Norsk Vann 9. februar 2012 Fremmedvann i avløpsnettet. Hva er fremmedvann? Hovedutfordring - vann på avveie. Innlekkasjer til avløpsrør via skjøter

Transkript

1 Innlekkasjer til avløpsrør via skjøter Norsk Vann 9. februar 2012 Fremmedvann i avløpsnettet Oddvar Lindholm Institutt for matematiske realfag og teknologi UMB Hva er fremmedvann? Hovedutfordring - vann på avveie Type fremmedvann Drensvann fra bygninger Spillvannsledning i separatsystemer Ved feilkoblinger Overvann fra overflater Ved feilkoblinger, via kumlokk etc. Grunnvannsinnlekking til avløpsledning eller kummer Utlekket drikkevann til avløpsledning eller kum Ikke planlagt Ikke planlagt Fellesavløpssystemledninger Planlagt Planlagt Ikke planlagt Ikke planlagt 67 % fremmedvann til RA Kilde: Godt Vann Drammensregionen GVD

2 Andel overvann per år til noen svenske anlegg. (Bäckman m.fl., 1997) Fremdwasser wird nach DIN EN (1995) als unerwünschter Abfluss in einem Entwässerungssystem bezeichnet. Kommune/ Anlegg Antall Pe % fellessystem av totalt avløpsnett % overvann via fellessystemet per år til renseanlegget Hasslö Stockholm Fillan Bromma Göteborg Rya Hva er problemet med fremmedvann? Type problem Opptar kapasitet i ledningen (kan f.eks bli tilbakeslag i kjellere) Økt utslipp via regnvannsoverløp Økt utslipp i nødoverløp i pumpestasjoner Opptar kapasitet i renseanlegget (oppholdstider) Frakter med forurensninger ut av renseanlegg Økte kostnader til drift og investeringer Spillvannsledning i separatsystemer Nei Fellesavløpssystemledninger Nei, vanligvis ikke noe stort problem, i enkelte avløpsnett Utspädningsgrad, USG = (tillskottsvatten + spillvatten) / spillvatten]. USG är ett mått på mängd tillskottsvatten. USG = 2,0 tilsvarer 50 % fremmedvann i forhold til total mengde inn USG = 2,2 tilsvarer 54 % fremmedvann i forhold til total mengde inn l/m ledning og døgn = ca. 0,3 l/s km ledning

3 What is an excessive infiltration rate in USA? According to EPA: Frekvensfordelingsfunksjon for Tot. P i innløpet på 473 anlegg norske avløpsrenseanlegg i 2008 Data from 270 cities shows the USA average for dry weather flow (DWF) is 120 gallons per capita per day (gpcd). This includes domestic wastewater flow, infiltration and nominal industrial and commercial flows. This average DWF should be used as an indicator to determine the limit of nonexcessive infiltration. If the average daily flow per capita is less than 120 gpcd (i.e., a 7-14 day average measured during periods of seasonal high groundwater), the amount of infiltration is considered non-excessive. More DWF than 454 l/p d is excessive infiltration VEAS = 516 l/p d, Bekkelaget renseanlegg = 595 l/ p d, Høvringen Tr.heim = 640 l/pd I USA antas at ca. 40 % av fremmedvannet kommer fra privat drenering/ledninger Andelen fremmedvann (FV, %) er også testet slik: Beregnet fremmedvann på noen store anlegg i 2008 Forutsatt 1,8 g P / p d og 160 l/ p d FV = ( Phush Qhush Phush Qhush + + Pannet Qannet + Pannet + Qannet Ci ) 100 Anlegg/kommune P inn mg/l % fremmedvann VEAS 3,66 67,5 Bekkelaget Oslo 3,62 67,8 Solumstrand Drammen 3,06 72,8 Saulekilen Arendal 2,5 77,8 FREVAR Fredrikstad 2,61 76,8 Lillehammer 4,54 59,6 Moss 4,2 62,7 Sandefjord 2,47 78,0 Tønsberg 4,11 63,5 Nordre Follo 4,22 62,5 Holen Bergen pe 1,71 84,8 Knappen Bergen 63000pe 2,41 78,6 Flesland Bergen 46000pe 6,06 46,1 Ytre Sandviken Bergen 35000pe 1,58 86,0

4 Innløpskonsentrasjon i 15 store norske renseanlegg vs. antall personer tilknyttet. Fremmedvann til norske avløpsrenseanlegg Mer enn 50 % av anleggene har mer enn 50 % fremmedvann Basert påpersonbetraktninger har mer enn 50 % av befolkningen nærmere 60 % fremmedvann i sine respektive avløpsrenseanlegg Store ekstra investeringer Fremmedvann Spillvann Avløpsrenseanlegg måbygges ut raskere og helt nye renseanlegg bygges. (Hadde fremmedvannet blitt drastisk redusert på VEAS og Bekkelaget RA, ville man slippe å bygge et nytt stort anlegg til milliarder av kr. Mange enhetsprosesser, utstyr og anleggsdeler mådimensjoneres for dobbelt belastning pga. fremmedvann.

5 Et fellesavløpssystem - Prinsippskisse Vannhygiene? Overløp i fellessystemer er nødvendig fordi overvannsmengdene kan bli så enorme at nedenforliggende ledninger og renseanlegg ikke klarer å ta imot de store avløpsmengdene. Varighetskurve for nedbør - Sandefjord Fra avløpsfeltet Q T QT Til renseanlegg Q T = Q S + Qinf + Qovervann Qovervann = I x φ x A I KRITISK = (Q TKRITISK Q S Qinf ) / (φ x A) Fra overløp til resipient

6 Eksempel påvirkningen av en reduksjon i fremmedvannmengden på overløpets funksjon Areal avløpsfelt = 28 ha Avrenningskoeffisient = 0,38 Antall personer = 2000 Videreført vannføring fra overløp = 45 l/s Avløpsmengde per person = 160 l/p d Annet legalt avløp = 70 l/p d Total spillvannsmengde per person = 230 l/p d Fremmedvannmengden reduseres fra 320 l/p d til 100 l/p d Varighetskurven for nedbøren i Sandefjord er brukt i beregningene Beregningsforutsetninger og betydningen for overløpsfunksjonen Parameter Alternativ 1 Alternativ 2 Husholdningsavløp (160 l/pd) + annet legalt avløp 230 l/p d 230 l/p d Fremmedvannmengden 320 l/p d 100 l/p d Totalt avløp i tørrvær 550 l/p d 330 l/p d Fremmedvannmengden i % av totalen 58 % 30 % Videreført avløp fra overløpet 45 l/s 45 l/s Total Q (spillvann + infiltrasjonsvann) i tørrvær 12,7 l/s 7,6 l/s Fortynningsfaktoren når overløpet starter (n) 3,5 Ca 6 Overløpet er i drift (med Sandefjords nedbørdata) 220 timer/år 185 timer/år Kritisk regnintensitet når overløpet starter Ca 3,0 l/s ha Ca 3,5 l/s ha Vannrammedirektivet: Alle vannforekomster skal minst ha en god økologisk og kjemisk tilstand, innen 2015 (Mange må nok få utsettelse til 2021) Skal denne målsettingen nås, mådet settes inn en betydelig innsats på avløpsnettene Utslipp til Indre Oslofjord Utslipp av fosfor Tot P Kildetype Gjennomsnitt tonn/år Renseanleggenes restutslipp 36 Større hovedoverløp foran renseanlegg og på tunneler 9,1 Elver og bekker med bl.a. lokale overløp i avløpsnett 24,2 Fra arealer og overvann 7,3 Båttrafikk 0,34 Atmosfæren 3,8 Samlet 81

7 Undersøkelserav fremmedvann i avløpsnettene i Norden (UMB og Norsk Vann september 2011) Innløpskonsentrasjoner i 2009 av Tot P for de største renseanleggene De 15 største avløpsanleggene i Norge (1,5 mill pers) De 15 største anleggene i Sverige (3,7 mill pers) De 15 største anlegg i Danmark (2,54 mill pe) De 8 største anleggene i Finland (1,8 mill pers) Fremmedvann i l/p døgn Fremmedvann i % av totalt inn per år Omfang av fellesavløpssystem Ca % av alle spillvannsførende ledninger 58 Anslår ca 15-20% Ca Ca 50 % av kloakkert areal i tettsteder 29 Anslår ca 10 15% Innledende studier kan inneholde f.eks: -Beskrivelse av avløpssystemets komponenter. -Spillvannsproduksjon fra boliger, næringer, off institusjoner etc. i utvalgte delfelt -Grunnvannsnivåer målt over lengre perioder -Stikkprøvemålinger for vannføring og temperatur langs hovedstrenger -Kontinuerlig vannføringsmåling i avløpsnett med tilhørende nedbørmåling i feltet -Grovbestemmelse av infiltrasjons- og innlekkasjevannmengder -Anbefalinger for videre undersøkelser hvis dette er nødvendig Bakgrunnsmaterialet kan være tidligere tekniske analyser, databaser, intervjuer med fagfolk som kjenner nettet, drift- og vedlikeholdsdokumenter, målinger og analyser for avløpsrenseanlegg og pumpestasjoner, tilstandsrapporter Hvis forundersøkelser viser at grundigere analyser må gjøres, kan programmet være som følger -Inspeksjon av kummer (Ca minimum 10 % av kummene) -Valg av målekummer for øyeblikkelige vannføringsmålinger og kummer for kontinuerlige målinger. -Målinger av grunnvannsnivåer i de inspiserte kummer (kan gjøres enkelt ved å se hvor høyt opp kumringene er våte, eller hvor høyt vanndamp er kondensert, eller med piezometermålere gjennom kumvegg el.).

8 Det bør måles vannføringer i minst 10 sammenhengende uker, men pga. varierende nedbør, temperatur og grunnvannstandnivå, bør vannføringer måles kontinuerlig over et helt år. Hydrologiske forhold varierer mye fra år til år, så vannføringsmålinger i helt opp til 3 4 år er best. Nedbør må måles samtidig med høy tidsoppløsning i feltet. Data bør innhentes fra grunnvannsmålingene minst hver 2. uke. På basis av målingene ønsker man å finne: - Maksimal infiltrasjonsmengde som er gjennomsnittet av infiltrasjonen over noen dager med perioder med høy grunnvannstand. - Minimum infiltrasjonsmengde som er gjennomsnittet av infiltrasjonen over noen dager med perioder med lav grunnvannstand. -Årlig gjennomsnittlig infiltrasjonsmengde. - Direkte nedbørbetingede innlekkasjer. (overvann som renner direkte til spillvannsledningene via feilkoblinger på taknedløp, kumlukk, garasjenedfarter, m.m.) - Forsinkede nedbørbetingede innlekkasjer. (drensvann fra bygninger eller andre drensledninger, el. - Indirekte nedbørbetingt infiltrasjonsvann. (deler av nedbøren perkolerer til grunnvannet og hever grunnvannsspeilet).

9 Hva kan senke fremmedvannstilførselen til renseanleggene? Mulige tiltak Separatsyst Fellessyst Minke drikkevannslekkasjene Fjerne feilkoblinger Nei Fjerne muligheter for overlekking/innlekking i kummer Tette kummer, fornye/rehabilitere kummer Tette rørskjøter Fornye/rehabilitere rør Separere fellessystem Nei Bruke mer LOD-metoder Nei Senke grunnvannspeilet lokalt m ny drensledning eller grunnvannspumpe Få bort husdreneringer fra spillvannsførende ledning Konklusjon: Fremmedvann/infiltrasjon. A) Øker hydraulisk belastning på renseanleggene, som gir mindre oppholdstid, dårligere sedimentering og økte kostnader for pumping og rensekjemikalier. B) Fremmedvannet tar med forurensninger ut gjennom renseanlegget via øket gjennomstrømning. Utslippet i kg P/år er proporsjonalt med vannmengden gjennom anlegget. C) Minker tilgjengelig kapasitet i transportsystemet og -ledningskapasiteten kan bli for liten, (kjelleroversvømmelser, nye rør må legges, mm) -overløp og nødoverløp trer oftere i kraft og overløpsutslippene øker. D) Lekkasjene av avløpsvann ut av avløpssystemet øker via sprekker og dårlige rørskjøter. E) Større investeringer pga større dimensjoner på transport- og renseanlegg.

10 UMB -DET LEVENDE UNIVERSITET Takk for oppmerksomheten!