner i køletårne, kan indeholde sporer eller resistente former for patogene bakterier og protozoa (3.7.3.3). Patogene amøber og Legionella pneumophila er fundet i meget høje koncentrationer i slam samlet fra kondensatorrør under nedetid. Sporer af Lp er også fundet i kalklaget på indsatsen. Følgelig anbefales det, at den hygiejniske kvalitet af denne type rester undersøges inden bortskaffelse eller genanvendelse af indsatse. Der kan være behov for særlig håndtering og genanvendelse af disse affaldstyper, hvis de udgør en væsentlig helbredsrisiko.

Alt slam skal bortskaffes efter anvisning fra virksomhedens beliggenhedskommune.

4.8.2 Rester fra kølevandsbehandling og rengøringsoperationer

Behandling af kølevand (specielt fra større systemer) foregår som oftest automatisk i dag, og i mange tilfælde bliver stofferne opbevaret i beholdere og tanke og tilsættes, oplagres, transporteres og håndteres af leverandøren.

Det samme gælder spildevand, som følge af rengøringsoperationer. Flere og flere specialiserede virksomheder bliver også her kontraheret til at udføre arbejdet.

Generering og bortskaffelse af denne type affald er imidlertid ikke typisk for industrielle kølesystemer. Hvor stort et miljøproblem det udgør er tæt relateret til måden kølesystemet drives på, hvordan indtagsvand behandles og virkeevnen af kølevandsbehandling. Der er ikke anført generel information om dette miljøproblem i BREF-dokumentet.

4.8.3 Rester fra eftermontering, udskiftning og nedtagning af installationen

Generelt er kølesystemer designet og bygget til en lang levetid (op til 20 år og mere). Jo bedre de opereres og vedligeholdes, jo længere er deres driftslevetid, men de bør også designes og bygges specielt til deres anvendelse. Specielle materialer bør også vurderes i relation til miljøpåvirkningen ved anvendelse, afvikling eller udskiftning af dele af kølesystemet. Følgende eksempler er rapporteret.

Brug af plast

Forskellige typer plast, såsom polyvinylchlorid, polypropylen, polyethylen og glasfiber, anvendes i stigende grad til konstruktion af køletårne. Deres karakteristika gør dem velegnede til anvendelse i det ofte korrosive, meget krævende miljø i et køletårn. Aktuelle eksempler er beskrevet i en teknisk forskrift af den tyske organisation for kraftværkoperatører. Brugen af plast kan muliggøre affaldsreduktion, hvis der er mulighed for genbrug efter erstatning af plastelementer. Der er ikke rapporteret erfaringer, som kan illustrere dette.

Behandling af træ brugt til konstruktion af våde køletårne

Træ er blevet brugt og bruges til køletårne, men skal behandles for at sikre en lang levetid. Træ, der anvendes i køletårne til både beklædning og bærende konstruktioner, kan behandles kemisk. Behandling var også i Danmark indtil for få år siden baseret på trykimprægnering med CCA (kobbersulfat, kaliumdikromat og arsenpentoxid) på grund af dets evne til at binde sig til træet. Det hævdes, at kun 10 vægt% af CCA udvaskes af træet i dets levetid.

Omfanget af emissioner fra CCA-behandlet træ i det akvatiske miljø kan ikke fastslås. Det er kendt, at behandlet træ stadig har betydelige mængder kemikalier på træoverfladen, selvom det har tid til at dræne. De kan vaskes af i det første vandskyl i køletårnet og vil før eller senere udledes til det modtagende vand.

Anvendelsen af CCA-baseret træimprægnering er ikke længere tilladt i Danmark, og i forbindelse med nedtagning og bortskaffelse af CCA-behandlede materialer skal disse håndteres som farligt affald og deponeres i specialdepot. Alternative behandlinger til beskyttelse af træet er allerede indført. Det forventes derfor, at emissioner til vand, som resulterer fra CCA, gradvis vil reduceres.

Indsatse til våde køletårne

Så snart køletårnsindsatse skal udskiftes, skal disse bortskaffes. Indsatse er lavet af forskellige materialer, som afgør måden, det skal behandles på. Ingen data om forureningsgraden af indsatse er rapporteret.

Asbest er muligvis tidligere blevet brugt til forskellige formål som fx konstruktion af køletårne eller køletårnsindsatse. Idet faren ved brugen af asbest er indiskutabel, bruges det ikke længere i køletårne. I ældre køletårne kan man stadig finde asbest, og det kræver særlige tiltag at fjerne det.

Fodnoter

^[4] FRO - free residual oxidants

^[5] PEC - Predicted Environmental Concentrate PNEC - Predicted No Effect Concentrate

^[6] DBNPA - Dibromo-nitrilopropionamide

^[7]AOX - Adsorbable organic halogens

^[8] Bekendtgørelse nr. 1669 af 14. december 2006

^[9] DPD (N-N-diethyl-p-phenulenediamine) test er en simpel standard test til at bestemme chlor rester i vand. En tablet opløses i væsken, der skal bestemmes, og en farvereaktion noteres og sammenholdes med en standardskala.

^[10] AOX - Adsorbable organic halogens.

^[11] TRO - Total Residual Oxidant.

^[12] The European Working Group for Legionella Infections