Planlegging av drikkevannssisterner

Lesetid 6 minutter

Oppdatert - 10. desember 2025

Planlegging av drikkevannssisterner innebærer flere fysiske faktorer som det må tas hensyn til for å oppnå ønsket drikkevannskvalitet og pumpekapasitet med så liten innsats som mulig.

Vannanalyser og grenseverdier

For det første må det utføres en laboratorieanalyse av hver vannkilde, der vannverdiene sammenlignes med de gjeldende grenseverdiene, slik at man om nødvendig kan iverksette spesifikke tiltak for å overholde dem:

• Akrylamid 0,10 μg/l
• Antimon 10 μg/l
• Arsen 10 μg/l
• Benzen 1,0 μg/l
• Benzo(a)pyren 0,010 μg/l
• Bisfenol A 2,5 μg/l
• Bor 1,5 mg/l
• Bromat 10 μg/l
• Kadmium 5,0 μg/l
• Klorat 0,25 mg/l
• Kloritt 0,25 mg/l
• Krom 25 μg/l
• Kobber 2,0 mg/l
• Cyanid 50 μg/l
• 1,2-dikloretan 3,0 μg/l
• Epiklorhydrin 0,10 μg/l
• Fluorid 1,5 mg/l
• Haloeddiksyre (HAA) 60 μg/l
• Bly 5 μg/l
• Kvikksølv 1,0 μg/l
• Microcystin-LR 1,0 μg/l
• Nikkel 20 μg/l
• Nitrat 50 mg/l
• Nitritt 0,50 mg/l
• Plantevernmidler 0,10 μg/l
• Totalt antall plantevernmidler 0,50 μg/l
• PFAS totalt 0,50 μg/l
• Summen av PFAS 0,10 μg/l
• Polysykliske aromatiske hydrokarboner 0,10 μg/l
• Selen 20 μg/l
• Tetrakloreten og trikloreten 10 μg/l
• Totalt trihalometaner 100 μg/l
• Uran 30 μg/l
• Vinylklorid 0,50 μg/l

Vannets hardhet

Vannets hardhet representerer innholdet av kalsiumkarbonat (CaCO₃) i mmol/l, ppm eller mg/l (1 mmol/l = 1 ppm/l = 1 mg/l) Alkaliske jordartsioner i henhold til det internasjonale enhetssystemet SI (Système International d'Unités), også oppgitt i °dH (tysk hardhet 1 °dH tilsvarer 0,1783 mml/l).

• mykt vann -> mindre enn 8,4 °dH, tilsvarende mindre enn 1,5 mmoll
• medium -> 8,4 ... 14 °dH, tilsvarende 1,5 ... 2,5 mmol/l
• Hardt vann -> mer enn 14 °dH, tilsvarende mer enn 2,5 mmol/l

Vannets hardhet gjenspeiles blant annet i kalkavleiringer i rør, på overflater som fuktes av vann, og i forbruket av mer vaskemiddel jo mer kalkholdig, det vil si hardere, vannet er.

Bløtgjøring av vann

Bløtgjøring av vann kan utføres på to måter: 

• Ionebytter (her ledes vannet gjennom et harpiksfilter mettet med natriumioner, slik at kalsium- og magnesiumioner som er oppløst i vannet, byttes ut med natriumionene i harpiksen.
  Avhengig av strømningshastigheten blir ionebytterne før eller senere mettet med kalsium- og magnesiumioner, og de må da skylles og regenereres med en høykonsentrert vanlig saltløsning (NaCl). Da kan de absorbere kalsium- og magnesiumioner igjen og avgi natriumioner tilsvarende.
  Avhengig av gjennomstrømningen krever slike systemer store mengder i løpet av et år. EN 973 Type Et sertifisert, høyrent salt med en renhet på over 99,5 %.
  Ulempen er at vannet berikes med natrium, noe som motvirker ideen om „natriumfattig“ drikkevann. Det samme gjelder selvfølgelig de gjentatte kostnadene for regenereringssaltet og de tilhørende vedlikeholdskostnadene.
• Omvendt osmose, ved å presse vannet under høyt trykk gjennom 0,00001 µm fine filterporer. Ulempen er imidlertid at det resulterende vannet ikke lenger inneholder noen mineraler og derfor må remineraliseres for å kunne brukes av den menneskelige organismen.
  Ulempene er de regelmessig tilbakevendende kostnadene for osmosemembranen (filterpatronen) og „vannet“ som produseres under omvendt osmose, noe som kan utgjøre opptil 50% ekstra vannforbruk.
• Destillasjon, noe som også resulterer i vann uten mineralinnhold og derfor er kontraproduktivt for menneskers helse.
  En annen ulempe er det høye energiforbruket.
• Utkrystallisering av frø, der en katalysator (fylt med spesialbelagte keramikk- eller polymerkuler som kalsium- og karbonationer fester seg til og krystalliserer seg) omdanner kalsitten som forårsaker kalkavleiringer, til nåleformede aragonittkrystaller som ikke lenger fester seg.
  Vannet inneholder fortsatt alle mineraler, inkludert „kalk“ i form av aragonittkrystaller).
  Dette vannet kan utnyttes fullt ut av organismen.
  Slike enheter har en levetid på over ti år, avhengig av strømningshastighet og dimensjonering. De sløyfes inn i hovedforsyningsledningen til husholdningsvannforsyningen etter vannmåleren.
  

Teknologier for frøkrystallisering

Vannets hardhet endres ikke med noen av de følgende teknologiene. Kalkavleiringer reduseres imidlertid kraftig, ettersom CaCO₃ allerede er bundet i stabile, fine mikro- eller svært fine nanokrystaller.

TAC

Malassistert krystallisering - Bæreren av krystalliseringskjernen er et fast medium, f.eks. harpiks eller granulat. På disse dannes det kalsiumkarbonatkrystaller når vannet strømmer gjennom, som umiddelbart løsner fra mediet og føres bort med vannet.
Ideell for lave strømningshastigheter, ettersom dannelsen av mikrokrystaller tar lengre tid enn dannelsen av nanokrystaller i NAC-prosessen.

NAC

Nukleasjonsassistert krystallisering - er i utgangspunktet identisk med TAC-prosessen, men her produseres nano- i stedet for mikrokrystaller. Det betyr at antallet partikler er større og krystallene mindre.
Dette er en fordel hvis det kreves en høy strømningshastighet, ettersom kontakttiden med mediet da blir kortere og krystalldannelsen går raskere enn ved TAC-prosessen på grunn av systemet.

MAC

Medieassistert krystallisering - sammenfatter begge prosessene, TAC og NAC, under ett paraplybegrep. Betegnelsen MAC brukes vanligvis når det brukes proprietære teknologier som skiller seg fra de vanlige TAC/NAC-prosessteknologiene.

Leverandør av systemer med frøkrystallisering

Som alltid er det viktig å skille klinten fra hveten, dvs. hvilken produsent som ikke bare påstår, men også beviser funksjonen til produktene sine med tilsvarende sertifikater fra uavhengige testsentre og / eller studier.

Som nevnt ovenfor er kontakttiden for det gjennomstrømmende vannet av funksjonell betydning, og derfor må databladene for de enkelte produktene vurderes separat med hensyn til dette kriteriet, og det samlede systemet må tilpasses deretter.

Følgende produsenter skiller seg positivt ut her:

• ScaleStop - support@scalestopplus.com
  Uavhengige tester av Arizona State University og DVGW (W512 fra 2013) viser effektiviteten med 99% i hvert enkelt tilfelle
• Vannteknologi - info@watertechgroup.com
  reklamerer for sitt produkt Skaleringssikker med 99,9 prosent effektivitet
• Aqon Pure - info@aqon-pure.com
  viser at systemet er effektivt med to studier: den Hohenstein Innovations gGmbH og GSA (Lenke 1, Lenke 2, Lenke 3)
• Watts - info@wattsindustries.it
  tilbyr et produktsortiment under navnet One-Flow på
• Krystallvask - clean@crystalwash.fr
  er begrenset til én Effektivitetsspesifikasjon fra 88 ... 97 % og refererer til effektiviteten i TAC-prosessen som er generelt anerkjent av DVGW-W512
  

Utbytte av kilden

Ved en eksisterende eller planlagt brønnboring er parameterne strømningshastighet og utvinningshastighet elementære, sammen med andre parametere, i beregningen av mengden grunnvann som skal hentes ut i tidsenheten. Forklaringen, inkludert beregningen, finner du veldig tydelig på dette Nettsted.

Uttak av vann fra en elv er ofte underlagt krav om tillatelse og er begrenset med hensyn til mengde.

Valg av matepumpe

En dypbrønnpumpe brukes til å pumpe grunnvann fra dybder på mellom 8 og 90 meter. Det er viktig å merke seg at utvinningshøyden og pumpedybden (sugedybden) til sammen utgjør den totale leveringshøyden.

SøknadEksempel:

Pumpedybde (sugesil) 20 m + høyeste uttakspunkt 30 m = 50 m er dypbrønnpumpens totale leveringshøyde.

I tillegg til den rene høydeforskjellen må det imidlertid også tas hensyn til friksjonstap i rørføringen (ruhet i røret, rørdeler osv. = dynamisk fallhøyde). Disse må legges til ved valg av pumpe.

Basert på en pumpekapasitet på 3000 l/t (Q = 3/3600 m³/s = 0,0008333333333333333 m³/s), ved bruk av f.eks. DN65 (D = 0,0752) PE/HDPE-rør med en ruhet i henhold til databladet på ε = 1,5 µm = 1,5 × 10-⁶ m, den kinematiske viskositeten til vann på ≈ 1-10^-6 m²/s, og en tetthet ρ = 1000 kg/m³ og strømningshastighet på g = 9,81 m/s², samt hensyn til ekvivalenter av fittings osv. ved den beregnede 1,2 ganger rørlengden på 200 m, tilsvarende 240 m og en høydeforskjell som skal overvinnes på H_s 50 m (statisk fallhøyde) ved en gjennomsnittlig tyngdeakselerasjon på g = 9,81 m/s² (som en konstant), får man følgende utregning:

• Tverrsnitt DN65
  A = ( π ⋅ D² ) : 4 = ( π ⋅ 0,0752 ² ) : 4 = 0,004417865 m²
• Strømningshastighet
  v = Q : A = 0,0008333333333333333 m³/s : 0,004417865 m² = 0,1886280807 m/s
• Reynolds tall (karakteristisk tall, lavt = laminær, høyt = turbulent strømning)
  Re = υD : v = ( 0,1886280807015056 ⋅ 0,0752 ) : ( 1⋅10-6 m²/s ) = 14147,10605261292 m²/s
• Friksjonskoeffisient for rør (Swamee-Jain)
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( (ε : ( 3,7 ⋅ D )) + ( 5,74 : Re^0,9 ) ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 5,405405405405405 × 10^-6 + 0,000728728 ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 0,0007341334054054 ) ]²
  f = 0,25 : [ -3,134490 ]²
  f = 0,25 : 9,825866 = 0,028256663933258565
• Friksjonstap i rør (Darcy-Weisbach)
  h_f  = f ⋅ ( L : D ) ⋅ ( v² : 2g )
  h_f  = f ⋅ ( 240 : 0,075 ) ⋅ ( 0,1886280807015056² : 2 ⋅ 9,81 )
  h_f  = f ⋅ ( 3,200 ) ⋅ ( 0,001813634 m )
  h_f  = 0,028256663933258565 ⋅ 5,803629 = ≈ 0,1639776104 m
• Ekvivalent støpetap
  (identisk fommel, i stedet for L (rørlengde) L_eq (sett med 10 m)
  h_eq = f ⋅ ( L_eq : D ) ⋅ ( v² : 2g ) = ≈0,0068324004 m
• Totalt hode
  H_død = H_s + h_f  + h_eq
  H_død = 50,0 m + 0,1639776104 m + 0,0068324004 m = ≈50,1708100 m
• Trykk ved pumpeutløpet
  p = ρgH_død
  p = 1000⋅9,81⋅50,1708100108 = 492175,6462064206 Pa
  p = 492175,6462064206 Pa : 10 000 = 4,921756462064206 bar
• Hydraulisk pumpekapasitet
  P_h = ρgQH_død
  P_h = 1000 ⋅ 9,81 ⋅ 0,0008333333333333333 ⋅ 50,1708100108 = 410,1463718386839 W
• Elektrisk motoreffekt P_motor med virkningsgrad η = 0,65
  P_motor= Ph : η
  P_motor= 410,1463718386839 : 0,65 = 630,9944182133598 W

Nominelt gir en pumpe på rundt 630 W den nødvendige effekten. I praksis, med 80 prosent økning som sikkerhetsreserve, antas dette å ligge på rundt 1,1 kW.

Ventiler

Hvis hver sisterne i nettverket skal kunne skilles fra hverandre, noe som er fornuftig i tilfelle vedlikeholdsarbeid eller lekkasjer, er det nødvendig med en stenge- og tilbakeslagsventil samt en spyle- eller tømmeventil for hver sisterne.

Motoriserte ventiler bør ha mulighet for manuell (nød-)aktivering.

Alle komponenter må være utformet i samsvar med WRAS/DVGW for drikkevannskrav (EPDM-sete og NBR-membran). Monteringsflenser for tilkobling av aktuatorer må være utformet i henhold til ISO 5211, motorflenser i henhold til ISO5211 F05/F07.

Lekkasjehastigheten skal være i samsvar med Klasse VI som betyr absolutt (boblefri) tetthet, dvs. en lekkasjerate på null. Alle ventiler med (PTFE)/EPDM-sete oppfyller dette kravet.
Metallseter når bare klasse IV: en lekkasjehastighet på 10 ml/min under testtrykk er tillatt.

Om aktuatorene skal drives med 230 V AC eller 24 V DC (batteri), avgjøres av kravet om automatisert drift selv om den offentlige strømforsyningen skulle falle ut.
Alle elektriske komponenter i systemer som er eksponert for vær og vind, må være i samsvar med IP65 (støvtett, beskyttelse mot vannstråler), bedre IP67 (støvtett, beskyttelse mot kortvarig nedsenking).

Motoriserte ventiler må ha endebrytere, ideelt sett en styring via 0 ... 10 V, eller 4 ... 20 mA hvis andre posisjoner enn åpen/lukket skal styres.

Nivåmåling

Ultralyd- og trykksensorer er egnet for nivåovervåking. Mens trykksensorer, som er plassert i bunnen av sisternen, konstant utsettes for vann, er ultralydmåling kontaktløs: Sensoren monteres på eller under sisternelokket og er derfor raskt tilgjengelig.

Industrielle ultralydsensorer sender ut en strøm på 4 ... 20 mA, som genererer en måleverdiavhengig spenning via en kalibrert IU-omformer (strøm til spenning), som evalueres av en mikrokontroller og vises som en måleverdi, omregnet til liter, kubikkmeter eller prosent.

Prisene på ultralydsensorer stiger imidlertid i takt med den økende rekkevidden, og ligger nå på et firesifret eurobeløp. Sensorer med en måleavstand på opptil 2,2 meter ligger på rundt 200 euro, noe som begrenser sisternedybden til rundt 2 meter hvis budsjettet ikke skal overbelastes.