Undersökning av kalciumkarbonatförekomsten i infiltrationsområdet i Sydvattens vattenverk, Vombverket

Abstract

Sydvatten is a company part-owned by 16 different municipalities in Skåne, south of Sweden. Sydvatten produces drinking water to these municipalities and the Vombsjö lake is one of Sydvatten´s water catchments. Southwest from the lake the water treatment installation Vombverket is found. At Vombverket the water from the lake Vombsjön is processed to drinking water. The water from the lake goes through pipes to the infiltration dams in the infiltration area where the water later slowly infiltrates down through the unsaturated zone to the saturated
zone and reaches the groundwater aquifer. Soils in the infiltration area are build up by glacio-fluvial deposits. The buffering of the infiltrated water generally occurs in the unsaturated zone where it in the slightly acid water occurs an exchange between hydrogen ions and cations of mostly calcium and magnesium. The aim of this thesis is to approximate how much calcium carbonate there is in the infiltration area in order to establish if an intake of water with a pH below 7 is possible due to the amount of calcium carbonate which can buffer the water. To assess that goal, several surveys have been conducted. First, estimation of the calcium carbonate in the total infiltration area.
Second, a calculation of the neutralization strength of the amount of calcium carbonate in the infiltration area. Third, different fractions in the soil have been analyzed to find out which have the highest concentration of calcium carbonate. The fourth and last, how much calcium carbonate that yearly solutes. Spread over the infiltration area,
five soil samples was collected. The five samples went through grading analysis and calcium carbonate analysis (by using HCl) in the lab. The concentration of calcium carbonate had a variation between 2 – 14 % in the five samples. The total mass of calcium carbonate was decided by anticipation of volume and density. The total mass of calcium
carbonate in the infiltration area resulted in between 3 400 000 tonne CaCO3 to 5 100 000 tonne CaCO3. The strength of neutralization was decided through equations and calculations. The neutralization strength is relatively high in the infiltration area. Between 68 000 000 000 mole HCl to 100 000 000 000 mole HCl can be neutralized by the total mass of calcium carbonate. The concentration of calcium carbonate is generally high and the capability to buffer water with a lower pH than 7 is good. In the end, an estimation of how much calcium carbonate which yearly
solutes in the infiltration area was produced and resulted in 750 tonne CaCO3/year. The number of samples in this thesis was limited and gave thus restricted information of the concentration of calcium carbonate in the infiltration area of Vombverket. More samples should be taken, both across the area and deeper into the ground to get even more precise results of the concentration of calcium carbonate. This thesis only provides a general overlook of the concentration in the area.

Abstract (Swedish)

Sydvatten är ett företag som ägs av 16 kommuner i Skåne och producerar dricksvatten till dessa. En av sydvattens vattentäkter är Vombsjön. Sydväst om Vombsjön ligger Vombverket där beredning från sjövatten till dricksvatten sker. De första stegen av beredningen sker genom att vatten från sjön pumpas in till Vombverkets infiltrationsdammar och därifrån infiltrerar ned genom den omättade zonen till den mättade zonen av isälvsavlagringar för att slutligen bilda grundvatten. Främst i den omättade zonen sker buffring av vattnet, dvs. det sura vattnet
neutraliseras då jonbyte av vätejoner till positiva joner av främst kalcium och magnesium äger rum. Det här arbetet syftar till att uppskatta hur stor mängd kalciumkarbonat det finns i infiltrationsområdet vid Vombverket och därmed hur effektiv neutralisationskraften i jordlagren är. Vidare har det undersökts vilken fraktion i isälvssedimenten som har den högsta kalciumkarbonathalten. Syftet med att undersöka kalciumkarbonathalten i området är att avgöra hur bra marken kan buffra om ett eventuellt framtida intag av surare vatten än det nuvarande Vombsjövattnet sker. Fem sandprover samlades in från utspridda provpunkter i infiltrationsområdet i Vombverket och analyser genomfördes. Först utfördes siktanalys och därefter karbonathaltanalys med hjälp av saltsyra för respektive siktat prov. Kalciumkarbonathalten befanns variera i de olika sandproverna men var generellt hög (ca 2 – 14 %). Den totala massan av kalciumkarbonat i infiltrationsområdet bestämdes med hänsyn till volym och densitet, dvs. möjlig porositet i jorden. Resultatet blev mellan 3 400 000 ton kalciumkarbonat och 5 100 000 ton kalciumkarbonat i infiltrationsområdet.
Neutralisationskraften bestämdes med hjälp av kemiska ekvationer och beräkningar. Neutralisationskraften var förhållandevis hög i området. Neutralisationskraften för infiltrationsområdet beräknades till att mellan 68 000 000 000 mol HCl och 100 000 000 000 mol HCl kan neutraliseras på den varierade mängden kalciumkarbonat som uppskattades
i infiltrationsområdet. Karbonathalten i området är generellt hög och har en bra förmåga att buffra ett allt mer surare vatten än Vombsjövattnet. En beräkning av den årliga konsumtionen av kalciumkarbonat i infiltrationsområdet genomfördes för att se hur mycket av den beräknade kalciumkarbonaten som förbrukas årligen i området och
resulterade i att 750 ton CaCO3 löses upp årligen. Provpunkterna i detta arbete är få och för utspridda, både på bredden och på djup, varför de ger ett mycket ungefärligt svar på kalciumkarbonathalten i det beräknade infiltrationsområdet. Trots det bör fler provpunkter och tätare provtagningar göras i området för att få en mer exakt och specifik
beräkning av kalciumkarbonathalten i infiltrationsområdet.

• author: Andersson, Sandra
• supervisor: Per Möller; Kenneth M. Persson; Linda Parkefelt
• organization: Department of Geology
• alternative title: A Survey of the Occurrence of Calcium Carbonate in the Infiltration Area in the Water Treatment Installation Vombverket of Sydvatten
• course: GEOL01 20142
• year: 2014
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: konstgjord infiltration, Vombsjön, kalciumkarbonat, vombverket, Sydvatten, infiltrationsområde, artificial recharg, calcium carbonate, infiltration area
• publication/series: Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
• report number: 420
• language: Swedish
• additional info: Externa handledare: Kenneth M. Persson och Linda Parkefelt Sydvatten.
• id: 4858382
• date added to LUP: 2014-12-09 14:49:48
• date last changed: 2014-12-09 16:11:51