Lyngby-Taarbæk Kommune Rudersdal Kommune. Vedr. Ansøgning om udledningstilladelse til Ålebækken. Baggrund

Transkript

1 Lyngby-Taarbæk Kommune Rudersdal Kommune Dato: Ref.: Sagsnr.: S Dok.nr.: D Vedr. Ansøgning om udledningstilladelse til Ålebækken Baggrund Det eksisterende åbne på fællessystemet ved Ålebækken lever ikke op til hverken udlederkravene i vandplanerne eller et hensigtsmæssigt arbejdsmiljø. Der er tidligere udarbejdet et forslag i 2015 af Krüger med flere forslag til udvidelse af kapaciteten. I efteråret 2016 blev den hydrauliske model for oplandet kalibreret efter målinger hen over sommeren Kalibreringen viste, at der var en højere befæstigelse i oplandet end tidligere forudsat, og det giver alt andet lige en større afstrømning og dermed overløb til Ålebækken og Mølleåen. Samtidig har LTF ikke længere forudsat, at der kan opnås en separering på 50% i Ålebækkens opland. På baggrund af de nye hydrauliske forudsætninger har der været en dialog med myndighederne om hvilke krav som et nyt skal leve op til. Fra vandplanerne kendes kravet på en maksimal tilladt aflastning på 250 m 3 pr. reduceret hektar. Det er aftalt med myndighederne at der kan fokuseres på den stofmæssige udledning, og ikke bare på vandmængder eller hyppighed af aflastning. Der er på baggrund af den opdaterede model gennemført beregninger af den nødvendige størrelse af det nye ved Ålebækken ved forskellige opnåelige rensegrader. Det vurderes, at den kalibrerede model overestimerer hyppigheden af overløb, da regnhændelserne i regnserien fra Søborg, der ligger til grund for de hydrauliske beregninger, tilsyneladende er kraftigere end de regn der i praksis forekommer i Ålebækkens opland. Rensning foretages i skivefilter suppleret med fosforfældning, hvis det er nødvendigt af hensyn til at opnå den ønskede rensegrad. Lokalisering Det nødvendige volumen for et ved Ålebækken afhænger, jf. vandplanerne, af det tilsluttede fælleskloakerede areal. Her er der fokus på de dele af oplandet, der er direkte og uforsinket tilsluttet Ålebækken. På Figur 1 er der vist en skitse over hele oplandet, som afleder til et ved Ålebækken baseret på LTF s hydrauliske afløbsmodel samt Lyngby-Taarbæk og Rudersdal kommunes spildevandsplaner. De fælleskloakerede oplande er opgjort både på baggrund af spildevandsplaner og forsyningernes hydrauliske modeller. For det nordlige opland fra Rudersdal Kommune, der tilsluttes ved et stammer oplandsarealerne dog fra input til en kommende spildevandsplan. For Virum ses det, at befæstelsesgraden i modellen ligger højere end i spildevandsplanerne. Dette er resultatet af, at Sweco i 2016 har udført en modelkalibrering af oplandet til Ålebækken et, baseret på en målekampagne i 2015 (juni-oktober). Denne kalibrering har medført et større reduceret areal for alle oplande. Også sammenlignet med tidligere dispositionsforslag for et ved Ålebækken er der en forøgelse af afløbs- Lyngby-Taarbæk Forsyning A/S Hjortekærbakken Kgs. Lyngby Tlf Direkte Forsyning@ltf.dk

2 Side 2/11 koefficienten for Virumoplandet. Som det også fremgår af figuren er der en række mindre er i oplandet, hvor der sker en forsinkelse og udjævning af afstrømningen. Figur 1. Oplandsoversigt baseret på LTF s hydrauliske afløbsmodel samt spildevandsplaner, De skraverede oplande er registreret som separatkloakerede i spildevandsplanen. Ved beregningen af det nødvendige volumen ved Ålebækken tages der udgangspunkt i de arealer, der uforsinket strømmer ned mod Ålebækken (vist som blå og grå felter på figur). Det var også forudsætningen ved dispositionsforslaget[1. Krüger], og det hænger sammen med LTF s plan om ikke at øge den hydrauliske kapacitet i de store afskærende ledninger, men løse kapacitetsproblemerne lokalt ved separering, LAR eller på anden vis afskære overfladevand fra fællessystemet. Det er således en forudsætning, at der i oplande, der i dag forsinker vandet gennemføres en tilsvarende reduktion i aflastningerne. Generelt er der flere overløb mellem fællessystem og de enkelte separatkloakerede områder. Hvis der på den sikre side ses bort fra dette så kan størrelsen af det direkte tilsluttede fælleskloakerede opland opgøres til: Oplandareal Ålebækken Brutto Red. ha. Lyngby-Taarbæk andel 252,8 114,4 Rudersdal andel 31,7 9,9 I alt 284,5 124,3 Tabel 1: Ålebækkens fælleskloakerede arealer i hektar

3 Side 3/11 figur 2. Benævnelsen nødoverløbsvand er i denne sammnhæng lig med overløbsvand. Udledningspunkt Udledningen sker via det eksisterende overløb fra det åbne til Ålebækken(719195m, m). De to strømme (blå og rød) løber begge ud i Ålebækken, hvor der sker en opblanding inden udledning til Mølleåen. Måling af overløbsmængde foregår i Ålebækken, kort efter, at de to udløb løber sammen. På dette sted er Ålebækken er betonrende, som er egnet til montering af en flowmåler, der skal bruges til at måle udløbsmængderne. En eventuel fosforfældning vil foregå i kammeret benævnt: kanal til dosering og opblanding af polymer og koagulant. Nedenfor ses flowmålerens placering:

4 Side 4/11 Hydrauliske forhold og stofkoncentrationer Som nævnt i tabel 1 er det fælleskloakerede opland til Ålebækken på 124,3 red. Ha. Vandplanens krav om udledning af maksimalt 250 m 3 pr. red. ha svarer til m 3 pr. år. Ved en rensning på 75% - svarende til 50% stoftilbageholdelse i er samt yderligere rensning i skivefiltre, kommes der frem til, at en udledning på m 3 med efterfølgende rensning i skivefilter svarer stofmæssigt til en urenset udledning på m 3, som er vandplanens krav. Figur 3. Placering af nye er samt eksisterende åbent Det er beregnet, at der er følgende sammenhæng ml. overløb og størrelser. Grundlag Rensning Overløb pr. år Antal overløb [m3] [stk./år] Spildevandsplan Status, m Plan, m 3 75% Tabel 2. Der vil være et bypass for skivefilteret, så rensegraden i praksis vil være følgende: Rensegrad Vandmængde % m 3 /år Bassin + Skrivefilter (700 l/s) Bassin (bypass filter) I alt Tabel 3. Forhold mellem mængde, der renses i skivefilter(60%), og mængde, der bypasser skivefilter(40%).

5 Side 5/11 Af tabellen nedenfor fremgår de aktuelle stofmængder ift. de maksimalt tilladte stofmængder: TSS COD BI5 Total-N Total-P Koncentration i overløbsvand 1 mg/l ,8 Status, belastning Mål, belastning PLAN, skivefilter m3/år PLAN Bypass m3/år Mg/l Kg/år Mg/l Kg/år 37, , , , , , ,96 71 Udledte mængder for PLAN, m3/år Tabel 4. Kg/år Det ses, at stofmængder på væsentlige parametre overholdes ved den planlagte størrelse kombineret med skivefilter, mens opfyldelsen for nogle parametre, som f.eks. BI5 ligger under målet. Der er dog planlagt en lang række tiltag i oplandet til Ålebækken i form af LAR-anlæg og øvrig forsinkelse, som vil reducere de tilledte vandmængder og dermed den udledte stofmængde. Det planlagte tiltag betyder, at volumen skal forøges fra 4700 til m 3. Da det åbne bibeholdes, skal der etableres yderligere 5300 m 3. Det ses i tabel 2, at ovennævnte udvidelse medfører 11 årlige overløb. Et overløb regnes som et nyt overløb, hvis der er mere end 12 timer imellem. For langt de fleste hændelser er der dog mere end 24 timer imellem. En yderligere reduktion i antal overløb til maksimalt 5 gange årligt, vil forøge anlægsudgiften fra ca. 64 mio. kr. til 112 mio. kr. og til 167 mio. kr. for 2 årlige overløb. Biologiske og hydrauliske forhold i recipient De biologiske forhold i Mølleåen vil blive påvirket lidt forskelligt af de forskellige løsninger. I vandløb er det primært koncentrationen af iltforbrugende organisk stof (BI5), der påvirker tilstanden. En større vandmængde med en lavere gennemsnitlig koncentration vil derfor som udgangspunkt være positivt. Dette skal dog holdes op imod muligheden for at fortynde udledningen i Mølleåen, der er bedre for en lille vandmængde. Der er dog generelt store vandmængder i Mølleåen ved store regnhændelser, der har en maksimal vandføring der er ca. 3,5 gange større en den gennemsnitlige vandføring. I mølledammene vil næringssalte, særligt fosfor, kunne påvirke tilstanden. Da vandudskiftningen i mølledammene er meget kort (5-7 dage) er det primært koncentrationen af fosfor der vil være væsentlig, da sedimenteret fosfor forventes frigivet hurtigt. Her kommer det samme forhold mellem koncentration i udledningen og fortynding i Mølleåen atter i spil.

6 Side 6/11 Generelt vurderes altså, at det er koncentrationen af det udledte i højere grad end den samlede mængde, der er afgørende for tilstanden i recipienten. Modelberegninger Til beregningen af udledningsvandføringerne er der udført modelberegninger i programmet MIKE URBAN Beregningerne for planforslagene tager udgangspunkt i statusmodellen for de eksisterende forhold. Løsningsforslaget inkluderer implementeringen af et nyt overløbsbygværk i stedet for det eksisterende bygværk opstrøms det eksisterende fælles. Overløbsbygværket indeholder tre overløbskanter, første kant med overløb i kote 17.00, hvoraf vandet løber i en Ø1600 ledning til det første Perstrup 1. Efter vandspejlet opnår en stuvningskote i vil vandet i overløbsbygværket overstige anden overløbskant, hvorefter vandet løber til det sekundære Perstrup 2. Efter opstuvning til samme kote som Perstrup 1 vil vandet løbe over den tredje overløbskant i det nye bygværk og vandet løber derefter til det eksisterende fælles på de ca m 3. Det eksisterende fælles har overløbskote i 17.23, hvorefter vandet udledes til Mølleåen. Statusberegningerne er alle gennemført med CDS-nedbør for en årsmiddelnedbør på 676 mm, jf. SVK regionalregneark 4.1. På nedbøren er der anvendt en faktor 1,00, da der er i tidligere statusberegninger er påvist en overestimering af vandmængder til fælleset, hvorfor denne ikke er yderligere forøget. Regnserie Beregningerne for et er foretaget ved brug af Long Term Statistics (LTS) i MIKE Urban. Til dette er der benyttet 14 års regnhændelser ( ) fra SVK måleren ved Søborg Vandværk. Denne regnmåler er valgt, da den anvendes i Kommunens spildevandsplan, i notatet Krav vedr. hydrauliske analyser for LTF samt i tidligere dispositionsforslag(krüger) for Ålebækken et. Ved en kørsel af modellen for året 2016 blev det fundet, at regnmåleren ved Søborg Vandværk viste flere hændelser, der gav aflastninger, end ved brug af regnmåleren fra Mølleåværket, som er benyttet ved PULS beregninger for Da måleren ved Mølleåværket er opstillet i 2014, vides det ikke om dette er en generel tendens. Da Ålebækkenet i modellen har relativt mange aflastninger, var det nødvendigt at inkludere et stort antal regnhændelser i beregningerne. Der er således benyttet ca. 40 hændelser per år eller i alt 560 regnhændelser. Sikkerhedsfaktor I LTF s Strategi for afløbssystemet (2012) fremgår det, at det tilstræbes ikke at opdimensionere eksisterende ledningsnet, men at klimaforandringer håndteres ved at benytte LAR løsninger samt separering. Derfor forudsættes det, at der ikke skal benyttes en faktor for klimaændringer i beregningerne. I kommunens spildevandsplan er det ikke umiddelbart beskrevet, om der skal benyttes sikkerhedsfaktorer ved dimensionering af anlæg. Derfor er der, ligesom i det tidligere dispositionsforslag, benyttet faktor 1,0. Resultater opnået med LTS modelberegninger indeholder altid usikkerheder, hvoraf nogle af de vigtigste er relateret til regninput, afstrømning, ledningsnet samt beskrivelse af bygværkerne. For at vurdere betydningen af usikkerheder i ovenstående resultater, er der derfor lavet en sammenligning mellem de modellerede værdier og data fra en niveaumåler i Ålebækken et. Data er modtaget fra EnviClean og indeholder overløbstæller samt niveauer fra juni 2012 til juni Sammenlignes data fra til (4,5 år) giver modellen ca. 24 overløb pr. år, men ifølge målinger har der kun været ca. 15 overløb pr. år. Altså overvurderer modellen antallet af overløb. Derfor må resultater baseret på modellen betragtes som konservative værdier. Det er nærmere undersøgt hvad kilden til denne overestimering er. Selve bygværket er blevet inspiceret og beskrevet i modellen efter detaljerede tegninger, så det antages at have mindre usikkerheder. Befæstelsesgrader i modellen er kalibreret i 2016, hvilket resulterede i højere gennemsnitlig afløbskoefficient. I denne kalibrering blev der benyttet lokale regnmålere opsat til opgaven.

7 Side 7/11 Beregninger med måleren fra Søborg Vandværk gav også flere aflastninger end ved PULS 2016 beregninger. Til disse beregninger blev der benyttet SVK måler 5628 (Mølleåværket). Dette kan skyldes lokale variationer i vejret, og måleren ved Mølleåværket er placeret tættere på Ålebækken, men denne måler har kun data tilbage fra maj 2014, og kan derfor ikke benyttes i LTS beregningerne. For at vurdere forskellen mellem regninput og målte værdier, er modellen kørt for 2015 og 2016 med begge målere (Mølleåværket samt Søborg Vandværk). Resultaterne er præsenteret i nedenstående tabel, og viser generelt at modellen har flere aflastninger end der er målt. Niveaumåler Søborg vandværk Mølleåværket Tabel 5: Sammenligning af overløb mellem målt (niveaumåler ) hhv. beregnede med 2 forskellige regnserier De to regnmålere viser dog en forskel for 2016, hvor måleren ved Mølleåværket giver resultater tættere på det målte. Derfor konkluderes det, at resultater med den kalibrerede model giver et konservativt estimat når regnserien fra Søborg anvendes. Vandføring til Mølleåen Ud fra modelberegningerne er der udtrukket overløbshydrografer fra overløbet på fælleset til Mølleåen. Den højest forekommende vandføring på overløbshydrograferne er præsenteret nedenfor, og er derfor ikke et udtryk for den gennemsnitlige udledningsvandføring. Ved regnhændelse med statistisk gentagelsesperiode én gang årligt, T=1: Status: Maksimal forekommende vandføring på 4,4 m 3 /s Plan: Maksimal forekommende vandføring på 2,8 m 3 /s Ved regnhændelse med statistisk gentagelsesperiode hvert 5. år, T=5: Status: Maksimal forekommende vandføring 5,7 m 3 /s Plan: Maksimal forekommende vandføring 3,5 m 3 /s Det ses, at planløsningen vil reducere den hydrauliske belastning på Mølleåen forstået som den maksimale vandføring. Der vil dog foregå en løbende inspektion af brinkerne for at kontrollere, om der sker erosion af brinkerne. Hvis dette er tilfældet, må tiltag til beskyttelse af brinkerne overvejes. Renseeffektiviteten for miljøfremmede stoffer Beskrivelse af renseeffektiviteten for miljøfremmede stoffer er baseret på følgende antagelser: Opløst form: Rensegrad ukendt, sættes til 0%. Partikelbunden form: Rensegrad svarende til TSS. Associeret til det partikulære organiske materiale: Rensegrad svarende til TSS. Bly og blyforbindelse, jf. kilde [2] Bly og blyforbindelser vil i vid udstrækning hurtigt blive bundet til partikler og dermed kunne sedimentere. Det vurderes, at kun omkring 10 % af totalindholdet i spildevand vil forefindes på opløst form.

8 Side 8/11 Kviksølv og kviksølvforbindelser, jf. kilde [2] Til brug for de videre vurderinger i dette projekt antages det, at to tredjedele (65 %) af mængden af kviksølv i spildevand findes på opløst form, og en mindre del (måske omkring 1/3) af kviksølvindholdet vil formodentlig være partikelbundet. Kobber, jf. kilde [2] Det vurderes, at en overvejende del af den totale mængde kobber i spildevand vil forefindes på partikelbundet form (75 %). Til brug for de videre vurderinger i dette projekt sættes den opløste andel af totalmængden derfor kun til 25 %. Zink, jf. kilde [2] Det vurderes, at omkring 50 % af totalindholdet af zink i spildevand vil forefindes på opløst form. Det vurderes, at omkring halvdelen af det samlede zinkindhold vil være på partikulær form. 17β-østradiol, jf. kilde [3] De østrogener, der har indgået i det eksperimentelle arbejde er de naturlige østrogener østron (E1) og 17ßøstradiol (E2) samt 17a-ethinyløstradiol (EE2), der er det aktive stof i de fleste p-piller. Disse tre stoffer tegner sig i almindelighed for langt størstedelen af den østrogene aktivitet, der kan måles i spildevand. Desuden er to konjugater af E1 (et glucuronid og et sulfat) blevet undersøgt da det er på konjugeret form at østrogener udskilles fra kroppen og ledes ud i spildevandssystemet. Konjugaterne er i sig selv ikke østrogent aktive, men kan i spildevandet eller renseanlægget blive tilbagetransformeret til deres oprindelige, frie former (E1, E2 el. EE2). Forskningen omkring østrogener i spildevand og renseanlæg er ret ny og der foreligger kun ret få publicerede undersøgelser om emnet. Disse indikerer imidlertid, at det indledende mekaniske rensetrin kun har ringe effekt på østrogener, og at den væsentligste fjernelse finder sted i aktivslam-trinnet. E2 forsvinder hurtigt (omdannes til E1), mens E1 fjernes lidt langsommere og i mere varierende grad. EE2 er noget langsommere nedbrydeligt end de naturlige østrogener. Konjugater, især glucuronider, synes at blive spaltet ret let i spildevandssystemer, således at de frie moderstoffer genopstår. En høj slamalder synes ifølge litteraturen at have en positiv effekt på fjernelse af østrogener i renseanlæg. Der er således ganske sparsom viden om 17β-østradiol i spildevand. Vi har i nærværende vurderet, at bundfældning og mikrosifiltrering har ringe renseeffekt på 17β-østradiol, idet mekaniske rensetrin på renseanlæg kun har ringe effekt på østrogener. PAH, jf. kilde [2] PAH-gruppen består af et betydeligt antal stoffer, men i miljøsammenhæng fokuseres oftest på et begrænset antal. Den amerikanske Miljøstyrelse, US EPA, har således udpeget 16 stoffer, som standardmæssigt benyttes ved miljøanalyser for PAH, herunder: benz(a)anthacen dibenz(a,h)anthracen benz(b)fluoranthen benz(k)fluoranthen pyren PAH i spildevand vil i altovervejende grad forefindes associeret til det partikulære organiske materiale. Di(ethylhexyl)phthalat (DEHP), jf. kilde [2] DEHP i spildevand vurderes i altovervejende grad at forefindes i spildevand associeret til partikulært organisk materiale. Det ses, at skivefilteret vil reducere koncentrationen af de udledte stoffer. Da effekten af stofferne forventes at være knyttet til koncentrationen og ikke til mængden, vil en større udledt mængde med lavere koncentration være en fordel for Mølleåen.

9 Side 9/11 Tabel 6. Renseeffektivitet af hhv. plan A og plan C for miljøfremmede stoffer. Bundet til partikler Opløst form Rensegrad optimeret for bundne partikler Rensegrad optimeret + skivefilter for bundne partikler Rensegrad optimeret for opløste partikler Rensegrad optimeret + skivefilter for opløste partikler Samlet optimeret + skivefilter - Plan % % % % % % % Bly og blyforbindelser Kviksølv og kviksølvforbindelser Kobber Zink β-østradiol PAH DEHP Anlægsfasen I anlægsfasen forventes det, at det bliver nødvendigt at foretage grundvandssænkning. Vandet vil blive tilledt enten til kloak eller til recipient (Mølleåen). Der vil blive søgt om særskilt udlednings/tilslutningstilladelse til dette. Spildevandsplan Afløbsmodellen, som spildevandsplanen er baseret på, er ændret på væsentlige punkter, hvilket betyder, at udløbsmængder fra spildevandsplanen og den opdaterede model ikke kan sammenlignes. Det væsentligste er ændringer af befæstelsesgrader som følge af kalibreringen. Herudover er der dog også sket en revurdering af oplandet til Ålebækken. I spildevandsplanen er oplandet til udløbet ViR2 (Ålebækken ) opgjort til hhv. 218 ha og 78 red. Ha., mens arealer i den anvendte model er hhv. 284,5 ha og 124,3 red. Ha. For at sikre en ensartet beskrivelse af oplande fra Rudersdal og Lyngby-Taarbæk samt sikre en veldefineret beskrivelse af oplandene, er det valgt kun at se på de oplande, der har direkte afstrømning til Ålebækken. Miljøøkonomisk redegørelse Ansøgningen beskriver en model, hvor er kombineres med et skivefilter for at bringe stofbelastningen på niveau med vandområdeplanens krav. Der er ligeledes set på alternative løsninger, som kan reducere antallet af overløb. Dette vil kræve større er, hvilket dog vil

10 Side 10/11 medføre en langt større belastning af Mølleåværket udover at det vil fordyre projektet markant. Tabel 7. Alternative løsninger med angivelse af antal overløb. Grundlag Rensning Overløb pr. år Antal overløb [m3] [stk./år] Spildevandsplan Status, m A.Plan, % m 3 kombineret med skivefilter. B.Bassin m 3 50% C.Bassin m 3 50% Nedenfor er redegjort for omkostninger ved rensning for de 3 forskellige modeller. Marginalomkostningerne er opgjort som merudgiften ved hhv. løsning B i forhold til A og løsning C i forhold til B divideret med forskellen i rensning mellem B og A hhv. C og B. Koncentration i overløbsvand Status, belastning mg/l TSS COD BI5 Tot-N Tot-P 150,1 130,0 33,0 11,0 2, , ,0 5214,0 1738,0 442,0 Mål, belastning 4661,0 4040,0 1025,0 342,0 87,0 Løsning A ( m³ og skivefilter), Fjernelse i forhold til status Løsning A ( m³ og skivefilter), Løsning B ( m³), fjernelse B i forhold til status Løsning B ( m³), Kg/år kr/kg kr/kg marginalomkostninger Kr/kg Løsning C ( m³), fjernelse C i forhold til status

11 Side 11/11 Løsning C ( m³), marginalomkostninger kr/kg Kr/kg Det ses, at en reduktion af antal overløb fra 11 til 2 vil betyde en fordobling af prisen pr. fjernet kg, og at marginalomkostningerne stiger voldsomt. Det betyder, at en relativt lille reduktion af mængden af overløb og en endnu mindre reduktion af stofmængder koster væsentlig mere pr. fjernet kg end løsningen, der kombinerer er med et skivefilter. Venlig hilsen Nina Ilona Caspersen Projektleder Referencer [1] Tillæg til dispositionsforslag, Ålebækken renseanlæg, 23. marts 2015, Krüger. [2] Rapporten "Forurenende stoffer fra overløbsbygværker fra fælleskloakerede områder", Karl Richard Jørgensen (COWI A/S), By- og Landskabsstyrelsen, [3] Rapporten "Degradation of Estrogens in Sewage Treatment Processes", Henrik R. Andersen et al. (Danish University of Pharmaceutical Sciences og COWI A/S), Danish Environmental Protection Agency, 2004.