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

Udledning af miljøfarlige stoffer med spildevand

6 Kontrol af udlederkrav for punktkilder

6.1 Indledning

Det blev i kapitel 2 og 3 diskuteret, hvordan kvalitetskrav fastsættes og med hvilken grad af sikkerhed, de skal overholdes for at opnå en tilstrækkelig beskyttelse af organismerne i vandmiljøet. Det blev endvidere foreslået, at kvalitetskrav skal overholdes ved grænsen til en blandingszone, som defineres ud fra en fastsat fortyndingsfaktor.

For at give en tilstrækkelig sikkerhed for, at der ikke forekommer betydelige overskridelser af kvalitetskravet, blev det endvidere foreslået, at den gennemsnitlige stofudledning fra en punktkilde ikke må medføre overskridelse af kvalitetskravet i blandingszonens grænse.

Endvidere blev det foreslået at begrænse kortvarige, meget høje overskridelser af kvalitetskravet, som vil kunne medføre akut toksiske effekter.

For at kontrollere om en spildevandsudledning overholder et kontrolkrav, er det nødvendigt at frembringe et repræsentativt datagrundlag. Prøvetagningsmetode og -omfang samt kontrolperioder må fastsættes under hensyntagen til størrelse og variabilitet af den enkelte udledning. Kontrollen skal omfatte måling af udledte spildevandsmængder pr. tidsenhed og koncentrationen af stoffer i spildevandet umiddelbart før udledning til recipient.

Kontrollen kan gennemføres enten som en kontinuerlig registrering af kontrolvariablen (alkontrol) eller som en kontrol af døgnprøver eller stikprøver, der udtages i et givet antal fordelt over kontrolperioden.

Fastsættelse af krav til den udledte mængde er diskuteret i kapitel 4. Kontrolkravet til den enkelte udledning fastsættes under hensyntagen til bidraget fra andre punktkilder til vandområdet (den i forvejen forekommende stofkoncentrationer) samt stoffets naturlige baggrundskoncentration.

6.2 Kontrolkrav

Det blev i kapitel 5 anbefalet, at regulering af udledninger, som indeholder farlige stoffer, baseres på en kombination af kontrol af enkeltstoffers koncentration og det samlede spildevands toksicitet. Der er i det følgende foretaget en opsummering af de kontrolkrav, der er anbefalet for regulering af punktkilder.

For at beskytte mod overskridelse af et vandkvalitetskrav (VKK) for et enkeltstof uden for blandingszonen i recipienten fastsættes et kontrolkrav (K_stof):

hvor F er fortyndingsfaktoren for det udledte spildevand i blandingszonen.

For at beskytte vandmiljøet uden for blandingszonen mod akutte toksiske effekter fra et udledt enkeltstof fastsættes endvidere et kontrolkrav K_stof,max:

idet a/c-forholdet er forholdet mellem stoffets akutte og kroniske toksicitet (se kapitel 2). I tilfælde, hvor der ikke er data til at bestemme a/c-forholdet, kan der som et forsigtigt skøn anvendes en faktor på 4.

For at beskytte mod toksiske effekter forårsaget af det samlede spildevand bør der fastsættes krav til maksimalt tilladelige toksiske effekter af spildevandet. Det bør således sikres, at PEC/PNEC ikke overskrider værdien 1 (jf. kapitel 5).

I praksis anvendes en bagatelgrænse for spildevandets målte toksicitet, svarende til hvad der erfaringsmæssigt ses for spildevand med en lav toksicitet:

LC/EC10 > 300 mL/L
eller
LC/EC50 > 500 mL/L

Det anbefales således, at der ikke anvendes økotoksikologiske test til kontrol af spildevand, hvis toksiciteten af spildevandet overholder en af ovenstående bagatelgrænser. Overskrider toksiciteten bagatelgrænsen kontrolleres spildevandets toksicitet som beskrevet i det følgende.

Beskyttelse mod kroniske effekter af det samlede spildevand uden for blandingszonen gennemføres ved fastsættelse af kontrolkravet K_tox,kron, som baseres på spildevandets toksicitet:

Hvor:

K_tox,kron skal i princippet kunne overholdes ved nærfeltets grænse. Hvis der ikke er udlagt et nærområde, gælder kravet ved blandingszonens grænse.

Et tilsvarende kontrolkrav K_{tox, akut} fastsættes med henblik på at beskytte mod akutte effekter forårsaget af det samlede spildevand:

Hvor:

K_tox,akut skal i princippet overholdes ved blandingszonens grænse.

Der henvises til Pedersen et al. (1994) for en mere uddybende diskussion af principperne for vurdering af det samlede spildevands toksicitet.

6.3 Prøvetagning og prøveantal

6.3.1 Prøvetagning

I forbindelse med gennemførelse af det Nationale Overvågningsprogram for Vandmiljø 1998-2003 (NOVA 2003) blev der udarbejdet en teknisk anvisning for overvågning af udledninger fra punktkilder. Anvisningen indeholder beskrivelse af, hvorledes prøvetagning på renseanlæg, på virksomheder med særskilt udledning og fra regnvandsbetingede udløb bør foregå af hensyn til repræsentativiteten af prøverne (Miljøstyrelsen 1998). Anvisningens generelle anbefalinger for prøvetagningsprincip afhængig af spildevandets kilde er opsummeret i tabel 6.1.

Tabel 6.1
Prøvetagningsprincip for forskellige kilder til spildevand

Produktionsspildevand fra virksomheder kan variere betydeligt både i koncentration og flow. Planlægningen af et prøvetagningsprogram og valg af prøvetagningsprincip bør derfor altid være baseret på en forudgående gennemgang og vurdering af virksomhedens produktionsforhold og udledningsmønster. Det bør bl.a. beskrives, om virksomheden har en kontinuerlig og ensartet produktion, en systematisk variation i produktionen eller eventuelt en kundetilpasset produktion. Prøveudtagningen tilrettelægges ud fra det identificerede variationsmønster (Miljøstyrelsen 1998).

Der foreligger en række standardiserede metoder for prøveudtagning, transport og opbevaring af prøver bl.a. DS 203 (Dansk Standard 1982). Disse metoder eller andre anerkendte metoder bør følges ved håndtering af afløbsprøver. Endvidere henvises til arbejdet udført i TemaNord-projektet: "Prøveudtagning og flowmåling af spildevand (Nordisk Ministerråd 1995).

6.3.2 Prøveantal

Bekendtgørelsen om spildevandstilladelser mv. efter Miljøbeskyttelseslovens kapitel 3 og 4 stiller følgende krav til prøveantal ved kontrol af udledningen af COD, BI₅, N og P fra offentlige spildevandsanlæg:

1. mindst 12 vandføringsvægtede døgnprøver pr. årlig kontrolperiode
2. mindst 24 vandføringsvægtede døgnprøver pr. årlig kontrolperiode for anlæg med en godkendt kapacitet ³ 50.000 PE.

Der er ikke fastsat krav om prøveantal i forbindelse med regulering af udledning af visse farlige stoffer til vandige recipienter hverken i Bekendtgørelse nr. 921af 8. oktober 1996 (Miljø- og Energiministeriet 1996) eller i Vejledning til bekendtgørelsen om spildevandstilladelser mv. efter Miljøbeskyttelseslovens kapitel 3 og 4 (Miljøstyrelsen 1999). Vejledningen angiver imidlertid at kontrolvilkår baseret på et statistisk grundlag, som f.eks. DS 2399 "Afløbskontrol, Statistisk beregning af afløbsdata" (Dansk Standard 1999), kan anvendes ved vilkårsfastsættelse i overensstemmelse med bekendtgørelsens §7.

Der gives ikke detaljerede anvisninger på prøvetagningsomfang eller kontrolomfang i DS 2399. Det nævnes, at omfanget af afløbskontrollen skal fastlægges ud fra en afvejning af, hvor streng en kontrol der er nødvending i forhold til recipientens sårbarhed og udledningens karakter. Et prøveantal på 6 er dog den nedre grænse for, hvad der anses for statistisk forsvarligt (Dansk Standard 1999). Valget af prøveantal afhænger således af den grad af beskyttelse af vandområdet, der ønskes opnået. Ved stigende prøveantal reduceres risikoen for ikke at opdage en overskridelse af kravværdien.

Økonomiske og praktiske hensyn kan betyde, at det ikke vil være muligt at opretholde et prøveantal på minimum 6 pr. kontrolperiode. Der er kontrolprogrammer, der omfatter 4 eller bare en enkelt prøve pr. år, og hvor der i højere grad er tale om en karakterisering end en egentlig kontrol. I disse tilfælde er det altafgørende, at kontrolprøven udtages under værst tænkelige vilkår ("worst case"), dvs. under forhold, hvor kontrolvariablen kan forventes at være på sit maksimum.

6.4 Kontrol af udlederkrav

Kontrol af om en udledning opfylder de fastsatte krontrolkrav, kan gennemføres ved en statistisk kontrol, når prøveantallet i kontrolperioden er ³  6, og som ikke-statistisk kontrol for prøveantal < 6, eller når udledningens art ikke tillader statistisk kontrol. Statistisk afløbskontrol kan udføres ved anvendelse af DS 2399 (Dansk Standard 1999). Denne standard, der blev udarbejdet som afløsning for DIF-anvisningen NP-150-R (DIF 1981), gør først og fremmest op med DIF-anvisningens antagelse af, at afløbsdata følger en statistisk normalfordeling. I praksis har det vist sig, at afløbsdata bedre kan beskrives med en logaritmisk normalfordeling, dvs. en normalfordeling efter logaritmering af dataene. En anden væsentlig ændring er, at resultater, der åbenlyst falder uden for hovedmængden af datamaterialet (outlier), ikke længere skal udelades af beregningerne.

Både i DIF-anvisningen og DS 2399 skelnes der mellem to former for kontrol: tilstandskontrol og transportkontrol. Tilstandskontrollen anvendes, når det er de øjeblikkelige værdier af kontrolvariablen, der stilles krav til , f.eks. temperaturen eller koncentrationen af suspenderet stof. Med denne kontrol afgøres det, om kontrolvariablen overskrider en given kravværdi i mere end en vis del af tiden, f.eks. 5% eller 20%. Transportkontrollen anvendes, når det er den totale, udledte mængde, f.eks. mængden af et specifikt kemisk stof der medfører akut eller kronisk toksicitet, som har betydning. Med denne kontrol afgøres det jf. DS 2399, om den stofmængde pr. døgn, der i middel over kontrolperioden passerer kontrolstedet, overskrider en given kravværdi. Transportkontrol kan imidlertid også anvendes til kontrol af, om den udledte stofmængde pr. døgn overskrider en kravværdi i mere end en vis del af tiden.

Kontrolperioden strækker sig normalt over et år, men andre perioder kan også anvendes, hvor det skønnes hensigtsmæssigt. Ved kontrol af udledninger med årstidsvariation eller diskontinuerte udledninger kan det f.eks. være relevant at opdele året i mindre kontrolperioder.

Kontrollen af om de fastsatte krav til enkeltstoffer og spildevand er opfyldt gennemføres ved at sammenligne en kontrolstørrelse C_kontrol med kravværdien K.

Hvis:

C_kontrol £ K

er udlederkravet overholdt.

Definitionen af og procedurer for beregningen af kontrolstørrelsen C_kontrol vil blive præ_ciseret i de efterfølgende afsnit.

6.4.1 Kontrol af om kravene K_stof og K_stof,max overholdelse (enkeltstoffer)

I forbindelse med overholdelse af kvalitetskrav for vandmiljøet er det hensigten, at kontrollen skal sikre, at der ikke udledes mængder af et stof (kontrolvariablen), der medfører overskridelse af kvalitetskravet ved blandingszonens grænse. Det er dermed ikke de øjeblikkelige værdier af kontrolvariablen, der har betydning, men den totale mængde, der transporteres til den vandige recipient. Den relevante kontroltype er derfor transportkontrol.

Kravværdien til transportkontrol kan formuleres enten i form af et krav til den mængde eller den vandføringsvægtede koncentration, der i middel over kontrolperioden eller i en vis del af kontrolperioden kan accepteres pr. døgn. Ved slutningen af hver kontrolperiode undersøges det, om kravværdien er overholdt. Principielt indgår alle tilsynsdata i kontrolberegningen. Det er dog mulig at udelade åbenlyst eller erkendt fejlagtige resultater efter aftale med tilsynsmyndighederne.

Kontrolkravet K_stof skal sikre, at kvalitetskravet for enkeltstoffer overholdes uden for blandingszonen. Kontrol af, om K_stof er overholdt, udføres ved at undersøge, om den gennemsnitlige, vandføringsvægtede koncentration, der udledes i kontrolperioden, overskrider K_stof. For ikke-kontinuerlige udledninger og når prøveantallet i kontrolperioden < 6 beregnesmiddelværdien af den vandføringsvægtede koncentration direkte og sammenholdes med K_stof. I disse tilfælde er kontrolstørrelsen C_kontrol, derfor lig med middelværdien af de vandføringsvægtede koncentrationer.

Kontrollen for prøveantal ³ 6 udføres som en statistisk afløbskontrol efter DS 2399 (transportkontrol), idet det forudsættes, at afløbskoncentrationerne kan beskrives med en logaritmisk normalfordeling (afsnit 6.5 indeholder anvisninger for beregning af C_kontrol).

Gennemføres den statistiske kontrol efter principperne i DS 2399 sikres det, at acceptsandsynligheden af den udledte vandkvalitet er 95% uanset prøveantallet (³ 6), hvis kvaliteten netop svarer til det krævede. Med andre ord der er kun 5% risiko for at konkludere, at udledningen fejlagtigt overskrider kravværdien.

Kontrolkravet K_{stof, max} skal sikre, at der ikke forekommer koncentrationer af enkeltstoffer uden for blandingszonen, der giver anledning til akutte effekter. For ikke-kontinuerlige udledninger og når prøveantallet i kontrolperioden < 6 udføres kontrollen med kravværdi K_stof,max ved at sammenligne hver enkelt vandføringsvægtede koncentration med K_stof,max. Kontrolstørrelsen C_kontrol er dermed lig med den enkelte vandføringsvægtede koncentration.

Kontrollen for prøveantal ³ 6 udføres som en statistisk transportkontrol, hvor det undersøges om den vandføringsvægtede koncentration overskrider K_stof,max i mere end 10% af kontrolperioden. Hvis K_stof,max overskrides i mere end 10% af tiden, er kontrolkravet ikke opfyldt. Denne procentvise del af tiden kaldes også den kritiske fraktion.

Proceduren for statistisk kontrolberegning er nærmere beskrevet i kapitel 6.5 og bilag F.

6.4.2 Kontrol af om kravene K_tox,kron og K_tox,akut er overholdt

Kontrol af om kravene til spildevandets kroniske (K_tox,kron) og akutte toksicitet (K_tox,akut) er overholdt udføres efter de samme principper som kontrol af kravene til enkeltstoffer. Det vil sige ved ikke-kontinuerlige udledninger, og hvor der udføres mindre end 6 test inden for en kontrolperiode, kontrolleres det om middelværdien af de vandføringsvægtede toksicitetsenheder for spildevandets medfører overskridelse af kontrolkravet K_tox,kron. Endvidere kontrolleres det, om de enkelte vandføringsvægtede toksicitetsenheder medfører overskridelse af K_tox,akut .

Spildevandets toksicitets udtrykkes i toksicitetsenheder (Toxic Unit, TU):

Hvor:

Ved kontrol af kontinuerlige udledninger, hvor der indgår mindst 6 test af spildevandsprøver inden for en kontrolperiode, anbefales det at bruge principperne i DS 2399 (transportkontrol) for kontrol med K_tox,kron. Det undersøges således, om middelværdien af den vandføringsvægtede toksicitetsenhed overskrider kravværdien K_{tox, kron}.

Kontrollen med kravværdien K_{tox, akut} udføres som en statistisk transportkontrol, hvor det undersøges, om den vandføringsvægtede toksicitetsenhed overskrider K_{tox, akut} i mere end 10% af tiden.

6.4.3 Særlige forhold ved ikke-statistisk kontrol

Der udføres som nævnt ikke-statistik kontrol, hvis udledningen er af en art, der enten ikke er egnet til statistisk baseret kontrol (f.eks. batchproduktioner) eller prøveantallet inden for en kontrolperiode er mindre end 6. Der tages i disse tilfælde udgangspunkt i en realistisk, kritisk situation i forhold til kontrolvariablen både ved planlægning af prøveudtagningen og fastsættelse af kravværdi.

Kravværdien fastsættes ud fra en "worst case" betragtning således, at der ved beregning af kravværdien anvendes en fortyndingsfaktor i recipienten, der er baseret på minimumsvandføringen ved udledning til vandløb og på en strømhastighed = 0 ved udledning til hav eller sø. Tilsvarende skal prøveudtagningen ske, når der forventes høje koncentrationer eller en samlet høj stofudledning.

6.5 Beregning af kontrolværdier og kontrolstørrelser ved statistisk kontrol

Statistisk afløbskontrol kan udføres for kontinuerlige udledninger, eller når prøvetagningsprocedure og kontrolperiode tilrettelægges, så forholdene kan tilnærmes en kontinuerlig udledning. Procedurerne i DS 2399, som omtales i det følgende, er endvidere baseret på afløbsdata, der er indsamlet som enkeltstående døgnprøver.

Transportkontrol gennemføres på følgende måde, idet det antages, at afløbskoncentrationerne eller målene for toksicitet kan beskrives med en logaritmisk normalfordeling:

1. Den enkelte kontrolværdi udregnes således:

2. Den naturlige logaritme beregnes til den enkelte kontrolværdi (X_i), hvorefter gennemsnittet a og standardafvigelsen b af de logaritmerede kontrolværdier beregnes.
     
3. Justeringsfaktoren k_n beregnes. k_n tager højde for opnåelse af 95% sandsynlighed for accept af en vandkvalitet, som netop overholder kravet.
     
4. Den naturlige logaritme til kontrolstørrelsen C_kontrol beregnes ved hjælp af:

C_kontrol sammenlignes med kravværdien K.

5. Hvis C_kontrol er mindre end eller lig med kravet K, er udlederkravet overholdt.

De matematiske udtryk til beregning af a , b og k_n findes i bilag F. DS 2399 indeholder endvidere et kontrolberegningsprogram til gennemførelse af transportkontrol for middeludledning.

6.6 Eksempel på statistisk baseret afløbskontrol

Baggrund

Sun Chemical A/S's udledning af kobber til Køge Bugt i 1996 og 1999 blev i kapitel 2 brugt til illustration af, hvordan en statistisk baseret vurdering af udløbsdata kan anvendes til fastsættelse af udlederkrav. De samme afløbsdata fra 1999 er benyttet som eksempel på gennemførelse af en statistisk baseret afløbskontrol.

Der er foreslået et nærfelt i Køge Bugt på 100 m x 600 m omkring udledning for Sun Chemical A/S. Fortyndingsgraden ved randen af denne nærfeltszone er blevet estimeret til 525-1.110 gange i 99% af tiden. Målepunktet for kobber ligger imidlertid ikke direkte ved udløbspunktet fra Sun Chemical A/S, men før tilledning af vand fra en afværgepumpning. Ved tilledningen af vandet fra afværgepumpning fortyndes vandstrømmen fra prøveudtagningsstedet til kontrolmålingen ca. en faktor 1,5. Dette medfører, at der er en samlet fortynding på mindst 780 gange fra prøvetagningsstedet til nærfeltet i vandområdet.

Det generelle krav for kobberudledning til en vandig recipient er, at den udledte mængde ikke må forøge kobberkoncentrationen i recipienten med mere end 1,0 µg/L under forudsætning af, at der anvendes bedste, tilgængelige teknologi. På baggrund af dette krav og en forventning om, at C_region = 0,553 µg/L jf. afsnit 4.5.2, kan den koncentration, der må være i spildevandsudløbet fra Sun Chemical A/S, beregnes til 522 µg/L. For at kunne opfylde dette krav skal koncentration af kobber i målepunktet på Sun Chemical A/S være 780 µg/L (» 1,5 × 522 µg/L).

Der kan på dette grundlag opstilles følgende kontrolkravene til kobberudledningen fra Sun Chemical A/S til Køge Bugt:

K_{stof, max} = 3.120 µg Cu/L  (ved blandingszonegrænse)

Idet K_{stof, max} er sat til 4 gange K_stof (jf. kapitel 2)

De endelige kravværdier bør desuden afhænge af, hvad det er muligt at opnå ved anvendelse af bedste, tilgængelige teknologi.

Vi vil nu undersøge, om kobberudledningen fra Sun Chemical A/S i 1999 overholdt disse kontrolkrav.

Kontrolberegninger

a = -1,83
b = 0,45

Justeringsfaktorerne (k_n), der skal benyttes til beregning af kontrolstørrelserne C_stof og C_{stof, max} for kontrol af henholdsvis K_stof og K_{stof, max}, beregnes ved hjælp af formlerne i bilag F. Kontrolstørrelserne beregnes ved hjælp af formel (6). Værdierne for hjælpestørrelserne, justeringsfaktorerne samt kontrolstørrelserne er opført i tabel 6.2.

Tabel 6.2
Beregnede hjælpestørrelser (s , A, B, D, E, t₀), justeringsfaktorer (k_n) og kontrolstørrrelser (C_kontrol) for kontrol af K_stof og K_{stof, max}.

Resultatet af kontrollen