Kvinnherad kommune. Ølve og Hatlestrand vassverk. Revidert forprosjekt

Transkript

1 Kvinnherad kommune Ølve og Hatlestrand vassverk Revidert forprosjekt

2 RAPPORT Rapport nr.: Oppdrag nr.: Dato: Kunde: Kvinnherad kommune Ølve og Hatlestrand vassverk Revidert forprosjekt Sammendrag: I foreliggende rapport begrunnes og anbefales tiltak ved Ølve og Hatlestrand vassverk for sikring av nok og godt drikkevann i hht. drikkevannsforskriften og Kvinnherad kommunes egne mål. I Swecos forprosjekt presenteres flere endringer fra tidligere planutredninger. Revidert forprosjekt danner grunnlag for nær forestående detaljprosjektering og utbygging. Følgende tiltak foreslås: - Nytt vannbehandlingsanlegg lokalisert nær det gamle vannverksbygget, med hensikt å fjerne farge og forbedre hygienisk sikkerhet. - Ny inntaksledning og råvannspumpestasjon i Brothølen. - Stort høydebasseng på Hjortland og trykkøkningsstasjon ved Kvitbergvatnet/Atramadal for å sikre vannforsyningen mot Hatlestrand og Gjermundshavn. - Nye trykksoner på nett både med hensikt å redusere lekkasjer gjennom trykkreduksjon, og øke vanntrykket hos høytliggende bebyggelse. - Nye trykkøkningsstasjoner ved Skarvatun, Hjortland og Skaga/Li. Samlet utbyggingskostnad anslås til 38 mill. kr ekskl. mva. Komplett utbygging kan ferdigstilles innen mars Forsyningssikkerheten kan forbedres allerede våren 2013 ved at nytt høydebasseng da kan være driftsklart. Rev. Dato Revisjonen gjelder Sign. Utarbeidet av: Sign.: Svein Forberg Liane Kontrollert av: John Kleiv Oppdragsansvarlig / avd.: Sign.: Oppdragsleder / avd.: John Kleiv / 222 Svein Forberg Liane / 222 p:\222\ kvinnherad komm - ølve og hatlestrand vv\08 rapporter\rapporter\ølve vv - forprosjekt docx

3 Innhold 1 INNLEDNING STATUS Vannbehandling, vannkvalitet og hygienisk sikkerhet Vannkvalitet Hygienisk sikkerhet Vannforbruk og produksjonskapasitet Trykkforhold på nett Teknisk tilstand på vannverksbygg Tilstanden til distribusjonssystemet Tiltaksbehov MÅL OG KRITERIER FOR NYTT VANNVERK Mål for drikkevannskvalitet Produksjonsbehov Mål for leveransetrykk og lekkasjenivå Miljømål for prosjektet VANNBEHANDLINGSANLEGG OG RÅVANNSPUMPING Mulige prosessløsninger Direktefiltrering på alkalisk flermediafilter (Moldeprosessen) Direktefiltrering på kontinuerlig spylende filter og etterfølgende marmorfilter (Grimstadprosessen) Filtrering gjennom nanofiltermembraner Koagulering på ultrafiltermembraner Ozonering-biofiltrering med foregående marmorfilter (Skiensprosessen) Oppsummering og anbefaling Lokalisering av nytt vannverksbygg Tomtevalg Forbedret adkomstveg Prosessalternativ 1: Direktefiltreringsanlegg (Moldeprosess) Prosessenheter og dimensjonering Løsning for prosessbygg med rentvannsbasseng Spylevannsmengder og -håndtering Kostnadsvurdering Prosessalternativ 2: Ozonering-biofiltreringsanlegg Prosessenheter og dimensjonering Løsning for prosessbygg med rentvannsbasseng Spylevannsmengder og -håndtering Kostnadsvurdering Side 1

4 4.5 Råvannspumpeanlegg og inntak Ny pumpestasjon Brothølen Ny inntaksledning Kommunikasjonssystem Kostnadsvurdering TRYKKFORHOLD, HØYDEBASSENG OG TRYKKØKNINGSSTASJONER Nye trykksoner Nytt høydebasseng på Hjortland Bassengstørrelse Lokalisering og adkomst Bassengutforming Kostnadsvurdering Trykkreduksjoner og trykkøkningsstasjoner Trykkreduksjon Ølve Trykkreduksjon Gjermundshavn Trykkøkning Kvitbergvatnet Tykkøkning Skarvatun Øvrige lokale småstasjoner Kostnadsvurdering OPPSUMMERING OG ANBEFALINGER Anbefalt vannbehandlingsprosess Kvalitativ sammenlikning Miljøaspekter Kostnadssammenlikning Prosessvalg Samlet utbyggingskostnad Økte driftskostnader Framdrift for samlet utbygging Forbedringstiltak på lengre sikt Forsterket overføring mot Hjortland basseng Økt forsyningssikkerhet Hamarhaug-Håvik

5 Vedleggsliste Vedlegg 1: Vannkvalitet variasjonskurver for farge og turbiditet Vedlegg 2a: Prosesskjema direktefiltrering flermediafilter (Moldeprosess) Vedlegg 2b: Prosesskjema direktefiltrering kontinuerlig spylende filter (Grimstadprosess) Vedlegg 2c: Prosesskjema membranfiltrering nanomembraner Vedlegg 2d: Prosesskjema membranfiltrering/koagulering ultramembraner Vedlegg 2e: Prosesskjema ozonering-biofiltrering (Skiensprosess) Vedlegg 3: Skisseforslag vannverksbygg for direktefiltrering (Moldeprosess) Vedlegg 4: Skisseforslag vannverksbygg for ozonering-biofiltrering Vedlegg 5: Systemskisse distribusjonsnett - nye trykksoner Vedlegg 6: Ledningskart med ny soneinndeling og plassering av vannverksstasjoner 3

6 1 INNLEDNING, som forsyner ca personer, er moden for kraftig fornying. Man trenger å forbedre drikkevannskvaliteten og den hygieniske sikkerheten for å oppfylle krav i drikkevannsforskriften. I tillegg må man øke produksjonskapasitet, etablere kapasitetsreserver/utjamningsbasseng og forsøke å redusere det høye lekkasjenivået på ledningsnettet. Gammelt vannverksbygg med råvannstanker og gammel råvannspumpestasjon er svært nedslitte og er uhensiktsmessige å bruke videre. Eksisterende ledningsnett skal imidlertid fortsatt benyttes slik det er. Kvinnherad kommune har bedt Sweco Norge AS om å prosjektere et nytt Ølve og Hatlestrand vannverk. I foreliggende rapport presenteres vår anbefaling til utbyggingsløsning, herunder ny, omfattende vannbehandling, nye høydebasseng, nye pumpestasjoner og nye trykksoner i distribusjonsnettet. Som informasjonsgrunnlag har vi benyttet Asplan Viaks forprosjekt fra 2008, data om råvannskvalitet og forbruk fra de siste 3 år, ny kunnskap om vannbehandlingsløsninger i lys av forventet råvannsutvikling, og ikke minst erfaringer og ønsker fra kommunens administrasjon og driftsorganisasjon. I samband med forprosjektet er det foretatt befaringer med kommunens VA-organisasjon på andre, sammenliknbare vannverk i Hordaland (Sund og Øygarden) og Telemark (Bø og Ulefoss). Erfaringsinnhenting fra andre har vært nyttig for de oppdaterte vurderinger som nå presenteres. 4

7 2 STATUS 2.1 Vannbehandling, vannkvalitet og hygienisk sikkerhet Råvannet fra Håvikvatnet/Brothølen pumpes til et vannbehandlingsanlegg som kun består av siling og UV-desinfeksjon. Her har man også klordesinfeksjon i reserve som slår inn automatisk ved strømbrudd, omløp eller utfall av UV. Plansilene på innløp til råvannsbasseng fjerner større partikler fra vannet. De blir regelmessig rengjort manuelt. UV-desinfeksjonsanlegget består av 2 parallelle aggregat av type Berson InLine 450+, mediumtrykk. Kun ett aggregat er slått på av gangen. Det andre aggregatet står i reserve og sjaltes automatisk inn ved feilalarm på det som er i drift. Alternering gjøres manuelt. Ut fra gammelt stråledosevurdering (snitt > 30 mws/cm 2 ) har hvert UV-aggregat kapasitet på m 3 /h ved UV-transmisjon % pr. 5 cm (UVT5). UV-transmisjon i utgående vann måles månedlig og varierer mellom 22 og 29 % pr 5 cm. Merk at UV-anlegget har vesentlig lavere kapasitet ved biodosimetrisk vurdering (reg. stråldose 40 mws/cm 2 ), kun 75 m³/h ved UVT5 = 44 % Vannkvalitet Analyseresultat for råvann (innløp VBA) og rentvann (utløp VBA) i perioden er slik: Parameter Råvann Rentvann Grenseverdi i forskrift Kimtall 22 o C (pr. ml) (<100) (4 av 35 prøver >100) Koliforme bakt. (pr. 100 ml) (4 av 36 prøver 1) (1 av 36 prøver 1) E. coli (pr. 100 ml) (1 av 34 prøver 1) ph 6,1-6,7 6,4-6,7 6,5-9,5 Farge (mg Pt/l) <20 Turbiditet (FTU) 0,2 1,4 0,1-0,3 <1 UV-transmisjon (% pr. 5 cm) % % -- TOC (mg C/l) én analyse 4,1 -- <5,0 Jern (mg/l) én analyse 0,04 -- <0,2 Mangan (mg/l) én analyse 0, <0,05 Det bemerkes at det er analysert råvannsprøver med høyere verdier for farge og turbiditet, og lavere UV-transmisjon, enn det som er presentert foran. Det mistenkes internforurensing av 5

8 intern prøvesløyfe, da verdiene ikke samsvarer med samtidige analyser på utgående vann. Det er intet i vannbehandling eller annet som skulle tilsi vesentlige kvalitetsforskjeller på rå- og rentvann med hensyn på disse parametre. Variasjonene i farge og turbiditet i rentvann (etter siler, råvannsbasseng og UV) er også vist på kurver i vedlegg 1. Man tar også månedlige analyser av vannprøver fra tre steder på ledningsnettet. Med unntak av et par utslag av høyere farge og turbiditet i Gjermundshavn, er resultatene fra nettkontrollen tilnærmet lik den presenterte rentvannskvaliteten i tabellen foran. Konklusjonene mht. vannkvalitet er: - Drikkevannet har god hygienisk kvalitet, og UV-desinfeksjonen fungerer bra mht. indikatorbakteriene. - Drikkevannet har høyere farge enn drikkevannskriftens kravgrense. Fargen er forårsaken av humus. - Vannets innhold av organisk stoff målt som TOC må forventes i perioder å være høyere enn drikkevannforskriftens kravgrense. - Vannets UV-transmisjon er lav, og langt lavere enn UV-anleggets biodosimetriske typegodkjenning tillater. (UV-anlegget vil dermed ikke fungere som godkjent hygienisk barriere mot bakteriesporer, dog som én akseptabel barriere mot bakerier og virus.) - Det kan forventes partikkel- og slamansamling på ledningsnettet, som lett løsner når vannhastigheten i rørene blir høy. Dette vil i så fall gi kortere perioder med dårlig drikkevannskvalitet uten at det nødvendigvis fanges opp i de månedlige nettprøvene. - Vannet har normalt lavere ph enn drikkevannsforskriftens kravgrense, og virker noe tærende på betongoverflater og kobberinstallasjoner. - Vannet har lavt innhold av jern og mangan. Forespeilede endringer i klima tilsier mer nedbør og avrenning og ikke minst hyppigere perioder med ekstremvær. Økning i humus- og partikkelinnhold i Håvikvatnet og Brothølen framover må forventes. 6

9 2.1.2 Hygienisk sikkerhet Drikkevannsforskriften setter krav til to hygieniske barrierer i drikkevannssystemet. Dette forhold er nærmere kommentert og konkretisert i Norsk Vann rapport 169/2009 Optimal desinfeksjonspraksis fase 2 (ODP2) som er å anse som rettesnor for barrierevurdering av drikkevannskilder sammen med lokale risiko- og sårbarhetsanalyser. Ut fra råvannsanalysene er det registrert lite fekal forurensing ved inntakspunktet i Brothølen. I og med at det ikke er bebyggelse i nedbørsområdet, anses risikoen for human fekal forurensing å være liten. Enkeltregistreringer av koliforme bakterier og E. coli i lavt antall stammer trolig fra ville dyr. Selv om råvannsanalyser mht. bakteriologisk forurensing kun er gjort månedlig, og ikke har inkludert Intestinale enterokokker og Clostridium perfringens, vil vi plassere kilden i såkalt kvalitetsnivå B (nest best). Et vannverk med en slik kilde, og med personer tilknyttet, krever i følge ODP2 følgende barrierehøyde: - 4,5 log (99,997 %) reduksjon for bakterier - 4,5 log (99,997 %) reduksjon for virus - 2,0 log (99 %) reduksjon for parasitter og bakteriesporer Det installerte UV-anlegget (gjennomsnittsdose >30 mws/cm 2 ) gir i følge ODP2 maksimalt følgende inaktiveringsgrad: - 3 log for bakterier - 3 log for virus - 2 log for parasitter Ut fra en slik vurdering må man her etablere tilleggsvannbehandling som gir ytterligere 1,5 log fjerning av bakterier og 1,5 log fjerning av virus for å gi nødvendig hygienisk sikkerhet. Som nevnt tidligere må vannproduksjonen gjennom UV-anlegget begrenses dersom det også skal fungere som hygienisk barriere mot bakteriesporer. 7

10 2.2 Vannforbruk og produksjonskapasitet Tabellen under viser årsforbruk og variasjoner i døgnbruk og timeforbruk de siste 3 år: Årsforbruk m 3 /år m 3 /år m³/år Døgnforbruk - Snitt - Maks - Min 725 m 3 /døgn 1025 m³/døgn 580 m³/døgn 700 m 3 /døgn 1125 m³/døgn 570 m³/døgn 780 m³/døgn 930 m³/døgn 540 m³/døgn Timeforbruk (momentant) - Maks - Min 72 m³/h 11 m³/h 72 m³/h 15 m³/h 68 m³/h 18 m³/h Forbruket varierer lite med årstidene, dvs. ikke noe vesentlig høyere forbruk om sommeren enn om vinteren slik man oftest ser ved andre, tilsvarende vannverk. Vannproduksjonen på natten er nå på m³/h (7-8 l/s). I og med at det her må forventes å være et svært begrenset nattforbruk hos tilknyttet industri og øvrige abonnenter, skyldes dette hovedsakelig lekkasjer i hovedledningsnett og stikkledninger. Lekkasjenivået ved vannverket synes pr. i dag å være på ca. 15 m³/h (4 l/s), noe som tilsier nær 50 % av det samlede årsforbruk. Råvannspumpestasjonen ved Brothølen kan i dag levere maksimalt 65 m³/h (18 l/s), eller 1500 m³/døgn om den går hele tida. I de siste års maks.døgn går pumpene timer/døgn. Den er således en flaskehals med hensyn til vannverkets leveringskapasitet. 2.3 Trykkforhold på nett Vannverksbygget med råvannsbasseng ligger på kote +110, med vannspeil opp til kote Dette danner utgangstrykk for hele forsyningsområdet fra Hamarhaug i vest til Gjermundshavn/Vestervik i nordøst, med unntak av trykkforsterkning mot Skarvatun der bebyggelsen ligger på kote Hoveddelen av bebyggelsen i hovedtrykksona ligger på kote +5-50, og trykket på nett er dermed flere steder svært høyt. Dette forklarer også den store lekkasjeandelen. På høydedraget over Hjortland ligger hovedledningen på ca. kote +70. Ønsket om selvfallsforsyning til høyereliggende abonnenter og over Hjortland mot Hatlestrand og Gjermundshavn forklarer etableringen av det høye utgangstrykket. 8

11 2.4 Teknisk tilstand på vannverksbygg Vannverket ble etablert i privat regi i 1975, og overtatt av Kvinnherad kommune i Vannverksbygg og råvannspumpestasjon er fra etableringstidspunktet. Vannverksbygget består av to like store råvannsbasseng på totalt 270 m 3. Tilkomst til silanlegget ved bassengoverflaten på toppen skjer via et tårn mellom tankene. Tankene består av betongringer som har tydelige lekkasjer i skjøtene. Tårnbygget er av tre. Kloringsanlegget er plassert i trebyggets første etasje. UV-anlegget fra 2006 er midlertidig plassert i egen container rett foran bygget. Både vannverksbygg og råvannspumpestasjon er av dårlig teknisk forfatning. Vi ser ingen verdi i rehabilitering eller gjenbruk, og riving av bygg og installasjoner vurderes derfor som eneste farbare løsning. Det 6 år gamle UV-anlegget er i teknisk bra stand og har god kapasitet. Det foreslås derfor benyttet videre i nytt vannbehandlingsanlegg. 2.5 Tilstanden til distribusjonssystemet Bortsett fra de små råvannsbassengene er det ingen reserve- eller utjamningsvolum i distribusjonssystemet. Det gjør systemet sårbart, for eksempel når forbruket er høyt eller ved svikt eller strømutfall i råvannspumpestasjonen. Det kommunale hovedledningsnettet er på ca. 25 km. I tillegg kommer alle lokale avstikk i byggefeltene. Hovedledningene består av: - Inntaksledning i Brothølen: Ø110 PEH NT10, lengde 60 m - Råvannspumpeledning: Ø160 PVC NT10, lengde 850 m - Ledning VBA-Eggjane (deling): Ø160 PVC NT10, lengde 1400 m - Ledning Eggjane-Ølve: Ø160 PVC NT10, lengde 3100 m - Ledning Ølve-Hamarhaug/Håvik: Ø110 PVC/PEH NT10, lengde 3500 m - Ledning Eggjane-Gjermundshavn: Ø160 PVC/PEH NT10/16, lengde 8900 m - Ledning Gjermundshavn-Vestervik: Ø110 PVC, NT10, lengde 4000 m - Avstikk til Skarvatun: Ø110/Ø75 PVC, NT10, lengde 2600 m Med dagens høye utgangstrykk har ledningssystemet tilstrekkelig kapasitet for normalt forbruk. Ledningsdimensjonene i mesteparten av nettet er imidlertid for små, og avstandene for store, til man mange steder kan ta ut tilfredsstillende med brannvann. (I følge veileder til Lov om brannvern behøves slukkevannmengde 1000 liter/min ved boligbrann, og hele 3000 liter/min ved større branner i industri- og institusjonsbygg.) Det vises til simulering i nettmodeil som ble foretatt av Asplan Viak i Spesielt påpekes problem med tiltrekkelig brannvannsforsyning i selvfallsledningen over Hjortland mot Hatlestrand og Gjermundshavn. 9

12 De små ledningsdimensjonene tilsier at nettrykket i endepunktene vil variere mye med forbruket. Kommunens driftsavdeling har påpekt vanskeligheter med å få til lekkasjesøk på ledningsnettet, bl.a. pga. lang avstand mellom vannkummene. 2.6 Tiltaksbehov For å oppfylle forskriftskrav og levere et fysisk godt nok drikkevann til abonnentene må man innføre utvidet vannbehandling for å redusere farge, partikkelinnhold og organisk stoff, samt heve ph. Bedre hygienisk sikkerhet i drikkevannsforsyningen er nødvendig. Gjennom utvidet vannbehandling for farge- og partikkelfjerning vil man samtidig oppnå bedre hygienisk sikkerhet. Inntakspumpestasjonen i Brothølen bør fornyes, bl.a. med mer kapasitetsreserve. Det må etableres rentvanns bassengvolum i systemet for å kunne utjamne forbruk, gi nok brannvann og inneha forsvarlige reserver ved eventuelt svikt i vannproduksjonen. Lekkasjenivået bør reduseres for å spare pumpeenergi og innsatsfaktorer i vannbehandlingen. Lekkasjer kan reduseres effektivt ved å redusere trykket på de store deler av nettet der trykket er høyt. Ulempen er selvsagt at det vil gå utover vannforsyningen til høyereliggende abonnenter langs samme hovedledning, med mindre man etablerer mange små, lokale trykkøkningsstasjoner. Man bør etter hvert etablere tilstrekkelig med egnede steder på distribusjonsnettet for å kunne lytte eller måle seg fram til lekkasjepunkter som bør repareres, eller hele ledningsstrekk som bør fornyes. Utskifting til større ledningsdimensjoner flere steder for å kunne få fram nok brannvann, og stabilisere nettrykket, bør vurderes i alle fall på litt sikt. Dette ses ikke nærmere på i foreliggende rapport. 10

13 3 MÅL OG KRITERIER FOR NYTT VANNVERK 3.1 Mål for drikkevannskvalitet Gjennom ny, utvidet vannbehandling bør man oppnå følgende parametermål for rentvann: - Farge: < 5 mg Pt/l - Organisk stoff: < 3,0 mg TOC/l - Turbiditet: < 0,2 FNU - UV-transmisjon: > 65 % pr. 5 cm - ph: 7,8-8,2 - Koliforme bakterier: 0 - E.coli: 0 - Kimtall 22 o C: < 10 pr. ml på utløp etter UV < 100 pr. ml på nettet I tillegg skal alle øvrige parameterkrav i drikkevannsforskriften være oppfylt. Presenterte mål for farge, TOC og turbiditet stemmer overens med anbefalinger i drikkevannsforskriftens veileder til indikatorparametre for hygienisk barrierer i et vannbehandlingsanlegg med koagulering (tabell C). Kravet om tilstrekkelige hygieniske barrierer i vannbehandlingen skal oppnås. 3.2 Produksjonsbehov Ved vurdering av nødvendig produksjonskapasitet til nytt vannverk tar vi hensyn til forventet økt tilknytning og forbruk framover. Vi foreslår og legger til grunn at vannverket dimensjoneres med utgangspunkt i følgende: - Antall personer: 1500 pers. - Spesifikt forbruk: 250 l/pers. døgn - Næringsforbruk: 150 m 3 /døgn - Lekkasjer: 400 m 3 /døgn - Reserve: 350 m 3 /døgn - Maks. døgnfaktor: 2,0 Dimensjonerende vannforbruk blir da: (1500 x 0, ) x 2, = 1800 m 3 /døgn = 75 m 3 /h (21 l/s) 3.3 Mål for leveransetrykk og lekkasjenivå Det anbefales og legges til grunn at vanntrykket i det kommunale ledningsnettet holdes mellom 3 og 10 bar. 11

14 Det bør videre være et mål at alle abonnenter får så stabilt trykk som praktisk mulig. Vi anbefaler at kommunen setter seg som mål at lekkasjeandelen kommer under 30 % av samlet vannleveranse. Dette kan oppnås med trykkreduserende tiltak og/eller utskifting eller reparasjon av dårlige ledninger. 3.4 Miljømål for prosjektet Utbyggingen av nytt vannverk skal generelt ha en høy miljøstandard med tanke på bærekraft og forurensing. Dette skal synliggjøres i så vel planlegging, utbygging og senere drift. Det foreslås følgende miljømål for prosjektet: - Energieffektive løsninger skal benyttes både ved samlet systemvalg og i pumpe- og vannbehandlingsanlegg. - Vannverksanlegg skal ikke okkupere dyrkbare areal. - Vannbehandlingsprosessen skal ikke gi større tap av vann enn maksimalt 10 % av innpumpet vannmengde. - Spylevann og slamproduksjon fra vannbehandlingen skal ikke medføre skadelig forurensing av miljøet. - Vannverksbygg skal behøve lite elektrisk energi til oppvarming, og varmegjenvinning og varmepumpeløsninger skal søkes benyttet. - Utbyggingene skal gjøres med energieffektive innsatsfaktorer, og med minst mulig masse- og materialtransport i byggetida. - Nye materialer som benyttes, skal ha lang holdbarhet og inneholde minst mulig forurensende tilsettingsstoffer. - Ved lagring av kjemikalier i byggefasen og ved senere drift skal det sikres godt mot forurensing. - Høy grad av kildesortering skal benyttes ved riving og nybygging, og gjenbruk skal vurderes. - Anleggsarbeidene skal være til minst mulig sjenanse for naboer og øvrig befolkning i området, og det skal settes spesifikke krav til støy og transport. Miljømålene skal konkretiseres nærmere i den videre prosjektering. 12

15 4 VANNBEHANDLINGSANLEGG OG RÅVANNSPUMPING 4.1 Mulige prosessløsninger Flere vannbehandlingsløsninger er vurdert. I foreliggende kapittel presenteres kort ulike, egnede prosessalternativ med fordeler og ulemper Direktefiltrering på alkalisk flermediafilter (Moldeprosessen) Løsningen innebærer tilsetting av jernklorid som koaguleringsmiddel foran et nedstrøms flermedia filter bestående av antrasitt, sand og marmor. En slik direktefiltrering sørger for at humus, ladede partikler og mikrober destabiliseres av de 3-verdige jernionene og fnokker seg sammen til større partikler som skilles ut i etterfølgende filter. Marmorlaget i bunn av filteret sørger for heving av ph, alkalitet og kalsium til ønsket nivå, samtidig som løs jernrest feller ut. Filteret må tilbakespyles minst 1 gang daglig for å fjerne avsatt jernslam. Spylingen skjer med vann og luft. Filterspyling og etterfølgende modning (førstefiltrat til avløp) varer minutter pr. filter. Modning kan skje samtidig med vannproduksjon på de øvrige filter. Ved korrekt dimensjonering og drift er direktefiltrering en selvstendig hygienisk barriere. UV-desinfeksjon er behøvelig for sluttdesinfisering, helst etter at vannet har hatt en viss oppholdstid i basseng slik at faren for jern- og kalkavsetning på UV-lampene reduseres. Prosesstrinnene blir slik: Tilsats JKL Filtrering alkalisk 3 mediafilter (nedstrøms) Klorering i reserve Rentvannsbasseng UV-desinfeksjon Det vises til flytskjema i vedlegg 2a. Det er mange anlegg av denne typen i Norge, ikke minst flere store byvannverk. Kvinnherad kommune benytter fra før prosessen ved Husnes vannverk med godt resultat. Pga. for optimistisk filterdimensjonering har mange anlegg av denne typen problemer med å produsere den vannmengde som var forespeilet. Stor slamansamling, tiltetting og skjevfordeling i filter er med på å forklare dette Direktefiltrering på kontinuerlig spylende filter og etterfølgende marmorfilter (Grimstadprosessen) Det tilsettes her koagulant (jernklorid eller PAX) samt base for nødvendig styring av koagulerings-ph foran et oppstrøms sandfilter av type DynaSand. Avsatt slam vaskes ut kontinuerlig vha. mammutpumpe (luftinjisering i bunn av filteret). Ca. 10 % av tilført vann ledes med dette til avløp. Vasket sand faller tilbake på toppen av filtersenga. For å fjerne restpartikler (restturbiditet) etter DynaSand, samt heve vannets ph, alkalitet og kalsiuminnhold, anbefales et separat marmorfilter som et 2. filtertrinn. Tilsats av CO 2 -gass før marmorfilter er erfaringsmessig nødvendig for å kontrollere karbonatiseringen. 13

16 Prosesstrinnene blir slik: Tilsats lut Tilsats PAX/JKL Filtrering DynaSand Tilsats CO 2 Marmorfilter (nedstrøms) Klorering i reserve Rentvannsbasseng UV-desinfeksjon Det vises til flytskjema i vedlegg 2b. Prosessen gir god rentvannskvalitet og man har mange muligheter for individuell regulering av hvert trinn i prosessen. Produksjonskapasiteten er konstant fordi slamansamling unngås. En ulempe er behovet for mange kjemikalier, og doseringsmengder som må være korrekt. Løsningen er relativt arealkrevende. Prosessen med de trinn som her er beskrevet, benyttes ved de store vannverkene i Grimstad, Tvedestrand og Risør med gode resultat Filtrering gjennom nanofiltermembraner Ved å filtrere humusholdig vann gjennom membraner med poreåpning mindre enn 2-3 nanometer holdes humus, partikler, virus, bakterier og andre mikrober tilbake. Spiralmembran laget av celluloseacetat passer til formålet. Nødvendig driftstrykk for disse er 5-6 bar. Råvannet ledes på tvers over membranoverflaten og sirkuleres over anlegget for å begrense rask beleggdannelse på membranoverflaten % av inngående vannmengde ledes kontinuerlig til avløp som konsentrat. Tilstrekkelig rengjøring av membranene er nødvendig for å unngå kapasitetssvikt. De vaskes normalt daglig med organisk vaskemiddel og klor, noe som skjer automatisk. I tillegg trengs syre/base-vask fra én til flere ganger i året for å fjerne belegg som ikke fjernes ved standard vask. Spesialvask gjøres vanligvis av leverandør. Ved tidvis høyt partikkelinnhold/turbiditet i råvannet slik som her, må man ha en god forbehandling for å unngå gjentetting i membrangangene, kapasitetssvikt og rask utskifting av membranelement. Vi anbefaler installering av sandfilter som forbehandling for å fjerne partikler over 1 mikrometer før membranfilteranlegget. Membranfiltrering fungerer som hygienisk barriere, forutsatt at det ikke oppstår brudd i membranflate eller i skjøtene mellom membranelement. Etterfølgende kontinuerlig UV-desinfeksjon er etter vår oppfatning nødvendig som tilleggsbarriere. Vannglass kan brukes for ph-justering. Prosesstrinnene blir dermed: Sandfilter (trykktanker) Nano membranfilter UV-desinfeksjon Klorering i reserve Tilsats vannglass Rentvannsbasseng Det vises til flytskjema i vedlegg 2c. Prosessen benyttes på mange små vannverk i Norge med normalt gode resultat mht. vannkvaltiet. Problem med kapasitetssvikt er imidlertid ofte forekommende, og mange steder må de kostbare membranene skiftes etter kortere tid enn forespeilet 6-8 års levetid. Kvinnherad kommune har selv god erfaring med membranfilteranlegg ved vannverkene i Varaldsøy og Herøysund. 14

17 4.1.4 Koagulering på ultrafiltermembraner En ny prosess i Norge er å tilsette aluminiumskoagulent (PAX) til råvannet før filtrering gjennom ultrafiltreringsmembraner med poreåpning på nanometer (0,01-0,1 mikrometer). Koaguleringen er nødvendig for å destabilisere humuskolloider, små partikler og eventuelle virus slik at de danner småfnokker som kan skilles ut på membranflaten. Det finnes to aktuelle ultramembrantyper: - Hulfibermembraner av plastmaterial (10-20 nanometer poreåpning, driftstrykk 1,5-2 bar) - Keramiske membraner (ca. 100 nanometer poreåpning, driftstrykk ca. 0,5 bar) Begge typene er såkalte dead-end membraner, dvs. at alt vannet presses gjennom membranene uten tverrstrøm og sirkulering som ved spiralmembraner. Fjerning av avsatt slam gjøres med svært hyppig motvannstrøm (pulsering), og ved regelmessig kjemikalievask fortrinnvis med lut og klor. Driftstrykket og vanntapet er langt lavere enn ved nanofiltrering. Slamproduksjonen er omtrent som ved et tradisjonelt koaguleringsanlegg, kanskje noe lavere. Kun enkel forbehandling gjennom trykksil med 50 mikrometer spalteåpning er her behøvelig. Etterfølgende kontinuerlig UV-desinfeksjon er nødvendig. Vannglass for ph-regulering til slutt kan her anbefales. Prosesstrinnene blir dermed: Trykksil Tilsats lut Tilsats PAX Rørflokkulering Ultra membranfilter UV-desinfeksjon Klorering i reserve Vannglass Rentvannsbasseng Det vises til flytskjema i vedlegg 2d. Vannbehandling med hulfibermembraner fra Norit (norsk leverandør Noka AS) er etablert ved store Levanger vannverk, som er det eneste av sitt slag i Norge. Erfaringene etter ca. 5 års drift er gode. Keramiske membraner fra Japan (norsk leverandør Inrigo AS) er på vei inn på det norske markedet, og skal nå testes ut på vannverket i Vanvikan Ozonering-biofiltrering med foregående marmorfilter (Skiensprosessen) Ved å tilsette det kraftige oksydasjonsmiddelet ozon til vannet spaltes organiske komponenter og fargen blir dermed kraftig redusert. Ozon fjerner også stoffer i vannet som gir lukt og smak, og spalter eventuelle mikroforurensinger. Ozon er et kraftig desinfeksjonsmiddel, og ved lave doser deaktiveres virus, bakterier og de fleste parasitter. Erfaringene tyder også på at ozon gir en viss mikroflokkulering og dermed bedre partikkel-/ turbiditetsfjerning i etterfølgende filter. 15

18 Ozonet (O 3 ) dannes når oksygengass kommer inn i et elektrisk spenningsfelt. Ozonet produseres ved vannbehandlingsanlegget med vanlig luft som basis. Ozonproduksjonen skjer slik: Kompressor Oksygengenerator Ozongenerator. Ozonet i seg selv fjerner ikke organisk stoff, tvert om gjør det at organisk materiale i vannet blir mer tilgjengelig for bakteriell biologisk nedbrytning. Ozonert humusvann må derfor ikke slippes direkte på nett uten at det mest lettnedbrytbare organiske materialet er fjernet gjennom biologisk omsetning, og da i praksis i et biologisk filter. Alternativet er kraftig og uakseptabel bakterievekst i ledningene. Nedstrøms biologisk filter bestående av knust Leca (Filtralite) eller aktivt kull med normal oppholdstid (EBCT) over 40 minutt er å anbefale. Filteret må også ha et lag med finsand i bunn for å fjerne evt. slamslipp fra biofilterdelen. Biologisk omsetning påvirkes av temperatur og vannets ph, og justering til ca. ph 8,0 før biologisk filter synes å være gunstig i alle fall i teorien. For å fjerne partikler fra råvannet og heve/stabilisere ph anbefales separat marmorfilter før biofilteret. Tilsats av CO 2 -gass for kontroll med karbonatiseringen er nødvendig. Kontinuerlig UV-desinfeksjon må innføres til slutt. Tilsats av klor i lav dose kan også bli nødvendig for å redusere faren for videre kimvekst på ledningsnettet. Prosesstrinnene blir dermed: Tilsats CO 2 Tilsats ozon Reaksjonskammer Marmorfilter Biologisk filter UV-desinfeksjon Klorering Rentvannsbasseng Det vises til flytskjema i vedlegg 2e. Fordeler med prosessen i forhold til koaguleringsanlegg er svært liten slamproduksjon, filterspyling kan skje sjelden (hver eller annenhver uke) og spylevannsavløpet kan ledes direkte til nærmeste resipient etter noe fordrøyning. Det er etter hvert blitt mange vannverk med ozonering-biofiltrering i Norge, hvor det desidert største er Steinsvika vannverk i Skien. Erfaringene fra Skien, der det organiske innholdet i råvannet er relativt lavt, er svært gode. På vannverk hvor råvannets organiske innhold er høyt (> 5 mg TOC/l), eller der biofilteret ikke fungerer godt, kan høy kimvekst på nett bli en utfordring, uten at det nødvendigvis medfører slamproblemer. For å unngå behov for svært store biofiltervolum vil vi ikke anbefale ozonering-biofiltrering der råvannet til vanlig har høyere farge enn ca. 30 mg Pt/l. 16

19 4.1.6 Oppsummering og anbefaling Fordeler og ulemper med de presenterte prosessløsningene er oppsummert skjematisk i tabellen under. (Benyttet skalering: +++ er best, --- er dårligst) Effekt fargefjerning Effekt TOCfjerning Effekt hyg.barriere Risiko for kim på nett Energiforbruk Vannforbruk i prosessen Kjemikaliebruk Slamproduksjon og forurensing Arealeffektivitet Driftsvennlighet Kapasitetsfleksibilitet Tåleevne ved forverret råvann Investeringskostnad Driftskostnad Leverandøravhengighet Direktefiltrering flermediafilter Direktefiltrering kont.spyl.filter Membranfilter nano Membranfilter ultra + koag. Ozoneringbiofiltrering / / Etter samråd med kommunens VA-administrasjon velges i foreliggende forprosjekt å gjøre nærmere vurdering av direktefiltrering på flermediafilter (Moldeprosessen) og ozoneringbiofiltrering med foregående marmorfilter (Skiensprosessen). Begrunnelsen ligger i vurderinger presentert over, herunder en grov vurdering av totalkostnad i investering og drift. Egne og andres erfaringer med prosessløsningene fra tidligere veier også tungt. 17

20 Ved begge disse prosessløsningene vil man høyst sannsynlig oppnå de kvalitetsmål som ble presentert i kap. 3.1, i alle fall med dagens råvannskvalitet. Vi vil i det videre gjennom dimensjonering av kritiske prosesstrinn og løsningsvalg bl.a. vedr. slamutslipp søke å redusere de punkter som anses å være ulemper ved de to prosessalternativene. 4.2 Lokalisering av nytt vannverksbygg Tomtevalg Flere plasseringsalternativ for det nye vannverksbygget er blitt vurdert, ref. også tidligere forprosjekt i Kriterier som har dannet grunnlag, er: - Plassering nær eksisterende hovedledning før rentvannsfordeling til abonnenter. - Tomt på kotenivå for passe utgangstrykk for selvfall, og for god pumpeenergiutnyttelse. - Lett tilkomst, om nødvendig via ny veg. - Lite konfliktfylt lokalisering i forhold til annen bebyggelse og landbruksinteresser. - Plassering som ikke gjør det for vanskelig å håndtere og lede bort spylevannsavløp. Dette er forhold som dels er i innbyrdes konflikt med hverandre. Kommunens VA-administrasjon ønsker å plasseres nytt vannbehandlingsbygg med tilhørende rentvannsbasseng på kote +125 ovenfor det gamle vannverksbygget på Roaldstveit. Plasseringsstedet er vist på oversiktkart i vedlegg 6. Lokalisering på lavere kotenivå (kote ) og samtidig å senke trykket på nett er vurdert. Begrunnelsen er for å beholde dagens plassering, er å unngå svært mange nye, små trykkøkningsstasjoner på nettet, opprettholde trykket mest mulig over Hjortland (uten vesentlig trykkforsterkning), samt forenkle råvannspumpesystemet fra Brothølen til behandlingsbygget Forbedret adkomstveg Dagens veg til opp til vannverket er dårlig framkommelig, ikke minst på vinteren. Den er smal og bratt og går gjennom gårdstunet på Roaldstveit. Vegen er ikke egnet for transport med større kjøretøy i byggeperioden eller senere. Etter vurdering av flere traséløsninger, vil vi tilrå å anlegge en bredere og mindre bratt veg som i hovedsak følger dagens trasé. Forbedring må skje langs hele veilengden på ca. 950 m. Ny veg må legges nedenom gårdstunet. Det bygges også ny veg av enklere standard videre fra vannbehandlingsbygget og ned til Brothølen råvannspumpestasjon for å få grei tilkomst hit. Lengden på denne traktorvegen er ca. 800 m. 18