| Forside | | Indhold | | Forrige |

Rensning af arsen i en traditionel vandbehandling vandværker

9 Bilagsoversigt

Bilag A Sekventiel ekstraktion af filtersand

Bilag B Massebalance for filtreringstrinnet på Holmegårdsvej Vandværk

Bilag C Vandkemi i vandbehandlingstrin og profiler

Bilag D Sulfidprofiler

Bilag E Kemi af vand til desorptionsforsøg

Bilag F Arsen i indvindingsboringerne

Bilag G GEUS log-rapport

Bilag A

Bilag A: Sekventiel ekstraktion af filtersand

Bilag B

Bilag B: Massebalance for filtreringstrinnet på Holmegårdsvej Vandværk

a Ved antaget volumenspecifik porøsitet på 0,30.
b Ved anvendelse af korndensitet på 2,75 kg/dm³.
c Fra filtersandekstraktionerne.
d Ved anvendelse af molvægt for jernoxid på 89 g/mol.
e Jern, der oxideres og udfældes i filteret. Jern der findes som partikulært jern ved indløbet til filteret er ikke medregnet.

Bilag C

Bilag C: Vandkemi i vandbehandling og under filtrering

Klik her for at se Bilag C

Bilag D

Bilag D: Udviklingen i sulfid i filtrene

Koncentrationen af sulfid som funktion af dybden ved forskellige filterhastigheder. Koncentrationen falder først i den øvre del af filtrene, men stiger af sulfid stiger i den nedre del af filtrene med dybden.

Bilag E

Bilag E: Kemi af vand til desorptionsforsøg

a Analyseresultater er oplyst af Haslev Vandværk.
b Omregnet til alkalinitet svarer 346 mg HCO₃/L til 5,67 meq/L.

Bilag F

Bilag F: Arsen i indvindingsboringerne

1. Introduktion og formål

Der er i forbindelse med undersøgelsesprogrammet udført boringsundersøgelse i to af Fensmarks Vandværks indvindingsboringer. Det overordnede formål med boringsundersøgelserne var at danne grundlag for en eventuel optimering af boringernes udbygning, således at grundvand med mindre koncentrationer af arsen kunne indvindes. Boringsundersøgelserne sigtede derfor mod at identificere eventuelle forskelle i koncentrationen af arsen i forskellige indstrømningszoner i boringerne. I dette bilag beskrives resultater fra boringsundersøgelsen.

1. Metode

Udvælgelse af boringer

Fra Fensmark Vandværks indvindingsboringer blev udvalgt DGU-nr. 216.629 og 234.346. Boringerne blev valgt på baggrund af profiler fra GEUS' Jupiter-database, samt analyser af vandkemien. Udvælgelseskriterierne var, at i) boringerne skulle have høje koncentrationer af arsen, ii) en boring skulle have høj, og en anden lav koncentration af jern, iii) boringerne skulle så vidt muligt have flere vandydende zoner, spredt over så stort dybdeinterval som muligt, samt iv) boringernes udbygning skulle have tilstrækkelige dimensioner til prøvetagningsudstyret.

Boring 216.629 er en af Holmegårdsvej Vandværks indvindingsboringer, mens 216.346 er den boring, der leverer hovedparten af produktionen til Elmevej Vandværk. Boring 216.629 har en naboboring (216.557), og borejournalen for denne angiver at geologien og udbygningen er stort set ens for naboboringen som for 216.629. Tilsvarende gælder for en boring (216.397), der som 216.346 leverer vand til Elmevej Vandværk, at udbygningen og geologien svarer til den for 216.346.

Borehulslogging

Borehulslogging blev foretaget af GEUS. GEUS log-rapport er vedlagt i Bilag G.

Prøvetagning i forskellige dybder

Der er udført akkumuleret prøvetagning i 3 – 4 dybder i boringerne. Under prøvetagningen blev der pumpet med en GRUNDFOS SQ7 eller SP10 med højt flow (4 – 8 m³/time) placeret i forerøret. Ydelsen blev målt med flowmeter. Prøven blev udtaget med en GRUNDFOS MP1 (1 – 3 m³/time), som blev nedsænket til den ønskede prøvetagningsdybde. Forinden prøvetagningen blev boringerne renpumpede med minimum to gange boringernes volumen.

Vandkemi

Metoden til feltanalyser og behandlingen er den samme som for det øvrige undersøgelsesprogram, beskrevet i hovedrapportens kapitel 4, afsnit 4.3.

2. Resultater

Indstrømningsfordelinger

Resultater og tolkning af borehulsloggingerne er beskrevet i GEUS log-rapporten (Bilag G). Indstrømningsfordelingen blev bestemt ud fra flow- og kaliberlog. Det fremgår af log-rapporten, at der i boring 216.346 kunne identificeres fem indstrømningszoner. Nævnt nedefra er disse zoner i dybderne 83 mut, 82 mut, 77 – 78 mut, 75 – 76 mut og 71 – 72 mut (mut = meter under terræn). Fordelingen af den totale indstrømning mellem disse fem zoner er hhv. ca. 5 %, 10 %, 15 %, 45 % og 25 %.

I boring 216.629 var det ikke muligt at udføre flowlog. Derfor kunne indstrømningsfordelingen i denne boring ikke bestemmes. Ud fra borejournalen for boring 216.629 fremgår det, at indstrømningen kan ske dels fra bryozokalken, og dels fra et kvartært gruslag. Tolkningen i GEUS log-rapporten er dog, at det rapporterede kvartære gruslag må skyldes en fejltolkning ved borearbejdet, og at der i virkeligheden er tale om moræneler. Indstrømningen til den del af boringen, hvor gruslaget er rapporteret, kan således forventes at være beskeden.

Generel vandkemi

Af Tabel 1 fremgår de målte vandkemiske parametre i prøver udtaget i forskellige dybder i de to boringer. I prøver fra samme boring ses generelt lille variation i de målte parametre. Indbyrdes mellem boringerne er der derimod forskelle. Således har boring 216.629 koncentrationer af opløst reduceret jern (Fe(II)) på omkring 1,5 mg/L og koncentrationer af sulfid på op til 12 µg/L. De tilsvarende koncentrationer for boring 216.346 er på omkring 0,2 mg Fe(II)/L og 80 µg sulfid/L

Tabel 1. Vandkemi i prøver udtaget fra forskellige dybder i to af Fensmark Vandværks boringer. Det ses, at koncentrationen af arsen er nær ens i de forskellige prøvetagningsdybder.

a m.u.t. = meter under terræn.
b Prøve udtaget i casing/forerør, dvs. vandkemi af totalt flow (se Figur 1).

Fordelingen af arsen i boringerne

Tabel 1 viser ligeledes koncentrationerne af arsen i prøverne. Data fra Tabel 1 er desuden vist i Figur 1, der for boringerne viser information om indstrømningsfordeling, geologi og udbygning.

Figur 1 viser, at prøverne i boring 216.346 er udtaget imellem indstrømningszoner. De i figuren viste koncentrationer af arsen for boring 216.346 er korrigerede ud fra indstrømningsfordelingen. Det ses, at i boring 216.346 er koncentrationerne af arsen ca. 20 – 24 µg/L. Variationen i koncentrationen af arsen med stigende prøvetagningsdybden er således relativt lille. Koncentrationerne af arsen i boring 216.629 er ikke korrigerede, da indstrømningsfordelingen ikke kendes. De målte koncentrationer af arsen i denne boring er ca. 22,5 µg/L, og tilsvarende boring 216.629 er variationen med dybden lille. Der forekommer således ikke indstrømningszoner med små koncentrationer af arsen i boringerne.

Figur 1. Koncentrationen af arsen som funktion af prøvetagningsdybden. For boring 216.346 er den akkumulerede indstrømningsfordeling angivet, og koncentrationerne af arsen er korrigerede ud fra indstrømningsfordelingen. Tilsvarende korrektion har ikke kunnet fortages for boring 216.629. Tilstedeværelsen af gruslaget (DG) i boring 216.629 har ikke kunnet bekræftes i GEUS log-rapporten, hvor det i stedet foreslås, at der er tale om moræneler.

3. Konklusion

I de to undersøgte boringer vil der ikke ved renovering af boringernes udbygning kunne opnås lavere koncentrationer af arsen i råvandet til værkerne. Da de øvrige af Fensmarks Vandværks indvindingsboringer har omtrent samme udbygninger og er sat i samme geologi som de undersøgte boringer, er det meget sandsynligt, at tilsvarende resultater ville nås i disse boringer.

Bilag G

Bilag G: GEUS log-rapport

DANMARKS OG GRØNLANDS GEOLOGISKE UNDERSØGELSE RAPPORT 2004/74

Borehulslogging ved Fensmark

i boringerne DGU nr. 216.346 og 216.629

Kurt Klitten

1. Introduktion og undersøgelsesprogram

Efter anmodning fra lektor Flemming Larsen, Miljø & Ressourcer, DTU, har GEUS i dagene 7-9 juni 2004 udført borehulslogging i to indvindingsboringer ved Fensmark vandværk, DGU nr. 216.346 og nr. 216.629, i relation til udtagning af vandprøver fra boringerne til vandkemisk undersøgelse under Miljøstyrelsens ”Arsen projekt”.

Formålet med borehulslogging af de to boringer var at få verificeret deres tekniske udbygning og den geologiske lagfølge, samt få bestemt indstrømningsfordelingen og eventuelle forskelle i ledningsevne i det indstrømmende vand.

Det normale GEUS logging program for vandindvindingsboringer omfatter en verifikation af den geologiske lagfølge i de enkelte boringer ved hjælp af gamma-log, induktions-log og resistivitets-log, medens ledningsevne & temperatur-log udført såvel uden som under pumpning fra boringen giver information om forskelle i det indstrømmende vand, indikation på intern strømning uden pumpning, samt identifikation af indstrømningszoner under pumpning. Programmet omfatter endvidere en fastsættelse af indstrømningen i de enkelte indstrømningszoner ved hjælp af flow-log under pumpning fra boringen, samt en kaliber-log. Sidstnævnte er nødvendig, fordi variation i borehullets diameter og især forholdet mellem diameteren i forerøret og den gennemsnitlige diameter i kalken lige under forerøret vil influere stærkt på flow-loggens resultater. Kaliber-loggen giver tillige information om eventuelle uregelmæssigheder i forerørs diameteren, og disse kan være indikation på gennemtæringer. Forud for en flow-log udføres der altid en kalibreringstest af log sonden ved at køre den ned gennem hele boringen uden pumpning. I tilfælde af intern strømning mellem zoner i kalk eller mellem to filtre vil dette også blive identificeret ved denne kalibrerings flow-log uden pumpning.

Tabel 1.1: Logging undersøgelserne i Fensmark, 2004

*) Resistivitets- og Induktions-log ønskedes kun udført i kalksektionen.

Indvinding fra boringerne blev stoppet dagen før undersøgelsen, hvorimod indvindingen fra en naboboring til hver af de to undersøgte boringer fortsatte under logging undersøgelserne.

I tabel 1.1 ovenfor ses det aktuelle undersøgelsesprogram, der blev udført i hver af boringerne. I boring, 216.346, gennemførtes det normale GEUS logging program, hvorimod der i boring 216.629 kun kunne udføres et begrænset program på grund af vanskeligheder med at føre log-sonderne fra den nedre del af forerøret og videre ned i filteret.

Tabel 2.1: Boringernes udbygning ifølge boredata arkiv

Boreprofilet i 216.346 viste moræneler fra terræn og ned til Danien Bryozokalken i 65 dybde.

Boreprofilet i 216.629 viste postglacialt sand til 3 m, derefter moræneler til 44,5 m over smeltevandssand til 49,5 m, og igen moræneler til Bryozokalken i 51,5 m.

2. Sammenfatning af resultater

2.1 Boring DGU nr. 216.346

De forskellige borehuls-logs opmålt i boringen, er sammenstillet med boreprofil og teknisk udbygning på Bilag 1. Boringen var oprindelig 94 m dyb, men de nederste 4 m synes nu fyldt op, idet log-sonderne ikke kunne komme dybere end 90 m. Ro vandspejlet står 35,56 m under terræn, hvilket også indikeres på temperatur- & ledningsevne-loggen målt uden pumpning fra boringen (se log kurverne Temp Q=0 og Ledn. Q=0 på Bilag 1)

Kaliber-loggen viser, at forerørets indre diameter øi er 154 mm, og at forerøret slutter i 68 m dybde. I den åbne kalksektion ses diameteren generelt at være ca. 190 mm, men en enkelt stor kavitet med diameter helt op til 600 mm ses i 73 m dybde, ligesom der ses en udkragende kalkhylde med diameter på kun 100 mm i 84 m dybde.

Gamma-loggen bekræfter grænsen til kalken i 65 m dybde ved det markante fald i tælletallet. Endvidere bekræfter gamma-loggen, at den kvartære lagserie overvejende består af moræneler, men der ses dog et par dybdesektioner, hvor gamma-strålingen er lav og derfor indikerer tilstedeværelse af sand-grus lag. Således fra 13,5 til 15 m, samt fra 17,5 til 25 m. Det vides imidlertid ikke, om der har været boret med et større arbejdsrør (10” ydre foringsrør) til 25 m, fra hvilken dybde gamma-strålingen viser en generel højere stråling end ovenover. I tilfælde af, at et større arbejdsrør har været anvendt til 25 m, er dette i så fald optrukket, og en opfyldning omkring det 154/166 mm indre forerør med varierende jordmateriale kan derfor være årsagen til den varierende gamma-stråling ovenover 25 m dybde.

Såvel induktions-loggen som resistivitets-loggen viser, at forerøret slutter i 68 m og at det er et stålrør, idet begge logs viser påvirkning ca. 1 m under røret (på grund af sondernes opbygning/målegeometri). Påvirkningen ved induktions-loggen ses som uendelig stor ledningsevne, og ved resistivitets-loggen som en uendelig lille resistivitet. Havde det været et PVC-rør ville induktions-loggen ikke være blevet påvirket, medens resistivitets-loggen ville have vist uendelig høje værdier.

Resistivitets- og induktions-loggen viser som forventet modsvarende variationer, d.v.s. lag med høj resistivitet og lav formationsledningsevne afspejlende tætte kalk- og flintlag, samt lag med lavere resistivitet og højere ledningsevne svarende til mere porøse kalkbænke. Den lave resistivitet og høje ledningsevne i 72,5 m dybde skyldes dog ikke et højporøst kalklag, men er forårsaget af den ekstraordinære store diameter og dermed store vandvolumen i boringen på den pågældende dybde. Det generelle niveau for de to logs, en resistivitet på ca. 100 ohmm og en ledningsevne på ca. 10 mS/m, viser, at porevandet i kalken er ferskvand og ikke er saltvandspåvirket.

Dette er også bekræftet af ledningsevne-loggen, som direkte måler ledningsevnen i vandet i borehullet, idet denne uden såvel som under pumpning fra boringen (Q = 5,5 m³/t) viser en ledningsevne på 40 mS/m ved den aktuelle temperatur 9,8 C0, målt ved temperatur-loggen. Såvel temperatur som ledningsevne er konstante i hele kalksektionen under pumpning, d.v.s. indstrømningerne giver sig ikke til kende ved forskelle i de to parametre.

Indstrømningszonerne ses derimod på flow-loggen under pumpning (her er Q = 8,1 m³/t), idet tælletallet (rpm=rotationer per minut) ses at stige trinvist fra 34 rpm nederst i kalken til 80 rpm i forerøret. 34 rpm er netop basis tælletallet ved en nedførings-hastighed på 5 m/min uden pumpning, hvilket kan ses på Flow-log Q=0. På denne ses der to andre sektioner med tælletal på henholdsvis 18 rpm og 51 rpm som følge af at der er kørt med to andre nedføringshastigheder, henholdsvis 3 m/min og 7 m/min. Disse test er udført som en kalibreringstest af sonden.

For at få et mere detaljeret billede af indstrømningsfordelingen er der på Bilag 1A foretaget en diameter korrektion af de målte flow-log tælletal, idet ændring i diameteren jo også påvirker vandets strømningshastighed og dermed flow-loggens tælletal. Således ses der en stigning i tælletallet ved overgangen fra den åbne kalksektion til forerøret med en mindre diameter, uden at det nødvendigvis behøver at betyde, at der er sket indstrømning lige under forerøret. Ved diameter korrektion af flow-log tælletal ”normeres” sidstnævnte til forerørets diameter ved at blive multipliceret med faktoren K = (D/d)², hvor D er aktuel diameter i en given dybde ifølge kaliber-log, og d er forerørsdiameter (154 mm). Forinden er der dog foretaget en udjævning af diameter variationerne, se ”Kaliber smooth” på Bilag 1A, ved anvendelse af et 15 punkts boxfilter (rullende midling over 15 målepunkter med 5 cm mellem hver måling), idet flow-log kurven efter diameter korrektionen ellers ville blive alt for varierende. Log-kurve 2 på Bilag 1A viser korrektionsfaktoren K. Log-kurve 3 er den målte ukorrigerede flow-log ved Q=8,1 m³/t, Log-kurve 4 er den ukrrigerede flow-log efter fradrag af basis tælletallet 34 rpm. Log-kurve 5 på Bilag 1A er den korrigerede flow-log, som fremkommer ved at log-kurve 4 multipliceres med log-kurve 2 (K).

Den korrigerede flow-logs tælletal omregnes til sidst til procent af tælletallet i forerøret, som på log-kurve 5 på Bilag 1A ses at være 50 rpm. Den resulterende procentiske flow-log viser for høje værdier (>100%) på de første par metre lige under forerøret, hvor der jævnfør kaliber-log er større diameter, samt ved den meget store diameter i 73 m dybde. Erfaringsmæssigt har det vist sig, at dette ofte sker, at den anvendte korrektionsfaktor (som teoretisk er korrekt) netop ved pludselige store diametre resulterer i for stærk en diameter korrektion. Ses der bort fra disse overkorrigerede værdier kan der identificeres 5 indstrømningszoner ved de trinvise stigninger i dybderne 83 m, 82 m, 77-78 m, 75-76 m og 71-72 m, i hvilke der synes at indstrømme henholdsvis ca. 5 %, ca. 10%, ca. 15%, ca. 45% og ca. 25 %.

Indstrømningsfordelingen kan anvendes til planlægning af udtagning af enten niveaukontrollerede vandprøver eller af akkumulerede vandprøver. I dette tilfælde blev prøverne udtaget som akkumulerede prøver, d.v.s. at de udtages ovenover hver af de identificerede indstrømningszoner under pumpning. Ud fra kendskabet om zonernes procentiske indstrømningsbidrag kan de akkumulerede prøvers kloridindhold omregnes til kloridindhold i de enkelte indstrømninger. Følgende balanceligning kan anvendes: Qn-1 x Cn-1 + Qn x Cn = Q_n+1 x C_n+1 hvor Q er vandmængde i %, C er koncentration i mg/l, og n er den aktuelle indstrømningszone.

2.2 Boring 212.629

De forskellige borehuls-logs opmålt i denne boring, er sammenstillet med boreprofil og teknisk udbygning på Bilag 2. Ro vandspejlet står 15,71 m under terræn, hvilket også indikeres på temperatur- & ledningsevne-loggen målt uden pumpning fra boringen (se logkurverne Temp Q=0 og Ledn. Q=0 på Bilag 2)

Kaliber-loggen viser, at PVC-forerørets indre diameter øi er 200 mm indtil 33 m dybde, hvorfra det mindskes til 190 mm til 41,5 m dybde. Fra denne dybde begynder åbenbart top af PVC-filteret, hvis indre diameter øi ses at være 100 mm. Den mindre diameter på de nederste ca. 8 m af forerøret (fra 33 til 41,5 m) kan skyldes, at røret er trykket og ikke er helt cirkulært i tværsnit. Fra 19 m dybde ses der samlinger i forerøret for hver ca. 4 m.

Gamma-loggen bekræfter grænsen til kalken i 51,5 m dybde ved det markante fald i tælletallet. Endvidere bekræfter gamma-loggens generelt høje tælletal over denne dybde, at den kvartære lagserie overvejende består af moræneler. Der ses dog en enkelt dybdesektion fra 16,5 til 18 m, hvor gamma-strålingen er lav og derfor indikerer tilstedeværelse af sand-grus lag. Det er overraskende, at det beskrevne gruslag fra 44,5 til 49,5 m ikke ses på gamma-loggen, hvor der kun ses et tyndt lag fra 49 til 50 m med lav gamma-stråling. Moræneleret fra 50 til 51,5 er derimod bekræftet på gamma-loggen.

Det må formodes, at der har været boret med et større arbejdsrør (10” stålrør) til kalken i 51,5 m, og at dette er optrukket med en samtidig opfyldning omkring 200/216 mm PVC forerøret med det opborede jordmateriale. Den ekstraordinære høje gamma-stråling som kan observeres fra 3,5 m til 4,5 m og fra 42,5 m til 43,5 m kan derfor være tegn på to cement/bentonit afpropninger.

Induktions-loggen blev kun udført i kalksektionen. Den viser lokalt nogle kraftige udsving med høj ledningsevne, som skyldes metalstyr udenfor filteret. Det generelle niveau for formationsledningsevnen ses at være på ca. 13 mS/m, som viser, at porevandet i kalken er ferskvand og ikke er saltvandspåvirket.

Dette er også bekræftet af ledningsevne-loggen, som direkte måler ledningsevnen i vandet i borehullet. Uden pumpning fra boringen (Led. Q=0) viser denne en ledningsevne på 37 mS/m ved den aktuelle temperatur 9,0 C0, målt ved temperatur-loggen. Såvel temperatur som ledningsevne er konstante og ens i den filtersatte kalksektion og i den filtersatte kvartære sektion, hvor der skulle være et gruslag. Desværre kunne der ikke udføres logging under pumpning, men da boringen har været i drift umiddelbart forinden logging må det formodes, at der ikke er forskel på ledningsevnen i det indstrømmende vand fra kalken og fra gruslaget.

Der blev gjort flere forsøg på at føre flow-loggen ned igennem diameter indsnævringen ved top filter, men uden at det lykkedes. Derfor har indstrømningsfordelingen ikke kunnet bestemmes.

Klik her for at se Bilag 1

Klik her for at se Bilag 1a

Klik her for at se Bilag 2

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

Version 1.0 Juni 2005, © Miljøstyrelsen.