Åpen infiltrasjon : driftserfaringer og optimalisering av store jordbaserte renseanlegg for kommunalt avløpsvann (250-6000 PE)

Abstract

Målet for denne oppgaven er å vurdere etablering, drift og funksjon av åpne infiltrasjonsanlegg for rensing av avløpsvann i Hedmark og Oppland. I tillegg vurderes hvilke tiltak som kan optimalisere slike anlegg ved nedsatt funksjon.

Grunnlaget for disse vurderingene består av relevant fagstoff, regelverk og rensekrav, rapporter og prøvedata samt driftserfaring, intervju og befaring med driftsoperatører for de aktuelle anleggene. Oppgaven omfatter åtte anlegg i fem kommuner, med en varierende størrelse på 250-6000 PE. Anleggene har vært i drift mellom 14-24 år. Intervjuer og befaring av anlegg i Gudbrandsdalen og Østerdalen ble utført i november 2016.

Gjennom et litteraturstudie av infiltrasjonsteknologi i Norge, Sverige og USA, danner oppgaven et grunnlag for å vurdere åpne jordbaserte renseanlegg, samt anbefale tiltak for forbedring. Det meste av tilgjengelig litteratur om infiltrasjon er rettet mot mindre, lukkede anlegg. Det har i midlertid vært mulig å kombinere teori, dimensjoneringsveiledere og erfaringer fra andre anlegg til en komplett gjennomgang av kriterier for etablering, drift og vedlikehold av åpne anlegg. Dette omfatter blant annet en gjennomgang av hvor og hvordan slike anlegg kan etableres, særlig med hensyn til geologiske forhold og vurdering av infiltrasjonskapasitet, og hva man kan forvente i forhold til hydraulisk funksjon og renseeffekt.

Litteraturgjennomgangen tilsier at åpne anlegg skal være svært stabile i drift, og gir høy renseeffekt. En særlig fordel med åpne anlegg er at infiltrasjonsflaten kan bearbeides, noe som gir økt levetid. I motsetning til et lukket anlegg, som gradvis vil gå tett, kan slam på filterflaten enkelt skrapes vekk og infiltrasjonskapasitet reetableres. Dette gir åpne anlegg ubegrenset levetid i forhold til hydraulisk funksjon. Levetiden er imidlertid begrenset av forventet renseeffekt for fosfor som vil avta over tid. Dette skjer på grunn av gradvis metning av fosfor i de stedlige massene under anlegget. Bindingskapasitet, og dermed levetid, er avhengig av grunnforhold som løsmassenes tykkelse, jordsammensetning (fysisk og kjemisk) og avløpssammensetning.

Prosessene som inngår i rensing av avløp via infiltrasjon skjer i både i umettet (over grunnvann) og mettet sone. Ettersom infiltrasjon ikke har et utslipp på lik linje med konvensjonelle anlegg oppstår det en uklarhet om hvor renseeffekten skal måles i fra (plassering av resipient/prøvetakning av utslipp), og dermed hvor og hvilke prosesser som får bidra til målt renseeffekt. For anleggene som er fulgt opp i Gudbrandsdalen og Østerdalen er det gjort en vurdering av regelverk og utslippstillatelser. I sammenheng med prøverutiner ser vi at kravene som stilles for prøvetakning ved anlegg over 2000 PE er vanskelig å imøtekomme. I tillegg oppleves det at regelverket (forurensingsforskriften) og utslippstillatelser gir utfordringer på grunn av mangel på konkret omtale av betegnelser som resipient og utslipp i sammenheng med infiltrasjon.

Prøveresultatene fra anleggene viser stabil og svært god effekt for fjerning av organiske materiale og fosfor med noen avvik. Fra den tilgjengelige informasjonen er det ingen tydelig indikasjon på at massene under anleggene viser tegn til metning av fosfor. Reduksjon i renseeffekt er knyttet til avvik i driftsrutiner, og variasjon i avløpssammensetning. Det er observert noen mangler ved drifting av anleggene, spesielt med tanke på rutiner rundt prøvetakning og veksling/belastning av basseng.

Nedsatt renseevne kan knyttes til organisk overbelastning og forhold som reduserer organisk nedbrytning eller påvirker kjemiske reaksjoner i løsmassene. Reduksjon i renseeffekt kan kobles til ionefattig fremmedvann som resulterer i utlekking av fosfor til grunnvannet, anaerobe forhold som påvirker både redokspotensiale og organisk nedbrytning, overbelastning med organisk materiale og annet avløpsinnhold som reduserer organisk nedbrytning og/eller gir utvasking av fosfor.

De fleste anleggene holder god hydraulisk funksjon og har god evne til å ta imot normal belastning. I tillegg utjevnes toppbelastninger knyttet til sesongvariasjoner uten fare for overløp. Imidlertid oppstår det tilfeller der noen av anleggene fremstår som underdimensjonert. Dette skyldes utfordringer tilknyttet tilslamming av filterflaten, enten ved feilvurdering av infiltrasjonskapasiteten (underdimensjonert filterflate) eller ved feil/manglende forbehandling. Ved omfattende igjenslamming/tetting har etablering av bedre forbehandling hatt gode resultater. Det er observert at valg og drift av forbehandling er mer avgjørende for anleggets funksjon enn forventet.

Optimaliseringsforslag er fokusert hovedsakelig på generell forbedring av renseeffekt og hydraulisk funksjon ettersom en vurdering av dataserier ikke ga noen tydelig indikasjon på begrenset bindingsevne for fosfor. Det er fokusert på enkle tiltak som ikke krever omfattende kostnader eller arbeid.

Det er observert at større anlegg (over 2000 PE) ikke er omtalt i gjeldene regelverk og retningslinjer (Forurensingsforskriften kapittel 14). Et sentralt tiltak for bedre drift av slike anlegg ville vært et regelverk som gir tydeligere retningslinjer for overvåkning og resipientvurdering konkret tilknyttet særforholdene til infiltrasjon. Store åpne anlegg for kommunalt avløp er lite utbredt i Norge. Denne oppgaven konkluderer i midlertid at dette er en svært gunstig rensemetode selv for større anlegg (over 2000 PE) som burde anvendes der forholdene tillater. Prøvedata og tilbakemeldinger fra driftsoperatører tilsier at anleggene gir svært høy og stabil renseeffekt med lave etablering- og driftskostnader.

This thesis gives an assessment of large soil aquifer treatment (SAT) systems for municipal waste, in Hedmark and Oppland. The focus has been the establishment, start-up and operation of these systems as well as an assessment of optimization and measures to increase the effect and lifetime of the plants. The assessment is done on the basis of on an extensive literary study. This encompasses the theoretical function of land treatment and relevant regulations and requirements for wastewater treatment in Norway. The information gained in the literary study is then used to access the case study of 8 facilities in 5 municipalities with a varying size of 250-6000 PE. The case study includes review of reports, test data, operational experience and inspection with operators of the relevant facilities. The plants have been in operation between 14-24 years. Interview and inspection of facilities in Gudbrandsdalen and Østerdalen was conducted in November 2016.