Forprosjekt etablering av nytt avløpsrenseanlegg i Mørkvedbukta

Transkript

1 Høgskolen i Narvik Avdeling for teknologi IHP 1606 Bacheloroppgave i teknologi Forprosjekt etablering av nytt avløpsrenseanlegg i Mørkvedbukta

2 Tittel (norsk): Forprosjekt etablering av nytt avløpsrenseanlegg i Mørkvedbukta Title (english): Pilotproject establishment of a new wastewater treatment plant in Mørkvedbukta Dato: Gradering: Åpen Kandidatnr: Prosjektgruppe 11 - Olaf Andreas Nicolaisen Antall sider: 82 Veileder: Bente Nymoen Vedlegg: 14 Oppdragsgiver: Bodø Kommune, avdeling for byteknikk Oppdragsgivers kontaktperson: Svein Ove Moen Sammendrag: Bacheloroppgaven omfatter forslag tilknyttet etablering av nytt avløpsrenseanlegg i Mørkvedbukta. Det er beregnet dimensjonerende mengde med avløpsvann inn til renseanlegget, foreslått metode for primærrensing av avløpsvannet ved hjelp av båndsil fra Salsnes Filter, forslag til type pumper (Xylem) og plassering (tørroppstilt under bakkenivå) i forhold til både målte vannmengder og omgivelser hvor anlegget er planlagt plassert. Det er utarbeidet forslag til lukthåndtering, prøvetaking og slamhåndtering. Bygningsmessige tiltak med skissert med forslag til plassering av siler, containerrom og servicefasiliteter. Det er også beskrevet og skissert en mulig metode for fremtidig sekundærrensing basert på biofilmreaktorbasert løsning fra Veolia Water Technologies. Det foreligger også et estimat over kostnadene ved prosjektet. Abstract: The thesis contains a proposal related to establishment of a new wastewater treatment plant in Mørkvedbukta. The dimensioning amount of wastewater is calculated, proposed method for primary treatment of wastewater using rotating belt filter from Salsnes Filter, proposed type pumps (xylem) and location (dry installed below ground level) in relation to measured amounts of wastewater and the surroundings where the plant is planned localized. It is drafted methods for handling emission of gases, sampling and sludge handling. A sketch proposals regarding plant layout and proposals for placement of rotating belt filter, container rom and service facilities. It is also described a possible method for future secondary treatment of wastewater based on a biofilm reactor solution from Veolia Water Technologies. The thesis also contains of an estimate of the project cost.

3

4 Sammendrag Bacheloroppgaven omfatter et forslag tilknyttet etablering av nytt avløpsrenseanlegg i Mørkvedbukta. Det er beregnet dimensjonerende avløpsmengde inn til renseanlegget Q maksdim = 106,6 l/s, og foreslått metode for primærrensing av avløpsvannet ved hjelp av tre båndsiler fra Salsnes Filter type SF Det bør videre utredes hvorvidt det er hensiktsmessig å benytte seg av kjemisk forbedret primærrensing hvor avløpsvannet forbehandles før silingen, alternativt mikrosiling av avløpsvannet. Det foreslås etablert to tørroppstilt frekvensregulerte pumper fra Xylem under bakkenivå som alternerer ved hver oppstart. Pumpekapasitet er på 112,4 l/s med en maksimal løftehøyde på 7,37 meter, der den ene pumpen fungerer som reserve ved driftsstans eller ved nødvendig vedlikeholdsarbeid. Et luftet sandfang på 19 m 3 etableres i forkant av pumpesump. Nød-/ virveloverløp tilknyttes pumpesump. Luft ut fra renseanlegget må behandles i et luktreduksjonsanlegg. Det er utarbeidet forslag til lukthåndtering ved bruk av ozon. Bodø kommune har opparbeidet seg gode erfaringer fra bruk av Ozon og det anses ikke å innebære noen helserisiko ved riktig bruk. I tillegg anbefales det at servicedelen av bygget kalt ren sone blir satt under overtrykk, og at det monteres ventilasjonsavsug i prosess- og containerrom. Det er utarbeidet et forslag til prøvetaking basert på vannmengdeproporsjonale døgnblandeprøver. I denne forbindelse foreslås det plassert en elektromagnetisk vannmengdemåler foran samlestokk slik at når en forhåndsinnstilt vannmengde har passert prøvetakingspunktet starter prøvetakeren med å ta ut en vannprøve. Detaljer rundt dette må utarbeides i samarbeid med leverandør. Slammet/silgodset blir avvannet i en silgodspresse som er integrert i silenheten. Slammet transporteres deretter videre ved hjelp av transportskrue til container som befinner seg i eget containerrom i 1 etasje. Det er foreslått etablert to containere, hver med en kapasitet på 8 m 3 og som tømmes ukentlig. På denne måten kan renseanlegget være i full drift under selve tømmingen. I tillegg har man en «back-up» løsning. Bygningsmessige tiltak med skissert med forslag til plassering av siler, containerrom og servicefasiliteter. Totalt arealbehov er anslått til ca. 320 m 2. ii

5 Det er beskrevet og skissert en mulig metode for fremtidig sekundærrensing basert på biofilmreaktorbasert løsning (MBBR) fra Veolia Water Technologies. Det foreligger et grovestimat over investeringskostnadene ved bygging av nytt primærrenseanlegg total beregnet til 30,7 millioner kroner inkludert etablering av ny adkomstvei for tyngre kjæretøy samt opparbeidelse av tomt. iii

6 Innholdsfortegnelse Forord... i Sammendrag...ii Forkortelser og begrepsforklaringer... vi 1. Innledning Formål Effekt- og resultatmål Rammer og begrensninger Planforhold Utslippstillatelse Hovedplan avløp Reguleringsbestemmelser Avløpssone Mørkved Befolkningsgrunnlag Dagens renseanlegg i Mørkvedbukta Plassering av nytt avløps renseanlegg Metode Teori Innledende teori Forurensningsforskriften Mekanisk rensing Ulike metoder for primærrensing Utforminger av siler Biologisk rensing Kjemisk rensing Sandfang Overløp Avløpspumper Pumpesump Spillvannsrør Beregninger Prøvetaking Luktfjerning Klima Dimensjoneringsgrunnlag iv

7 6.1 Forutsetninger Valg av sandfang Valg av avløpspumpeløsning Valg av metode for primærrensing Valg av type sil Kjemisk forbedret primærrensing Beregning av slammengde fra silanlegg Forslag til slamhåndtering Utslipp til resipient Prosessflyt nytt renseanlegg Forslag til lukthåndtering Forslag til prøvetaking Bygningsmessige tiltak Fremtidig metode for sekundærrensing Kostnader Anbefaling/konklusjon Videre arbeid Referanseliste Vedlegg v

8 Forkortelser og begrepsforklaringer Aerosoler. Aerosol er definert som ørsmå, finforstøvede partikler av enten fast stoff eller væske som holder seg svevende i en gass. Eksempelvis kan det bestå av bakterier og virus som medfører smittefare. Anionisk polymer. Er et kjemikalium som aggregerer nøytraliserte partikler. Anioniske polymerer benyttes ofte som flokkulant i vanlige kjemiske anlegg der partiklene er destabiliserte av metallsalt. Avløpsslam/slam. Avløpsslam består av forurensningene som tas ut av avløpsvannet ved de ulike renseprosessene. Avvanning. Avvanning innebærer at man separerer så mye som mulig av vannet fra tørrstoffet i slammet. Slammet er i avvanningsdelen ferdig hygienisert og utråtnet. Det man kaller for stabilt. BOF 5. Biokjemisk oksygenforbruk, er et mål på hvor stor mengden med oksygen som er forbrukt ved biokjemisk oksidasjon i forurenset vann over en periode av fem dager. FKOF. Filtrert KOF benyttes for analyse av kjemisk nedbrytbare organiske stoffer i henhold til Norsk Standard NS-ISO Hygenisering. Hygienisering oppnås ved at avløpsslammet utsettes for høy temperatur over et tidsrom for å fjerning av sykdomsfremmende bakterier og virus. Hygienisering skjer når slam er oppvarmet til 70 grader i minst en time eller behandlet med kalk med en ph som er større enn 12 - i minst 3 måneder. Det må ikke være påvist salmonella, og fekale streptokokker må være mindre enn 100 pr. gram. KOF. Kjemisk oksygenforbruk er et mål på innhold av kjemisk nedbrytbare organiske stoffer i avløpsvannet. Kote. Høydekurve. Linje på kart som forbinder punkter med samme høyde over havets middelvannstand. Kotehøyde. Høyden for et bestemt punkt i meter over havets middelvannstand (moh). Pe: Personekvivalent hvor 1 person = 1 pe, er definert som mengde organisk stoff som brytes ned biologisk med et biokjemisk oksygenforbruk over fem døgn på 60 gram oksygen per døgn. Polymer. Polymerer, syntetiske eller naturlige forbindelser som består av kjedeformede molekyler. Eksempler på syntetiske polymerer er polyetylen, polyvinylklorid og polyamid, på naturlige polymerer cellulose, proteiner. De fleste polymerer er organiske, men også uorganiske finnes, som mange naturlige silikater, glass og plastisk. Q. Betegnelse for vannmengde eksempelvis målt i l/s eller m 3 /s. vi

9 Q dim. Betegnelse for dimensjonerende vannmengde eksempelvis målt i l/s eller m 3 /s. Resipient. Resipient er en felles betegnelse på bekk, elv, innsjø, hav, myr eller annen vannkilde som er mottaker av forurenset avløpsvann. Samlestokk: Samlestokk frakter og fordeler avløpsvannet frem mot silprosessen. Separatsystem. Er et avløpsledningssystem der overvann og spillvann ledes gjennom adskilte ledninger. SS. Suspendert stoff er et mål for vekten av stoff/partikler per volumenhet av avløpsvannet som har en slik størrelse at det separeres fra vannet ved filtrering gjennom et filter med en bestemt porestørrelse. Det gir altså et mål for hvor mye slamtørrstoff det er i avløpsvannet. Stabilisering. Stabilisering kan oppnås ved å biologisk omsette det lettest nedbrytbare organiske stoffet i slammet, slik at dette ikke kan gå i forråtnelse og skape lukt. Nedbrytingen av det organiske stoffet kan gjøres aerobt med en form for kompostering eller anaerobt i en utråtningsprosess. Midlertidig stabilisering kan oppnås ved å tilsette kalk, slik at ph blir for høy til at man får luktskapende biologisk aktivitet i slammet. Flere av de aktuelle stabiliseringsprosessene forårsaker samtidig en temperaturøkning i slammet som sikrer hygieniseringen. τ maks. Betegnelse på den maksimale skjærspenning. For spillvanns-ledninger er minimumsverdier for skjærspenninger for å oppnå selvrensing lik 2 N/m 2 både for plast og betongrør. TKOF. Total ufiltrert KOF analyse av kjemisk nedbrytbare organiske stoffer i henhold til Norsk Standard NS-ISO vii

10 1. Innledning Da det på 1980-tallet kom krav om å rense avløpsvannet fra byer og tettsteder med utslipp til sjøresipienter, valgte mange å satse på siler som eneste rensemetode fordi dette var mer billig og mindre plasskrevende enn ved bruk av sedimenteringsbasseng. Ofte ble det ikke satt funksjonskrav til silanleggene, kun krav til at avløpsvannet skulle passere en sil med en bestemt lysåpning. Undersøkelser dokumenterte imidlertid at renseeffekten var meget beskjeden, hovedhensikten var jo tross alt å fjerne søppel fra avløpet som ville tilgrise strandsonen. Da det kom krav til primærrensing ble det startet opp arbeid med å utvikle finsilanlegg som kunne gi bedre renseeffekt med hensyn til suspendert stoff (SS) og biokjemisk oksygenforbruk (BOF 5 ) enn hva de tradisjonelle grovsilanleggene kunne gi. Det ble også konstatert at finsilanlegg ville kreve bedre forbehandling av avløpsvannet for å hindre driftsproblemer. I tillegg fikk man en annen type slam og større mengder slam, noe som krevde en eller annen form for etterbehandling. Bodø Kommune har etablert fire silanlegg og et biologisk/kjemisk renseanlegg for avløp fra kommunalt nett. I tillegg har kommunen totalt 12 slamavskillere i varierende størrelser. Bodø kommune har omtrent 275 km med avløpsledninger i varierende dimensjoner. Omtrent 22 % av avløpsledningsnettet er bygd etter år 2000, og det jobbes stadig med fornyelse og nyetablering. Det er planlagt å bygge et nytt finsilanlegg i Mørkvedbukta i Bodø som skal erstatte det gamle anlegget som ble etablert i Dette for å øke rensekapasiteten i takt med den planlagte boligutbyggingen i avløpssonen Mørkved, samt for å kunne imøtekomme både dagens krav til primærrensing, men også eventuelle fremtidige krav til sekundærrensing. 1

11 1.1 Formål Formålet med prosjektoppgaven er å utarbeide et forslag til etablering av et nytt renseanlegg i Mørkvedbukta. Ut ifra de planmessige forutsetninger som er nedfelt i områdereguleringsplanen [ref. 8] skal det etableres og dimensjoneres et nytt renseanlegg lokalisert et par hundre meter lengre ned mot sjøen fra det eksisterende anlegget. Bodø kommune ønsker at det gjennom forprosjektet utarbeides en anbefaling til pumpeløsning, røropplegg, type sil og antall må også vurderes i forhold til rensekrav og kapasitet. Slamhåndtering skal også vurderes og arealbehov kartlegges utfra alternative planløsninger. Anlegget skal være tilpasset for akkreditert prøvetaking. Avslutningsvis skal det også utarbeides et kostnadsoverslag tilknyttet både de bygningsmessige tiltakene og tekniske installasjoner. 1.2 Effekt- og resultatmål Effektmål Prosjektets effektmål ved etablering av et nytt avløpsrenseanlegg i Mørkvedbukta er at det vil gi en betydelig økning i kapasiteten i forhold til både dagens nivå, hvor det dimensjoneres for fremtidige boligutbygginger. I tillegg vil man kunne oppfylle krav til primærrensing gjennom 20 % reduksjon i BOF5 og 50 % reduksjon i SS, samt legge til rette for fremtidige krav til sekundærrensing. Resultatmål Prosjektet avsluttes ved at det foreligger en prosjektrapport hvor det gis en anbefaling om type sil, antall siler og tilhørende rensekapasitet. Inn- og utløpsanordninger er skissert, og løsning for akkreditert prøvetaking er beskrevet. Det er også utarbeidet en skisse til pumpeløsning, røropplegg og siler, og at det foreligger en kostnadsberegning over de bygningsmessige tiltakene. 2

12 1.3 Rammer og begrensninger Fylkesmannen i Nordland har gitt rammer for kommunalt utslippet av avløpsvann, hvor det er satt krav til rensing, prøvetaking og innrapportering av overvåkningsdata [ref. 3]. Det vises også til Bodø Kommunes hovedplan for avløp samt den kommunaltekniske normen for 2014 der rammebetingelser er gitt for arbeidet med rapporten. Normen henviser blant annet til lover og forskrifter herunder plan og bygningsloven, forurensingsforskriften o.l., Norsk Standard og VA-miljøblader [ref. 20]. Prosjektrapporten utgjør totalt 600 arbeidstimer og leveres til Høgskolen i Narvik innen 15.juni Bodø Kommune har også ønsket at det skulle utarbeides ulike forslag til plantegninger i forbindelse med forprosjektet. Innenfor de gitte tidsrammer har det vært vanskelig å fullføre dette arbeidet. 3

13 2. Planforhold 2.1 Utslippstillatelse Forskrift om begrensning av forurensning kalt forurensningsforskriften kapittel 14 stiller lovpålagte krav til utslipp av kommunalt avløpsvann fra større tettbebyggelser henholdsvis større enn eller lik 2000 pe til elvemunning eller større enn pe til sjø. I henhold til forurensningsforskriftens kapittel 14, 14-8 skal kommunalt avløpsvann med utslipp til mindre følsomt område gjennomgå sekundærrensing. Videre står det at Fylkesmannen kan gi unntak for sekundærrensing for kommunalt avløpsvann fra tettbebygde områder hvor det totale utslippet til sjø er mellom og pe. Dette forutsettes at; a) resipienten kan klassifiseres som mindre følsom b) utslippene minst har gjennomgått primærrensing og c) den ansvarlige gjennom grundige undersøkelser kan vise at utslippene ikke har skadevirkninger på miljøet I følge utslippstillatelse fra Fylkesmannen i Nordland til Bodø kommune ble det gitt fritak for sekundærrensing for alle kommunale avløpsutslipp på strekningen Kvalvika (Landegodefjorden) til Mørkved (Saltenfjorden) tilsvarende totalt pe [ref. 3]. Bodø tettbebyggelse og utslippssone Mørkvedodden faller inn under forurensningsforskriften kapittel 14. I følge kommunens utslippstillatelse er rensekravet for primærrensing satt til en rensegrad på 20 % reduksjon i BOF 5 og 50 % reduksjon i SS, alternativt er det satt krav til maksimal konsentrasjon målt i mg/l, henholdsvis 40 mg O 2 /l til BOF 5 og 60 mg/l til SS. 4

14 2.2 Hovedplan avløp Sentrale myndigheter og politikere har gjennom lover, forskrifter samt retningslinjer og planer lagt en rekke føringer for hvordan forvaltning av vannressursene skal skje, og fastsatt krav til avløpsløsning og avløpsbehandling. Bodø kommunes gjeldende hovedplan for avløp ble vedtatt i bystyret i Arbeidet med hovedplanen er basert på lover og forskrifter som regulerer avløpsområdet i Norge, gitt gjennom forurensningsloven herunder forskrift om rensing av avløpsvann (forurensingsforskriften). Andre aktuelle lover som kan nevnes er Kommunehelseloven, Vassdragsloven, Plan- og bygningsloven, Arbeidsmiljøloven og Lov om kommunale vann- og kloakkavgifter. I tilknytning til forurensningsloven samt de øvrige lover eksisterer det en rekke forskrifter som har vesentlig betydning for vann og avløpssektoren [ref. 4]. 2.3 Reguleringsbestemmelser Bodø Kommune ved bystyret vedtok i møte 19. juni og 11. september 2014 en langsiktig strategisk utviklingsplan for kommuneplanens arealdel for perioden , hvor det blant annet inngår nye fortettingsområder for fremtidig boligutbygging lokalisert til Mørkved [ref. 5]. Komité for plan, næring og miljø vedtok i møte den at planforslaget til områderegulering av Mørkvedbukta skoleområde skulle legges ut til offentlig ettersyn og sendes på høring i henhold til plan- og bygningslovens [ref. 6]. Hovedmålet med planarbeidet er å legge til rette for utbygging av barne- og ungdomsskole med tilhørende fasiliteter. I tillegg skal det gjennomføres en oppgradering av eksisterende avløpsanlegg med bakgrunn i den planlagte boligutbyggingen på Hunstad sør og Mørkved sør. Anlegget er foreslått flyttet lenger mot sør i Mørkvedbukta, ut fra hensyn til de nye tiltakene som er planlagt i området [ref. 8]. Det er satt av et areal på m 2 (120m 50m) til etableringen av det nye renseanlegget med oppstillingsplasser. I planforslaget foreslås det at alt areal på Mørkvedodden som ikke er planlagt til avløpsrenseanlegg, reguleres til friluftsområde. Planområdet er for øvrig kartlagt for kulturminner i september Det er søkt dispensasjon fra automatisk fredning i planforslaget [ref. 8]. Bodø kommune har i gjeldene økonomiplan budsjettert med kr 16 mill til bygging av nytt renseanlegg. 5

15 3. Avløpssone Mørkved 3.1 Befolkningsgrunnlag Basert på en befolkningsanalyse er det kommet frem til at en utbygging vil gi en økning fra 255 adresser i august 2014 til 1500 adresser i 2030 i området Hunstad sør, og en økning fra 158 adresser i august 2014 til 800 adresser i området Mørkved sør. De planlagte boligutbyggingene på Hunstad og Mørkved sør krever oppgradering av eksisterende avløpsrenseanlegg i Mørkvedbukta. Anlegget er foreslått flyttet lenger mot sør i Mørkvedbukta, ut fra hensyn til de nye tiltakene som er planlagt inn i området, som skole og forskningsbaserte etableringer tilknyttet universitetets i Nordland. Det er også vedtatt at kapasiteten til avløpsrenseanlegget skal utvides [ref. 6]. Dagens renseanlegg i Mørkvedbukta er plassert på en kommunal tomt, og er regulert til forran nevnt formål. Omkringliggende arealer er regulert til næringsformål og er bebygd med forskningsrelatert virksomhet innenfor maritim teknologi. I henhold til opplysninger hentet ut fra Bodø kommunes befolkningsstatistikk i programmet VA-gemini er befolkningstallet tilknyttet utslippssone Mørkvedbukta totalt på 9123 pe per 2014 [ref. vedlegg 10]. I følge opplysninger fra Bodø kommunen vil boligutbyggingen av området Hunstad sør og Mørkved sør medføre en tilknytning av ytterligere innbyggere til eksisterende avløpsnett. Kommunalt avløpsvann fra Hunstad sør skal overføres til Mørkved renseanlegg ved pumping til eksisterende gravitasjonsledning m nord for renseanlegget. Figur 3.1 Avløpssone Mørkvedbukta [ref. vedlegg 10] 6

16 3.2 Dagens renseanlegg i Mørkvedbukta Generelt Det eksisterende renseanlegget ble bygd i Anlegget mottar avløpsvann fra avløpssone Mørkved. Avløpsledningsnettet er som i all hovedtrekk anlagt som et separatsystem. I løpet av et tiårsperspektiv vil den planlagte utbygging av byområdene Hunstad sør og Mørkved sør medføre en ytterligere tilknytning av nye innbyggere til eksisterende ledningsnett. Dette innebærer at et fremtidig avløpsrenseanlegg må kunne behandle avløpsvann fra pe. Dagens rensemetode I dagens renseprosess er det benyttet en sylindersil fra Masko-Zoll vist i figur 3.2, som har en lysåpning i silduken på 1 mm. Det foreligger ingen resultater av renseeffekten fra avløpsvannet i Mørkvedbukta, og det antas at renseinnretningen ikke har tilstrekkelig kapasitet til å rense tilførte avløpsmengder. Dette innebærer at renseeffekt med hensyn til reduksjon av BOF 5 og SS ikke oppfyller krav i forurensingsforskriften. I følge kommunens utslippstillatelse fra Fylkesmannen er rensekravet for primærrensing satt til en rensegrad på 20 % reduksjon i BOF 5 og 50 % reduksjon i SS. I forbindelse med fagtreff i norsk vannforening [ref. 37] der det ble presentert forskjellige forsøksresultater fra primærrensing, blant annet fra et fullskala intensivforsøk med samme type grovsil fra Masko Zoll, og med en lysåpning på 0,8 mm ved Selnes renseanlegg i Tromsø dimenjonert for pe. Prøveresultatet viste en renseeffekt på 17 % for SS og 5 % for KOF noe som støtter opp under antakelsen om lav rensekapasitet. Figur 3.2 Stasjonær sylindersil fra Masko-Zoll, Mørkved renseanlegg 7

17 Ledningsnett og høydegrunnlag Eksisterende renseanlegg har gulvflate som ligger på kote + 6,2. Avløpvannet fra renseanlegget går med selvfall til utslippskum i ledninger med fall 5-6 på siste strekninger før utslippskummen hvor topp kum er kote + 3,70. Innløp av spillvannsledning (Ø400 mm) ledning i utslippskummen er på kote + 0,81 (bunn ledning). Utslippet er plassert på kote 24,5 via en 150 m lang utslippsledning (Ø400 mm). I utslippskummer er det overløp på kote + 3,40 tilknyttet bypasseldningen med utslipp på grunnere vann. Overløpet vil tre i funksjon ved oppstuving i hovedutslippet på grunn av stor vannføring, høy vannstand i sjøen eller feil på ledningen [ref. vedlegg 2, vedlegg 4 og vedlegg 8]. Figur 3.3 Mørkvedodden utslippsledning [kilde: Bodø kommune] Informasjon hentet fra kumkort fra eksisterende renseanlegg kum 55015, og ned mot sjøen til. Utslippskum er gjengitt i figur 3.4 [ref. vedlegg 4, vedlegg 8]. Fra kum Til kum Fall ( ) Lengde (m) ,9 102, ,8 97, ,7 127, ,90 Figur 3.4 Høydeprofil spillvannsledning [ref. vedlegg 4] 8

18 Målinger av avløpsvannmengde Bodø kommune fikk utarbeidet en rapport sommeren 2012 hvor det ble registrert hvor store mengder med avløpsvann som kom inn via ledningsnettet til renseanlegget i Mørkvedbukta. Målingene ble utført både i tørrvær og i regnvær. Hensikten var å lokalisere innlekkasjen av fremmedvann i ledningsnettet ved å sammenligne tørr- og våtværsmålinger. Målingene ga ikke noen entydige svar på lokaliseringsspørsmålet, derimot viste målingene at en stor andel fremmedvann kom inn i avløpsssystemet inn mot renseanlegget ved regnvær [ref. vedlegg 3]. Målingene viste at ved kum fra nord ble det registrert en økning i gjennomsnittlig vannmengde fra 8 l/s ved tørrvær til 35 l/s ved regnvær. I kum 9956 fra nord ble det en økning i gjennomsnittlig vannmengde fra 7 l/s ved tørt vær til 16 l/s ved våtvær, mens i den samme kummen fra øst var gjennomsnittsøkning fra 4,5 l/s ved tørrvær til 11,0 l/s ved våtvær. Målingene viste en total økning fra 19,5 l/s ved tørrvær til 54,0 l/s ved vått vær. Dette er en indikator på at det kommer inn mye fremmedvann i avløpsnettet inn mot renseanlegget. [ref. vedlegg 3, vedlegg 8]. Måleresultatene er oppsummert i figur 3.5. Vannmengde Q (l/s) Avløpskum nr. Tørrvær (målt) Våtvær (målt) Inf. (beregnet) (fra nord) 8,0 27,0 19, (fra nord) 7,0 16,0 9, (fra øst) 4,5 11,0 6,5 Totalt 19,5 54,0 34,5 Figur 3.5 Gjennomsnittsmålinger [ref. vedlegg 3] Utslipp I år 2014 ble det tatt ut 107 tonn med slam fra renseanlegget på Mørkved. Det er ikke blitt gjennomført noen målinger av sammensetningen i avløpsvannet. Det foreligger ingen målinger av partikkelstørrelse og konsentrasjonen av SS og BOF 5 i avløpsvannet. Innholdet av nitrogen og fosfor i avløpsvannet er ikke dokumentert. Det man derimot kjenner til er at spillvannet hovedsak er sanitært avløpsvann fra boliger. Resipient Saltenfjorden Utslipp fra renseanlegget går ut i Saltenfjorden. I henhold til utslippstillatelse fra Fylkesmannen påpekes det at utslippet er sterkt påvirket av Saltstraumen, hvor det vises til 9

19 undersøkelser som er gjennomført av Nordlandsforskning i perioden som indikerer at belastningen av næringssalter i vannmassene nær utslippspunktet er liten, det vil si tilstandsklasse I og II [ref. 3]. 3.3 Plassering av nytt avløps renseanlegg I høring og offentlig ettersyn tilknyttet forslag til områderegulering av Mørkvedbukta [ref. 41] er det foreslått at dagens renseanlegg flyttes lenger mot sør i Mørkvedbukta i henhold til forslag vist i planskisse figur 3.6. Det er bestemt at kapasiteten til avløpsrenseanlegget skal utvides. Det er videre planlagt å plassere det nye renseanlegget på vestsiden av veg til sjøen, omtrent 200 meter fra eksisterende anlegg. De eksisterende utslippsledninger krysser vegen der gangstien starter og ligger parallelt med vegen videre til utslippet. Området hvor renseanlegget er mellom kote + 2,0 og kote + 3,0 for deretter å stige til kote + 5,0 ca m fra vegen. Området er bevokst med tett krattskog, men virker tørrere enn på østsiden av vegen og har svakt fall parallelt med vegen sørover i retning sjøen. Det er videre fastslått at tiltaket vil beslaglegge et areal på 120 x 50 meter. Det er behov for en del oppfylling av terrenget for å få nødvendig trykkfall på avløpet ned mot utslippskum. Dette innebærer at det må fylles opp med masse ca. 2 meter fra eksisterende terrengnivå. Det er planlagt at det nye renseanlegget tilkobles eksisterende ledninger mellom dagens renseanlegg og utslippskum. Tilførsel av avløpsvann skal skje ved gravitasjon til pumpesump i det nye renseanlegget. Transport av renset avløpsvann fra det nye renseanlegget skal skje ved gravitasjon til eksisterende ledning og utslipp beholdes uten endringer [ref. 41]. 10

20 Figur 3.6 Plassering av nytt renseanlegg [ref. 41] 11

21 4. Metode I hovedprosjektets innledende faser har det vært viktig å tilegne seg nødvendig kunnskap om kommunale avløps renseanlegg både med en teoretisk og praktisk vinkling. Sentralt har vært å få en grundig forståelse for hvordan anleggene er oppbygd og hvordan de fungerer rent prosessteknisk. Det ble derfor gjennomført oppstartsmøte mellom oppdragsgiver og prosjektgruppen hvor det ble diskutert omfang og avgrensinger. Det ble også i en tidlig fase gjennomført en befaring på et nyere renseanlegg i Hammervika for å gjøre seg kjent med ulike løsninger som Bodø kommunen har gjort gode erfaringer med. I tillegg ble det gjennomført en befaring av renseanlegget i Mørkvedbukta sammen med representanter fra Byteknikk. Det har vært gjennomført planlagte møter med personell fra Bodø Kommune. Det har også blitt innhentet informasjon fra andre avdelinger i kommunen herunder Geodatakontoret (GIS). Dialog mot eksterne firma har vært nødvendige for å kunne ta riktige veivalg gjennom de forskjellige fasene i hovedprosjektet. Bodø kommune fikk utarbeidet en rapport i 2012 hvor det ble registrert hvor store mengder med avløpsvann som kom inn via ledningsnettet til det eksiterende renseanlegget i Mørkvedbukta. Målingene ble gjennomført både i tørrvær og regnvær. Hensikten var blant annet å avdekke hvor mye fremmedvann som kom inn i ledningsnettet, og lokalisere innlekkasjepunkt. Målingene ble utført ved hjelp av en ISCO 2150 type modul. Måledata fra kum nr , og kum nr er lagt til grunn for beregning av tilrenningen og dimensjonering av hydraulisk kapasitet i prosjektoppgaven [ref. vedlegg 3]. Bodø kommune fikk utarbeidet en rapport høsten 2014 som omhandler nytt renseanlegg i Mørkvedbukta og forslag til lokalisering av ny tomt, arealbehov herunder mål og høyde for ny opparbeidet tomt, forslag til plassering av nytt renseanlegg på tomten, byggehøyder, adkomst til tomten, tilkobling til eksisterende ledningsnett og utslipp mm. Opplysninger som fremkommer i rapporten er lagt til grunn som dimensjonerende forutsetninger i prosjektoppgaven [ref. vedlegg 2]. Valg av type sil og hydraulisk kapasitet ble valgt ut fra innhentede måledata og beregninger av dimensjonerende vannmengde ved tørrvær (uten infiltrasjonsvann), og maksimal vannmengde ved regnvær (med infiltrasjonsvann). I tillegg var det like avgjørende å velge ut 12

22 en type sil som kunne oppfylle forurensingsforskriftens krav til primærrensing, men også gjennom de erfaringer Bodø kommunen har opparbeidet seg gjennom eksiterende anlegg, spesielt med bruk av Salsnes filter [ref. vedlegg 7]. Valg av pumper er basert på Xylem sin beregningsmodell. Modellen er basert på kjente grunnlagsdata slik som dimensjonerende og maksimal vannmengde, dimensjoner på rør, løftehøyde, rørmateriale og rørlengder [ref. vedlegg 6]. Grunnlaget for investeringskostnader i prosjektoppgaven er basert på kostnadsberegninger utført i forbindelse med forprosjektet til Stokkvika renseanlegg utført av Multiconsult AS i Bodø på oppdrag fra Bodø Kommune [ref. 36]. I tillegg er det innhentet pristilbud fra pumpeleverandøren [ref. vedlegg 13]. 13

23 5. Teori 5.1 Innledende teori Avløpsvann er vann som har en forringet kvalitet ved påvirkning fra menneskeskapte prosesser. Det består av flytende avfall fra husholdninger, næringsvirksomhet, industri eller landbruk. Det skilles her mellom spillvann som kommer fra kloakk, overvann som kommer fra takrenner og gatesluker, og infiltrasjonsvann som stammer fra overvann som trenges inn i ledningsnettet. I Forurensingsforskriftens kapittel 4 skilles det mellom sanitært avløpsvann, gråvann og oljeholdig avløpsvann. Følgende definisjoner er gitt; Sanitært avløpsvann er avløpsvann som i hovedsak skriver seg fra menneskers stoffskifte og fra husholdningsaktiviteter, herunder avløpsvann fra vannklosett, kjøkken, bad, vaskerom ol. Gråvann er den del av avløpsvannet fra vanlig husholdning som kan tilbakeføres til avløp fra kjøkken, bad og vaskerom. Klosettavløp er ikke medregnet. Oljeholdig avløpsvann er spillvann og overvann som inneholder motorolje, smørefett, parafin, white-spirit, bensin og lignende. I dette ligger også spillvann fra vask og avfetting av kjøretøyer, motorvask ol. Kommunalt avløpsvann inneholder et bredt spekter av forurensingskomponenter slik som organiske stoff (biokjemisk oksygenforbruk-bof og kjemisk oksygenforbruk-kof), næringssalter (fosfor-p og nitrogen-n), tungmetaller (kvikksølv-hg, Bly-Pb, Krom-Cr m.m.), organiske mikroforurensninger (miljøgifter) og generelle parametere (ph-verdi og konsentrasjon av partikler kalt suspendert stoff-ss). I tillegg inneholder kommunalt avløpsvann bakterier (E.coli, Salmonella og Koliforme bakterier), virus og parasitter [ref. 31]. Figur 5.1 er hentet fra Ødegaard (2013) viser en oversikt over hvilke personlige aktiviteter som bidrar til produksjon av spillvann i en normal husholdning per person. I figur 5.2 hentet fra Ødegaard (2013) ser man variasjonen i avløpsvannmengde over døgnets 24 timer. I små renseanlegg er det en topp i vannføringen på morgenen ca. kl. 08 og på ettermiddagene ca. kl. 17. I større anlegg fremkommer det en topp midt på dagen. Transporten av avløpsvannet fra bebyggelse til renseanlegg skjer enten ved hjelp av selvfall eller via pumpestasjoner, eller i en kombinasjon. 14

24 Figur 5.1 Oppdeling av personlig forbruk (l/p d) [ref. 1]. Figur 5.2 Typisk midlere vannmengdevariasjon over døgnet [ref. 1] Fortynning av avløpsvannet Når ledningsnettet er dårlig og det kommer inn store mengder med fremmedvann via kummer, skjøter o.l., vil dette føre til en fortynning av avløpsvannet. Forurensingskonsentrasjon blir betydelig lavere og vannets karakteristikk endres i renseøyemed. Dette er illustrert i figur 5.3 hentet fra Ødegaard (2013). Det påpekes at variasjoner i temperatur også kan påvirke hastigheten på renseprosessen. I tillegg vil avsetninger i ledningsnettet fra tørrværsperioder kunne gi høye konsentrasjoner i begynnelsen av et regnskyll [ref.1]. 15

25 Figur 5.3 Variasjon i vannmengder og forurensingskonsentrasjon under kort regnvær. Fellessystem eller svært utette nett [ref. 1] 5.2 Forurensningsforskriften Kapittel 14 i forurensningsforskriften gjelder krav til utslipp av kommunalt avløpsvann fra større tettbebyggelser fra tettbebyggelse med samlet utslipp større enn eller lik pe til ferskvann, større enn eller lik pe til elvemunning eller større enn pe til sjø. Forskriftens 14-2 gjelder definisjon av rensegrad satt for; Primærrensing: BOF 5 -mengden i avløpsvannet reduseres med minst 20 % av det som blir tilført renseanlegget eller ikke overstiger 40 mg O₂ /l ved utslipp og SS-mengden i avløpsvannet reduseres med minst 50 % av det som blir tilført renseanlegget eller ikke overstiger 60 mg/l ved utslipp Sekundærrensing: BOF 5 -mengden i avløpsvannet reduseres med minst 70 % av det som blir tilført renseanlegget eller ikke overstiger 25 mg O₂ /l ved utslipp og KOF CR -mengden i avløpsvannet reduseres med minst 75 % av det som blir tilført renseanlegget eller ikke overstiger 125 mg O₂ /l ved utslipp 16

26 5.3 Mekanisk rensing Mekanisk rensing er den enkleste formen for rensing av avløpsvann. Historisk sett startet man opp med primærrensing for å fjerne slampartikler fra avløpsvannet. Det ble derfor bygd kunstige dammer og bassenger hvor partiklene kunne synke mot bunnen å sedimentere. Etter hvert som kravene økte til renseprosessen ble det tatt i bruk renseutstyr som baserte seg på siling/filtrering av avløpsvannet. I figur 5.4 er det vist en skisse av en mekanisk renseprosess. Avløpsvannet går først gjennom en grov rist som fjerner større partikler. Risten renses maskinelt og avfallet fra risten deponeres på fyllplass. Videre ledes vannet til sandfang og fettfang. Her blåses det inn luft for å få tyngre partikler til å bunnfalle. Samtidig vil fett og olje flyte opp til overflaten. Fett og flyteslam pumpes til slambehandlingen. Videre ledes vannet til forsedimenteringen som skjer i egne bassenger. Her får avløpsvannet oppholde seg så lenge at partikler faller til bunns. Slammet skrapes ned i fordypninger i bassenget, hvorfra det pumpes videre til slambehandling [ref. 9]. Figur 5.4 Prinsippskisse mekanisk rensetrinn [ref. 9] 5.4 Ulike metoder for primærrensing Primærrensing (mekanisk rensing) går ut på å separere slampartikler fra avløpsvannet ved å fjerne en bestemt mengde med suspenderende stoff (SS) og biokjemisk oksygenforbruk (BOF 5 ) avhengig av forskriftskrav og rensemetode. De mest vanlige separasjonsmetoder innefor avløpsrensing er siling, sedimentering, flotasjon og dybdefiltrering. Siling Det finnes forskjellige type rister og siler hvor maskevidden kalt lysåpningen varierer alt etter hva det skal brukes til. Vi skiller mellom grovrister, finrister, grovsiler, finsiler og mikrosiler. 17

27 Grovrister, finrister og grovsiler benyttes i forbehandlingen av avløpsvannet. Grovrister og finrister fjerner avløpssøppel foran silene, ved at de største partiklene skilles ut fra det øvrige avløpsvannet. Grovristene har en typisk lysåpning som er større enn 10 mm, mens finristene har en lysåpning som ligger mellom 2 mm og 10 mm. Gjennom grovsiling fjernes en ubetydelig del organisk stoff [ref. 10]. Siling er en rensemetode som baserer seg på at partiklene som skal fjernes fra avløpsvannet blir separert gjennom en silduk med en lysåpning (maskevidde) som er mindre enn selve partikkelen. På denne måten blir vannet ledet igjennom silduken, mens partiklene blir igjen på silflaten. Det skilles her mellom grovsiler som har en lysåpning mellom 2 mm og 0,5 mm, finsiler med en lysåpning mellom 0,5 mm og 0,1 mm, og mikrosiler med en lysåpning mindre enn 0,1 mm. Siling kan enten anvendes som eneste rensetrinn (primærrensing) eller som forbehandling i et høygradig renseanlegg [ref. 30]. I kapittel 5.5 er det gått igjennom ulike utforminger av siler. Sedimentering Sedimentering er kontinuerlig prosess som er basert på prinsippet om når avløpsvann strømmer igjennom et basseng vil partikler bestående av sedimenterbare stoff og flytestoffer bunnfelles, mens det rensede vannet tas ut gjennom et overløp. En prinsippskisse er vist i figur 5.5. Figur 5.5 Prinsippskisse av sedimenteringsbasseng [ref. 10] Den teoretiske bakgrunnen for sedimentering blir utledet fra Hazens overflatebelastningsteori. Teorien er basert på at synkehastigheten til en partikkel V s må være mindre enn overflatebelastningen V f. Tiden det tar før partikkelen når bunnen settes lik T. Da blir partikkelens synkehastighet = V s = H/T Partikkelens horisontalhastighet: V s = L/T = Q/B H 18

28 Overflatebelastningen(V f ) er definert som; V f = (Q/A f ) hvor, Q = vannføringen (m 3 /t) A f = sedimenteringsbassengets overflateareal (m 2 ) Sedimenteringsanlegg er i all hovedsak baseres på to ulike metoder [ref.10]. 1. Anlegg basert på diskontinuerlig (satsvis) uttak av slam 2. Anlegg basert på kontinuerlig uttak av slam I den første kategorien finner vi små slamavskillere som kan anvendes for mindre renseanlegg med < 1000 pe. Her finner man også sedimenteringsanlegg med integrert slamlager noe som kan benyttes for anlegg < 5000 pe. Figur 5.6 viser en prinsipptegning for et mindre sedimenteringsanlegg. Slamavskillere er utformet slik at avløpsvannet har en lang strømningsvei og oppholdstid. På denne måten blir mest mulig flyteslam og sedimenterbart slam holdt tilbake i tanken. Størsteparten av det sedimenterbare slammet og flyteslammet holdes tilbake i det første kammeret. Derfra renner avløpsvannet videre til andre og tredje kammer gjennom åpninger i skilleveggene mellom kamrene. Fra siste kammer ledes vannet via dykket utløp direkte til sjøresipient eller videre til det neste rensetrinnet [ref.11]. Figur 5.6 Prinsipptegning av en liggende slamavskiller med tre kamre [ref. 11] For anlegg over 5000 pe vil bruk av tradisjonell sedimenteringsanlegg være mest lønnsomt. Et slikt anlegg vil ha separatslambehandling. Figur 5.7 er hentet fra Primærrens (2005) og viser flytskjema for et sedimenteringsanlegg der man tar sikte på å bruke slammet som jordforbedringsmiddel. I henhold til Gjødselsvareforskriften kreves det at slammet skal være hygienisert og stabilisert. Slammet er i avvanningsdelen blitt ferdig hygienisert og utråtnet. Det man kaller for stabilt [ref. 10]. 19

29 Figur 5.7 Oppbygging av tradisjonelt primærrenseanlegg basert på sedimentering og håndtering av slam i henhold til Gjødselsvareforskriften [ref. 10] Flotasjon Prinsippet baserer seg på at avløpsvann trykksettes (trykktank) slik at det dannes en stor mengde luft. Når trykket deretter reduseres frigjøres luft i form av små bobler. Boblene som dannes fester seg til slampartiklene og stiger opp mot overflaten. Slammet blir liggende som en hinne på overflaten og kan skrapes av. Figur 5.8 og 5.9 er hentet fra Ødegaard (2013) viser oppbygningen av et flotasjons renseanlegg. Flotasjon egner seg godt for separasjon av lett slam og kjemisk slam fra næringsmiddelavløp gjennom bruk av etterfelling med aluminium eller jern. Metoden egner seg også godt for separasjon av slam biofilmreaktor (MBBR) [ref. 30]. Dybdefiltrering Figur 5.8 Oppbygningen av et flotasjonsanlegg basert på lost-lufttrykk flotasjon [ref. er en 1] Dybdefiltrering rensemetode Figur 5.9 Rektangulært flotasjonsbasseng sett ovenfra [ref. 1] 20

30 Dybdefiltrering Dybdefiltrering er en rensemetode som er basert på at avløpsvann strømmer igjennom en filtertank fylt med et filtermedium (granulært materiale) i en dybde på 0,5-2 m. Her avsettes avløpsslammet i hulrommene i filtermaterialet [ref.10]. 5.5 Utforminger av siler I markedet er det flere leverandører av siler som er aktuelle å vurdere hvor man vil kunne imøtekomme krav til primærrensing. Det finnes også forskjellige utforminger av siler til bruk i renseprosesser av avløpsvann. Eksempler på forskjellige type siler er; Roterende båndsil (Salsnes, Sobye) Stasjonær sylindersil (Masko Zoll) Roterende trommelsil (Hydrotech) Skivefilter (Hydrotech Discfilter) Roterende båndsil Figur 5.10 viser prinsippet hvordan en båndsil fungerer. Urenset avløpsvann kommer inn i silanlegget slik som vist i figur. Silbåndet blir delvis dekket med avløpsvann og starter automatisk med å rotere inne i silkassen slik at silslammet blir liggende igjen på silflaten. Det rensede vannet passerer igjennom silflaten, slik at partiklene separeres fra avløpsvannet. Det rensede vannet går direkte til utslipp. Avløpsslammet blir fjernet fra silbåndet ved hjelp av en luftkniv som rengjør filterduken med komprimert luft, og havner så videre i et eget oppsamlingsområde nederst i silkammeret. Deretter går det våte slammet gjennom en avvanningsskue for så å bli transportert videre via en transportskrue til containerrom for lagring og senere deponering [ref. 13]. 21

31 Figur 5.10 Prinsippskisse roterende båndsil [ref. 13] Stasjonær sylindersil Figur 5.11 viser en stasjonær sylindersil fra Masko Zoll hvor avløpsvannet filtreres gjennom filterplater, og partikkelmassen blir liggende igjen på platen. Svabere presser tørrstoffet mot utløpet slik at vannet presses ut av massen. Ved utløpet av sylinderen trykker et utstøterstempel tørrstoffmassen ut gjennom utløpsrøret [ref. 14]. Figur 5.11 Masko Zoll enhet [ref. 14] Roterende trommelsil Figur 5.12 viser en roterende trommelsil fra Hydrotech. Avløpsvannet ledes inn i trommelen og strømmer ut gjennom silflaten. Silflaten består av en perforert plate/eller silduk og det avsatte silgodset transporteres ut av siltrommelen ved hjelp av en skrue inne i siltrommelen. Sterner AquaTech leverer en to-trinns løsning for avløpsbehandling. Løsningen er basert på en stasjonære rørsil med en maskeåpning mellom 0,6 mm - 2,0 mm i kombinasjon med Hydrotech etterpoleringstrinn (trommelsil) med en lysåpning mellom 0,08 mm - 0,15 mm. En av fordelene med bruk av Hydrotech er at filterarealet kan varieres mellom 0,4 m 2 og 31 m 2 22

32 per filter avhengig av hydraulisk belastning [ref. 15]. Produktløsningen blir markedsført av Sterner Aquatech som den første til å imøtekomme krav til primærrensing i Norge. Figur 5.12 Hydrotech roterende trommelsil [ref. 15] Skivefilter Figur 5.13 viser et skivefilter fra Hydrotech. Skivefilter benytter mikrofilm for partikkelfjerning. Platens utforming er særlig fordelaktig når et stort filterareal er nødvendig. Den kompakte utformingen gir to til tre ganger større filterareal sammenlignet med trommelfiltre med samme ytre mål. Hydrotech skivefilter gir en «polering» av avløpsvann gjennom mikrofine filter åpninger. Vannet som skal renses renner inn i filtersegmentene fra senter av trommelen. Partiklene fanges på innsiden av filterpanelene montert på begge sider av skivesegmentene. Etterhvert som partiklene fanges på innsiden av filtermediet og hindrer vannets gang gjennom skiven, begynner vannnivået inne i skivene å stige og utløser en nivåføler som starter rotering av skiven og en tilbakespylingssyklus. Spylevann under høyt trykk presser partikler av fra filtermediet og opp i slamoppsamlingstrau. Filtreringen er kontinuerlig og helt uten avbrudd også under tilbakespylingen. Hydrotech skivefilter leveres med en hydraulisk kapasitet opp til 1000 l/s (3600 m 3 /h) per filter og filteråpning fra 10 til 100 mikron [ref. 38]. Figur 5.13 Hydrotech Discfilter [ref. 38]. 23

33 5.6 Biologisk rensing Biologisk rensing går ut på å fjerne organisk stoffer slik som BOF 5 og KOF fra avløpsvannet, men også fjerning av nitrogen (N) og fosfor (P). Prosessen baserer seg på at organiske forurensninger brytes ned ved hjelp av avløpsvannet egne bakterier. Det organiske stoffet i avløpsvannet gir næring for bakteriene. I tillegg tilsetter man oksygen for å gi enda bedre vekstvilkår. Mikroorganismene vokser seg etter hvert store og tunge, og etter at avløpsvannet overføres til sedimenteringsbassenget faller de til bunns som slam og kan separeres. Herfra pumpes noe av slammet tilbake til luftebassenget for å opprettholde kulturen av mikroorganismer. Resten blir pumpet ut av prosessen til slambehandling. Prinsippet er skissert i figur Biologiske renseprosesser er spesielt følsomme for tilførsel av giftstoffer. Det er derfor viktig å hindre at stoffer som kan skade mikroorganismene kommer inn i avløpsvannet [ref. 9]. Figur 5.14 Prinsippskisse biologisk rensetrinn [ref. 9]. Grovt sett skilles det mellom to ulike prosesser: Aerobe biologiske prosesser Anaerobe biologiske prosesser Bakteriene kan enten dyrkes som en fastsittende bakteriekultur (biofilm renseanlegg) på et medium med stor overflate, eller suspendert i vannet (aktivslamrenseanlegg). Aktivslam innebærer at avløpsvannet tilsettes luft og aktivtslam i en bioreaktor (luftetank). Dette medfører at bakteriene flokkulerer sammen i aggregater, som etter hvert blir separert i etterfølgende rensetrinntrinnet basert på sedimentering. Herfra resirkuleres noe av slammet tilbake til luftetanken slik at det opprettholdes en høy grad rensing. Overskuddsslam pumpes videre ut for avfallshåndtering. Figur 5.15 viser et aktivslamanlegg. Luftetankens størrelse 24

34 bestemmes av slambelastningen eller slamalder som igjen bestemmes av substratbelastningen eller slamkonsentrasjonen. Ved dimensjonering må slamproduksjonen estimeres ut erfaringsverdier eller så kan det gjennomføres beregninger [ref. 1]. Figur 5.15 Skjematisk skisse (a) og foto (b) over aktivslamanlegg [ref. 1] Aktivslamanlegg med nitrogenfjerning kan gjennomføres både ved et slamsystem og med to slamsystem. Mest vanlig er et slamsystem hvor fjerningen av det organiske materiale og nitrogenfjerningen foregår i en og samme reaktor hvor en miks av heterotrofe mikroorganismer som nedbryter organisk stoff og autotrofe organismer som fjerner nitrogenet fra avløpsvannet. I et to slamsystem foregår disse prosessene separat i hvert sitt trinn. Et to slamsystem innebærer det at begge rensetrinnene må ha egne sedimenteringstanker, noe som gjør at løsningen er kostbar og er lite benytte ved nybygging av renseanlegg [ref. 1]. Aktivslamanlegg med fosforfjerning er basert på at fosforet fjernes som en del av bakteriemassen (cellemassen) som tas ut som overskuddsslam i en biologisk renseprosess. Det må derfor fremdyrkes bakterier i avløpsvannet som akkumulerer mye fosfor. Dette oppnås ved å utsette bakteriene for vekslende anaerobe og aerobe forhold. I den anaerobe sonen frigjøres fosforet fra de fosforakkumulerende bakteriene noe som fører til en høyere konsentrasjon i avløpsvannet. I den aerobe fasen vil bakterier ta opp fosfor og lagre dette som polyfosfat. Reduksjonen i fosforet mellom fasene er illustrert i figur 5.16 som fjernes med slammet [ref. 1]. 25

35 Figur 5.16 Prinsipiell oppbygning av renseanlegg med biologisk fosforfjerning og konsentrasjonen av fosfor i de ulike reaktorene [ref. 1]. De største problemene med biologisk fosforfjerning er mangel på lett nedbrytbart organisk stoff i den anaerobe fasen, samt konsentrasjonen av nitrat i den samme reaktoren. Tilførsel av oksygen er også et problem i denne fasen, dette fordi avløpsvannet inn til anlegget inneholder mye oksygen. Det mest vanlige er derfor at det kombineres løsninger mellom biologisk og kjemisk rensing [ref. 1]. Rislefilter Biologisk behandling ved hjelp av rislefilter risles forbehandlet avløpsvann (forsedimentering eller finsiling) over en tank fylt med kunststoffmateriale eller stein. Bakterier og andre organismer gror fast på materialet i tanken og bryter ned det organiske materialet i avløpsvannet. Oksygen tilføres fra den lufta som strømmer gjennom filtersengen. Figur 5.17 viser et tverrsnitt av et rislefilter. Rislefilter er spesielt aktuelt å benytte ved høyt innhold av løst organisk stoff, eksempelvis som et resultat av høy industribelastning [ref. 30]. Figur 5.17 Tverrsnitt av et rislefilter [ref. 42] Bioreaktoranlegg Biologisk behandling i et biorotoranlegg ledes forbehandlet avløpsvann til et basseng der det bringes i kontakt med mikroorganismer. Mikroorganismene gror på flater som i sentrum er festet til en sakte roterende aksel slik at organismene på flatene vekselvis befinner seg i 26

36 kontakt med avløpsvannet og luft. Organismene bryter ned det organiske materialet i avløpsvannet [ref.30]. Prinsippet er vist i figur Lavt belastede biorotorrenseanlegg gir en stabil gir en stabil og god renseeffekt og en lav slamproduksjon. Prosessen er godt egnet for små avløpsrenseanlegg. Ved større renseanlegg blir det mange roterende enheter. Det har også vært mange tilfeller av sammenbrudd på akslinger i biorotormedium på større anlegg [ref. 1]. Figur 5.18 Biodisc minirenseanlegg [ref. 43] Biofilm renseanlegg I et biofilm renseanlegg fester bakteriene seg til flater (plast) og danner en voksende biofilmmasse inntil deler faller av og følger vannet videre. Vekst og avskalling foregår kontinuerlig. Den dominerende prosessen i Norge på området er Kaldnes-prosessen (Veolia) eller MBBR-prosessen. MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) Figur 5.19 er hentet fra Ødegaard (2013) og viser forskjellige slamseparasjonsalternativer i et MBBR-anlegg. Prinsippet er basert på at biofilm vokser på små plastelementer som beveger seg rundt i en aerob reaktortank. Biomediet holdes tilbake i tanken av en sil på utløpet, mens biomassen som kontinuerlig vokser og flaker av passerer. Deretter kan man ved hjelp av ulike slamseparasjonsmetoder fange opp biomassen. En fordel med MBBR er at man kan øke fyllingsgraden av biomediet dersom man ønsker å utvide kapasiteten, uten å måtte øke reaktorvolumet. MBBR-anlegg er mer kompakte enn aktivt slamanlegg og krever et langt mindre areal. En annen fordel er at man kan benytte ulike utforminger av tanker og valg av materialer. MBBR kan benyttes i en hvilken som helst slamseparasjonsreaktor (sedimentering, lamellsedimentering, flotasjon, mikrosiling, sandfiltrering, membranfiltrering 27

37 etc.) [ref.1]. Veolia (Kruger Kaldnes AS) leverer en biofilmreaktorbasert rensetrinn etter slamseparasjon (eksempelvis finsiling) som er en sekundærløsning for rensing av kommunalt avløpsvann kalt Actiflo. Metoden er detaljert beskrevet i kapittel 8. Figur 5.19 Slamseparasjonsalternativer i MBBR-anlegg [ref. 1] Biodammer Biologisk behandling av avløpsvann i biodamanlegg ledes avløpsvannet gjennom en serie av kunstig anlagte dammer med vanndyp mellom 1,2 m til 1,8 m. Organiske stoffer i avløpsvannet brytes ned av mikroorganismer (aerobe) som tilføres oksygen dels ved direkte overflatekontakt og dels ved at alger i dammens overflate produserer oksygen. Dammen fungerer også som separasjonsenhet for mikroorganismer og suspendert stoff. Biodammer benyttes i behandling av råkloakk og ulike grader av behandlet avløpsvann. Biodamanlegg er svært arealkrevende spesielt når de brukes som et eneste rensetrinn [ref. 30]. 5.7 Kjemisk rensing Kjemisk felling kan benyttes både på forbehandlet (primærfelling), forsedimentert (sekundærfelling) eller biologisk renset og fraseparert avløpsvann (etterfelling). Fellingsmiddel kan tilsettes i innløpet av, direkte eller i utløpet av luftebassenget i et aktivslamanlegg eller ved utløpet av en biofilmreaktor og før flokkulering og slamseparasjon 28

38 (biofilm med felling). Metoden benyttes for fjerning av fosfor (P), suspendert stoff (SS) og kolloidalt stoff (KOF) samt metaller. Dersom det kun benyttes polymer får man ingen utfelling, kun koagulering og flokkulering av SS og KOF. Utfelt og koagulert materiale flokkuleres og separeres fra vannfasen ved sedimentering, flotasjon eller filtrering [ref. 30]. I figur 5.20 er det vist en skisse av en kjemisk renseprosess. Aluminiumsulfat tilsettes når avløpsvannet er på vei til flokkuleringsbassenget fra biologisk rensetrinn. Vannet utsettes for omrøring i flokkuleringsbassenger. Dette gjør at fosforet binder seg til fellingskjemikaliet og danner større partikler. Avløpsvannet ledes deretter videre til et sedimenteringsbasseng. De fosforholdige partiklene faller til bunns i sedimenteringsbassenget. Derfra pumpes det videre til slambehandling. Det rensede vannet i bassengene føres til utløp [ref. 9]. Figur 5.20 Prinsippskisse kjemisk rensetrinn [ref. 9] Fellingsmidler som benyttes ved avløpsrensing er slik som salter av aluminium eller jern, men også kalk og jern i kombinasjon kan benyttes. I tillegg kan det tilsettes kjemikalier (organiske polymer) som øker flokkuleringshastigheten, binder fnokkene bedre sammen, noe som igjen er med på å øke mengden som separeres. Felingskjemikalier tilsettes som en løsning direkte ved en doseringspumpe som styres av vannmengde. Destabilisering og fellingingsreaksjonene går raskt så det er viktig å få en hurtig og god innblanding i avløpsvannet av fellingsmiddelet. Når det brukes kalkslurry til felling krever dette en viss tid før slurryen løses opp i vannet. Det er derfor anbefalt at kalk blir tilsatt i sandfanget [ref. 1]. Figur 5.21 viser en skjematisk oppbygning av et kjemisk renseanlegg. 29

39 Figur 5.21 Skjematisk oppbygning av kjemisk renseanlegg [ref.1] 5.8 Sandfang Et viktig tiltak for å redusere omfanget av eller forhindre driftsproblemer på innløpspumper og øvrig renseutstyr er å etablere et sandfang foran pumpesumpen. I et sandfang ønsker man at avløpsvannet får en oppholdstid under såpass rolige forhold at man får partikkelseparasjon. Dette innebærer at sand og tyngre partikler fjernes fra råvannet. Det finnes flere typer sandfang hvor de mest vanlige er virvelsandfang uten mekanisk omrøring, rundsandfang med mekanisk omrøring (vortex-sandfang), langsandfang og luftet sandfang. Virvelsandfang uten mekanisk omrøring Figur 5.22 viser en prinsippskisse av et roterende sandfang uten mekanisk omrøring hvor separering av sand fra avløpsvannet foregår gjennom at det dannes en sentrifugalkraft som samler sandpartiklene i sentrum, og som sammen med tyngdekraften sørger for at partiklene faller til bunnen av tanken. Derfra pumpes sanden videre ut. Det sandfrie avløpsvann tas deretter til det neste rensetrinnet. Figur: 5.22 Prinsippskisse virvelsandfang uten mekanisk omrøring [ref. 39] Rundsandfang med mekanisk omrøring (Vortex-sandfang) Figur 5.23 viser en prinsippskisse av et Vortex-sandfang hvor avløpsvannet føres inn i bunnen av sandfanget. En rotasjonsbevegelse blir generert i vortex virvelkammeret som gir 30

40 sirkulasjon av spillvannet. På grunn av den omrøring og aksialstrømmen vil sanden samle seg i sentrum av sandfanget hvorfra den akkumuleres i bunnen av tanken. Det sandfrie avløpsvannet tas ut til det neste rensetrinnet. En sentrifugalpumpe eller mammutpumpe pumper sand fra tanken til en sandvasker hvor sanden blir videre separert og avvannet og de organiske partiklene fjernes [ref. 33]. Figur: 5.23 Prinsippskisse Vortex-sandfang [ref. 33] Luftede sandfang Figur 5.24 viser en skjematisk utforming av luftet sandfang med fettfang. Luftet sandfang er mest brukte i Norge innenfor avløpsområdet. Prinsippet innebærer at luft tilsettes slik at sand blir slynget ut mot bassengets periferi, sedimenterer og samles opp i slamlomme på bunnen av sandfang. Sanden kan deretter enten skrapes eller pumpes ut av sandfanget for transport og deponering [ref. 1]. Fordeler med luftede sandfang: Relativt ren sand kan tas ut Mulig å påvirke kornstørrelsen som tas ut ved å justere på lufttilførselen Driftssikker løsning ved riktig innstilling Ulemper ved luftede sandfang: Avhengig av lufttilførsel Luftingen kan skape støy og aerosoldannelse 31

41 Figur 5.24 Skjematisk utforming av luftet sandfang med fettfang [ref. 1] Olje- og sandfang med koalensfilter Et annet eksempel hentet fra Statens Vegvesen [ref. 16] hvordan et sandfang kan utformes er illustrert i figur I rapporten befales det at sandfang utformes både med hensyn til fjerning av sedimenter og flytestoff, og at det i tillegg installeres elementer som reduserer energien og turbulensen i avløpsvannet. Figur 5.25 Skisse av et sentralt olje- og sandfang med koalensfilter [ref. 16] Langt sandfang I tilfeller hvor det er snakk om store vannmengder som inneholder mye sandpartikler er det viktig å bremse opp hastigheten på avløpsvannet slik at sandpartiklene får tid til å synke ned mot bunnen og sedimentere. Denne løsningen er kanskje mest aktuell å benytte i forbindelse med fellesledninger hvor både overvann og spillvann transporteres i en og samme ledning. I figur 5.26 vises det et eksempel på langt sandfang [ref. 17]. 32

42 Figur 5.26 Eksempel på langt sandfang [ref. 17] 5.9 Overløp Overløp blir i all hoved benyttet for avlastning av nedenforliggende ledning eller renseanlegg ved store nedbørsmengder eller som sikkerhetsanordninger i form av et nødoverløp i tilfelle driftsstans ved et renseanlegg. Overløpet skal utformes på en slik måte at så mye som mulig av forurensningene blir fraktet til renseanlegg og ikke avlastet i en lokal resipient. Det skilles mellom overløp med og uten partikkelavskiller. Overløp med stor grad av partikkelavskilling, reduserer utslipp av tunge partikler og flytestoffer i betydelig grad. Forurensingsforskriftens 12-7 setter følgende krav til overløp. Avløpsnettet skal, uten at det medfører uforholdsmessig store kostnader, dimensjoneres, bygges, drives og vedlikeholdes med utgangspunkt i den beste tilgjengelige teknologi og fagkunnskap, særlig med hensyn til; a) avløpsvannets mengde og egenskaper, b) forebygging av lekkasjer, og c) begrensning av forurensning av resipienten som følge av overløp. Tverroverløp Tverroverløp vist i figur 5.27 har en fast terskelhøyde og en liten høydeforskjell mellom innløp og utløp. Ut fra prishensyn isolert sett er denne et førstevalg. Imøtekommer ikke forurensingsforskriftens krav i 12-7 ved at forurensningene blir fraktet videre til recipient [ref. 18]. 33

43 Figur 5.27 Tverroverløp [ref. 18] Høyt sideoverløp Høyt sideoverløp vist i figur 5.28 har en variabel terskelhøyde og en lav og lang terskel, spesielt godt egnet for store vannmengder og områder med lavtliggende kjellere, og har en liten høydeforskjell mellom innløp, overløp og videreført ledning. Krever liten plass utover selve rørgrøften. Imøtekommer ikke forurensingsforskriftens krav i 12-7 ved at forurensningene blir fraktet videre til recipient. [ref. 18]. Figur 5.28 Høyt sideoverløp [ref. 18] Virveloverløp med lukket virvel Virveloverløp med lukket virvel vist i figur 5.29 har en variabel terskelhøyde. Markedsføres som et lisensprodukt i Norge og dimensjonering utføres av leverandør. Stor høydeforskjell innløp/utløp. Lukket virvel betydelig reduserer utslippet av tunge partikler og flytestoffer sett 34

44 i forhold til tverr- og sideoverløp. Imøtekommer også forurensingsforskriftens krav i 12-7 ved at forurensningene begrenses ved overløp [ref.18]. Figur 5.29 Virveloverløp med lukket virvel [ref.18] Avløpspumper Innledning Avløpspumper har en viktig funksjon i forbindelse med transport av avløpsvann gjennom avløpsledningssystemet, inn til renseanlegget og videre til resipient. Pumpenes oppgave er å tilføre avløpsvannet energi nok til løfte det opp til nødvendig høyde hensyntatt både friksjons og singulære tap. Pumping er blant annet aktuelt når; Avløpsfeltet er så flatt at selvfall ikke er mulig Omfattende terrenginngrep som krever både vanskelige og kostbare og selvfalls løsninger Bassenger, tanker og slamavskillere ikke kan tømmes med selvfall Pumper Det skilles mellom tre ulike arrangement av pumper, nedsenkbare pumper, tørroppstilte pumper og tørroppstilt pumpe og våtoppstilt motor [ref. 1]. 35

45 Figur 5.30 Tørroppstilte frekvensregulerte pumper ved Hammervika renseanlegg Pumpesystemet bør plasseres slik at det er lett tilgjengelig for drifts og vedlikeholdsoppgaver. Pumpesystemets kapasitet skal være større enn den maksimale vannmengden. I større renseanlegg velges det vanligvis en total pumpekapasitet som er % større enn den maksimale vannmengden inn til pumpesumpen. I større anlegg med flere enn to avløpspumper kan det velges dublering av en eller flere av pumpene [ref. 19]. Nedsenkbare pumper Fordeler Klarer å pumpe fra alle dybder Opptar ikke plass i overbygg God kjøling på pumpene Mindre støy til omgivelsene Ulemper Dårlig arbeidsmiljø, større risiko for smittefare/helseskader Må tas ut av pumpesump for service og vedlikehold Gjenstander i avløpet kan vikle seg rundt pumpen i sump, god ventilasjon av sump derfor nødvendig Tungvinn inspeksjon av pumper Demontering av pumper bør utføres på verksted Lekk akseltetning kan forårsake totalhavari av pumpe. 36

46 Tørroppstilte pumper Fordeler Godt arbeidsmiljø, mindre risiko for smittefare/helseskader Servicevennlig, mye av vedlikeholdsarbeidet kan utføres på stedet Kan brukes sammen med virveloverløp Demontering av pumper kan skje i stasjonen Med normmotorer kan pumpene driftes videre med lekkasjer på akseltetningen = bedre driftssikkerhet Ulemper Krever luft-evakuering på sugesiden. Klarer ikke pumping fra alle dybder Dårligere støyskjerming av pumper Dyrere løsning. Krever større overbygg [ref. 19]. I figur 5.31 ser vi tre forskjellige typer pumpestasjoner hvor type 1 er nedsenkbar pumpe hvor både pumpe og motor er sammenbygd og senket ned i vann. Type 2 viser våtoppstilt pumpe og tørroppstilt motor, mens med type 3 er både motor og pumpe tørroppstilt [ref. 19]. Figur 5.31 Forskjellige typer av pumpestasjoner [ref. 19]. 37

47 5.11 Pumpesump Pumpesumpen har en funksjon som utjevningsbasseng mellom den tidvis varierende avløps vannmengde og den mer jevne pumpekapasiteten. Pumpesumpen vegger bør være glatte/selvrensende for å unngå at stoffer blir hengende fast. Dødsoner med liten vannbevegelse bør unngås. Det anbefales derfor et tangensielt dykket innløp som gir et bedre omløp i sumpen [ref. 19]. Figur 5.32 viser en prinsippskisse av en pumpesump med en pumpe. Spillvannsmengden vil variere avhengig av tidspunkt i døgnet. Den største forventede spillvannsmengden vil som oftest opptre på morgenen og på ettermiddagene. Vannstanden vil variere mellom nivå N1 og N2. Pumpen starter automatisk ved nivå N1 og stopper ved nivå N2 [ref. 19]. Figur 5.32 Prinsippskisse av pumpesump [ref. 19] Spillvannsrør I kommunalteknisk norm for Bodø kommune [ref. 20] beskrives det at VA-rør skal holde tett i hele sin levetid (minimum 100 år) og tåle de belastninger som det blir utsatt for. Rørmaterialet skal være motstandsdyktig mot eventuelle aggressive stoffer i grunnen eller i avløpsvannet, på en slik måte at rørmaterialets hydrauliske og styrkemessige egenskaper ikke svekkes. Ved prosjektering av ledninger for ordinære vann- og avløpsanlegg viser den kommunaltekniske nomen til VA miljøblad nr. 30. Normen beskriver den minste rørdiameter for hovedledninger spillvann er satt til 150 mm. Materialegenskaper [ref. 40] PVC-rør Fordeler Relativt lav vekt Motstandsdyktig mot korrosjon og kjemiske angrep 38

48 Lette å behandle og legge Ulemper Materialegenskapene avhengige av temperatur (over +20 C redusert, under -20 C sprø) Forsiktig må utvises ved legging og fylling PE-rør Fordeler Styrke Seighet (tåler vibrasjoner og spenninger) Korroderer ikke Lav egenvekt og fleksible (tillater retningsendringer) Lav friksjonsmostand Sveisbare Ulemper Ikke diffusjonstett, dvs. kan ikke benyttes i forurenset grunn (vannledninger) Brytes ned av sollys (UV-lys) Hurtig bruddutvikling ved lave temperaturer, høyt trykk 5.13 Beregninger Dimensjonering av spillvannsledning Utgangspunktet for dimensjonerings av spillvannsledninger med delvis fylt tverrsnitt er Darcy-Weisbachs likning [ref. 21]. 1) h f = f (L/D) (v 2 /2g) hvor; h f = falltapet i ledningen (m) f = friksjonskoeffisienten (dimensjonsløs) L = lengden på ledningen (m) D = innvendig diameter i ledningen (m) v = vannhastigheten (m/s) g = gravitasjonen (9,81 m/s) 39

49 Kontinuitetsligningen: 2) Q = v A = v π (D/2) 2 hvor; Q = vannføringen (l/s) A = arealet av ledningen (m 2 ) Setter 2) inn i 1) og løser ut ligningen med hensyn til D 3) D = [(f L Q 2 8)/(g π 2 h f )] 0,2 Moodys diagram Moodys diagram kan benyttes både for laminære og turbulente strømninger når friksjonskoeffisienten (f) skal bestemmes. Grunnlaget er at man kjenner rørruheten k. I avløpsledninger med turbulente strømninger kan man benytte diagrammets venstre side hvor man først finner den den relative ruheten = (k/d i ), hvor k = rørruheten (mm) og D i = innvendig rørdiameter (mm). Nye plastledninger med rette ledningsstrekk uten tilknytninger og bend har en anbefalt k- verdi på 0,25, mens ledningsstrekk med tilknytninger og bend k-verdi på 0,40 [ref. 1]. I et ledningsnett er det mange forhold som påvirker de hydrauliske tapene, slik som avsetning, utfelling og biofilmdannelse ol. I henhold til Norsk Vann [ref. 22] er det flere forhold som påvirker ruheten i avløpsledninger slik som; Type ledning betong/plast, spillvann, overvann Vannhastigheten. Jo høyere hastighet jo lavere ruhet Fyllingsgrad, lavere ruhet ved økt fyllingsgrad Tilstand, avsetninger mm. Figur 5.33 er hentet fra Norsk Vann og viser dimensjonerende ruhet for henholdsvis betong og plastledninger ved ulik vannhastighet. Det vises også til vedlegg 1 beregninger. 40

50 Materiale Maks hastighet < 1 m/s Maks hastighet >1 m/s Spillvann/fellesledning Overvann Betong 1,5 mm 6,0 mm 1,0 mm 2,0 mm 0,5 mm 1,0 mm Plast (PVC/PP) 1,0 mm 2,0 mm 0,5 mm 1,0 mm 0,5 mm 1,0 mm Figur 5.33 Dimensjonerende ruheter [ref. 22] Selvrens i spillvannsledninger Ved transport av avløpsvann er det nødvendig at spillvannsledninger er dimensjonert for den spillvannsmengden som er planlagt transportert og at de er selvrensende. Spillvannsledninger som ikke er selvrensende kan få bygget opp avleiringer som reduserer den hydrauliske kapasiteten. For å kunne sikre mot sedimenter og gjentetting av avløpsledninger stilles tre typer av krav [ref. vedlegg 5]. 1. Minimum fall. 2. Minimum vannhastighet som skal oppnås minst en gang pr dag alle dager i året. 3. Minimum skjærspenning som skal oppnås minst en gang pr dag alle dager i året. Bruk av skjærspenning gir det sikreste og beste hydraulisk begrunnede kriteriet fordi slepekraften på partiklene, som må fraktes bort, vil variere med bl.a. rørdiameter og ikke bare vannhastigheten. I henhold til Norsk VA-Norm ved fall mindre enn 10 skal det dokumenteres selvrensing via skjærkraftberegninger. I VA miljøblad 79 er den anbefalte minimumsverdier for skjærspenninger i spillvannsledninger satt til 2 N/m 2 både for plast og betongrør [ref. vedlegg 5]. I Bodø kommunes kommunaltekniske norm vises det til VA miljøblad 79 ved dimensjonering av avløpsledninger og selvrensing. Dette danner beregningsgrunnlaget for selvrens i vedlegg 1 beregninger Prøvetaking Det er flere prøvetakingspunkter på et kommunalt avløpsnett. Noen av prøvetakingspunktene er nært tilknyttet til renseprosessen. Dette er illustrert i figur 5.34 [ref. 31]. 41

51 Figur 5.34 Typiske prøvetakingssituasjoner [ref. 31]. Prøvetakingspunkt Type avløpsvann Formålet med prøvetakingen P i Ubehandlet avløpsvann Dokumentasjon av rensekrav (beregning av renseeffekt) P u Behandlet avløpsvann (utløpsvann fra renseanlegg) Dokumentasjon av rensekrav (utløpskonsentrasjon, renseeffekt) P 1 Mekanisk renset avløpsvann Prosessoppfølging P 2 Biologisk renset avløpsvann Prosessoppfølging P 3 Rejektvann fra slamavvanningen Prosessoppfølging Forurensningsforskriftens kapittel 14 omhandler krav til utslipp av kommunalt avløpsvann fra større tettbebyggelser [ref. 2]. I henhold til Forurensningsforskriftens skal; Ansvarlig virksomhet tar ut prøver av renset avløpsvann Tilført vannføring måles og registreres med maksimalt 10 % usikkerhet Virksomheter som utfører prøvetakingen skal være akkreditert og godkjent Prøvene skal tas automatiske og være representative prøver av avløpsvannet som er mengde eller tidsproporsjonale døgnprøver, og de skal tas i henhold til en tidsplan nedfelt i virksomhetens internkontrollsystem Prøvene skal konserveres og oppbevares i henhold til Norsk Standard, eller annen anerkjent laboratoriepraksis Det skal tas døgnblandeprøver for analyseres av BOF 5, KOF CR eller SS. Videre skal det tas døgn- eller ukeblandeprøver når prøven skal analyseres for fosfor mengde eller nitrogen mengde. Det skal tas minst 12 prøver per år for avløpsanlegg < pe, og 24 prøver per år for avløpsanlegg > pe. Dersom prøvetakingen ikke inkluderer overløp skal dette måles, registreres og medregnes i rensegraden. 42

52 Når det gjelder prøvetaking av slam utføres det etter rutiner utarbeidet av Mattilsynet. Det vises her til veileder for prøvetaking av slam, kompost og andre avfallsbaserte gjødselvarer. Prøvetakingsmetoder Det blir normalt tatt automatiske prøver av avløpsvannet. Automatiske prøvetakere styres av et tidsur når det tas ut tidsproporsjonale prøver, og av en vannføringsmåler når det tas ut vannmengdeproporsjonele blandeprøver. Manuell prøvetaking benyttes bare når det ikke er egnet for automatisk prøvetaking. Derimot blir prøvetaking av slam som regel utført manuelt. Prøvemengden som skal tas ut kan samles opp i en eller flere beholdere (blandes etter prøvetakingsperioden) [ref. 31]. Tidsproporsjonal metode I figur 5.35 er det vist en prinsippskisse for tidsproporsjonal prøvetaking hvor prøvetakeren styres av et tidsur. Tidsuret starter prøvetakeren med å ta ut en prøve ved et forhåndsprogrammert intervall, eksempelvis hvert 30 minutt. Delprøvene som tas ut skal ha slike stort volum. Tidsproporsjonel prøver blir vanligvis benyttet når hensikten er å vurdere sammensetningen av avløpsvannet uten og ta hensyn til variasjonen i vannføringen [ref. 31]. Figur 5.35 Prinsippskisse tidsproporsjonale blandeprøver [ref. 31] Mengdeproporsjonal metode I figur 5.36 er det vist en prisnippskisse for mengdeproporsjonal prøvetaking hvor prøvetakeren styres av en vannføringsmåler. Når en forhåndsinnstilt vannmengde har passert prøvetakingspunktet starter prøvetakeren med å ta ut en prøve, eksempelvis ved hver 10 m 3. 43

53 Ved dette prinsippet tar prøvetakeren ut prøver hyppigere ved høy vannføring og sjeldnere ved lav vannføring. Volumet av delprøvene er konstante [ref. 31]. Figur 5.36 Prinsippskisse vannmengdeproporsjonale blandeprøver [ref. 31] 5.15 Luktfjerning Avløpsvann avgir en god del kloakkgasser som utvikles ved forråtnelsesprosesser i kloakk. For omgivelsene er ikke lukt og gasser fra avløpsrenseanlegg et helseproblem, men det kan være både plagsomt og til sjenanse. Gasser kan være et arbeidsmiljøproblem med helsemessig betydning for de som arbeider inne i renseanlegg i nær tilknytning til luktkildene. Det er derfor viktig å sørge for god ventilasjon og samtidig anvende metoder for videre spredning av lukt til de nærliggende omgivelsene. Biofiltre Biofiltre kan behandle svært mange forskjellige luktkomponenter. De er normalt enkle i bruk og krever et lite forbruk av kjemikalier. Biofiltre er derimot plasskrevende og kan være sensitive for høye ammoniakkonsentrasjoner og store variasjoner i ph. Man må også av og til skifte filtermateriale. Hyppigheten avhenger av flere forhold, blant annet hvilken type filtermateriale som benyttes, klimatiske forhold og luktbelastning i forhold til filterets størrelse. Åpne løsninger vil kunne være noe mere følsomme for årstidsvariasjoner [ref. 23, ref. 24]. Bioscrubbere Prinsippet er at forurenset luft trekkes motstrøms et overrislet biofilter der det vokser bakteriekulturer som bryter ned luktstoffer. Bioscrubbere kan behandle store mengder luktforurenset luft. De kan være godt egnet for fjerning av hydrogensulfid, men det kan være vanskelig å kontrollere og opprettholde en stabil prosess [ref. 23, ref. 24]. 44

54 Kjemiske scrubbere Oppbygging ligner på bioscrubberen, men her benyttes kjemikalier for å fjerne luktstoffer. Kjemiske scrubbere kan enten være basiske for fjerning av hydrogensulfid, sure for fjerning av ammoniakk, eller oksidative for å oksidere luktkomponenter. Det er nødvendig med gode rutiner for vedlikehold og drift [ref. 24 ]. Kullfitre Kullfilter benyttes ved behandling for mange ulike typer luktkomponenter. De er enkle i bruk, men forbruket av filtermateriale er stort ved behandling av større og konsentrerte utslipp. Dette vil innebære ofte skifte av filtermateriale og høye kostnader, og de er derfor ikke egnede for rensing av større utslipp [ref. 24 ]. Ionisering Prinsippet med ionisering er at luften via elektronrør får tilbake sine positive og negative ioner. Det elektriske apparatet inneholder en eller flere elektronrør avhengig av luftmengde og type luktstoffer som skal behandles. Ionisering brukes også ofte for å bedre innelufta i for eksempel avløpsrenseanlegg og pumpestasjoner i tillegg til å redusere utslippet av luktstoffer til omgivelsene [ref. 24 ]. UV-fotooksidasjon/Ozon Bruk av Ozon som luktreduksjonsmetode anses ikke å innebære helserisiko ved riktig bruk. Årsaken er at ozon er svært reaktiv slik at den brytes ned i løpet av kort tid. Således vil overskuddsozon eksistere i svært kort tid før det brytes ned til oksygen. Ozon har en lettkjennelig klorlignende lukt som kjennes ved konsentrasjoner fra 0,02 ppm. Man kjenner således ozonlukten lenge før man har nådd terskelnivået på 0,1 ppm, som er angitt som norm i Arbeidstilsynets administrative normer for forurensning til luft. Konsentrasjoner under dette nivået er det vurdert som akseptabelt å jobbe åtte timers skift per dag i. Det er viktig at driftspersonell informeres om dette. Videre at de får opplæring i hvilke forholdsregler som bør tas [ref. 24 ]. Stripping/vasking Prinsippet baseres på at forurenset luft suges av og tilføres sugesiden på en blåsemaskin for så å bli blåst via diffusorer inn i vann - eller et væskemedium med biologisk kultur [ref. 24 ]. 45

55 Termisk oksidasjon (forbrenning) Forurenset luft ledes til et forbrenningskammer. Løsningen forutsetter at det finnes ei olje eller et gassfyrt anlegg ved det aktuelle avløpsrenseanlegget som produserer kontinuerlig varmeenergi. Ved forbrenningen vil luktstoffene omformes til andre stoffer som svoveldioksid og nitrogendioksid [ref. 24 ] Klima Forventede påvirkninger som følge av klimaendringer er også vurdert i arbeidet med prosjektoppgaven. Klimaendringene vil medføre økt regnintensitet skapt av ekstremvær, noe som vil gi betydelig mer overvann og infiltrasjonsvann enn tidligere. Utslippet fra avløpsrenseanleggene vil også øke som en følge av klimaendringene. Følgende forhold vil bidra til dette [ref. 32]; Økede nedbørmengder og forverrede avrenningsforhold vil gi økede vannvolumer som passerer avløpsrenseanlegget og tar med forurensinger. Utslipp av fosfor vil alene kunne utgjøre ca. 20 % økning. Sedimenteringsbasseng er sannsynligvis den mest kritiske komponenten i et avløpsrenseanlegg. Konsentrasjonen av partikler som unnslipper ut av renseanlegget er normalt en eksponentielt økende funksjon med økende overflatebelastning på ettersedimenteringen. Dette er illustrert i figur Med klimaendringene blir det flere timer per år med høyere belastning og dermed øker også utslippet. Figur 5.37 Prinsippskisse for utløpskonsentrasjon fra renseanlegg som funksjon av hydraulisk belastning på ettersedimenteringen [ref. 32] I tillegg kommer virkningen av et økt havnivå som det også må tas hensyn til ved dimensjonering og utforming av avløps og overvannsanlegg i Norge. Når havnivået stiger 46

56 minker kapasiteten til enkelte av avløpssystemene i kystområdene som fører tiløkt overløp og større oppstuvninger i avløpssystemene [ref. 32]. Denne hovedoppgaven baserer seg på at avløpssystemet rundt renseanlegget i Mørkvedbukta i all hovedsak er utbygd som et separatsystem, slik at overvann og spillvann holdes avskilt i hvert sitt ledningsnett. Målinger som er foretatt ved regnvær viser derimot at det er stor innlekkasje av infiltrasjonsvann inn i spillvannsledningen, noe som man må ta hensyn til i det videre dimensjoneringsarbeidet. 47

57 6. Dimensjoneringsgrunnlag 6.1 Forutsetninger Bodø kommune fikk utarbeidet en rapport i 2012 [ref. vedlegg 3] der det ble registrert hvor store mengder med avløpsvann som kom inn via ledningsnettet til det eksiterende renseanlegget i Mørkvedbukta. Målingene ble gjennomført både i tørt vær og regnvær. Kommune fikk utarbeidet en rapport høsten 2014 [ref. vedlegg 2] som omfattet nytt renseanlegg i Mørkvedbukta og forslag til lokalisering av ny tomt, arealbehov herunder mål og høyde for ny opparbeidet tomt, forslag til plassering av nytt renseanlegg på tomten, byggehøyder, adkomst til tomten, tilkobling til eksisterende ledningsnett og utslipp mm. Opplysninger som fremkommer i begge rapportene er lagt til grunn for i det videre dimensjoneringsarbeidet. Det henvises også til kommunens planbestemmelser og planbeskrivelse for områdereguleringsplan for Mørkvedbukta [ref. 6, ref. 41]. Målinger av spillvannsmengde I figur 6.1 er det gjengitt verdier basert på mengdemålinger [ref. vedlegg 3] og utførte beregninger av midlere avløps vannmengde [ref. vedlegg 1]. I perioden hvor det ble gjennomført våtværsmålinger falt det i henhold til yr.no 7,2 mm med nedbør i løpet av døgnet noe som er en nokså moderat nedbørsverdi [ref. vedlegg 12]. Fremtidige klimaendringene vil utvilsomt medføre økt regnintensitet i fremtiden skapt av i ekstremvær, noe som igjen vil gi mer overvann og infiltrasjonsvann. Dette innebærer at den forholdsvis høye verdien på fremmedvann som fremkommer i beregninger satt til Q inf = 54,0 l/s 19,5 l/s = 34,5 l/s er realistisk å bruke i den videre dimensjoneringen. Det er ikke lokalisert hvorvidt fremmedvannet stammer fra innlekkasjepunkt eksempelvis i rørskjøter ol., eller om det stammer fra feilkoblinger av sluker inn mot separatsystemet. Pe Mengdemåling Teoretisk beregnet Tørrvær Våtvær Ca Q midl. = 19,5 l/s Q midl. = 54,0 l/s Q inf. = 34,5 l/s 9123 Q midl. = 21,1 l/s Q midl. = 27,8 l/s Figur 6.1 Mengdemålinger rundt Mørkved RA 48

58 Planmessige forutsetninger Tomt som er planlagt regulert til å ligge omtrent 200 meter for nåværende renseanlegg med et brutto areal 6 daa (50m 120m). Opparbeidet tomt for nytt renseanlegg vil ligge ca. 2 m høyere (kote +5,0) enn eksisterende veg (kote +3,0) videre mot sjøen. Eksisterende ledninger ligger med bunn ca. 1 m under vegnivå (kote +2), parallelt med og nært vegen. Nivå for ferdig planert tomt bør være minst kote + 5,0 og renseanleggets gulv ca. 25 cm høyere, dvs. kote + 5,25 [ref. 41, ref. vedlegg 2]. Det planlagt at det nye renseanlegget tilkobles eksisterende ledninger mellom dagens renseanlegg og utslippskum. Tilførsel av avløpsvann skal skje ved gravitasjon til pumpesump i det nye renseanlegget. Transport av renset avløpsvann fra det nye renseanlegget skal skje ved gravitasjon til eksisterende ledning og utslipp beholdes uten endringer [ref. 41, ref. vedlegg 2]. Planløsning og arealbehov for nytt silanlegg er basert på planløsning benyttet ved Hammervika renseanlegg bygd i 2009, med en brutto grunnflate på 320 m2 (21m 15m), hvorav 1 daa er ubenyttet for fremtidig utvidelse. Atkomst til tomten går gjennom eksisterende veg forbi nåværende renseanlegg mot sjøen. Det forutsettes at vegen blir rustet opp til en standard beregnet for bruk av tyngre kjøretøy [ref. vedlegg 2]. Bodø kommune har i møte 25.februar 2015 gitt tilbakemelding om at spillvannsledning Ø400 (PE) fra eksisterende renseanlegg er tiltenkt for transport av avløpsvann. Dette innebærer at overvannsledningen Ø500 (betong) kobles ifra ved det eksisterende renseanlegg og vil ikke transportere avløpsvann ved overløp ned mot det nye renseanlegget. Det anmerkes også at det fremkommer tegneteknisk feil i kum for tilkobling mellom eksisterende og ny trase inn mot nytt renseanlegg. I møtet ble det også presisert at det inntegnede virveloverløp i forkant av renseanlegget ønskes flyttet etter nødoverløp (nødutløp) tilknyttet pumpesump. Revidert forslag til innløp/utløp Nytt revidert forslag innløp/utløp til/fra renseanlegget er utarbeidet av prosjektgruppen og skissert i figur 6.2. Avløpsvannet transporteres til renseanlegget via spillvannsledning (Ø400) til innløp pumpesump kote +3,17 (-0,33+3,50). Nødutløp via virveloverløp er beregnet (selvrens) til kote +2,97 [ref. vedlegg 1], og knyttes opp mot eksisterende overløpsledning (Ø500) som transporterer urenset avløpsvann 225 meter til utslippskum. Utløpet for renset avløpsvannet fra renseanlegget plasseres på kote +5,25 [ref. 41, ref. vedlegg 2], og går via

59 meter lang spillvannsledning (Ø400) til utslippskum. Dersom det er behov for planlagt vedlikehold på anlegget, oppstår oppstuving (feil) i utslippsledning eller annet kan avløpsvann ledes forbi renseanlegget via en bypass ventil montert i kum før innløp til sandfang. Det henvises også til vedlegg 1, figur V1.1 flytskjema med kotehøyder. Figur 6.2 Mørkved renseanlegg (innløp/utløp) 6.2 Valg av sandfang Normalt sett er det ikke nødvendig å etablere et sandfang i forkant av pumpesump i et separat avløpssystem, hvor det utelukkende er kun sanitært avløpsvann som blir transportert inn mot renseanlegg. Basert på de erfaringer kommunen har fra drift av det eksisterende renseanlegget vet man at det er mye sand som transporteres via avløpsnettet inn mot renseanlegget. Relativt store steinpartikler til tider blir fraktet inn til pumpesump. Det er i ettertid forsøkt etablert et sandfang på et par kubikkmeter som ikke har gitt noen vesentlig effekt. Dette innebærer at 50

60 både avløpspumper, prosess/renseutstyr og ikke minst rensegrad er sterkt påvirket av sandpartikler som i ytterste konsekvens kan fører til driftsstans. For å hindre at grovere stoffer kan skade eller forstyrre den videre behandlingen i renseanlegget er det derfor viktig å etablere grovsiler, sand og steinfang. I forbindelse med bygging av nytt renseanlegg anbefales det derfor å etablere et sandfang foran pumpesump i byggets underetasje. Det henvises til teori i kapittel 5.8 hvor prinsippet og virkemåte for de mest vanlige typer sandfang er beskrevet. I henhold til Statens Vegvesen [ref. 16] anbefales følgende kriterier ved dimensjonering og utforming av anlegg for forbehandling av sand og olje at; Den midlere oppholdstiden i bassenget ligger i størrelsesorden i området mellom 3-8 minutter En vannhastighet i størrelsesorden 0,5-1 m/min Der man benytter luftede sandfang uten å referere til spesielle typer og dimensjoneringsregler, bør følgende retningslinjer gjelde slik at sandpartiklene får tid til synke ned mot bunnen og sedimentere [ref. 30]. Oppholdstid ved Q maksdim 3 minutter Det foreslås å utforme sandfang både med hensyn til fjerning av sedimenter og flytestoff, og installere elementer (strupeplate) som reduserer energien og turbulensen. I tillegg bør sandfang tildekkes for å forhindre støy og aerosoldannelse. Dimensjonering av sandfang: I henhold til beregninger [ref. vedlegg 1] kan den maksimale avløpsmengden settes til Q maksdim = 106,6 l/s. Når vi kombinerer dette med minimum oppholdstid på 3 minutter kan vil nødvendig volum på sandfanget til å være; V min = 106,6 l/s 60 s/min 3 min = liter 19 m 3 51

61 Avløpsnettet rundt anlegget i Mørkvedbukta er fortrinnsvis bygd som et separatsystem hvor mengden med sandpartikler i avløpsvannet er vesentlig mindre enn ved et fellesystem. Derimot kan det forventes betydelig økning i sandmengde ved innlekkasje av fremmedvann. Luftet sandfang er mest brukte i Norge innenfor avløpsområdet og representerer en driftssikker løsning. Det foreslås derfor etablert et luftet sandfang med et volum på minst 19 m 3 som installeres i forkant av pumpesump. Sandfang monteres med et nedløpsrør fra byggets utside hvor det er mulig å tømme ved slamsugebil for transport og deponering. 6.3 Valg av avløpspumpeløsning I kapittel 5.10 så vi litt nærmere på tre ulike prinsipper for oppstilling av avløpspumper. Disse besto av tørroppstilt pumpe, våtoppstilt pumpe og en kombinasjon av tørroppstilt motor og våtoppstilt pumpe. Det ble også oppsummert fordeler og ulemper ved de enkelte løsningene. I henhold til Bodø Kommunes kommunaltekniske norm [ref. 20] skal det primært velges tørroppstilte pumper der dette er teknisk- og driftsmessig hensiktsmessig. Tørroppstilte pumper skal som hovedregel monteres der sugehøyden er mindre enn fem meter. Normen presiserer videre at det minimum skal benyttes to pumper med lik kapasitet til å pumpe dimensjonerende mengde vann. Pumpene skal alternere etter hver start. Det fremheves at pumper skal enten plasseres i eget rom under pumpesumpens vannspeil med kule tilbakeslagsventil montert så nær pumpen som mulig. Alternativt kan pumper plasseres på overdekket med kule tilbakeslagsventil montert på sugesiden like under dekket eller over mellomdekket dersom dette finnes. I henhold til Norsk Vann [ref. 19] påpekes det at en pumpestasjon ikke bør anlegges uten en viss reserve. Det bør derfor vurderes reservekapasitet ut fra hvor stor konsekvensen er ved at en pumpe blir satt ut av drift. I tillegg bør det vurderes mulighetene for rask utskiftning og reparasjon av pumper. Tørroppstilte pumper er å foretrekke med hensyn til tilgjengelighet for service og vedlikehold. I tillegg unngår man at gjenstander i avløpet kan vikle seg rundt pumpen i sump. Nærområdet rundt planforslag til plassering av nytt renseanlegg er et mye brukt turområde for rekreasjon og aktiviteter. Dette medfører at en plassering av pumper under bakkenivå vil være mest hensiktsmessig med tanke på å avgi minst mulig støy til omgivelsene. 52

62 Pumping av spillvann med tørroppstilte pumper Fremtidig tilknyttede personer til avløpsnettet pe Q midl (12000) 27,8 l/s Q dim (12000) våtvær 106,6 l/s Bunn pumpesump (kote) +3,17 Pumpesump innløp (kote) +0,17 Geodetisk løftehøyde ( h) 6,5 m I beregningene fra Xylem er det antatt 15 meter med rør fra utløp pumpesump/ tørroppstilte pumper til inn på silanlegget. Oppgitte verdier for midlere vannmengde (Q midl ) og dimensjonerende vannmengde (Q dim ) er beregnet ved pe tilknyttet avløpsnettet inkludert infiltrasjons-/fremmedvann [ref. vedlegg 1]. Tørroppstilt pumper fra Xylem (Flygt) Type pumpe NZ 3153 LT 3~ 411 Antall pumper 2 Motoreffekt 13,5 kw Pumpeeffekt ved optimalt driftspunkt 0,0295 kwh/m³ Løftehøyde ved optimalt driftspunkt 7,37 m Spillvannsmengde ved optimalt driftspunkt 112,4 l/s Start pumpe 1, nivå i pumpesump N1 2,26 m (kote +1,93) Start pumpe 2, nivå i pumpesump N2 3,29 m (kote +2,96) Stopp pumpe 1, pumpe 2 1,50 m (kote +1,17) Figur 6.3 viser forslag til tørroppstilt pumpeløsning hentet fra leverandør. Forslaget viser to frekvensregulerte alternerende pumper hver på 13,5 KW som er frekvenssyrt i forhold til spillvannsmengden. Pumpeløsningen er basert på at en pumpe alene kan håndterer maksimale spillvannsmengder dersom den andre skulle stanse av ulike årsaker. For ytterligere detaljer rundt pumpeløsning og tekniske spesifikasjoner henvises det til vedlegg 6. 53

63 Figur 6.3 Forslag til pumpeløsning fra Xylem, snitt A-A og snitt B-B [ref. vedlegg 6] Det anbefales derfor å installere to (2) tørroppstilte sentrifugalpumper fra Xylem av typen NZ 3153 LT 3~ 411. Hver pumpe har en kapasitet på 112,4 l/s med en virkningsgrad på 80,7 %, og med en maksimal løftehøyde på 7,37 meter. En av pumpene skal fungere som reserve ved driftsstans eller ved nødvendig vedlikeholdsarbeid. Pumpene installeres med frekvensomformer og alternerer ved hver oppstart. For å kunne frigjøre mest mulig areal til prosessteknisk utstyr herav også mulig fremtidig utvidelse, foreslås det derfor at pumpene monteres i underetasjen under vannspeil. Det bør derfor også monteres en løfteinnretning med en luke for å kunne foreta nødvendige løft av utstyr opp til/fra første etasje i bygget. Pumpesump, nødoverløp (nødutløp) og virveloverløp Det henvises til teori i kapittel 5.9 hvor hensikt og virkemåte for noen av de mest vanlige typer overløp er beskrevet. Pumpesumpen skal ha eget nødoverløp (nødutløp) som trer i kraft med stømbrudd, havari eller lignende. Nødoverløpet (Ø500) må ha kapasitet til å betjene totalt tilført vannmengde til stasjonen. Det skal være installert måleutstyr som kan registrere tiden overløpet er i funksjon. I sammenheng med nødoverløp bør det tilknyttes et lukket virveloverløp som gir betydelig redusert utslippet av tunge partikler og flytestoffer sett i forhold til tverr- og sideoverløp. Et lukket virveloverløp imøtekommer også forurensingsforskriftens krav i 12-7 ved at forurensningene begrenses ved overløp [ref. 18]. I de tilfeller der vann fra resipienten kan trenge inn i pumpestasjonen via nødutløp bør det monteres en høyvannsventil. Det foreslås at utløp fra nød-/virveloverløp plasseres minst til kotehøyde + 2,97 (fallet I = 10 ) [ref. vedlegg 1]. Dette er marginalt høyere enn startpunkt pumpe 2 (N2) lik kote +2,96 (= 54

64 bunn pumpesump (-0,33 m) + N2 (3,29 m)) [ref. vedlegg 6]. Det vil likevel være hensiktsmessig i den videre detaljprosjekteringen å vurdere om nødoverløpet skal plasseres noe høyere eksempelvis kote +3,00. Prosjektgruppen har valgt å benytte kote +2,97 til dimensjonering og beregning av selvrens i vedlegg Valg av metode for primærrensing Tilgjengelige areal Finsilanlegg vil kreve mindre areal enn tradisjonelle sedimenteringsanlegg. Anlegg basert på høybelastet lamellsedimentering, flotasjon eller grovsilanlegg vil imidlertid ha et arealbehov som ikke er vesentlig forskjellig fra det finsilanlegg vil ha [ref. 10]. Håndtering av slam Gjødselsvareforskriften krever at slammet skal være hygienisert og stabilisert. Dersom uavvannet slam fra sedimenteringsanlegg må transporteres til sentralt slambehandlingsanlegg med utråtning og hygienisering vil dette medføre økte kostnader. Slam fra de fleste finsilanlegg vil vanligvis være på avvannet form allerede når det forlater anlegget [ref. 10]. Valg av rensemetode I Primærrensing (2005) oppsummeres følgene ved valg av rensemetode [ref. 10]; Slamavskillere/sedimenteringsanlegg med integrert slamlager kan være det beste valget for små anlegg (<5.000 pe) Finsilanlegg kan være det beste valget for mellomstore anlegg ( pe) Sedimenteringsanlegg (spesielt basert på lamellsedimentering) kan være det beste valget for store anlegg (>50.000) Ulike metoder for primærrensing er beskrevet i kapittel 5.4. Utslipp fra renseanlegget i Mørkvedbukta er i all hovedsak relatert til sanitært avløpsvann fra husholdning med en hydraulisk belastning fra 9000 pe opp til pe. Dette plasserer renseanlegget i kategorien mellomstort anlegg. Det anbefales derfor primærrensing ved bruk av finsiling. Det forutsettes at avløpsvannet er egnet for siling. Målemetode for å avgjøre egnethet er drøftet i neste avsnitt. 55

65 Avløpsvannets sammensetning og egnethet for finsiling I følge kommunen foreligger det ingen målinger av partikkelstørrelse og konsentrasjonen av SS og BOF 5 i avløpsvannet ved renseanlegget i Mørkvedbukta. Innholdet av nitrogen og fosfor i avløpsvannet er heller ikke dokumentert. KOF-parameteren inngår ikke i primærrensekravet, men den er likevel nevnt her fordi KOF er en langt raskere analyse å gjennomføre. Den egner seg derfor bedre enn BOF som driftsparameter. Det bør etableres sammenhengen mellom KOF og BOF 5 slik at man kan beregne hva BOF 5 om lag har vært basert på analyse av KOF. Dersom forholdstallet (FKOF/TKOF) mellom filtrert KOF (mg/l) og total ufiltrert KOF (mg/l) er høyere er 0,4 vil det sannsynligvis bli svært vanskelig å oppnå primærrensekravet med hensyn til organisk stoff (BOF 5 ) ved finsiling. Forholdstallet bør være større enn 0,3 for at man kan karakterisere vannet som godt egnet for finsiling. KOF analysen utføres i henhold til Norsk Standard NS- ISO 6060 [ref. 10]. Det forutsettes derfor i de videre dimensjoneringsberegningene at avløpsvannet er egnet for finsiling. 6.5 Valg av type sil Valg av sil I kapittel 5.5 er det beskrevet ulike utforminger av siler til bruk i renseprosesser av avløpsvann. I henhold til Primærrens [ref. 10] bør det; Velges en lysåpning på silen i finsilområdet (<0,5 mm) Silen bør dimensjoneres for en silingshastighet i området 20 m 3-80 m 3 /m 2 dukareal h Silingen bør tilpasses på en slik måte at det dannes en filtermatte på silflaten. En slik filtermatte virker som et filter av slam som vil separere slampartikler av en størrelse som ellers ikke ville blitt separert Både Sobye Miljøfilter as [ref. 34] og Salsnes Filter as [ref. 13] leverer båndsiler som skulle kunne ivareta kravene til primærrensing. Begge leverandørene oppgir at filterduken kan fjerne >50 % SS og >20 % BOF fra ubehandlet avløpsvann. Derimot er det kun Sobye Miljøfilter som oppgir at de kan dokumentere kravene til primærrensing. Det fremkommer noen forskjeller mellom disse to båndsil typer. Det henvises til Driftsassistansen for VA i Møre og Romsdal [ref. 44] hvor følgende sammenligning ble gjort mellom de to foran nevnte typer båndsiler. 56

66 Sammenligning mellom Sobye Miljøfilter og Salsnes Filter Rengjøring av silduken Salsnes bruker luft til å blåse ren duken og noe varmt vann Sobye bruker børste, kaldt- og varmt vann Fordeler med luft: Gir mer effektiv fettfjerning Mindre behov for varmt vann Gir høyere tørrstoffinnhold på slammet før skrueavvanning Ingen mekanisk påvirkning av slammet Ulemper med luft Aerosoler på grunn av manglende tetthet mellom silkasse og slamkasse. Nyere modeller er derimot tett Partikler i avtrekksluften tetter til kullfilter og biofilter Salsnes filter Salsnes er leverandør av båndsiler som Bodø kommune allerede har opparbeid seg gode erfaringer med. Totalt drifter kommunen fire renseanlegg med siler fra Salsnes [ref.35], henholdsvis Hammervika byggeår 2009 (dim. antall pe), Kvalvikodden byggeår 2008 (dim. antall pe), Skanseodden byggeår 2008 (dim. antall pe) og Langodden byggeår 2002 (dim. antall pe) [ref. 35]. Ved valg av samme type sil for det nye renseanlegget på Mørkved vil man kunne oppnå fordeler tilknyttet drifts og vedlikeholdsarbeid på anleggene. Dette fordi det samme driftspersonalet kunne betjener flere like anlegg. I tillegg vil man kunne utnytte fordeler ved innkjøp av reservedeler som kan benyttes på flere renseanlegg, noe som utvilsomt vil være kostnadsbesparende. Salsnes SF 6000 har en maskevidde på 0,35 mm og en hydraulisk kapasitet på 160 l/s [ref. vedlegg 7], noe som er relativt romslig og god kapasitetssikkerhet målt opp mot den maksimale dimensjonerende avløpsvannmengden beregnet til 106,6 l/s [ref. vedlegg 1]. Salsnes anbefaler en filterhastighet på 40 m 3 /m 2 h for å kunne oppnå primærrensekravet noe som omregnet skulle utgjør l/(1 m s) = 11,1 l/s per m 2. 57

67 Nødvendig sildukareal ved tørrvær og 9123 pe Dimensjonerende spillvannsmengde er beregnet til Q dim (9123) tørrvær = 55,8 l/s [ref. vedlegg 1] Totalt nødvendig sildukareal ved tørt vær og 9123 pe blir da (55,8 l/s)/(11,1 l/s per m 2 ) = 5,0 m 2. I følge tekniske data SF 6000 i vedlegg 7 er sildukarealet på 2,2 m 2, noe som innebærer at man ved hjelp av antall siler = 5,0 m 2 /2,2 m 2 = 2,27 3,0 skal kunne ivareta rensekravet. Dette innebærer at med 3 siler vil man kunne oppnå ønsket krav til primærrensing av sanitært avløpsvann/spillvann med dagens antall personekvivalenter. Nødvendig sildukareal ved tørrvær og pe Dimensjonerende spillvannsmengde er beregnet til Q dim (12000) tørrvær = 72,1 l/s [ref. vedlegg 1] Totalt nødvendig sildukareal ved tørt vær og pe blir da (72,1 l/s)/(11,1 l/s per m 2 ) = 6,5 m 2. I følge tekniske data SF 6000 i vedlegg 7 er sildukarealet på 2,2 m 2, noe som innebærer at man ved hjelp av antall siler = 6,5 m 2 /2,2 m 2 = 2,95 3,0 skal kunne ivareta rensekravet. Dette innebærer at med tre (3) siler vil man fremdeles kunne oppnå fremtidige krav til primærrensing av sanitært avløpsvann/spillvann. Det vil derfor være tilstrekkelig å etablere tre finsiler av typen Salsnes Filter modell SF Silene har tilstrekkelig sildukareal for båndsiling ved tørrvær. Figur 6.4 Salsnes Filter modell SF Hammervika 58

68 6.6 Kjemisk forbedret primærrensing Avløpsvannets sammensetning har stor betydning for renseresultatet og kan variere fra anlegg til anlegg. Det påpekes i SFTs rapport [ref.10] flere forhold som påvirker primærrensegraden, slik som størrelsen på slampartiklene og fordelingen mellom løst og partikulært organisk stoff, silflatens lysåpning, silingshastighet og tilrettelegging for dannelse av filtermatte og forbehandlingen av avløpsvannet. Resultater fra prøvetaking ved renseanlegget i Hammervika hvor det benyttes samme type båndsiler fra Salsnes Filter AS varierer noe rundt kravet med hensyn til rensegrad av henholdsvis SS og BOF 5. Man kan ikke entydig si hva som er årsaken til variasjonene, men i noen tilfeller er man også avhengig av at avløpsvannet forbehandles før det sendes videre til renseanlegget. Spesielt ved tidvis store mengder av over eller infiltrasjonsvann som kommer inn i avløpsnettet. Ved primærrensing er det ikke et spesielt behov for fosforfelling, slik at man kan eventuelt velge en annen metode enn hva som brukes ved et kjemisk fellingsanlegg. I en kjemisk forbedret primærrensingsprosess tilsettes en koagulant i avløpsvannet slik at det oppnås flokkulering av små partikler til større og som lar seg separere ved siling. Det henvises til teori i kapittel 5.7 som omhandler kjemisk rensing. For eksempel kan det tilsettes polymer som koagulant/flokkulant. Dette øker flokkuleringshastigheten, binder fnokkene bedre sammen noe som igjen er med på å øke mengden som separeres. Kjemikalie tilsettes som en løsning ved at en doseringspumpe som mengdestyres av avløpsvannmengde inn til renseanlegget. I Primærrensing [ref. 10] beskrives et fullskala forsøk ved Holen renseanlegg der det ble tilsatt anionisk polymer og metallsalt til forbehandling av avløpsvannet før siling (Sobye). Det man spesielt så var at renseresultatene tilknyttet reduksjon av BOF 5 stort sett hadde forbedret seg. Derimot ga tilsetning av metallsalt en utfelling av partikler slik at SS-konsentrasjonen økte etter at metallsalt ble tilsatt. Det ble fastslått at Holen RA ikke ble kjørt med optimale betingelser som ville kunne gi vesentlig forbedret renseeffekt som resultat av forkoagulering. For det første ble det tilsatt metallsalt som økte SS- konsentrasjonen inn på silen og for det andre ble det kjørt med betingelser som ikke favoriserer oppbygging av filtermatte på 59

69 silduken. Konklusjonen ble derfor at skal man utnytte det forbedringspotensialet som ligger i tilsetting av koagulant før finsiling, må silen kjøres slik at filtermatte etableres. Det bør derfor videre utredes hvorvidt det er hensiktsmessig å benytte seg av en metode for kjemisk forbedret primærrensing hvor avløpsvannet forbehandles før silingen. 6.7 Beregning av slammengde fra silanlegg Salsnes Filter AS oppgir følgende erfaringstall fra silslamproduksjonen med bruk av filtertype [ref. 26]. SF 6000 på 100 g /pe/døgn med 30 % tørrstoffinnhold (TS) Egenvekt på avvannet slam er tilnærmet 0,9 tonn per m 3 Med en avløpsbelastning på 9123 pe gir dette en slammengde på; (0,1 kg/pe/døgn) 9123 pe = 912,3 kg/døgn (TS = 30 %) 912,3 kg/døgn 7 døgn/uke = 6386 kg/uke (TS = 30 %) kg/uke 52 uker/år = kg/år = 332,0 tonn/år Mengde TS per uke; (6,386 tonn/uke)/(0,9 tonn/m 3 ) = 7,1 m 3 /uke Med en avløpsbelastning på pe gir dette en slammengde på; (0,1 kg/pe/døgn) pe = 1200 kg/døgn (TS = 30 %) 1200 kg/døgn 7 døgn/uke = 8400 kg/uke (TS = 30 %) 8400 kg/uke 52 uker/år = kg/år = 436,8 tonn/år Mengde TS per uke (8,4 tonn/uke)/(0,9 tonn/m 3 ) = 9,3 m 3 /uke 60

70 6.8 Forslag til slamhåndtering Slammet/silgodset blir avvannet i en silgodspresse som er integrert i silenheten. Slammet transporteres deretter videre ved hjelp av transportskrue til container som befinner seg i eget containerrom i 1 etasje. Container plasseres på motorisert vogn på skinnegang for lettere å kunne håndtere inn/utkjøring i forbindelse med tømming. Det bør også monteres hette med avsug over container for å hindre spredning av lukt. Hvis man tar utgangspunkt i slamproduksjon fra 9123 pe og conteinerstørrelse på 8 m 3, gir dette en slammengde på 7,1 m 3 /uke som utgjør ca. 1 tømminger per uke. Derimot med utgangspunkt i slamproduksjon fra pe gir dette en slammengde på 9,3 m 3 /uke som tilsvarer omtrent en tømming hver femte dag. Ut fra hensyn driftshensyn synes det mest aktuelt å installere to containere på 8 m 2. På denne måten kan renseanlegget være i full drift under selve tømmingen. I tillegg har man en «backup løsning» i tilfelle nødvendig vedlikeholdsarbeid på en av transportskruene, som man på bakgrunn av erfaringer vet må skiftes ut årlig som en følge av slitasje. Sammenligner man beregningene i kapittel 6.7 med opplysninger fra renseanlegget i Hammervika hvor det er 2 Salsnes båndsiler i drift av samme type (SF 6000), så leveres det anlegget ca. 237 tonn med slam per år for deponering noe som skulle tilsi ca. 4,6 tonn/uke. Container er på 8 m 3 og tømmes omtrent ukentlig. Dette innebærer at mengdeberegningene av slam i kapittel 6.7 virker sannsynlige. 6.9 Utslipp til resipient I henhold til resipientundersøkelse er Saltenfjorden definert som en mindre følsom resipient. I vedtak fra Fylkesmannen påpekes det at utslippet er sterkt påvirket av Saltstraumen, hvor det vises til undersøkelser som er gjennomført av Nordlandsforskning i perioden som indikerer at belastningen av næringssalter i vannmassene nær utslippspunktet er liten [ref. 3]. Saltenfjorden vil utvilsomt bli tilført mindre mengder med avløpsslam og partikler gjennom utbygging av et nytt renseanlegg. Det ble eksempelvis tatt ut 107 tonn med slam i 2014 for deponering fra det eksisterende renseanlegget. I henhold til beregninger gjennomført i kapittel 6.7 vil det årlige utslippet av slam reduseres med mer enn 200 tonn per år noe som utvilsomt vil være en positiv miljøgevinst. 61

71 6.10 Prosessflyt nytt renseanlegg Figur 6.5 viser en prinsippskisse over prosessflyt ved det nye renseanlegg på Mørkved. Grovt sett kan prosessen deles inn i tre steg. Det første steget i prosessen er at avløpsvann kommer inn i et luftet sandfang noe som medfører at sand og tyngre mineralske partikler bunnfeller og fjernes fra råvannet før den videre transporten inn mot pumpesump. To tørroppstilte pumper (Q p = 112,4 l/s) transporterer deretter avløpsvannet videre fra pumpesump inn mot silanlegget. I det andre steget blir avløpsvannet finsilet gjennom tre stykker Salsnes filter av typen SF 6000 som alle plasseres i en samlestokk. Først kommer avløpsvann inn i inntakskammeret på silen. Deretter blir avløpsvannet silet gjennom en roterende filterduk som har en lysåpning på 0,35 mm, og med en dukhastighet på 40 m 3 /m 2 dukareal h. De faste stoffene danner en filtermatte av partikler på filterduken mens det rensede avløpsvannet trekker igjennom og går videre til utslippskum. Avløpsslammet blir fjernet fra silbåndet ved hjelp av en luftkniv som rengjør filterduken med komprimert luft, og havner i et eget oppsamlingsområde nederst i silkammeret. I det tredje steget går det våte slammet gjennom en avvanningsskue integrert i silenheten for deretter å bli transportert videre via en transportskrue til containerrom for lagring, transport og deponering. Container blir anslagsvis tømt ca. hver uke. Figur 6.5 Prinsippskisse prosessflyt nye Mørkved renseanlegg [ref. vedlegg 11] 62

72 6.11 Forslag til lukthåndtering Skitten sone Det er særdeles viktig å ta hensyn til lukt og støv både i selve silhallen og i øvrige rom for slamlagring og håndtering. Kloakkgasser er helseskadelige og kan også medføre korrosjonsproblemer. Det er derfor nødvendig å holde konsentrasjonen av gasser så lav som mulig. I den skitne sonen i anlegget bestående av silrom, pumperom og containerrom, tilføres frisk luften ved taknivå, mens avtrekk skjer normalt ved gulvnivå. Det bør også monteres hette med avsug over container for å hindre spredning av lukt. Ren sone I administrasjonsdelen av renseanlegget bestående av kontrollrom, WC, gang og garderobe skal luft inn og avtrekk skje ved taknivå. For å hindre luktspredning fra prosessområdene til administrasjonsdelen er det en forutsetning at den rene sonen blir satt under overtrykk. Luktfjerning Luft ut fra skitten sone må behandles i et luktreduksjonsanlegg. Erfaringer fra andre renseanlegg når det benyttes luft for rengjøring av silduk er at det dannes en del partikler i avtrekksluften fra silanlegget. Disse partiklene har en tendens til å tette igjen kullfilter og biofilter [ref. 44]. Disse to metodene anbefales derfor ikke benyttet til luktfjerning. Derimot har Bodø kommune har opparbeidet seg gode erfaringer fra bruk av UVfotooksidasjon/Ozon som luktreduserende tiltak blant annet ved renseanlegget i Hammervika. Det henvises til teori i kapittel 5.15 hvor Ozon ikke anses å innebære noen helserisiko ved riktig bruk. Årsaken til dette er at ozon er svært reaktiv slik at den brytes ned i løpet av kort tid. Således vil overskuddsozon eksistere i svært kort tid før det brytes ned til oksygen. Ozon har en lettkjennelig klorlignende lukt som kjennes ved konsentrasjoner og er således lett gjenkjennelig ved høye konsentrasjoner. Det forutsettes en hensiktsmessig plassering av ozonsensorer i bygget med riktig innstilte alarmnivåer, som ved for høye konsentrasjoner initierer varsel gjennom eksempelvis alarmlamper. 63

73 6.12 Forslag til prøvetaking Forurensingsforskriften setter en rekke krav til prøvetaking ved norske avløpsanlegg. Det skal tas ut representative prøver av både det tilførte avløpsvannet og det rensede avløpsvannet. Dette gjøres ved at installeres vannmengdeproporsjonale vannprøvetakere på innløp og utløp slik at renseeffekt og/eller utslippskonsentrasjon kan dokumenteres. I henhold til Forurensingsforskriften skal det tas minst 12 prøver per år for avløpsanlegg opptil pe, og 24 prøver per år for avløpsanlegg for mer enn pe både på innløp og utløp der gjennomsnitt for alle prøver skal oppfylle rensekravet. Dersom prøvetakingen ikke inkluderer overløp skal dette måles, registreres og medregnes i rensegraden. Det er viktig at plassering av uttakspunkt drøftes særskilt med prosessleverandør slik at vannprøvene blir mest mulig representative. Vannføring skal måles og registreres med en nøyaktighet på ± 10 % ved prøvetaking. Tidsproporsjonale prøver tar ikke hensyn til variasjonen i vannføringen noe som er uheldig. Det foreslås derfor plassert elektromagnetisk vannmengdemåler foran samlestokk slik at når en forhåndsinnstilt vannmengde har passert prøvetakingspunktet starter prøvetakeren med å ta ut en vannprøve både i forkant og i etterkant av silprosessen. Metodene er beskrevet i kapittel 5.14, og en prinsippskisse av en mengdeproporsjonal prøvetaking er illustrert i figur 6.6. Ved utslipp i overløp eller ved omkjøring der avløpsvannet går ut til utslipp urenset, skal også denne vannmengden måles. Prøvetakingen, inkludert overføring av prøve til prøvetakingslaboratoriet skal akkrediteres av Norsk Akkreditering. Det bør settes av plass til kjøleskap for oppbevaring av prøveflasker for døgnblandeprøver. Figur 6.6 Prinsippskisse vannmengdeproporsjonale blandeprøver [ref. 31]. 64

74 Observasjoner av prøvetakingen fra renseanlegget i Hammervika, spesielt i forkant av silprosessen antyder at metoden kan ha svakheter. Et relativt tynt rør suger opp en viss mengde med urenset avløpsvann. De største partiklene passerer prøvetaingspunktet uten å bli fanget opp. I tillegg er det en tendens til at enkelte tyngre partikler «bunnfeller» og forsvinner ut av prøvetakingsrøret og tilbake i avløpet. Dette vil gi en lavere rensegrad enn hva som er reelt. Det foreslås derfor at det ses nærmere på andre løsninger for hvordan prøvene blir tatt ut av avløpsvannet. 65

75 7. Bygningsmessige tiltak Generelt I forslag til kommunens planbestemmelser og planbeskrivelse for områdereguleringsplan for Mørkvedbukta skal det i forbindelse med bygging av nytt avløpsrenseanlegg tilstrebes et harmonisk uttrykk i utforming og fargebruk. Alle kummer og ledningsanlegg tilknyttet nytt avløpsrenseanlegg skal være så lite synlige som mulig i terrenget. Det skal i tillegg avsettes for fremtidig utvidelse av avløpsrenseanlegget. Grensen mot areal for framtidig utvidelse skal gis en god utforming og revegeteres ved bruk av stedegne masser. Areal innenfor tomt avsatt til avløpsrenseanlegg er tillatt bebygd areal satt til BYA= 20 %. Nytt avløpsrenseanlegg forutsettes lagt med kotehøyde gulv + kote 5,25, og med maksimal tillatt mønehøyde på + kote 13 [ref. 6, ref. 41 og ref. vedlegg 2]. Ved utformingen av bygget er det lagt vekt på å dra nytte av de erfaringene Bodø kommune har gjort ved bygging og drift av eksisterende silanlegg i kommunen. Driftspersonell har derfor kommet med innspill i planarbeidene og det er gjennomført befaringer i eksisterende anlegg. Hammervika renseanlegg bygd i 2009 hvor det er plass for 3 siler av fabrikat Salsnes Filter. Bygget har et brutto grunnflate på ca. 320 m 2 (ca. 21m x 15 m). Det er videre foreslått i høringsutkast til reguleringsplan både plassering av tomt, og tomteareal for nytt renseanlegg til å være på ca.6 da (50m x 120 m) langs vestsiden av eksisterende veg ned mot sjøen, 200 meter fra dagens renseanlegg [ref. 6, ref. 41 og ref. vedlegg 2]. Arealbehovet for fremtidig utvidelse for ekstra rensetrinn, er avhengig av mange forhold, blant annet fremtidige krav til sekundærrensing og hvilke renseprosesser som skal benyttes. Det kan forutsettes at fremtidig utvidelse vil være en forlengelse av eksisterende bygg, med plass for nytt prosessutrustning. Soner i nytt bygg Det henvises til planskisse i figur 7.1 [ref. vedlegg 9]. Byggets første etasje er hovedsak tenkt inndelt i to separate soner. En prosessdel kalt skitten sone og en servicedel kalt ren sone. 66

76 Ren sone skal bestå av: Entré/vindfang Garderobe ren sone med dusj og toalett Skitten sone skal bestå av: Garderobe skitten sone med dusj, toalett og bekledning Teknisk rom for lager av utstyr Tavlerom med plass for el-tavler Sandfangrom/lager Kontrollrom for overvåkning av prosess Kompressorrom med adgang til pumper Silrom med plass til tre siler av typen Salsnes Filter SF 6000 Containerrom med plass for to containere hver med et volum på 8 m 3 Silrom og containerrom skal plassers slik at det blir kortest mulig vei fra for silgodset til containere. Det skal tilrettelegges for installasjon av en traverskran som skal benyttes i forbindelse demontering av prosessteknisk utstyr i forbindelse med vedlikehold av anlegget. Traverskranen skal ha en løftekapasitet på 1,5 tonn og en løftehøyde på minimum 3 m. Det er en forutsetning at fasiliteter for driftspersonell kontor, garderober o.l. i det første byggetrinnet også kan dekke behovet for utvidet bygg. Det må legges til rette for rengjøring med tilstrekkelige mengder varmt og kaldt vann, med slukrister i silrom og containerrom. 67

77 Figur 7.1 Planskisse Mørkved renseanlegg 1.etasje [ref. vedlegg 9] Fundamentering Bygget fundamenteres på sålefundamenter under bærevegger og ringmur. På oppfylte og avrettede masse anlegges et isolert betonggulv. Overbygg For best mulig og tilpasse til terrenget rundt, er det lagt opp til at bygget bygges i en etasje over bakkenivå. På denne måten blir ikke bygget veldig fremtredende i terrenget. Overbygget skal i utgangspunktet utformes etter retningslinjer i kommunalteknisk norm, med stående luftet bordkledning. Taket skal ha takvinkel på og kles med Decra takplater alternativt skifer eller tilsvarende. I detaljeringsfasen, vurderes det om det skal benyttes arkitekt for å tilpasse overbygg til eksisterende bebyggelse. Overbygget skal ha en kranbane/traverskran med talje for å kunne løfte opp pumper fra pumpesump og løft av annet prosessteknisk utstyr i prosess og containerrom. Asfaltert adkomstveg med snuplass dimensjonert for lastebil legges helt frem til stasjonen. Det vises forøvrig til spesifikasjon Bodø kommunes kommunalteknisk norm [ref. 20]. 68

78 Strøm Bygget vil trenge strøm til drift av pumper, silanlegg, ventilasjon, lys og varme. Strømbehov og kabeltversnitt vil bli bestemt ved detaljprosjekteringen. Forsyning av strøm forutsettes fremføring gjennom e-verkets nett/trafo som ligger i umiddelbar nærhet eventuelt at det etableres en ny strøm strømtilførsel. Det vises til vedlegg 8 oversiktskart fra Nordlandsnett som viser at nærmeste trafostasjon ligger plassert i nærheten av forskningsoppdrettsstasjonen i Mørkvedbukta. 69

79 8. Fremtidig metode for sekundærrensing I kapittel 5.6 beskrives det flere aktuelle metoder for biologisk rensing som egner seg for fjerning av organiske stoffer, og som kunne vært benyttet til å ivareta fremtidig krav til sekundærrensing. Derimot er enkelte prosesser for plasskrevende. Den største utviklingen av biologiske renseprosesser de siste tiårene er basert på en biofilmreaktorbasert renseprosess kalt MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) Prinsippet baserer seg på at en biofilm vokser seg fast på små plastelementer og danner en voksende biofilmmasse inntil den separeres. Vekst og avskalling foregår i en kontinuerlig syklus [ref. 1]. Veolia (Kruger Kaldnes AS) leverer en biofilmreaktorbasert rensetrinn etter slamseparasjon (eksempelvis finsiling) som er en sekundærløsning for rensing av kommunalt avløpsvann kalt Actiflo. Rensemetoden er en kompakt prosess som anvender mikrosand som tilsatsmiddel i fnokkdannelsen. Actiflo er en patentert fellingsprosess som kombinerer kjemisk felling og lamellsedimentering med bruk av mikrosand i avløpsvannet, i tillegg til at det må doseres med polymer og en fellingskjemikalie [ref. 28]. Råvannet ledes først inn i en koaguleringstank hvor det tilsettes fellingskjemikalie. Deretter tilføres avløpsvannet resirkulert mikrosand inne i injeksjonstanken. Vannet ledes så inn i en modningstank hvor polymer tilsettes. Det er her at polymer knytter de faste partikler med mikrosanden slik at man oppnår en effektiv flokkulering. Mikrosanden fører til at fnokkene som skapes blir store og tunge og sedimenterer veldig raskt. Sedimenterte partikler pumpes videre til en hydrosyklon hvor mikrosanden og slammet blir separert. Mikrosanden resirkuleres, mens slammet tas ut av avløpet. Det rensede vannet stiger raskt opp mellom lameller og er klar til sluttbehandlingen [ref. 28]. Krugerkaldnes oppgir at prosessen er meget stabil selv ved varierende temperaturer. I tillegg er oppholdstiden kort og en rask responstid når doseringen av kjemikalier endres. Optimale driftsforhold gjenopprettes etter minutter. Det er oppgitt følgende typisk verdier for renseeffekt ved varierende råvannskvalitet, en reduksjon av suspendert stoff (SS) normalt mellom %, reduksjon av COD (KOF) mellom % og en reduksjon av fosfat (P) % når oppdriftsstrømmen forbi lamellplatene er mellom m/t [ref. 28]. 70

80 Figur 8.1 viser et flytskjema av prosessen i et actiflo anlegg. Renseanlegg kan enten kjøpes som prefabrikkerte enheter eller det kan plassbygges i betong. Figur 8.1 Flytskjema - Actifloprosessen [ref. 28]. I følge leverandør er arealbehov som fem ganger mindre enn ved en klassisk lamellseparator eller et flotasjonsanlegg, og opptil tjue ganger mindre enn konvensjonelle sedimenteringsanlegg. I figur 8.2 finner vi noen eksempler på forskjellige modeller (1 linje og 2 linjers) med hensyn til kapasitet og dimensjon. Figur 8.3 viser en skisse av en 2-linjers Actiflo-løsning bygd opp av prefabrikkerte betongelementer. Bruttoarealet er på ca. 36 m² og anlegget har en behandlingskapasitet på opp til 320 m³/t [ref. 29]. Dimensjonerende vannmengde som skal renses ved pe og tørt vær beregnet til 260 m 3 /t (72,1 l/s 3600s/1000), og ved vått vær en økning til 384 m 3 /t (106,6 l/s 3600s/1000) som følge av store mengder infiltrasjonsvannvann som kommer inn i separatsystemet [ref. 29, ref. vedlegg 1]. Figur 8.2 Actiflo modellkonstruksjoner [ref. 29] 71

81 Figur linjers Actiflo renseprosess [ref. 29]. Kravene til sekundærrensing vil sannsynligvis ikke kunne oppnås alene, slik at rensegraden vil avhenge av om avløpsvannet blir finsilt før det siste biofilmreaktorbasert rensetrinnet (MBBR). 72

82 9. Kostnader Det henvises til vedlegg 14 kostnadsberegninger som gir et grovestimat over de totale utbyggingskostnadene for prosjektet. Anslagsvis vil investering i et nytt primærrenseanlegg i Mørkvedbukta utgjøre ca. 30,7 millioner kroner inkludert etablering av ny adkomstvei for tyngre kjæretøy samt opparbeidelse av tomt. Budsjett er basert på erfaringstall som Bodø kommune har opparbeidet seg fra andre prosjekter blant annet fra forprosjektet til nytt renseanlegg i Stokkvika. I tillegg er det innhentet pristilbud fra pumpeleverandøren Xylem [ref. vedlegg 13]. Det er ikke tatt høyde for kostnader tilknyttet transport av materialer, utgraving og sprenging av tomtearealer. Det er heller ikke gjennomført fjellsondering av terrengprofiler så behov for fyllmasser kan forventes betydelig endret avhengig av tilgang på egnede fyllmasser. Prisestimatet på den byggetekniske utformingen er det også noe usikker rundt avhengig av endelige planløsningen og materialvalg. 73

83 10. Anbefaling/konklusjon Nåsituasjon Dagens renseanlegg i Mørkvedbukta er bygd omring 1990 og mottar sanitært avløpsvann fra avløpssone Mørkved med omlag pe. Det er lenge antatt at renseanlegget har for lav rensekapasitet og ikke vil på langt nær kunne ivareta krav til primærrensing med den planlagte utbyggingsveksten i området Mørkved sør og Hunstad sør. Miljømessig gevinst Slam mengdeberegninger som er gjennomført i kapittel 6.7 gir en forventet mengde på 332 tonn/år med slam med nye båndsiler, noe som er en økning på 225 tonn/år sammenlignet med mengden som separeres med dagens renseinnretning. Det forventes en fremtidig økning i slammengde til 437 tonn/år, avhengig av boligutbyggingen i planområdet. En reduksjon i utslipp av partikler (SS) og organisk avfall (BOF) til recipient vil utvilsomt gi en positiv miljøgevinst. Tilrettelegging av et nytt rensetrinn for å kunne ivareta fremtidige krav til sekundærrensing er utvilsomt noe som må settes av plass til i et fremtidig byggetrinn. Det anbefales å etablere et nytt renseanlegg i Mørkvedbukta. Båndsil Dimensjonerende spillvannsbelasting for renseanlegget er beregnet til 72,1 l/s ved tørt vær og pe. Det anbefales at det legges til rette for båndsiling der alle silene er i kontinuerlig drift for å kunne ivareta krav til primærrensing. Det henvises til beregninger i kapittel 6.5 hvor det foreslås etablert tre (3) båndsiler (finsiler) av type Salsnes filter SF 6000 med en lysåpning på 0,35 millimeter i eget silrom, hver med en hydraulisk kapasitet på 160 l/s. Silene vil kunne ivareta krav til primærrensing både med dagens personekvivalenter, og med den fremtidige planlagte boligutbyggingen i området. Det forutsettes at det i forkant blir gjennomført en analyse av avløpsvannet i henhold til Norsk Standard for å kunne avgjøre om det er egnet for finsiling. Kjemisk forbedret primærrenseprosess Det foreslås at det tilrettelegges for en kjemisk forbedret primærrenseprosess hvor avløpsvannet kan forbehandles før silingen. Gjennom å tilsette polymer som koagulant/flokkulant foran eller i sandfang vil man oppnå en økt flokkuleringshastigheten, 74

84 fnokkene binder seg bedre sammen til større partikler noe som igjen er med på å øke mengden som separeres ved siling. Forbehandlingen og tilsettingen av kjemikalier kan styres av mengden med avløpsvann inn til renseanlegget, spesielt i perioder med mye fremmedvann i avløpsnettet. Forslag til kjemisk forbedret rensemetode er drøftet i kapittel 6.6. Pumper I kapittel 6.3 ble fremhevet kriterier for prosjektgruppens valg av pumpeløsning. Det anbefales derfor å installere 2 tørroppstilte pumper fra Xylem (Flygt) av typen NZ 3153 LT 3~ 411 som har et optimalt driftspunkt med hensyn til pumpekapasitet på 112,4 l/s, og med en maksimal løftehøyde på ca. 7,37 meter. Pumpene installeres med frekvensomformer og alternerer ved hver oppstart. Det anbefales plassering av pumper under bakkenivå med tanke på å avgi minst mulig støy til omgivelsene. Nød-/virveloverløp tilknyttes pumpesump. Sandfang Det henvises til kapittel 6.2 valg av sandfang. Det foreslås etablert et luftet sandfang med et volum på minst 19 m 3 i forkant av pumpesump. I henhold til retningslinjer hentet fra Norsk Vann skulle dette kunne gi sandpartiklene nok tid til synke ned mot bunnen og sedimentere ved Q maksdim. Slamhåndtering I kapittel 6.7 beregnet vi hvor store mengder med slam som kan forventes separert fra avløpsvannet for videre deponering. I kapittel 6.8 ble det også beregnet tømmefrekvens av container basert på dagens og fremtidige antall personer tilknyttet avløpsnettet. Det anbefales derfor etablert et containerrom med to containere hver på 8 m 3 for lagring av slam, og som tømmes minst ukentlig [ref. vedlegg 9]. Gjennom etablering av to containere vil renseanlegget kunne være i full drift under selve tømmingen. I tillegg har man en «backup-løsning» ved nødvendig vedlikeholdsarbeid på for eksempel en av transportskruene. Lukthåndtering Ulike metoder for luktfjerning er beskrevet i kapittel 5.15, og i kapittel 6.11 er det fremhevet et forslag til lukthåndtering. Dels også på bakgrunn av de gode erfaringene som Bodø kommune har opparbeidet seg fra drift av eksisterende renseanlegg i Hammervika foreslås det en etablering av et luktreduksjonsanlegg med bruk av ozon. Det forutsettes en hensiktsmessig plassering av ozonsensorer i bygget for varsling ved høye verdier. 75

85 For å hindre luktspredning fra prosessområdene til administrasjonsdelen er det en forutsetning at den rene sonen blir satt under overtrykk og at det etableres avsug over container for å hindre spredning av lukt. Prøvetaking Det henvises til kapittel 6.12 målemetode for prøvetaking. Det foreslås etablert automatisk prøvetaking av avløpsvann hvor det tas ut mengdeproporsjonale døgnblandeprøver. Gjennom dette prinsippet tas det ut prøver hyppigere ved høy vannføring og sjeldnere ved lav vannføring. Dette er å foretrekke siden mengdemålinger indikerer store variasjoner i tilført vannmengde spesielt ved regnvær. Bygningsmessige tiltak Det henvises til kapittel 7 bygningsmessige tiltak og planskisse i vedlegg 9. Byggets første etasje er i hovedsak foreslått inndelt i to separate soner, en prosessdel kalt skitten sone og en servicedel kalt ren sone som sette under overtrykk. Fremtidig sekundærrensing Det foreslås satt av arealer til en fremtidig siste trinns sekundærrenseprosess basert på en biofilmreaktorbasert 2-linjers prosess (MBBR) bygd opp av prefabrikkerte eller plassbygd betongelementer, og med et brutto produksjonsareal på minst 36 m² noe som gir en behandlingskapasitet på opp til 320 m³/t. Metoden er beskrevet både i kapitel 8 fremtidige metode for sekundærrensing. Kravene til sekundærrensing vil ikke kunne oppnås alene uten finsiling av avløpsvannet før det siste MBBR-trinnet. Annet I forbindelse med etablering av ny adkomstvei og tilhørende gravearbeider foreslår prosjektgruppen at det vil være hensiktsmessig at det eksisterende ledningsnett som ligger parallelt med og langs planlagt vei byttes ut med nye ledninger av samme type og dimensjon. I kapittel 5.12 er det beskrevet fordeler og ulemper ved PE-ledninger Prosjektgruppen anbefaler også at Bodø kommune kartlegger og utbedrer problempunkter i ledningsnettet hvor det oppstår innlekkasje av fremmedvann. Dette vil utvilsomt påvirke i hvilken grad man klarer å oppfylle myndighetskravene til primærrensing. 76

86 11. Videre arbeid Sammensetning av avløpsvannet Det er ikke gjennomført noen målinger av sammensetningen i avløpsvannet ved renseanlegget i Mørkvedbukta. Det foreligger ingen målinger av partikkelstørrelse og konsentrasjonen av SS og BOF 5 i avløpsvannet. Innholdet av nitrogen og fosfor i avløpsvannet er ikke dokumentert. Det anbefales derfor å gjennomføre målinger og analyser i samsvar med Norsk Standard. Renseanlegg, avløpspumper og innløp/utløpsanordning I det videre arbeidet i detaljprosjekteringsfasen bør det tas utgangspunkt i retningslinjer gitt i Bodø kommunes kommunaltekniske norm [ref. 20]. Områder som bør videre utredes i detaljer er; Adkomst til anlegget Opparbeidelse av tomt Utforming av bygget herunder plan- og fasadetegninger Røropplegg for inn/utløp Pumpeløsning Nødoverløp Elektriske installasjoner/automasjon VVS Alternativ metode for primærrensing Det bør i det videre prosjekteringsarbeidet vurderes hvorvidt det er hensiktsmessig med mikrosiling. Det henvises til et benkeskalaforsøk utført ved Selnes renseanlegg i Tromsø hvor det ble benyttet en Masko-Zoll grovsil med silåpning på 0,8 mm i kombinasjon med et Hydrotech trommelfilter (mikrofilter) med en silåpning på 0,08 mm. Det ble konstatert en renseeffekt med silmatte på SS >70 % og KOF >50 % ved alle silduker og silingshastigheter. Det ble konkludert med at dette var en svært god renseeffekt som også kunne forventes i fullskala [ref. 37]. Forannevnte to-trinns primærrenseløsning av kommunalt avløpsvann blir markedsført av Sterner Aquatech AS som den første til å imøtekomme krav til primærrensing i Norge. Figur 11.1 viser den to-trinns primærrenseløsning ved Langnes renseanlegg i Tromsø [ref. 7]. 77

87 Figur 11.1 To-trinns primærrenseløsning av kommunalt avløpsvann ved hjelp av Masko Zoll sil og Hydrotech trommelfilter, Langnes renseanlegg Tromsø [ref. 7] Sterner Aquatech oppgir følgende fordeler med løsningen: Totrinns avløpsbehandling som sikrer optimal renseeffekt Lukket prosess med minimal luktproblemer Høyt tørrstoffinnhold (TS) på silgods (25-40 %) Krever lite vedlikehold Renset avløpsvann kan gjenbrukes for spyling av filter (reduserte driftskostnader) Alternative metoder for sekundærrensing Det bør utredes ulike metoder for fremtidig sekundærrensing spesielt med hensyn på å kunne ivareta forskriftskrav, samt for å kunne avsette nødvendige arealer til et fremtidig utbyggingstrinn. Tiltak for reduksjon av tilrenningen Det bør gjennomføres en grundig gjennomgang av ledningsnettet med hensyn til lokalisering av problempunkter. Det bør derfor gjennomføres nye mengdemålinger som skal danne grunnlaget for planlegging og gjennomføring av forbedringstiltak. Kostnadsestimat Det bør arbeides videre med kostnadsestimatet i detaljprosjekteringsfasen. 78

88 12. Referanseliste Kildehenvisninger: Ref. 1: Norsk Vann: Vann og avløpsteknikk, Hallvard Ødegård ISBN Ref. 2: Forurensningsforskriften: Ref. 3: Fylkesmannen i Nordland: Tillatelse til utslipp av kommunalt avløpsvann Bodø Kommune (2008) Ref. 4: Bodø kommune hovedplan avløp Ref. 5: Bodø kommune kommuneplanens arealdel : Ref. 6: Bodø kommune Saksnummer 14/73 Vedtak om offentlig ettersyn og høring av OR Mørkvedbukta skoleområde: 20milj%C3%B8/KPNM /KPNM-PS PDF Ref. 7 Sterner Aquatech: To-trinns løsning for behandling av avløpsvann 9.jpg Ref. 8: Bodø kommune Offentlig ettersyn 2014: /horing-og-offentlig-ettersyn-forslag-til-omraderegulering-av-morkvedbuktaskoleomrade-article html Ref. 9: Høgskolen i Aas (HIAS): Ref. 10: SFT: Primærrensing TA-2088/ ISBN Ref. 11: Bioforsk: Slamavskiller killer.pdf Ref. 12: Beisfjord Sementvarefabrikk AS Ref. 13: Salsnes Filter AS: Produkter Ref. 14: BN Miljø AS: 295/maskozollteknologibnmiljo.pdf Ref. 15: Sterner AS: Primærrensing av kommunalt avløpsvann Ref. 16: Statens vegvesen: Rensing av overvann i byområder: Rapport UBT 2007/2 Ref. 17: VA Miljøblad 104: Fordrøyning av overvann: 79

89 Ref. 18: VA Miljøblad 74: Regnvannsoverløp valg av løsninger og utforming: Ref. 19: Norsk Vann rapport 193/2012: Veiledning i dimensjonering og utforming av VAtransportsystem Ref. 20: Bodø kommune kommunalteknisk norm 2014: Ref. 21: Hydraulik för samhällsbyggnad, Steffen Häggström (2009) ISBN Ref. 22: Norsk Vann rapport nr. 172/2009: Trykktap i avløpsnett Ref. 23: HB biofilter och bioskrubber: Ref. 24: Norsk VA-norm: Generelt om ulike luktrensemetoder Ref. 25: Statens Forurensningstilsyn: Klimatilpasninger Veiledning om mulige tiltak i avløpsanlegg (TA-2317/2008): Ref. 26: Bodø kommune - Forprosjekt Stokkvika renseanlegg Ref. 27: Bodø kommune, forslag til planbestemmelser for områdereguleringsplanen for Mørkvedbukta, Mørkved: %C3%B8ringOgOffentligEttersyn/M%C3%B8rkvedbukta%20skoleomr%C3%A5de/Forslag %20planbestemmelser.pdf Ref. 28: Veolia (Krugerkaldnes), Actiflo Package Plant: f Ref. 29: Veolia (Krugerkaldnes), Actiflo Prefabrikkerte betonganlegg/ ACTIFLO_PREFABRIKKERTE_BETONGA.pdf Ref. 30: Norsk Vann Rapport 168/2009 Veiledning for dimensjonering av avløpsanlegg ISBN (trykt utgave) Ref. 31: Norsk Vann Rapport 182/2011 Prøvetaking av avløpsvann og slam ISBN (trykt utgave) Ref. 32: Statens Forurensingstilsyn rapport nr. 2317/ Ref. 33: Kruger-Veolia 80

90 Ref. 34: Sobye Miljøfilter AS Ref. 35: Norsk Vann Rapport B13/2010 Silslam mengder, behandlingsløsninger og bruksområder forprosjekt ISBN (trykt utgave) Ref. 36: Bodø kommune - Forprosjekt Stokkvika-Hunstadmoen, renseanlegg og pumpestasjoner med overføringsledninger Ref. 37: Fagtreff i norsk vannforening 15.oktober 2012 og presentasjon utarbeidet av Hallvard Ødegaard 3%98degaard.pdf Ref. 38: veoliawatertechnologies.com Ref. 39: Das internet portal für wasser und abwasser Ref. 40: Forelesningsnotat i faget VA teknikk (V14) Ref. 41: Planbeskrivelse for områdereguleringsplan for Mørkvedbukta skoleområde %C3%B8ringOgOffentligEttersyn/M%C3%B8rkvedbukta%20skoleomr%C3%A5de/Planbes krivelse.pdf Ref. 42: NTNU Miljøteknikk Vann og avløpsrensing tm Ref. 43: Rense og Miljøteknikk AS Ref. 44: Driftsassistansen for VA i Møre og Romsdal: Driftsoptimalisering av avløpsrenseanlegg med båndsil EKRAV.pdf 81

91 13. Vedlegg Vedlegg 1: Beregninger Vedlegg 2: Rapport - Mørkved renseanlegg tomt for nytt bygg lokalisering m.m., Øystein Sjøholt (2014) Vedlegg 3: Rapport - Målinger av strømningsrater ved området rundt Mørkved silanlegg, Alexander Nymo Myrvoll (2012) Vedlegg 4: Kumkort Vedlegg 5: VA-Miljø Blad nr. 79 Vedlegg 6: Systemspesifikasjoner pumper Vedlegg 7: Systemspesifikasjoner renseanlegg siler Vedlegg 8: Oversiktskart Bodø kommune Vedlegg 9: Planskisse Vedlegg 10: Avløpssone Mørkvedbukta og befolkningsstatistikk Vedlegg 11: Prosessflyt Mørkvedbukta renseanlegg Vedlegg 12: Værdata YR.no Vedlegg 13: Pristilbud og leveranseliste pumper Vedlegg 14: Kostnadsberegninger 82

92 Vedlegg 1: Beregninger

93 Befolkningsgrunnlag I følge opplysninger innhentet fra Bodø kommune vil den planlagte boligutbygging av områdene Hunstad sør og Mørkved sør som medføre tilknytning av ytterligere innbyggere til eksisterende avløpsnett. Prosjektgruppen velger å bruke 9123 pe og pe i beregningene. Ledningslengder og kotehøyder Det henvises til rapport i vedlegg 2, oversikt over kumkort i vedlegg 4, systemspesifikasjoner pumper i vedlegg 6, oversiktskart Bodø kommune i vedlegg 8, dimensjonering i kapittel 6 herunder figur 6.2 Mørkved renseanlegg (innløp/utløp), samt vedlegg 11 som viser prosessflyten i forslag til nytt renseanlegg. Flytskjema kotehøyder illustrert i figur V1.1 danner høydegrunnlaget for beregningene. Lengde på spillvannsledning (Ø400) fra eksiterende renseanlegg til nytt renseanlegg settes lik 290 meter (selvfall til innløp pumpesump). Lengde på spillvannsledning (Ø400) fra nytt renseanlegg til utslippskum settes lik 240 meter (selvfall). Lengden på overløpsledning (nødoverløp) fra nytt renseanlegg til utslippskum settes lik 225 meter(selvfall). Innløp pumpesump nytt renseanlegg kote +3,17. Utløp av renset avløpsvann fra nytt avløps renseanlegg settes til kote +5,25. Nødutløpet er beregnet plassert til kote +2,97. Illustrerte lengdeprofiler er ikke i målestokk. Figur V1.1 Flytskjema kotehøyder Mørkvedbukta renseanlegg

94 Spillvannsledninger Jfr. Bodø kommunes kommunaltekniske norm [ref. 20] skal det ved dimensjonering av spillvannsledninger benyttes følgende formel; Q dim = Q midl f maks k maks + Q inf Definisjoner: Q dim = Dimensjonerende vannføring Q midl = Midlere spillvannsføring (q skal settes lik 200 l/pd) f maks = Maksimal døgnfaktor k maks = Maksimal timefaktor Q inf = Infiltrasjonsvann mengde I Ødegård (2013) [ref.1] fremheves det at den maksimale døgnfaktor (f maks) for byer med mer enn innbygger uten spesielle forhold typisk vil kunne variere i området 1,3-1,8. Prosjektgruppen velger å bruke f maks =1,8 i de videre beregningene (mellomstort renseanlegg). Det henvises til Norsk Vann for bestemmelse av den maksimale timefaktoren (k maks). For renseanlegg i by med pe k maks = 1,44, og for renseanlegg i by med ca pe k maks = 1,47 [ref. 30]. Avløp mengdemålinger juni/juli 2012 Avløpskum nr. Vannmengde Q (l/s) Tørrvær Våtvær Inf (fra nord) 8,0 27,0 19, (fra nord) 7,0 16,0 9, (fra øst) 4,5 11,0 6,5 Totalt 19,5 54,0 34,5 Figur V1.2 [ref. vedlegg 3] Dimensjonerende spillvannsmengde (SP Ø400) ved 9123 pe. Midlere spillvannsmengde [ref. 20]: Q midl = q pe [1/(60s 60min 24t)] Q midl = 200 Q midl (9123) = 21,1 l/s l d 9123 pe 1 pe 86400s

95 Dimensjonerende spillvannsmengsde ved tørrvær og 9123 pe. Q dim tørrvær = Q midl f maks k maks + Q inf = 21,1 l/s 1,8 1, l/s Q dim (9123) tørrvær = 55,8 l/s Mest kritiske vannføring med hensyn til å oppnå selvrens mellom nytt renseanlegg og utslippskum. Dimensjonerende spillvannsmengde ved våtvær og 9123 pe. Q dim = Q midl f maks k maks + Q inf = 21,1 l/s 1,8 1, ,5 l/s Q dim (9123) våtvær = 90,3 l/s Dimensjonerende spillvannsmengde (SP Ø400) ved pe. Midlere spillvannsmengde [ref. 20]: Q midl = q pe [1/(60s 60min 24t)] Q midl = 200 Q midl (12000) = 27,8 l/s l d pe 1 pe 86400s Dimensjonerende avløpsvannføring ved tørrvær og pe. Q dim tørrvær = Q midl f maks k maks + Q inf = 27,8 l/s 1,8 1, l/s Dimensjonerende avløpsvannføring ved Q dim (12000) tørrvær = 72,1 l/s Dimensjonerende spillvannsmengde for valg av type sil og antall siler. Dimensjonerende avløpsvannføring ved våtvær og pe. Q dim = Q midl f maks k maks + Q inf = 27,8 l/s 1,8 1, ,5 l/s Q dim (12000) våtvær = 106,6 l/s Dimensjonerende spillvannsmengde for valg av type og antall pumper. Moodys diagram Moodys diagram kan benyttes både for laminære og turbulente strømninger når friksjonskoeffisienten skal bestemmes. Grunnlaget er at man kjenner rørruheten k. I avløpsledninger med turbulente strømninger kan man benytte diagrammets venstre side hvor man først finner den den relative ruheten = (k/d i ), hvor k = rørruheten (mm) og D i = innvendig rørdiameter (mm). I henhold til Norsk Vann [ref. 22] er det flere forhold som påvirker ruheten i avløpsledninger slik som; Vannhastigheten, jo høyere hastighet jo lavere ruhet

96 Fyllingsgrad, lavere ruhet ved økt fyllingsgrad Tilstand, avsetninger mm. Type ledning, spillvann, overvann Utvikling over tid, biofilmdannelse Materiale Maks hastighet < 1 m/s Maks hastighet >1 m/s Spillvann/fellesledning Overvann Betong 1,5 6,0 mm 1,0 2,0 mm 0,5 1,0 mm Plast (PVC/PP) 1,0 2,0 mm 0,5 1,0 mm 0,5 1,0 mm Figur V1.3 Dimensjonerende ruheter [ref. 22] Figur V1.3 viser dimensjonerende ruheter for ulike ledninger. Dersom ledningen er i god tilstand benyttes laveste verdi, mens dersom ledningen er i dårlig tilstand benyttes høyeste verdi. Eksisterende avløps ledningsnett er mer en 20 år gammel. I tillegg har ledningsnettet en del bend. Prosjektgruppen velger å bruke en k-verdi = 0,9 mm. Beregningene er basert på at eksisterende Ø400 mm gravitasjonsledning og utslippsledning som er av typen PEH, trykkklasse PN6 og med indre diameter D i = 354 mm [ref. vedlegg 2]. Relativ ruhet = 0,9/354 = 0,0025 f = 0,025 avlest i Moodys diagram figur V1.4.

97 Figur V1.4 Moodys diagram

98 Tørrværsberegning av nødvendig spillvann rørdimensjon (Ø400) ved 9123 pe for ledningsstrekningen fra nytt avløpsrenseanlegg til utslippskum Figur V1.5 Kotehøyde og ledningslengde (Ø400) Darcy-Weisbachs likning: [ref. 21] h f = f (L/D) (v 2 /2g) hvor; h f = falltapet i ledningen (4,44 m) f = friksjonskoeffisienten (0,025) L = lengden på ledningen (240 m) D = innvendig diameter i ledningen (Jfr. vedlegg 2, D i = 0,354 m) v = vannhastigheten (m/s) g = gravitasjonen (9,81 m/s 2 ) Kontinuitetsligningen: Q = v A = v π (D/2) 2 hvor; Q = vannføringen (55,8 l/s) A = arealet av ledningen (m 2 ) Setter kontinuitetsligningen inn i Darcy-Weisbachs likning og løser ut ligningen med hensyn til D. D 5 = [(f L Q 2 8)/(g π 2 h f )] D = [(f L Q 2 8)/(g π 2 h f )] 0,2

99 I utslippskum er det innløpet på spillvannsledning Ø400 plassert til kote +0,81. Kotehøyde for renset avløpsvann plasseres til kote +5,25 m. Falltapet i ledningen blir da; h f = (5,25-0,81)m = 4,44 m Minste nødvendige diameter på spillvannsledningen ved tørrvær blir; D = [(f L Q 2 8)/(g π 2 h f )] 0,2 D = [(0, m (0,0558m 3 0,2 /s) 2 8)/(9,81m/s 2 π 2 4,44m] D = 0,203 m = 203 mm > 354 mm, med andre ord så oppfylles krav til dimensjonen på spillvannsledningen ved tørrvær. Kontroll av selvrensing: I Bodø kommunes kommunaltekniske norm 2014 henvises det til VA miljøblad 79 som omhandler dimensjonering av avløpsledninger og krav til selvrensing. I henhold til VA miljøblad nr. 79 [ref. vedlegg 5] skal det ved fall (I) mindre enn 10 dokumenteres at selvrensing oppnås gjennom skjærkraftberegninger. Den anbefalte minimumsverdier for skjærspenninger (τ min ) settes til 2 N/m 2 for spillvannsrør i plast. Fallet i spillvannsledningen. I = (h f /L) 1000 = [(5,25m-0,81m)/(240 m)] 1000 = 18,5. I den videre beregningen av selvrens følges beregningseksempel beskrevet i kapittel VA miljøblad nr. 79 [ref. vedlegg 5]. Formel for beregningen av maksimal skjærspenning er hentet fra Ødegaard (2013) [ref. 1]. Beregner vannføringen (Q fylt ) i avløpsledningen ved fylt rør. Bruker Darcy-Weisbachs ligning for å finne vannføringen i ledningen når den er fylt. h f = f (L/D) (v 2 /2g) v = [(h f D 2g)/(f L)] 0,5 v = [(4,44m 0,354m 2 9,81m/s 2 )/(0, m)] 0,5 = 2,267 m/s Q fylt = v A = v π r 2 = v π D 2 /4 Q fylt = 2,26m/s π (0,354m) 2 /4 = 0,2231 m 3 /s

100 Beregner så dimensjonerende vannføring for selvrensingsberegningen (Q dim ). Q selvrens = α f min Q midl + Q inf., hvor; Q mid = 21,1 l/s, f min = 0,7 [ref. vedlegg 5] og Q inf = 0 l/s. α = / P for P < 3000 personekvivalenter og α = 1,43 for P > 3000 personekvivalenter Q selvrens = α Q midl f min + Q inf Q selvrens = 1,43 21,1 l/s 0,7 + 0 l/s Q selvrens = 21,1 l/s Finner den relative vannføringen. Q selvrens /Q fylt = (21,1 l/s)/(223,1 l/s) = 0,095 I delfyllingskurve figur V1.6 leser man av den relativ vanndybden til h/d = 0,225 Beregningen av maksimal skjærspenning. τ maks = 4 (h/d) (1-h/D) γ R I h/d = 0,225 γ = Avløpsvannets spesifikke vekt (10 4 N/m 3 ) R = Hydraulisk radius (= D/4) I = Fallet på ledningen (h f /L) τ maks = 4 (0,225) (1-0,225) 10 4 N/m 3 (0,354m/4) [(5,25m-0,81m)/240m] τ maks = 11,4 N/m 2 > 2 N/m 2 oppfyller krav til selvrensing for spillvannsledninger.

101 Figur V1.6 Delfyllingskurve

102 Våtværsberegning av nødvendig spillvannsrørdimensjon (Ø400) ved pe for ledningsstrekningen fra nytt avløpsrenseanlegg til utslippskum Figur V1.7 Kotehøyde og ledningslengde (Ø400) Darcy-Weisbachs likning: [ref. 21] h f = f (L/D) (v 2 /2g) hvor; h f = falltapet i ledningen (4,44 m) f = friksjonskoeffisienten (0,025) L = lengden på ledningen (240 m) D = innvendig diameter i ledningen (0,354 m) v = vannhastigheten (m/s) g = gravitasjonen (9,81 m/s 2 ) Kontinuitetsligningen: Q = v A = v π (D/2) 2 hvor; Q = vannføringen (106,6 l/s) A = arealet av ledningen (m 2 ) Setter kontinuitetsligningen inn i Darcy-Weisbachs likning og løser ut ligningen med hensyn til D. D 5 = [(f L Q 2 8)/(g π 2 h f )] D = [(f L Q 2 8)/(g π 2 h f )] 0,2

103 I utslippskum er det innløpet på spillvannsledning Ø400 plassert til kote +0,81. Kotehøyde for renset avløpsvann plasseres til kote +5,25 m. Falltapet i ledningen blir da; h f = (5,25-0,81)m = 4,44 m Dimensjonerende diameter på avløpsledningen ved våtvær blir; D = [(f L Q 2 8)/(g π 2 h f )] 0,2 D = [(0, m (0,1066m 3 0,2 /s) 2 8)/(9,81m/s 2 π 2 4,44m] D = 0,263 m = 263 mm > 354 mm, med andre ord så oppfylles krav til rørdimensjonen på spillvannsledningen. Kontroll av selvrensing: Fallet i spillvannsledningen. I = (h f /L) 1000 = [(5,25m-0,81m)/(240m)] 1000 = 18,5. I den videre beregningen av selvrens følges beregningseksempel beskrevet i kapittel VA miljøblad nr. 79 [ref. vedlegg 5]. Formel for beregningen av maksimal skjærspenning er hentet fra Ødegaard (2013) [ref.1]. Minimumsverdier for skjærspenninger (τ min ) settes til 2 N/m 2 for spillvannsrør i plast. Beregner vannføringen (Q fylt ) i avløpsledningen ved fylt rør. Bruker Darcy-Weisbachs ligning for å finne vannføringen i ledningen når den er fylt. h f = f (L/D) (v 2 /2g) v = [(h f D 2g)/(f L)] 0,5 v = [(4,44m 0,354m 2 9,81m/s 2) /(0, m)] 0,5 = 2,267 m/s Q fylt = v A = v π r 2 = v π D 2 /4 Q fylt = 2,267m/s π (0,354m) 2 /4 = 0,2231 m 3 /s Beregner dimensjonerende vannføring for selvrensingsberegningen (Q dim ). Q selvrens = α f min Q midl + Q inf. hvor; Q mid = 27,8 l/s, f min = 0,7 [ref. vedlegg 5] og Q inf = 34,5 l/s

104 α = / P for P < 3000 personekvivalenter og α = 1,43 for P > 3000 personekvivalenter Q selvrens = α Q midl f min + Q inf. Q selvrens = 1,43 27,8 l/s 0,7 + 34,5 l/s Q selvrens = 62,3 l/s Finner den relative vannføringen. Q selvrens /Q fylt = (62,3 l/s)/(223,1 l/s) = 0,28 I delfyllingskurve figur V1.8 leser man av den relativ vanndybden til h/d = 0,40 Beregningen av maksimal skjærspenning. τ maks = 4 (h/d) (1-h/D) γ R I h/d = 0,40 γ = Avløpsvannets spesifikke vekt (10 4 N/m 3 ) R = Hydraulisk radius (= D i /4) I = Fallet på ledningen (h f /L) τ maks = 4 (0,40) (1-0,40) 10 4 N/m 3 (0,354m/4) [(5,25m-0,81m)/240m] τ maks = 15,7 N/m 2 > 2 N/m 2 oppfyller krav til selvrensing for spillvannsledning.

105 Figur V1.8 Delfyllingskurve

106 Nødutløp overvannsledning Ø500 I Bodø kommunes kommunaltekniske norm fra år 2014 henvises det til VA miljøblad 79 [ref. vedlegg 5] som omhandler dimensjonering av avløpsledninger og krav til selvrensing. I henhold til VA miljøblad nr. 79 skal det ved fall (I) mindre enn 10 dokumenteres at selvrensing oppnås gjennom skjærkraftberegninger, gjennom at den anbefalte minimumsverdier for skjærspenninger (τ min ) settes til 2 N/m 2 for spillvannsrør. I henhold til vedlegg 4 vet vi at kotehøyden på overvannsledning i utslippskum er kote +0,72. Beregner kotehøyde på nødutløpsledning (Ø500) fra nytt renseanlegg til utslippskum I = (h f /L) 1000 = [(x-0,72m)/(225m)] 1000 = 10,0. x = 2,97, Det foreslås at utløp fra nød-/virveloverløp i forbindelse med pumpesump legges minst til kotehøyde + 2,97. Dette er marginalt høyere enn startpunkt pumpe 2 (N2) lik kote +2,96 (= bunn sump (-0,33 m) + N2 (3,29 m)) [ref. vedlegg 6]. Figur V1.9 Kotehøyde og ledningslengde (Ø500) Våtværsberegning av nødvendig nødoverløp rørdimensjon (Ø500) ved pe for ledningsstrekningen fra nytt avløpsrenseanlegg til utslippskum I henhold til figur V1.3 hentet fra Norsk vann [ref. 22] velges det en ruhet på 2,0 mm i de videre beregningene. Relativ ruhet = 2,0/400 = 0,0050 f=0,030 avlest i Moodys diagram figur V1.10.