Moelv renseanlegg Vurdering av tiltak som øker den hydrauliske kapasitet Notat Versjon 1. Dato:

Transkript

1 Moelv renseanlegg Vurdering av tiltak som øker den hydrauliske kapasitet Notat Versjon 1. Dato: INNLEDNING Ringsaker kommune har anmodet COWI v/undertegnede om å vurdere tiltak som kan øke den hydrauliske kapasitet ved Moelv renseanlegg. I følge e-post av skal vurderingene presenteres i et notat med kostnader. Notat skal dekke følgende, fritt gjengitt: 1. Tiltak som kan øke den hydrauliske kapasiteten gjennom dagens 2 linjer. 2. I forbindelse med framtidig behandlingslinje nr. 3 ønskes 3 vurderinger: - Kan denne bygges uten biotrinnet i første omgang. - Når må linje 3 være på plass senest dersom det ikke gjøres tiltak i dagens 2 linjer. - Hvilken reservekapasitet kan linje 3 med biotrinn gi oss ut over den kapasitet som fjellavtalen foutsetter. Etterfølgende vurderinger er utført på bakgrunn av og som en utvidelse av det materiale som er presentert i "MOELV RENSEANLEGG. Kapasitetsøkning og rehabilitering. Forprosjekt", datert februar På grunn av kort tid til å gjennomføre vurderingene er det avtalt at det i første omgang ikke utarbeides tegninger som illustrerer de aktuelle tiltakene. Ved utarbeidelse av notatet er det også forutsatt at funksjon og prinsipper ved de ulike renseprosesser som er omtalt i det etterfølgende, er kjent for leseren, og derfor ikke beskrevet. 2. OMBYGGING AV EKSISTERENDE LINJER 2.1 Ombygging til lamellsedimentering Ombygging til lamellsedimentering kan skje ved at det monteres inn lamellpakker i deler av eksisterende sedimenteringsbassenger. Eksiterende avtrekksrenner må da først fjernes. Samtidig må skrapene byttes. Page 1 of 8

2 Ved overgang til lamellsedimentering kan eksiterende flokkuleringsbassenger og doseringsutrustning benyttes uendret og kapasiteten kan økes betydelig ved å montere inn tilstrekkelig med lamellpakker. For å holde lamellene rene kan det monteres inn ulike tiltak som luftspyling og eller vannspyling. Erfaring viser imidlertid at det har en tendens til å oppstå uønsket biologisk vekst på lamellene i bassenger med horisontalstrømning når man benytter denne teknikken ved primærfelling eller etter en biologisk reaktor, som her. Dette medfører at bassengene, med visse tidsintervaller, må koples ut av drift og tappes delvis ned, slik at lamellene kan spyles rene ovenfra. Vi er derfor tilbakeholdne med å anbefale en slik løsning selv om det ut fra et rent økonomisk synspunkt kunne være et interessant tiltak. For ordens skyld vil vi påpeke at lamellteknikk benyttes med godt resultat i mange andre konstellasjoner hvor hovedformålet er å fjerne rester av suspendert stoff. Eksempler på dette er installasjon av lameller i toppen av dype bassenger med vertikalstrømning eller slik det anvendes i Actifloanlegg. 2.2 Ombygging til flotasjon Ved ombygging til flotasjon kan vi oppnå en effektiv separeringsflate på ca. 45 m² i hver linje. Dette medfører at maksimal kapasitet kan økes fra ca. 170 m³/time ved nåværende løsning og opp mot 340 m³/time pr. linje. Samlet maks. kapasitet ved tiltaket blir således ca. 680 m³/time. Den geometriske utformingen av eksisterende flokkuleringsbassenger kan benyttes tilnærmet uendret. Energiinndrivingen må imidlertid justeres ved at hastigheten på omrørerne i de 2 siste kammer økes. I tillegg til at det fortsatt skal tilsettes hovedkoagulant ( fellingskjemikalium ), må det også tilsettes en polymer for å bygge opp tilstrekkelig sterke fnokker. Lengden på eksisterende sedimenteringsbasseng fra innløpsrenne til utløpsrenne er ca. 18,5m. Av denne lengden nå ca. 12,5m benyttes til selve flotasjonsbassenget med inn- og utløpssjakter. Den resterende delen av bassenget benyttes til pumpe- og kompressorrom. Dette rommet kan plasseres enten foran eller etter selve flotasjonsbassenget. Plasseringen vil avhenge av hvilken løsning som velges for tilsetning og innføring av dispersjonsvann. Pumpe- og kompressorrommet må avgrenses mot overetasjen av støytekniske hensyn. Vi har videre regnet med at selve flotasjonsdelen avgrenses med lettvegger mot tilstøtende arealer i overetasjen fordi det floterte slammet kan avgi noe lukt. Samtidig vurderes det ikke hensiktsmessig å tildekke denne flaten. Side 2 av 8

3 Ombyggingen må skje i 2 trinn. Den ene linjen må stenges av og bygges om, mens den andre er i drift. Under ombygging av den første linjen vil anleggets maksimale kapasitet være begrenset til ca.170 m³/time. I denne perioden vil man derfor risikere betydelige mengder med urenset avløpsvann som må føres til utløpsledningen hvis tilrenningsforholdene er ugunstige. Nødvendig ombyggingstid pr. linje anslås til 8 10 uker. Etter at ombyggingen av første linje er fullført oppnås en kapasitet på ca. 340 m³/time mens linje nr. 2 bygges om. Samlede kostnader for den beskrevne ombygging er beregnet til: 8,4 mill.kr. eks. avg. Beløpet inkluderer prosjektering og bistand til byggeleder, men det er ikke lagt inn tillegg for prisstigning fra dato og fram til ferdigstillelse. Ombygging til flotasjon vil innebære ekstra driftskostnader ( i forhold til nåværende løsning ) i form av energikostnader og kjemikaliekostnader. Disse ekstrakostnadene er beregnet til ca. kr pr. år. 2.3 Ombygging til Actiflo Det er fullt mulig å bygge inn en Actifloenhet som kan rense mer enn framtidig maks. kapasitet på 616 m³/time i hver av de 2 eksisterende linjene. Her lar det seg imidlertid ikke gjøre å utnytte Actifloenhetenes gode kapasitetsmessige egenskaper, i forhold til fysisk størrelse, fordi slammet som tas ut fra anlegget er tynt og må oppkonsentreres før det kan pumpes videre til den planlagte slambehandlingen. I hver linje er det bare plass til en gravitasjonsfortykker med størrelse ca. 5x5 m. Denne størrelse begrenser den maksimale kapasitet til m³/time i hver linje, altså omtrent samme kapasitet som oppnås ved ombygging til flotasjon. De bygningsmessige endringer vil bli noe mer omfattende enn ved flotasjonsalternativet. Samtidig vil prisen på prosessutstyret også bli høyere. Når vi samtidig vet at driftskostnadene for flotasjon og Actiflo ligger på samme nivå har vi ikke funnet grunn til å regne fram en endelig investeringskostnad for en ombygging basert på dette alternativet. 3. RENSELINJE NR Muligheter til hydraulisk kapasitetsøkning uten komplett utbygging. Side 3 av 8

4 Sand/fettfang og bioreaktorer i linje nr. 1og 2 kan belastes med den planlagte maksimalvannmengde på 616 m³/time. Renseanleggets hydrauliske kapasitet kan derfor økes ved å begrense utbyggingen av linje 3 til flokkulering og separasjon i første omgang. Vi anbefaler imidlertid at hele linje 3 bygges ut, på sikt, for å øke anleggets fleksibilitet og sikkerhet. I forprosjektet er vannbehandlingen i linje 3 skissemessig tegnet opp med samme prosessløsning som for de 2 andre linjene, dvs. at det kjemiske rensetrinnet omfatter tradisjonell flokkulering og sedimentering. En slik utbygging vil øke anleggets hydrauliske maksimalkapasitet til ca. 170 x 3 = 510 m³/time. Dette innebærer at tilrenningstopper mellom 616 og 510 m³/time fortsatt må avlastes etter forbehandlingen. Et alternativ til den tidligere skisserte utvidelse med konvensjonell sedimentering er å bygge ut linje 3 med flotasjon som separasjonsmetode. Med samme bredde på utvidelsen som forutsatt for den konvensjonelle sedimentering vil den hydrauliske maksimalkapasitet for det kjemiske rensetrinnet i linje 3 da bli ca. 340 m³/time og anleggets samlede hydrauliske kapasitet 2 x = 680 m³/time. For å illustrere hva en hydraulisk kapasitetsøkning i linje 3 innebærer økonomisk i forhold til de beskrevne ombyggingstiltak i linje 1 og 2 har vi regnet ut ca. investeringskostnader for de to alternativene ( dagens kroneverdi ): - Konvensjonell sedimentering: 9,5 mill.kr. eks. avg. - Flotasjon: 11,0 mill.kr. eks. avg. En slik utbygging vil i svært liten grad påvirke driften av eksisterende anlegg. Actiflo kan også benyttes som alternativ til de to metoder som er kostnadsberegnet, men vil her bli dyrere enn flotasjon når samme kapasitet legges til grunn. Hvis kommunen velger en kapasitetsøkning etter ett av de to beregnede tiltakene må det i innledningsfasen av detaljprosjekteringen kontrolleres hvordan vannmengden skal fordeles på de tre linjene ved ulike tilrenningsnivåer. 3.2 Når må tiltak i linje 3 gjennomføres hvis det ikke utføres ombygging av eksisterende linjer. I dag tilføres Moelv renseanlegg vannmengder opp mot 8000 m³/døgn, mens gjennomsnittlig tilførsel ligger på nivå 3000 m³/døgn. Teoretiske beregninger som vi utførte under arbeidet med forprosjektet tyder på Side 4 av 8

5 at fosforkravet på 95% kan oppfylles selv om vannmengdene som renses biologisk/kjemisk, fra eksisterende tilknytning, begrenses til nivå 4800 m³/døgn. Differansen mellom 4800 m³/døgn og opp mot høyest registrert tilførsel ( 8000 m³/døgn ) kan i så fall benyttes til å rense avløp fra bygdene og fjellet. I forprosjektfasen antydet vi at denne løsning teoretisk kunne utsette behov for investering i linje 3 fram mot Hvor lenge man i realiteten kan utsette en slik investering vil avhenge av en rekke forhold: 1. Hvor raskt utbyggingen i fjellet skjer. 2. Hvilke av bygderenseanleggene som koples til fra start og hvor mye av fremmedvannet ved disse anleggene som fjernes før tilkopling ( Lismarka og Mesnali har svært høye fremmedvannstopper ). 3. Hvor mye fremmedvann som kan fjernes fra Moelv rensedistrikt de nærmeste årene. 4. Hvilken risiko man kan akseptere i forhold til pålagte rensekrav ( anlegget har i dag bare 2 parallelle linjer og man må kalkulere med behov for vedlikehold som ikke er planlagt ). Her er det så mange variable, som vi ikke kjenner svaret på, at vi finner det mest hensiktsmessig å belyse mulighet for utsettelse med et enkelt eksempel. Før vi ser på eksemplet må vi gå tilbake til hvilke maksimalvannmengder som kan tillates ført gjennom alle rensetrinn i anlegget. Hittil er det registrert noen få døgnvannmengder opp mot 8000 m³/døgn. Når anlegget mister sin forsedimentering og ny tilknytning bidrar til at vannmengder som overstiger 4800 m³/døgn får noe høyere forurensningskonsentrasjoner enn hittil, må maks. tillatt døgnvannmengde reduseres. Vår vurdering er at maks. døgnvannmengde som skal renses biologisk kjemisk bør reduseres til nivå 7000m 3 /døgn for å klare fosforkravet. Dette frigjør = 2200 m³/døgn for ny tilknytning, regnet som maksimal døgntilførsel. Hvis man regner med en tilknytning i første fase på ca. 600 personer i området fra Moelv og opp mot Næroset vil denne bebyggelse legge beslag på ca. 600 x 0,3 x2 = 360 m³/døgn. Man står da igjen med en disponibel maksimal døgnvannmengde på = 1840 m³/døgn for ytterligere tilknytning. Hvis man videre venter med tilkopling av bygderenseanleggene kan teoretisk ca. 1840: 0,18 = personer fra fjellet tilkoples. Etter samme resonnement kan man legge inn andre forutsetninger og regne seg fram til et annet resultat for ekstra tilknytning fra fjellet. Side 5 av 8

6 Som avslutning på dette punkt synes vi det er riktig å påpeke at risikoen for at utslippsgrensen for fosfor overstiges øker med økende tilknytning. Vår beregning her er basert på at en stor avløpsmengde ( teoretisk m³/år ) går urenset til utløpsledningen. Vår klare anbefaling er derfor at linje 3 bygges ut med flotasjon så snart man ser en økonomisk mulighet til å gjennomføre dette. 3.3 Hvilken reservekapasitet kan linje 3 med biotrinn gi utover den kapasitet som fjellavtalen krever. I renselinjene er tilført vannmengde dimensjonerende for sand/fettfang og det kjemiske trinnet, mens tilført organisk stoffmengde er dimensjonerende for biotrinnet. Under forprosjektarbeidet ble følgende dimensjonerende vannmengder beregnet: - Q Maks : 616 m³/time - Q Maksdim : 456 m³/time Fordi det tilføres mye fremmevann til ledningsnettet i Moelv og til de tre bygderenseanleggene er beregningene av disse dimensjonerende vannmengder basert på en rekke forutsetninger. De viktigste av disse forutsetninger er omtalt i notatet fra fase 1 i forprosjektarbeidet. Q Maks skal passere sand og fettfangene. Opptegnet størrelse på disse enhetene er slik at samlet volum i linje nr. 1 og 2 er tilstrekkelig ( faktisk litt større enn teoretisk nødvendig ). Ekstra volum i linje 3 vil derfor representere en reserve på minst 50%. Oppholdstid og effekt i forbehandlingen er heller ikke kritisk med hensyn til å oppfylle fosforkravet. Q Maksdim skal passere bioreaktor og kjemisk trinn. Tallverdien er teoretisk beregnet ut fra kravet om 95% fosforfjerning. Beregningene som ble utført var basert på tilrenningsforholdene i 2010 og første halvdel av 2011og ga som resultat at ca m 3 da ville bli ført til overløp etter sand og fettfangene. Vår vurdering er at hver av de eksisterende renselinjer kan tilføres opp til 170 m³/time. Etter utbygging av linje tre med samme løsning som i de eksisterende vil man derfor få en samlet teoretisk kapasitet på 170 x 3 = 510 m³/time hvis man greier å oppnå tilnærmet jevn fordeling på linjene. I praksis vil man ikke oppnå helt jevn fordeling. Den teoretiske reserve i forhold til foreliggende beregninger er derfor mindre enn = 54 m³/time, selv når alle linjer er i drift. I tillegg må en ved vurdering av eventuell kapasitetsreserve ta hensyn til at det kan oppstå behov for uforutsett vedlikehold som kan kreve at en av linjene settes Side 6 av 8

7 ut av drift en periode hvor tilrenningen er forholdsvis høy. Vår vurdering er derfor at man reelt sett ikke har noen kapasitetsreserve i det kjemiske trinnet etter utbygging av linje 3 med konvensjonell sedimentering. Situasjonen vil bedres hvis man i linje 3 velger flotasjon i stedet for konvensjonell sedimentering, kfr. omtale under pkt Samlet kapasitet vil da øke til 680 m³/time. Man blir da mindre avhengig av å oppnå en optimal fordeling på linjene og samtidig vil risiko for overløp etter sand og fettfangene avta. Teoretisk kapasitetsreserve ved bruk av flotasjon blir = 214 m³/time med alle linjer i drift. I praksis vil den være mindre fordi man ikke oppnår jevn fordeling på linjene, antagelig i størrelsesorden 150 m³/time. Med en av de eksisterende linjer ute av drift vil man fortsatt ha en teoretisk kapasitetsreserve. Vi anbefaler derfor at linje 3 bygges ut med flotasjon i stedet for konvensjonell sedimentering. Som nevnt foran tilføres store fremmevannmengder til eksisterende renseanlegg. Dette forhold skaper betydelig usikkerhet ved beregninger og vurderinger av både dimensjonerende vannmengder og mulig reservekapasitet. Et betydelig potensiale til å oppnå reservekapasitet ligger derfor også i tiltak for å bli kvitt deler av fremmedvannmengden. Hva som er praktisk/økonomisk mulig å oppnå på dette området har vi ikke faglig grunnlag for å kommentere i dette notatet. Dimensjonerende organisk stoffmengde er beregnet til 1113 kg BOF 5 /døgn i forprosjektet. Den opptegnede størrelse på bioreaktorene i linje 1 og 2 er tilstrekkelig til å ta hånd om denne stoffmengde. Utbygging i linje 3 vil derfor representere en teoretisk reservekapasitet på ca. 50%. Fredrikstad 25. april 2013 COWI AS Egil Skjelfoss Side 7 av 8

8 Side 8 av 8