VA-UTFORDRINGER I VERDENS STORBYER. Prof. Hallvard Ødegaard Institutt for vann- og miljøteknikk, NTNU hallvard.odegaard@ntnu.no

Transkript

1 VA-UTFORDRINGER I VERDENS STORBYER Prof. Hallvard Ødegaard Institutt for vann- og miljøteknikk, NTNU hallvard.odegaard@ntnu.no 1

2 世 界 A D 1 (m illion) B C 400 B C 200

3 3

4 4 Global oppvarming

5 Økende mangel (Scarcity < m 3 /person.år) og knapphet (Stress: m 3 /person.år) 5

6 Sanitær-forholdene i verden 6 < 50 % med akseptabel kloakkløsning 3.4 milliarder mennesker WHO - UNICEF (2004)

7 Svært mange fokuserer på VAutfordringene på landsbygda 7

8 Jeg tror den største utfordringen ligger i den økende urbaniseringen 8

9 Urbaniseringen i verden 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Innen 2035 vil 60 % av verdens befolkning bo i store byer 9 World Watch Institute 2007: > 50 % bor allerede i byer

10 Antall byer over 5 mill innb. i Data source: U.N. Population Division

11 Antall byer over 5 mill innb. i Data source: U.N. Population

12 Utvikling av megabyer skjer primært i land under utvikling 12

13 13 Veksten i den urbane befolkning

14 Tilgang til vann og avløp (eksempler) DELHI CITIES BY CONTINENT: ACCESS TO SEWERAGE AND PIPED WATER SYSTEMS North America Tashkent Shanghai Hong Kong Chengdu Seoul Osaka CENTRAL ASIA CHINA EAST ASIA Europe Ulanbaatar Kathmandu Karachi Piped water system Latin America, Caribbean Water Sewer Dhaka Delhi Colombo Sewerage SOUTH ASIA Asia Vientiane Phnom Penh Manila Africa Kuala Lumpur Jakarta SOUTHEAST ASIA Ho Chi Minh City

15 Hva er viktigst vann eller avløp? Helsegevinsten ved tiltak for å forbedre avløpsforholdene synes å være enda større enn tiltak for å forbedre drikkevannsforholdene Det er en sterk kopling mellom vann og avløp Det er umulig å skille vann og avløp begge er deler av det sirkulasjonssystemet av ferskvann som vi alle er avhengige av 15

16 Hvordan kan utfordringene knyttet til ferskvannsbehovet i megabyene løses? Det er tre mulige løsninger på denne utfordringen : bringe inn vann fra fjerntliggende kilder gjenvinne ferskvann fra saltvann (begrenset til kystbyer) gjenbruke vannet flere ganger, dvs rense vannet 16

17 17 Løsning 1: Bruk av fjerntliggende kilder Eksempel: Vannforsyningen til California

18 18

19 19 Kina s sør-til-nord vannprosjekt (SNWTP)

20 De tre vannveiene i SNWTP 20 West route Middle route East route

21 Løsning 2: Avsaltning av havvann To aktuelle teknologier: Destillasjon Omvendt osmose (RO) Omvendt osmose er en membranfiltreringsteknologi Avsaltning ved RO er (relativt sett) kostbart pga høye trykk 21 Vannpris med RO er likevel synkende og er nå nede i ca 1 US $/m 3

22 Den 3. løsning Gjenbruk av avløpsvann Ressurser i avløpsvann 1. Vannet selv Irrigation Urbane parklandskap Gjenbruk i industri Gjenbruk for forsyningsvann 2. Stoffer i vannet Næringsstoffer (C,N,P) Karbon til energiproduksjon (biogass, biobrensel) Koagulantgjenvinning (Al, Fe) Varmen i vannet Energi til oppvarming

23 Koagulering + Sedimentering Drikkevannbehandlingsanlegg UF+NF DRIKKEVANNSFORSYNING Overføring i krtiske situasjoner Naturlig elv Byområde Avløp GJENBRUKT VANN FORSYNING Kloakkrensing med avanserte metoder Tertiærrensing rrensing+uf KUNSTIG INNSJØ Kvalitets og kvantitetsbuffer Vannkvalitetsovervåking king Gjenvinningsanlegg RO(avsalting avsalting) UF-membran Drain 23

24 Renset avløpsvann til vanning China & S Asia: Water withdrawals - agriculture, industry & domestic 0% 20% 40% 60% 80% 100% China Bangladesh India Nepal Pakistan 24

25 Renset avløpsvann til urbane formål Renset avløpsvann til toalett-spyling i doble avløpssystemer To fremgangsmåter: et system for hele byen lokale, småskala system 25

26 Gjenbruk av renset avløps- vann i Tokyo Resirkuleringsanlegg for bydelen Shinjuku i Tokyo 26

27 27 Renset avløpsvann til urbane formål Parkanlegg og landskaps- utforming

28 28 Renset avløpsvann til urbane formål Vasking og spyling

29 Renset avløpsvann til industriformål Gjenbruk innen industrien selv Gjenbruk av renset kommunalt avløpsvann innen industri: vann til kjølevannsystemer vann til dampkjeler prosessvann til produksjon 29

30 Renset avløpsvann til drikkevannsforsyning Grunnvannsgjenvinning Groundwater recharge by surface spreading Bruk direkte til drikkevann Recharge Basin Well Drikkevanns behandling Avløpsrensing 30 Forekommer mange steder - for å forhindre grunnvannssynkning for å hindre saltinntrengning for å lagre vann for å oppnå selvrensing i grunnen Forekommer svært sjelden Ikke fordi man ikke kan rense godt nok men fordi folk har en motforestilling mot å drikke fhv avløp

31 Drikkevann fra avløpsvann Eksempel: Windhoek, Namibia 31

32 Utfordring: Organiske mikroforurensninger Hormonhermere (Endocrine Disrupting Compounds) Aktive farmasøytise stoffer (medisinrester) Personlig pleie produkter 32 Courtesy of Dr. Shane Snyder, Southern Nevada Water Authority

33 Utfordring: Hygienisk forurensning Patogene bakterier Virus Klorresistente parasitter 33

34 Noen eksempler Avanserte regioner med vannproblemer - California, Australia Moderne, avanserte megabyer i utviklingsland med ikke bærekraftig VA-situasjon Eksempel : Mexico City, Jakarta, Lite utviklet byer i utviklingsland Dårlig sanitærsituasjon Eksempel : Ouagadougou, Burkina Faso Høyt utviklet by med god VA-situasjon men med vannmangel Eksempel : Singapore 34

35 Vannforsyningen til San Diego En radikal omlegging må til i løpet av de neste 10 år MWD 84% Ground Water 3% Surface Water 11% Transfers 25% Other Imported 11% Ground Water 7% Surface Water 11% 35 Recycling 2% MWD 36% Recycling 7% Seawater Desalination 3%

36 Orange County Water District Energiforbruk for forsyning av ferskvann til Orange County Vannkilder Avsaltning av havvann State water project Colorado River Groundwater Replenishment System (GWRS) Energi behov (kwh/m 3)

37 Tiltak i Australia s byer Perth Avsaltning Gjenbruk av avløpsvann Sidney Avsaltning Gjenbruk av avløpsvann Vil forsyne 17 % of Perth s behov Maks kapasitet: m 3 /d Vindmøller dekker hele energibehovet Brisbane Avsaltning Gjenbruk av avløpsvann 37 Melbourne Avsaltning Gjenbruk av avløpsvann

38 Melbourne Nedbør: I 1905/06 opplevde Victoria sitt 10 de år med nedbør under normalen Elvene førte bare 55 % av normalvannmengden I Juni 2006 var de 5 reservoirene < 10 % full 38

39 Mexico City million innbyggere Nedslagsfeltet for lite til tilstrekkelig vannforsyning 1973 Overutnyttelse av grunnvannsressursene Grunnvannsnivået synker opp til 1 m/år Byens nivå synker med 10 cm/år 40 % vannlekkasje i vannforsyningssystemet % av innbyggerne må kjøpe vann fra lastebiler

40 Mexico City: Ikke bærekraftig Mexico city ligger på en høyslette i et vukankrater Mexico City på Inka-tiden hadde allerede da ca 1 mill innbyggere 40

41 Vann og avløp i Mexico City Mezquital Valley uten vanning Vannforbruk: 60 m 3 /sek Avløp : 45 m 3 /sek. Avløpet pumpes ut av byens nedslagsfelt og renner mot den Mexikanske Gulf via Mezquital Valley. Fattige bønder bruker kloakkvannet i elven til vanning av sine grøder, bl.a grønnsaker Dette fører til en alvorlig epidemisk situasjon i befolkningen i Mezquital Valley. En elv av kloakk Mezquital Valley med vanning med avløpsvann 41

42 Jakarta millioner offisielle innbyggere Mindre enn 2% er knyttet til avløpsnett (2001), > 1 million septik tanker med utslipp til grunnen, 20% av befolkningen bruker utedo (pit latrines) 2025 Overutnyttelse av grunnvann forårsaker senkning av grunnvannsnivået og saltvannsinntrengning 42 Intensiv skogsdrift og synkende grunnvann fører til at byen er svært utsatt for flom særlig i slummen

43 Burkina Faso Ouagadougou (Capital City) 43

44 Sanitærsystemer i B-F Sanitærsituasjonen i 1992 Ouagadougou Bobo- Dioulasso Others towns Average Country Septik tanker VIP latriner Pit latriner Naturen Andre Total * ONEA, 1992

45 Tilfeldig tømming av septik-slam og latrineavfall forårsaker spredning av diaré Manuell septiktømming ukontrollert septikdumping 45 Photo: P. Blunier, 2004

46 De to viktigste erfaringene fra Ougadougou Man må utvikle et desentralisert sanitærsystem med offentlig styring og kontroll (tradisjonelt men desentralisert) Man må tillate privat initiativ - mobil avløpstransport har løst mange av problemene 46

47 Singapore - eksempel på et land med vannunderskudd Shortage of water Land Area Population 680 km mil Average Annual Rainfall 2400 mm Water Demand 1.3 mil m 3 per day (approx 300 mgd~ 550 Olympic pools) 23 km Supply of Water and Modern Sanitation 100 % 42 km 47 Unaccounted for Water 5%

48 48

49 Man bygger et reservoir midt i byen Marina Barrage Marina Barrage Marina Centre Sports Hub Marina East IR BFC Marina Barrage Marina South Pier Straits of Singapore 49

50 De 3 målene med demningen Vannforsyning basenget omvandles til et ferskvannsreservoir 50 Flom kontrol kontroll av springflo, stabiliserte vann nivåer Vann- og fritidaktiviteter i byen ferskvannsinnsjø med mange aktiviteter på land og til vanns downtown Singapore

51 Integrasjon av det urbane vannkretsløpet Rain Sea Indirect Potable Use Direct Non- Potable Use 51

52 NeWater NEWater er brand name gitt til det gjenvunnede vannet produsert av Singapore s Public Utility Board. Mer spesifikt, er det avløpsvann som har blitt renset gjennom bruk av to-stegs membranfiltrering- (MF/RO) og ultrafiolett bestråling, etter de tradisjonelle avløpsog vannrenseprosesser Vannet er drikkende og konsumeres av befolkningen men brukes mest i den industri som trenger høykvalitets vann f.eks. IT-industrien. 52

53 Forventet utvikling mht vannkilder i verdens megabyer Source: Megeacity Challanges, The Economist Intelligence Unit, commissioned by Siemens AG, World Bank estimerer investeringer på milliarder $ i de neste 10 år

54 NTNU-konseptet Serious Habitats Ekstern vannforsyning <10 % av det normale Nanofiltrering Mikro filtrering Analyse og kontroll Regnvannsoppsamling Mat, drikke og personlig vask Vask av klær, bolig og oppvask Spyling av toaletter Utendørsbruk Vanning, vask, spyling Strandinfiltrasjon Biol/kjem. rensing UF/UV Bioreaktor til organisk avfall Nødoverløp Bio-mold gjødsel 54 Naturlig park med dam for biologisk omsetning, rekreasjon og vannlagring/utjevning

55 Oppsummering 1. Utfordringene innen vann og avløp er blant de største som en rekke megabyer i verden står overfor - pga: Vannmangel Helseskadelig drikkevann Vannforurensning 2. Verdens megabyer må bruke alle av de følgende tre alternativer for å tilfredsstille behovet for ferskvann: a. Import av vann fra fjerntliggende kilder b. Avsaltning av havvann c. Gjenbruk av renset avløpsvann Alle disse alternativene krever viktige fremskritt i utvikling i vannbehandlingsteknologien og vil gjøre vannbehandling til et av de viktigste teknologiområdene med tanke på den globale utvikling av menneskeheten

56 Takk for oppmerksomheten Adapted from Du Pont PERMASEP Permeators 56