1. No category

360 grader 2012
Fremmedvann i avløpsnettet
Oddvar Lindholm
Institutt for matematiske realfag og teknologi UMB
Innlekkasjer til
avløpsrør via skjøter
Hva er fremmedvann?
Type fremmedvann
Spillvannsledning i
separatsystemer
Ved feilkoblinger
Drensvann fra
bygninger
Overvann fra overflater Ved feilkoblinger, via
kumlokk etc.
Grunnvannsinnlekking
til avløpsledning eller
kummer
Fellesavløpssystemledninger
Planlagt
Planlagt
Ikke planlagt
Ikke planlagt
Utlekket drikkevann til Ikke planlagt
avløpsledning eller kum
Ikke planlagt
Hovedutfordring - vann på avveie
67 % fremmedvann til RA
Kilde: Godt Vann Drammensregionen GVD
Fremdwasser wird nach
DIN EN 752-1 (1995) als
„unerwünschter
Abfluss in einem
Entwässerungssystem“
bezeichnet.
Andel overvann per år til noen svenske anlegg. (Bäckman m.fl., 1997)
Kommune/
Anlegg
Hasslö
Stockholm
Fillan
Bromma
Göteborg Rya
Antall Pe
1400
819 000
18 300
177 000
430 000
% fellessystem % overvann
av totalt
via
avløpsnett
fellessystemet
per år til
renseanlegget
15
59
10
27
33
2
6
2
3
6
Hva er problemet med fremmedvann?
Type problem
Spillvannsledning i
separatsystemer
Fellesavløpssystemledninger
Opptar kapasitet i ledningen
Ja
Nei, vanligvis ikke
(kan f.eks bli tilbakeslag i kjellere)
noe stort problem
Økt utslipp via
regnvannsoverløp
Økt utslipp i nødoverløp i
pumpestasjoner
Nei
Ja
Ja
Ja, i enkelte
avløpsnett
Opptar kapasitet i
renseanlegget (oppholdstider)
Frakter med forurensninger
ut av renseanlegg
Økte kostnader til drift og
investeringer
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
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
22 – 29 l/m ledning og døgn = ca. 0,3 l/s km ledning
What is an excessive infiltration rate in USA?
According to EPA:
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
Frekvensfordelingsfunksjon for Tot. P i innløpet på 473 anlegg
norske avløpsrenseanlegg i 2008
100
90
80
% av alle anlegg
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
Innløpskonsentrasjon på Tot. P mg/l
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
Andelen fremmedvann (FV, %) er også testet slik:
FV = (
Phush  Pannet
 Ci
Qhush  Qannet
Phush  Pannet
Qhush  Qannet
) 100
Beregnet fremmedvann på noen store anlegg i 2008
Renseanlegg
VEAS
Bekkelaget
Sentralrenseanlegget SNJ
Høvringen
RA-2
Renseanlegg Øra
Holen Bergen
TAU Vallø
Hias IKS
Ladehammeren
Alvim renseanlegg
Knappen Bergen
Knarrdalsstrand
Solumstrand renseanlegg
Flesland Bergen
Forutsatt 1,8 g P / p d og 160 l/ p d
Personer (pe) Konsentrasjon inn
mg Tot-P per liter
504 029
272 534
213 000
110 232
100 296
72 985
67 800
59 594
58 395
52 948
49 542
49 100
46 634
45 539
42 000
3,66
3,62
3,49
3,4
3,6
2,61
1,98
4,11
6,87
5,5
3,04
2,63
1,63
3,06
3,49
Beregnet
fremmedvann %
67,5
67,8
69
69,8
68,0
76,8
82
63,5
38,9
51,1
73,0
76
85,5
72,8
69
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 på personbetraktninger har mer enn 50
% av befolkningen nærmere 60 %
fremmedvann i sine respektive
avløpsrenseanlegg
Spillvann
Fremmedvann
Store ekstra investeringer
• Avløpsrenseanlegg må bygges 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 må dimensjoneres for dobbelt
belastning pga. fremmedvann.
Vannhygiene?
Et fellesavløpssystem - Prinsippskisse
Overløp i fellessystemer er nødvendig fordi overvannsmengdene
kan bli så enorme at nedenforliggende ledninger og renseanlegg
ikke klarer å ta imot de store avløpsmengdene.
Fra avløpsfeltet QT
QT Til renseanlegg
QT = QS + Qinf + Qovervann
Qovervann = I x φ x A
IKRITISK = (QTKRITISK – QS – Qinf ) / (φ x A)
Fra overløp til resipient
Varighetskurve for nedbør - Sandefjord
Eksempel på virkningen 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, må det settes inn
en betydelig innsats på avløpsnettene
Utslipp til Indre Oslofjord
Utslipp av fosfor Tot P
Kildetype
Renseanleggenes restutslipp
Større hovedoverløp foran
renseanlegg og på tunneler
Elver og bekker med bl.a. lokale
overløp i avløpsnett
Fra arealer og overvann
Båttrafikk
Atmosfæren
Samlet
Gjennomsnitt
tonn/år
36
9,1
24,2
7,3
0,34
3,8
81
Undersøkelserav fremmedvann i
avløpsnettene i Norden (UMB og Norsk Vann september 2011)
Fremmedvann i
l/p døgn
De 15 største
avløpsanleggene i
Norge (1,7 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)
Ca. 300
Fremmedvann i % av
totalt inn per år
68
58
Ca. 68
23
29
Omfang av fellesavløpssystem
22 % av alle spillvannsførende
ledninger
Anslår ca
15 - 20 %
Ca 50 % av
kloakkert areal i
tettsteder
Anslår ca
10 – 15 %
Innløpskonsentrasjoner i 2009 av Tot P for de største renseanleggene
Hva koster fremmedvannet Norge?
Et tankeeksperiment
Kostnadspost og forutsetninger
mill kr per år
250 l/p d, 4 mill. pe, og 80 øre /m3 i marginalkostand i snitt for el, kjem, etc
(Driftskostnadene totalt på avløp er ca. 3 milliarder/år)
Ca 300
Antar 50 % av fosforutslippene skjer til områder som må redusere P i h.h.t.
Vanndirektivet. Antar 4000 kr/kg P som fjernes. Antar 0,2 mg P/l i effluenten
Ca 150
Investeringene på avløpssektoren antas å være ca 2,5 milliarder kr/år. Hvis
10 % av dette kunne vært spart ved minimalt med fremmedvann
(Kapitalkostnadene på avløp er ca 2 milliarder/år)
(Ved behov for økt rensekapasitet blir tallene meget store)
Ca 250
Andre ulemper (hygienerisiko, m.m. ?)
?
Totale kostnader per år pga fremmedvann
Mer enn 700?
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.).
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).
Hva kan senke fremmedvannstilførselen til renseanleggene?
Mulige tiltak
Separatsyst Fellessyst
Minke drikkevannslekkasjene
Ja
Ja
Fjerne feilkoblinger
Ja
Nei
Fjerne muligheter for overlekking/innlekking i
kummer
Ja
Ja
Tette kummer, fornye/rehabilitere kummer
Ja
Ja
Tette rørskjøter
Ja
Ja
Fornye/rehabilitere rør
Ja
Ja
Separere fellessystem
Nei
Ja
Bruke mer LOD-metoder
Nei
Ja
Senke grunnvannspeilet lokalt m ny drensledning
eller grunnvannspumpe
Ja
Ja
Få bort husdreneringer fra spillvannsførende ledning
Ja
Ja
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.
Takk for oppmerksomheten!
UMB - DET
LEVENDE
UNIVERSITET