vandforsyningsteknik 59
Vand- forsynings- teknik 59
Udgiver: Dansk Vand- og Spildevandsforening DANVA Vandhuset, Danmarksvej 26 8660 Skanderborg tlf. 70 21 00 55 fax 70 21 00 56 e-mail: danva@danva.dk web: www.danva.dk Udgivelsesår: 2010 Titel: Vandforsyningsteknik 59 Redaktionen afsluttet: Februar 2010 ISSN: 1395-3095 ISBN: 87-90455-94-0 Tryk: Jørn Thomsen/Elbo A/S tlf. 75 92 11 99
indhold Indhold 5 Forord 7 9 17 27 Vandindvinding 1. Boringsnære beskyttelsesområder (BNBO) udlægning af BNBO i praksis Susanne Vesten 2. Energibesparelser ved boringsoptimering Ole Silkjær og Mikael Jørgensen 3. Indvinding og driftsoptimering under vanskelige forhold Torsten Bliksted 35 37 49 Energibesparelser 4. Energibesparelser - brug af komplet anlægsmodel til opnåelse af energibesparelser i vandforsyningen Peter Madsen, Peter Svinkløv, Svend Strunge, Anders Hahn Kristensen og Erling V. Fischer 5. Smukke er de, vandtårnene og de er dyre i drift Bo Bartelt og Jesper Holm 55 57 69 Distribution 6. Netbase et eksempel på et ledelses- og dokumentationsværktøj til distributionssystemer Jesper Hall og Jacob K. Jørgensen 7. DANVAND praktiske erfaringer, fordele og udfordringer i Esbjerg og Århus Peter Svinkløv og Bent Guldager Vandforsyningsteknik 59 3
indhold 75 77 85 93 Lovgivning 8. Problemstillinger, som er behandlet ved udarbejdelse af udkast til ny vejledning om indberetning og godkendelse af vandforsyningsdata Johanne Urup og Annette Raben 9. Opsamling på Kulegravningsudvalgets anbefalinger Gunver Heidemann 10. Anvisning til DS/EN 1717 og DS 439 Leon Buhl 97 99 115 123 131 Vandkvalitet og fjernaflæsning 11. Københavns Energis anvendelse af hurtigmetoden BactiQuant i driftskontrollen Niels Erik Bjergaarde og Helle Sparwath 12. Online vandkvalitetsmålinger praktiske erfaringer Rasmus Boe-Hansen 13. Anvendelighed af ATP som hurtigmetode til proces- og kvalitetskontrol Hans-Jørgen Albrechtsen, Gitte Schnipper, Andreas O. Henriques og Charlotte B. Corfitzen 14. Erfaringer med fjernaflæsning af vandmålere i København Allan Broløs 4 Vandforsyningsteknik 59
forord Forord Det 59. Årskursus i DANVA, Dansk Vand- og Spildevandsforening, blev afholdt på Odense Congress Center i november 2009 i forbindelse med VandTek, vandsektorens nye messe. Denne bog indeholder i skriftlig form de foredrag, der blev afholdt på kurset. Ved foreningens årskursus forelægges og drøftes tidens mest aktuelle emner inden for vandforsyningen. Foreningens medlemmer og gæster til dette arrangement får herved kontant viden til brug i deres daglige arbejde i dansk vandforsyning. Overskrifterne for dette års emner var: Vandindvinding: Boringsnære beskyttelsesområder (BNBO) udlægning af BNBO i praksis Energibesparelser ved boringsoptimering Indvinding og driftsoptimering under vanskelige forhold Energibesparelser: Energibesparelser brug af komplet anlægsmodel til opnåelse af energibesparelser i vandforsyningen Smukke er de, vandtårnene og de er dyre i drift Distribution: Netbase et eksempel på et ledelses- og dokumentationsværktøj til distributionssystemer DANVAND praktiske erfaringer, fordele og udfordringer i Esbjerg og Århus Vandforsyningsteknik 59 5
forord Lovgivning: Problemstillinger, som er behandlet ved udarbejdelse af udkast til ny vejledning om indberetning og godkendelse af vandforsyningsdata Opsamling på Kulegravningsudvalgets anbefalinger Anvisning til DS/EN 1717 og DS 439 Vandkvalitet og fjernaflæsning: Københavns Energis anvendelse af hurtigmetoden BactiQuant i driftskontrollen Online vandkvalitetsmålinger praktiske erfaringer Anvendelighed af ATP som hurtigmetode til proces- og kvalitetskontrol Erfaringer med fjernaflæsning af vandmålere i København Håndbogen er den eneste samlede oversigt over det nyeste inden for vandforsyningsteknik i Danmark. Vandforsyningstekniske emner, der ikke er behandlet i denne udgave, kan med stor sandsynlighed findes i tidligere udgaver i denne serie. DANVA ønsker medlemmer og andre læsere god fornøjelse med Vandforsyningsteknik 59. Indsatsområdet Kompetenceudvikling & Rekruttering 6 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [1] Boringsnære beskyttelses områder (BNBO) udlægning af BNBO i praksis [2] Energibesparelser ved boringsoptimering [3] Indvinding og driftsoptimering under vanskelige forhold Vandforsyningsteknik 59 7
8 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [1] [1] Boringsnære beskyttelsesområder (BNBO) udlægning af BNBO i praksis Af Susanne Vesten, Sønderborg Kommune Udlægning af BNBO omkring drikkevandsboringer er et vigtigt redskab til at beskytte grundvandet. I praksis er det en meget lang og tidskrævende proces for både kommuner og vandværker. Derfor ville det være en fordel for begge parter, hvis BNBO blev obligatoriske. Hvad er BNBO BNBO er zoner omkring drikkevandsboringer, hvor der stilles krav som for eksempel, at der ikke må sprøjtes eller bruges kemikalier. Både størrelsen af BNBO og hvilke krav der stilles, afhænger af de lokale hydrogeologiske forhold. Det er kommunens opgave at udlægge BNBO. Dernæst er det ofte vandværkernes opgave at sikre, at kravene bliver overholdt for eksempel ved at indgå frivillige aftaler med landmænd. Baggrunden for BNBO er anbefalinger fra det såkaldte 300 m udvalg, der har undersøgt mulighederne for at udlægge 300 m sprøjtefrie zoner om vandværksboringer. Udvalget anbefalede, at de lokale forhold blev inddraget i bestemmelsen af, hvor store beskyttelseszoner der skulle udlægges. Miljøstyrelsen har i 2007 udsendt en vejledning med beskrivelse af de juridiske og tekniske forhold i relation til etablering af BNBO. BNBO vil Vandforsyningsteknik 59 9
Vand indvinding [1] typisk være større end de 10 meter, der udgør en fysisk sikringszone, men mindre end de beskyttelsesområder, som udpeges i forbindelse med indsatsplaner. Typiske restriktioner i BNBO er rettet mod at forhindre uheld, spild og fejldosering. Det kunne for eksempel være: y Håndtering af sprøjtemidler y Ingen oplag af kemikalier, herunder olie- og benzinprodukter y Tæthedsprøvning af kloakker Hvordan udlægges BNBO Miljøstyrelsen har i vejledningen vurderet, at der kan etableres beskyttelsesområder i medfør af Miljøbeskyttelseslovens 24, og at beskyttelsen kan omfatte andet end sprøjtefrie zoner. Kommunerne kan benytte 24 ved at give påbud, stille vilkår i indvindingstilladelser og i indsatsplaner. Det er kommunen, der har bevisbyrden for følgende: y Der består en forurening eller fare herfor y At indgrebet er begrundet i denne fare y At indgrebet ikke er mere vidtgående end nødvendigt. Det er således ikke tilstrækkeligt, at forureningen truer grundvandet generelt. Uanset hvordan kommunerne vælger at udlægge BNBO, vil det være forbundet med et stort ressourceforbrug, og formentlig vil det vare adskillige år, før alle vandværksboringer er vurderet. Beregning af BNBO BNBO kan ifølge vejledningen fra 2007 beregnes på forskellige måder. Miljøstyrelsen har sammen med vejledningen udgivet et regneark, der ved hjælp af oplysninger om den enkelte boring beregner et cirkulært BNBO. De oplysninger, der skal bruges, er: y Indvinding i m³/år (tilladt mængde) y Strømningstid til boring (365 dage, hvis indvinding er mellem 35.000 og 350.000 m 3 /år) 10 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [1] y Effektiv porøsitet y Tykkelse af magasin i meter. Ved hjælp af regnearket fås en radius og et areal på det pågældende BNBO. BNBO-Vejledningen indeholder forskellige metoder til at justere BNBO efter grundvandsforholdene og nævner, at 3D-grundvandsmodeller med fordel kan anvendes til at beregne størrelse og form af BNBO. Vi har sammenlignet de simple BNBO er fra regnearket (skraverede områder på figuren) med modelberegnede BNBO er for 4 boringer til Sønderborg Forsynings Mjang Dam Vandværk. Til modelberegningen er anvendt den opstillede Alsmodel 2006 med 10 meter cellestørrelse. Figuren viser, at der er forskel på de to typer BNBO'er. Ikke så meget arealmæssigt, men mest med hensyn til formen. Ved beregningen af de cirkulære BNBO antages et fladt grundvandsspejl, hvilket sjældent er til- Vandforsyningsteknik 59 11
Vand indvinding [1] fældet i virkeligheden. Vi har valgt at anvende de modelberegnede BNBO, fordi der i forvejen er opstillet en grundvandsmodel. Ved at bruge modellen får vi desuden sat tal på grundvandsdannelse og transporttider, og dermed får vi et bedre grundlag for at bestemme, hvilke restriktioner der skal vælges i de enkelte tilfælde. Vi har også overvejet, om robustheden af BNBO over for ændringer i vandindvindingen er tilstrækkelig ved at bruge den fulde tilladelse. Derfor har vi foretaget en modelberegning af BNBO ved 50 % ekstra vandindvinding. Det giver op til 20 % større arealer, men ændrer ikke på formen af BNBO eller på hvilke matrikler der er i spil. Derfor har vi valgt at nøjes med den robusthed, der er i at anvende de tilladte mængder. BNBO i indsatsplaner I Sønderborg Kommune har vi valgt at integrere BNBO i indsatsplanerne. Det har den fordel, at kendskabet til de lokale hydrogeologiske forhold er godt, og at størrelsen af BNBO kan beregnes ved hjælp af en grundvandsmodel. Ulempen er, at vi først er færdige med alle indsatsplaner i 2017. Vores tidsplan for indsatsplaner afspejler Miljøcenter Ribes tidsplan for grundvandskortlægning. Den sydlige del af Als er færdigkortlagt, og den nordlige del forventes afsluttet i 2009. I Sundeved-området er kortlægningen først for alvor gået i gang i 2009. Den eneste godkendte indsatsplan er udarbejdet af Sønderjyllands Amt i 2006 og gælder for Broager Vandværk. På den sydlige del af Als har vi prioriteret vandværkerne efter indvindingens størrelse, sårbarhed og forureningstrusler. Vi tilstræber, at hvert vandværk får sin egen indsatsplan. Det vil dog nogle steder være en fordel at udarbejde en fælles indsatsplan, hvis oplandene ligger tæt, truslerne er de samme og vandværkerne ønsker at samarbejde om grundvandsbeskyttelsen. 12 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [1] Grundvandet på Als Det meste af Als er udpeget som område med særlige drikkevandsinteresser. I midten af 1980 erne var vandindvindingen på sit højeste, nemlig ca. 10 mio. m 3 /år. Det betød, at grundvandsstanden flere steder var under kote nul, og der var risiko for saltvandsindtrængning. Vandindvindingen blev derfor reduceret kraftigt. På Danfoss blev der indført vandbesparende processer, og det medførte at vandforbruget faldt fra ca. 2 mio. m 3 /år til 0,4 mio. m 3 /år. Desuden byggede Sønderborg Forsyning et nyt vandværk og en ny kildeplads på Jyllandssiden, og det betød 1 mio. mio. m 3 / år mindre på Als. I dag indvindes der ca. 6 mio. mio. m 3 /år på Als, og der er ikke længere risiko for saltvandsindtrængning. Men indvindingen kan ikke øges, og der er ikke fundet nye dybtliggende grundvandsmagasiner. Så derfor mener vi, at det er vigtigt at beskytte de nuværende magasiner. Indsatsplan for Blæsborg og Mjang Dam Vandværker Vi er i gang med den første indsatsplan, der omfatter et område ved Augustenborg med to vandværker, der tilsammen indvinder ca. 1 mio. m 3 om året. Ved Blæsborg ligger BNBO i et villakvarter, og her vil kampagner mod sprøjtemidler i villahaver og tæthedsprøvning af kloakker være tiltag i indsatsplanen. Ved Mjang Dam Vandværk ligger BNBO i et landbrugsområde, der ligesom resten af Als er kendetegnet af intensiv svineproduktion. På trods af en stor nitratbelastning er der ikke fundet nitrat i det primære grundvandsmagasin i 40-60 meters dybde. Det skyldes, at der mange steder er gode beskyttende lerlag med et højt indhold af organisk stof. Det betyder, at nitrat bliver fjernet på vej ned gennem lerlagene. I den ene af Mjang Dam Vandværks boringer er der på trods af knap 40 meter lerlag konstateret stigende indhold af sulfat og jern. Der er foretaget en TV-inspektion af denne boring for at udelukke, at ændringen i vandkemien skyldtes utætheder i selve boringen. Men dette er ikke tilfældet. Det tyder altså på, at der på grund af vandindvindingen er ved at ske en ændring af vandkvaliteten i retning mod en større nitratsårbarhed. Samme tendens ses i øvrigt i Vandforsyningsteknik 59 13
Vand indvinding [1] en moniteringsboring, der er placeret ca. 3 km opstrøms kildepladsen i et område, hvor modellen viser stor grundvandsdannelse. På nuværende tidspunkt overvejer vi følgende tiltag i indsatsplanen for Mjang Dam Vandværk: y Udpegning af indsatsområder med hensyn til nitrat med krav om maks. 50 mg/l (det er de statslige miljøcentre, der udpeger disse områder). y Nye skovrejsningsområder. y Reduceret brug af sprøjtemidler. y Sløjfning af gamle brønde og boringer. y Skærpet tilsyn med virksomheder og landbrugsejendomme. y Prioriteret liste over forurenede grunde til Region Syddanmark. Broager Indsatsplan I Broager, hvor amtet godkendte en indsatsplan i 2006, har vandværket købt arealet omkring sine boringer og derefter indgået en aftale om vedvarende græs i nærzonen. Nærzonen er en ca. 100 m beskyttelseszone om- 14 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [1] kring 3 af vandværkets 4 boringer og kan sammenlignes med BNBO. Nærzonen blev dengang udlagt, fordi de 3 boringer tilsammen står for 90 % af indvindingen, og fordi der mangler beskyttende lerlag. Der er konstateret stigende indhold af nitrat i det sekundære magasin. Broager Vandværk har brugt mange kræfter på først at købe arealet af menighedsrådet og dernæst forhandle med to landmænd, der begge var meget interesserede i arealet. Vandværket brugte en landbrugsrådgiver til at hjælpe med at købe jorden og dernæst til at forestå forhandlinger om brug af arealet. BNBO i udtalelser til lokalplaner og husdyrgodkendelser Inden lokalplaner og husdyrgodkendelser sendes ud i offentlig høring, bliver de sendt rundt i en intern høring, hvor vi så har mulighed for at komme med bemærkninger om grundvand. Et konkret eksempel, hvor vi har brugt BNBO, er i forbindelse med et nyt erhvervsområde ved den kommende motorvej til Sønderborg. Her ligger 5 drikkevandsboringer til Sønderborg Forsynings nyeste vandværk Rønsdam, og derfor vil planafdelingen indarbejde særlige krav til, hvilke typer erhverv der må ligge her, og så vidt muligt lade BNBO være grønne arealer. I udtalelser til husdyrgodkendelser gør vi opmærksom på, hvornår vi forventer en godkendt indsatsplan, og at der i indsatsplanerne vil blive udlagt BNBO. Referencer Miljøstyrelsen. Boringsnære beskyttelsesområder BNBO. Vejledning nr. 2, 2007. Sønderborg Kommune. Diverse notater om modelberegnede BNBO for Blæsborg og Mjang Dam Vandværker. Alectia, 2009. Sønderjyllands Amt. Detaljeret grundvandskortlægning på Als. Diverse rapporter udarbejdet af Watertech 2001-2006. Sønderjyllands Amt. Indsatsplan for grundvandsbeskyttelse. Godt drikkevand fra Broager Vandværk A.m.ba. også i fremtiden. Maj 2006. Vandforsyningsteknik 59 15
16 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [2] [2] Energibesparelser ved boringsoptimering Af geolog, projektleder Ole Silkjær og seniorrådgiver Mikael Jørgensen, Grontmij Carl Bro Med baggrund i DANVA rapport nr. 80, Udredningsprojekt om boringsoptimering, er det praktisk muligt at opnå økonomiske og energimæssige besparelser ved boringsoptimering i vandforsyningen eller på vandværket. Oplægget, der blev holdt på DANVA s Årskursus 2009, gennemgik udvalgte resultater fra Udredningsprojekt om boringsoptimering og de gratis redskaber til energiberegninger og cost-benefit-analyser, som ligger tilgængelige på DANVA s hjemmeside. Der blev udregnet, som eksempel fra den virkelige verden, en cost-benefit analyse med opstilling af økonomiske og energimæssige udgifter ved tre scenarier. De tre scenarier var henholdsvis en regenerering af en eksisterende boring nu, udførelse af erstatningsboring nu, og ingen handling nu fulgt op af erstatningsboring senere. Udredningsprojektet omfatter et litteraturstudie, erfaringsopsamling fra vandforsyninger og brøndborere, en hovedrapport med titlen Udredningsprojekt om boringsoptimering, samt regneark med mulighed for cost-benefit beregninger i flere scenarier. Formålet med oplægget var at fremlægge udvalgte resultater fra udredningsprojektet. Resultater, der har betydning for boringens virkningsgrad og specifikke kapacitet, således at boringens levetid forlænges og økonomiske og energimæssige besparelser kan opnås. Vandforsyningsteknik 59 17
Vand indvinding [2] Der er i høj grad mulighed for økonomiske og energimæssige besparelser ved gennemførelse af boringsoptimering. Det ligger lige for og er i mange tilfælde selvfinansierende. Ikke nok med, at der spares penge ved reduktion af sænkningen, men vandkvaliteten vil alt andet lige også forbedres, og man vil opnå mere stabile forhold på kildepladsen. Dertil er der også forbedringer at hente på CO 2 -budgettet. Grundbegreber For at kunne forstå udredningsprojektet er det vigtigt at have styr på nedenstående grundbegreber: y Den specifikke kapacitet for en boring defineres som boringens ydelse pr. m afsænkning ved pumpning, og den måles normalt i m 3 /t/m. Den specifikke kapacitet afhænger i nogen grad af pumpetiden og ydelsen. y Virkningsgraden for en boring kan defineres som forholdet mellem boringens aktuelle specifikke kapacitet og den teoretisk mulige, maksimale specifikke kapacitet. Virkningsgraden måles i procent. Den teoretisk specifikke kapacitet og dermed virkningsgraden kan kun beregnes, hvis der foreligger en transmissivitet (T). y Ved oparbejdning af en boring forstås her aktiviteter, der tjener til at hæve virkningsgraden af en ny boring eksempelvis returskylning eller trykluftsbehandling. y Regenerering er aktiviteter til rensning og forøgelse af virkningsgraden for en boring, der har været i drift i en periode. I de fleste tilfælde indgår fjernelse af kemiske udfældninger med syre i regenereringen af en boring. y Ved boringsoptimering forstås forøgelse af selve boringens virkningsgrad eller den specifikke kapacitet. Begrebet omfatter således ikke ændringer der vedrører pumpen eller pumpestrategien. 18 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [2] Virkningsgrad, afsænkning og ydelse for indvindingsboringer i sand/grus Afsænkning (m) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 Virkningsgrad (%) Ydelse 0-20 m3/t Ydelse 21-40 m3/t Ydelse 41-60 m3/t Ydelse 61-80 m3/t Ydelse > 80 m3/t Figur 1. Virkningsgrad, afsænkning og ydelse for 136 indvindings boringer i sand/grus. De boringer hvor der er mulighed for de største energibesparelser, er boringer med lave virkningsgrader, høje afsænkninger og høje ydelser. Den gennemsnitlige virkningsgrad er 44,7. Danske boringers virkningsgrad er der noget at komme efter? I forbindelse med udredningsprojektet er der indsamlet data om indvindingsboringer fra en række større danske vandforsyninger. I figur 1 vises virkningsgrad, afsænkning og ydelsesinterval for 136 indvindingsboringer i sand eller grus. Som figuren viser, findes der en række danske indvindingsboringer der har lav virkningsgrad, stor afsænkning og høj ydelse. For disse boringer er der et væsentligt energibesparelsespotentiale ved at hæve virkningsgraden. For 24 af de 136 boringer (18 %) vurderes det, at gennemførelse af boringsoptimeringen kan finansieres af energibesparelsen. Der er derfor noget at komme efter, og man må sige, at det er værd at se nærmere på boringsoptimering. Vandforsyningsteknik 59 19
Vand indvinding [2] Cost-benefit analyser Det vil næsten altid være muligt at spare energi ved boringsoptimering, men udgiften bør stå i et rimeligt forhold til energibesparelsen. Det foretrækkes naturligvis, at energibesparelserne er selvfinansierende. Man kan dog også vælge at gennemføre besparelser, der ikke isoleret set er selvfinansierende, af hensyn til miljøet og klodens fremtid. Under alle omstændigheder må der anlægges en cost-benefit betragtning, og som hjælpemiddel hertil kan anvendes de regneark, der ligger tilgængelig på DANVA s hjemmeside. Ved udførelse af cost-benefit beregninger for en række scenarier for såvel sand/grus-boringer som kalkboringer kan det konkluderes, at oparbejdning eller syring af en ny boring meget ofte kan betale sig, hvis man kan hæve boringsydelsen som følge af den lavere afsænkning i boringen. Dette skyldes, at man får en større vandmængde for næsten samme anlægsudgift, og ved passende valg af ydelse kan der samtidig spares energi. I de tilfælde, hvor ydelsen ikke kan ændres, selv om afsænkningen reduceres, kan man opstille følgende tommelfingerregel for oparbejdning eller syring af en ny boring: Hvis man ønsker, at boringsoptimeringen skal kunne finansieres af de reducerede energiudgifter, skal man overveje oparbejdning og udføre en cost-benefit analyse, hvis ydelse (m 3 /t) gange afsænkning (m) gange daglig pumpetid (t) er over 2000. Er produktet under 2000, kan man undlade optimeringen, da den næppe er rentabel. Hvordan skal boringen udføres? Generelt kan man anvende lufthæveboringer/omvendte skylleboringer, tørboringer/slagboringer og DTH-boringer til vandindvindingsboringer, afhængigt af de geologiske, boretekniske og prismæssige forhold. Der er nemlig ikke grundlag for at antage, at der er en generel forskel i virkningsgraden for disse typer af boringer. Dog er der eksempler på, at tab af store mængder boremudder i meget højpermeable grusformationer kan medføre en permanent reduktion af en borings virkningsgrad. Dette kan undgås ved udførelse af en tørboring, men da tørboringer oftest er relativt dyre, 20 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [2] Figur 2. Line swabbing (figuren) virker som en simpel og relativt billig metode til niveaubestemt oparbejdning. Der kendes ikke til danske erfaringer med metoden. Figur fra Handbook of Groundwater Development, 1990. kan man i stedet overveje at udføre en ekstra god oparbejdning for at fjerne det tabte boremudder. Direkte skylleboringer kan generelt ikke anbefales, idet de ofte har lavere virkningsgrad end de øvrige boringstyper. Når der anvendes boremudder, kan sammensætningen have betydning for virkningsgraden af boringen. Der bør ikke kun tilsættes bentonit til boremudderet, men altid anvendes væsentlige mængder af polymerer sammen med bentonitten. Endvidere er det en fordel, hvis boremudderet renses eller fortyndes inden filtersætningen. I fast kalk under grundvandsspejlet bør der anvendes rent vand som borevæske, og under det fremtidige driftsvandspejl anbefales det, at boringer i fast kalk efterlades åbne. Filtersætningens design ser for danske indvindingsboringer generelt ud til at være tilfredsstillende og således uden større betydning for boringernes virkningsgrad. I områder med store problemer med tilstopning af bo- Vandforsyningsteknik 59 21
Vand indvinding [2] ringer kan det dog overvejes at udføre boringer med lidt grovere gruskastning, lidt større filterslidser eller ved anvendelse af filtre med større åbent areal. Ved anvendelse af grovere gruskastning og større filterslidser kan der være behov for en længerevarende oparbejdning, og i værste fald bliver boringen aldrig sandfri. Man skal derfor nøje overveje hvad man gør, og aftale ansvarsforholdene med brøndboreren. Hvordan renpumpes og oparbejdes en boring i sand eller grus? I Danmark udføres oftest kun en simpel renpumpning af en vandindvindingsboring. Mange undersøgelser viser dog, at den specifikke kapacitet hyppigt bliver væsentligt større, hvis boringen oparbejdes; forbedringer på 33-150 % forekommer ofte. Følgende metoder kan anbefales til oparbejdning: y Trykluftsbehandling, hvor trykluften ind imellem afbrydes, så vandet falder tilbage i boringen. Behandlingen kan udføres niveaubestemt i hele filterstrækningen. y Pumpning med returskylning. Der returskylles typisk i 10 minutter. y Behandling med natrium hexametafosfat. Metoden er effektiv til fjernelse af boremudder med bentonit og/eller naturligt ler, men den kan ikke anbefales ved filtersætning i formationer med lerlag. I udlandet er der mange steder gode erfaringer med såkaldt surging eller swabbing, hvor ét eller flere stempler eller plumbere bevæges op og ned i filter eller forerør. Navnlig line swabbing, der illustreres på figur 2, virker som en simpel og relativt billig metode til niveaubestemt oparbejdning. Skal kalkboringen syres ved udførelsen? Forbedringen i den specifikke kapacitet ved syring af en ny kalkboring er typisk 200-300 %, men store variationer forekommer. Variationerne er endnu større, når det gælder varigheden af effekten af en syring. For en del boringer ses der en forbedring i hele boringens levetid. For andre boringer klinger effekten af i løbet af nogle år. 22 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [2] Ved cost-benefit betragtninger over syringen af en ny kalkboring må man skønne forbedringen i specifik kapacitet og varigheden af effekten af en syring. Dette kan være ganske vanskeligt, og det er essentielt at anvende lokale erfaringer, hvilket kræver at man har moniteret og arkiveret data. Syring af en ny kalkboring udføres i de fleste tilfælde bedst som flowsyring med saltsyre. Ved flowsyring løber syren ned i boringen sammen med vand, uden ekstra drivtryk. Hvordan skal der pumpes, testes og overvåges? Vi anbefaler, at virkningsgraden bestemmes for både nye og idriftsatte indvindingsboringer i sand og grus, så potentialet for reduktion af afsænkningen kan vurderes. Bestemmelsen af virkningsgraden kan dog udelades, hvis ydelsen og/eller afsænkningen er meget lav, så energiudgiften relateret til afsænkningen i boringen er uden større betydning. Energiudgiften kan skønnes ved hjælp af de regneark, der kan hentes på DANVA s hjemmeside. For kalkboringer kan virkningsgraden ikke i samme grad anvendes til at vurdere boringens forbedringspotentiale, da virkningsgraden kan være langt over 100 % som følge af lokal opsprækning af kalken. Det anbefales dog stadig at bestemme virkningsgraden, når der udføres en professionelt tolket, længerevarende prøvepumpning. For boringer med kraftig tendens til tilstopning kan niveaubestemt vandprøvetagning overvejes, idet tilstopningen kan skyldes en blanding af vandtyper i boringen. Hyppig start og stop af pumpen bør undgås for boringer, der har tendens til tilstopning ved kemiske udfældninger ellers forværres tilstopningen. Omvendt bør kontinuert pumpning undgås for boringer, der vurderes at stoppe til på grund af vandring af partikler, idet start og stop af pumpen hjælper med til at løsne partiklerne. Den specifikke kapacitet bør moniteres for alle indvindingsboringer i sand/grus for at planlægge regenerering af boringen. For kalkboringer er det normalt tilstrækkeligt at kontrollere, om driftsvandspejlet nærmer sig pumpen, så der må syres for at opretholde indvindingen. Vandforsyningsteknik 59 23
Vand indvinding [2] Hvordan og hvornår skal boringen regenereres? Udredningsprojektet peger på, at man bør forsøge at forstå årsagen til tilstopning af en boring, når man beslutter, hvordan den skal regenereres. Eksempelvis kan valget af syre til syring af en boring være afgørende for effekten af syringen. Udover syring indgår forskellige mekaniske metoder som børstning, spuling, pumpning eller trykluftsbehandling i en fuld regenerering. Ofte er sektionsvis regenerering at foretrække ellers risikerer man, at man kun påvirker de dele af boringen, der stadig fungerer godt. Herved kan resten af boringen gradvist lukkes helt til. For nye boringer i sand eller grus bør man normalt foretage en regenerering, når den specifikke kapacitet er faldet ca. 25 %. Hvis regenereringen udskydes, er der risiko for, at fuldstændig regenerering ikke vil være mulig eller meget kostbar se eksemplet på figur 3. For boringer der allerede har 9 8 7 R Afsænkningen [m] 6 5 4 3 2 1 R 0 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Figur 3. Afsænkning i en boring, der oplyses at have haft næsten konstant pumpeydelse. Ved R foretages regenerering. Første gang skete regenereringen rettidigt, og den specifikke kapacitet blev fuldstændigt genetableret. Anden gang skete regenereringen øjensynligt for sent, så den specifikke kapacitet ikke kunne genetableres. 24 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [2] været regenereret, eller hvor den specifikke kapacitet er faldet mere end 25 %, kan der foretages en cost-benefit analyse af, om regenerering betaler sig. Kalkboringer kan næsten altid regenereres fuldstændigt. Derfor er der normalt ikke behov for at regenerere boringen, når faldet i specifik kapacitet har nået et vist niveau. Regenerering kan dog ofte være nødvendig for at sikre, at indvindingen i boringen kan opretholdes. Udredningsprojektet viser dog, at ca. 10 % af kalkboringerne ikke har kunnet regenereres til det oprindelige niveau. For disse boringer kan hyppigere regenerering eller modificering af regenereringsmetoden være nødvendig for at opretholde boringsydelsen. Regenerering af kalkboringer kan generelt ikke finansieres af den besparelse i energiudgifter, der opnås ved regenereringen men derfor kan man godt vælge at regenerere boringen på grund af energibesparelsen og sit CO 2 -regnskab. Hvor meget energi kan der spares ved boringsoptimering? På basis af de indsamlede data er der udarbejdet et meget groft overslag over energibesparelsespotentialet ved boringsoptimering. Hvis boringsoptimeringen skal være selvfinansierende, ligger det samlede besparelsespotentiale i størrelsesordenen 1 GWh pr. år for de almene vandforsyninger i Danmark. Besparelsen svarer til omkring 0,5 % af vandforsyningernes energiforbrug. Er 0,5 % meget eller lidt? Tja, hvis sektoren skal spare 25 % på energien, som DANVA mener, så skal den halve procent hentes et andet sted, hvis den ikke hentes på boringsoptimering. Desuden er besparelserne jo selvfinansierende så der er vel ikke så meget at betænke sig på! Hvis man dertil hæver den gennemsnitlige virkningsgrad for sand- og grusboringer, Figur 1, fra 44,7 % til 60 %, hvilket ikke er noget urealistisk mål, vil en skønnet energibesparelse være noget højere. I dette tilfælde er optimeringen ikke udelukkende selvfinansierende. Vandforsyningsteknik 59 25
Vand indvinding [2] Fremtiden I forbindelse med udredningsprojektet er der stillet forslag til en række tests og forsøg med metoder, der er nye i Danmark. En oversigt over disse forslag ligger på DANVA s hjemmeside i det håb, at vandforsyningerne vil gennemføre de foreslåede tests og forsøg. Vi håber også, at vandforsyningerne samt brøndborere og rådgivere vil anvende materialet på DANVA s hjemmeside med henblik på at optimere boringsoptimeringen i Danmark og dermed spare energi. 26 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [3] [3] Indvinding og driftsoptimering under vanskelige forhold Af Torsten Bliksted, NIRAS Indledning og introduktion Kildepladsdrift kan på mange måder optimeres med henblik på nedsættelse af driftsomkostninger til f.eks. strøm. Optimering af driften af en kildeplads kan dog også ske på en række andre måder. I det følgende beskrives et par eksempler, hvor der endvidere er en række ydre forhold, der skal tages hensyn til. Hensyntagen til natur og grundvandsforhold har altid indgået i sagsbehandlingen af en indvindingstilladelse. Efterhånden som grundvandsressourcen bliver mere og mere presset, kommer vandværkerne tættere på naturområder der er følsomme, samtidig med at lovgivningen bliver strammet op. Tidligere kunne man i sagsbehandlingen opleve afslag på grund af forsigtighedsprincippet og modsat opnå en mulig omgåelse heraf ved benyttelse af argumentet om en samfundsmæssig nødvendighed. Egentlig var dette utilfredsstillende, for man kom aldrig til at diskutere på reelle faglige præmisser. Og der var vel altid mindst én part, der følte sig dårligt behandlet? Og hovedårsagen var den enkle, at sagsbehandlerne på myndighedssiden og specielt natursiden i meget høj grad manglede detaljerede oplysninger fra de berørte områder. Tilsvarende var mulighederne for ansøger Vandforsyningsteknik 59 27
Vand indvinding [3] begrænset af en tilsvarende mangel på dokumenterede data om den reelle potentielle påvirkning. Ved et samarbejde mellem ansøger og myndighed om at nå frem til en fælles forståelse af natur- og grundvandsforhold i det område, hvori der ansøges om en indvindingstilladelse, kan man derimod opnå en synergi mellem natur og teknik til fælles bedste. Som eksempler herpå er valgt Frederikshavn Vand A/S renoverede kildeplads i Skagen Klitplantage og Aalborg Kommunes Vandforsynings planlagte kildeplads i Volsted Plantage syd for Aalborg. Skagen Klitplantage Baggrund Kildepladsen har i mange år lidt af overpumpning, hvilket har ført til, at der er høje kloridindhold i en række boringer. Tilbage i 70 erne måtte man opgive at indvinde i den østlige del af Skagen Klitplantage på grund af alt for høje kloridværdier i boringerne. Tilsvarende har man altid haft problemer med at overholde kravværdierne for drikkevand for en række parametre. En bedre grundvandskvalitet i tilstrækkelige mængder er det ikke muligt at finde i den nordlige del af Vendsyssel. Derfor har Frederikshavn Forsyning A/S i en årrække arbejdet med at etablere et nyt vandværk i Skagen. På den baggrund opnåede man i 2006 en foreløbig tilladelse til at fortsætte indvindingen på kildepladsen i Skagen Klitplantage under en række forudsætninger. Udfordringer Syd for kildepladsen er store dele af Skagen Odde udlagt som EU-Habitatområde. Dette omfatter bl.a. hensyntagen til fugtige klitlavninger lige syd for Skagen Klitplantage. Endvidere blev arealet under de udlagte OSDområder på Skagen Odde stort set alle omfattet af de begrænsninger, som EU-Habitatområderne affødte. 28 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [3] Figur 1. Oversigt over området ved Skagen Klitplantage. I den foreløbige indvindingstilladelse blev der stillet en række krav til kildepladsens påvirkning af natur og grundvand. Bl.a. følgende: y Der skal tilstræbes at oppumpe med konstant lav ydelse. y I spidsbelastningsperioder skal fortrinsvis benyttes de nordligste boringer. y Grundvandsspejlet skal overvåges før og efter omlægningen. y Grundvandskemien skal overvåges før og efter omlægningen. y Der skal etableres 2 nye moniteringsboringer. y Der skal etableres målestationer til registrering af vandføring i en række vandløb. Umiddelbart en lang række krav, men også forudsete krav, som er afledt af den forudgående konstruktive dialog med myndighederne. Vandforsyningsteknik 59 29
Vand indvinding [3] Løsningsmetode For at imødekomme de nævnte krav kunne man fra starten vurdere, om bl.a. følgende tiltag var nødvendige: y Sløjfning af boringer i den østlige del af kildepladsen, hvor kloridindholdet og boringstætheden er høj. y Spredning af indvindingen ved etablering af 10 nye boringer mod syd og i det nordvestligste hjørne af kildepladsen. y Reducering af ydelsen i de enkelte boringer. y Opdele indvindingen så der pumpes i grupper af boringer for at sikre en ensartet råvandskemi. Herved minimeres omkostninger til vandbehandling. y Formulere en driftsstrategi der sikrer en jævn og spredt indvinding. Specielt det sidste punkt er i disharmoni med myndighedens ønske, men er nødvendig for at undgå overpumpning med saltvandsindtrængning til følge. Forholdene er løbende debatteret med myndigheden. For at vurdere tilstrækkeligheden og lødigheden af løsningsmetoden er den eksisterende stationære regionale grundvandsmodel justeret, så den kan benyttes også kildepladsnært med tilstrækkelig detaljeringsgrad. Modellen kan beskrive afsænkningen af grundvandsspejlet ved forskellige scenarier, bl.a. risikoen for saltvandsindtrængning ved for kraftig pumpning under spidsbelastning udelukkende på de nordligste boringer. Desuden kan man beskrive stigningen ved hel eller delvis lukning af kildepladsen. Denne sidste løsning vil påføre dele af Skagen problemer med stigende grundvand. Den efterfølgende monitering og nødvendige driftsstrategi af hensyn til vandbehandlingen medførte, at der blev opstillet en dynamisk grundvandsmodel. Med denne kan man teste forskellige klimascenarier. Dette medførte, at der desuden er der opstillet et program til botanisk monitering i området ved Klitlavning Nord umiddelbart syd for Skagen Klitplantage. Vurderingen er den, at man så kan følge en eventuel udvik- 30 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [3] ling i beplantningen på Klitheden. Derfor er det vigtigt, at man samtidig foretager hydrologisk monitering på et passende niveau. Status Tilladelse til permanent indvinding er netop opnået. Det inkluderer den beskrevne monitering og den årlig rapportering om forholdene. Desuden har Frederikshavn Vand A/S besluttet at importere ca. ½ mio. m 3 drikkevand pr. år fra Tolne Vandværk. Volsted Plantage Baggrund Som en del af et projekt med at opnå en overskudskapacitet på 25 % på råvandssiden har Aalborg Kommunes Vandforsyning blandt 4-5 alternativer valgt at undersøge muligheden for at placere en kildeplads i Volsted Plantage syd for Aalborg. De indledende screeninger startede i 2003, og de første forundersøgelser på stedet fandt sted i 2004. I 2005 gennemførtes de første feltundersøgelser, og en foreløbig konsekvensvurdering blev foretaget. Udfordringer Området ligger ca. 1 km fra EU-Habitatområdet langs Lindenborg Å. Desuden er der et dambrug i området, som også har en indvinding. Det lille vandløb Hølbækken mod øst vil kunne blive berørt: y Hvordan vil medianminimumsvandføringen blive påvirket? y Hvordan vil den tidslige påvirkning være? y Påvirkes alle strækninger i samme grad? En række rigkær i engområdet nord for Lindeborg Å vil kunne blive berørt: y Ændres tilførslen af kalkholdigt vand til disse områder? y Vil områderne stadig være trykvandspåvirket? y Hvad er den tidslige påvirkning? Vandforsyningsteknik 59 31
Vand indvinding [3] I virkeligheden en række problemstillinger hvortil det kan være vanskeligt at give et entydigt svar. Men derfor kan man jo godt samle ny viden og flytte forsigtighedsprincippet ved hjælp af ny viden. Metode I 2006 blev der ansøgt om tilladelse til etablering af yderligere prøveboringer og om tilladelse til prøvepumpning. Efter påklage og behandling i klagesystemet kunne prøvepumpningen starte i begyndelsen af 2009. Undervejs viste det sig, at den botaniske viden vedrørende rigkær og deres krav til biotop ikke var helt entydig. I hvert fald var der problemer i forståelsen biologer og hydrogeologer imellem af den konceptuelle hydrogeologiske forståelsesmodel. Dette forhold sætter blot yderligere fokus på nødvendigheden af opstilling af forståelsesmodeller på tværs af fagligheder i forbindelse med sags- Fremgangsmåde Konceptuel model nej Grundvandsmodel Tilfredsstillende validering? ja Konsekvens af indvinding? Design af kompenserende løsninger Figur 2. Skematisk beskrivelse af arbejdsmetode. 32 Vandforsyningsteknik 59
Vand indvinding [3] behandling af komplekse sammenhænge. Ofte er man jo tæt på grænsen af eksisterende viden. Der blev foretaget yderligere monitering af vandføring og sammensætning af geologien i de øverste få meter under engen ved Hølbækken. De mange nye data blev sammenstillet i en dynamisk grundvandsmodel for området. Resultatet af modelleringen medførte, at Aalborg Kommunes Vandforsyning vurderede, at det var mest hensigtsmæssigt at søge om tilladelse til indvinding af 400.000 m 3 /år og efter idriftsættelse monitere, om modellens forudsætninger holder. Projektet har i øvrigt påkaldt sig opmærksomhed fra mange sider, og studerende ved Aalborg Universitet har i alle årene bidraget med løsningsforslag og vurdering af mange forskellige problemstillinger. Status I sommeren 2009 blev der indsendt en ansøgning om tilladelse til at indvinde 400.000 m 3 /år fra en kommende kildeplads i Volsted Plantage. Håbet og forventningen er, at man via driften kan påvise, at det er muligt eventuelt ved kompenserende tiltag at øge ydelsen til 1 mio. m 3 /år. Diskussion Hensyntagen til påvirkning af natur og grundvand har altid været central i forbindelse med etablering og drift af kildepladser. Den helt centrale erkendelse er, at ansøger og myndighed anbefales at etablere en fælles beslutningsmodel eller forståelse for de hydrogeologiske og biologiske forhold i forbindelse med sagsbehandlingen af indvindingstilladelser i områder, hvor der kan ske påvirkning af følsom natur. Alene det at man indgår i en fælles dialog omkring forholdene og deres påvirkningsgrad er utroligt givende. Ofte kan man udpege de områder, hvorom der råder usikkerhed hos den ene eller den anden part, og så indgå en aftale om, hvordan man kan Vandforsyningsteknik 59 33
Vand indvinding [3] monitere eller følge dette undervejs. Herved opnår man med det samme en hensigtsmæssig fokus på de kritiske eller usikre forhold. I øvrigt skal man ikke undervurdere den viden man opnår ved at starte et moniteringsprogram allerede i forbindelse med de første undersøgelser og forud for de første ansøgninger. Og så er det vigtigt med en dialog om, hvilke kompenserende tiltag man evt. kan foretage, hvis der sker en uhensigtsmæssig udvikling. Nedenstående simple figur (figur 3) sammenfatter det centrale budskab i artiklen: Hydrologisk system Graden af forståelse/viden God Vurdering baseret på data/viden Grundvands indvinding Påvirkning Ringe Vurdering baseret på forsigtighedsprincippet Figur 3. Større viden giver bedre beslutningsgrundlag i forhold til forsigtighedsprincippet. Det er da også en fordel at få afprøvet forskellige scenarier i modelskala på et indledende tidspunkt. Samtidig med at man nok ikke skal regne med, at kravene til dokumentation af natur- og grundvandskvalitet mindskes i årene fremover. Disse forhold er derfor også værd at tænke ind i kildepladsdrift og de konstante krav om optimering. Afslutning Tak til en Frederikshavn Vand A/S og Aalborg Kommunes Vandforsyning. Og tak til en lang række kolleger, som gennem tiden har arbejdet med løsninger til problematikken. 34 Vandforsyningsteknik 59
energibesparelser [4] Energibesparelser brug af komplet anlægsmodel til opnåelse af energibesparelser i vandforsyningen [5] Smukke er de, vandtårnene og de er dyre i drift Vandforsyningsteknik 59 35
36 Vandforsyningsteknik 59
Energibesparelser [4] [4] Energibesparelser brug af komplet anlægsmodel til opnåelse af energibesparelser i vandforsyningen Af Peter Madsen og Peter Svinkløv, Esbjerg Kommune, Forsyningen, samt Svend Strunge, Anders Hahn Kristensen og Erling V. Fischer, NIRAS Baggrund Det samlede energiforbrug i en vandforsyning hidrører primært fra 3 områder: indvinding, vandbehandling og distribution på ledningsnettet. Ofte analyseres de 3 områder hver for sig. Med en ledningsnetmodel fra indvinding via vandværk og frem til den enkelte forbruger fås et samlet overblik og herunder også muligheden for på samme tid at vurdere muligheder, gevinster og konsekvenser ved forskellige energisparetiltag. I samarbejde med Esbjerg Kommune, Forsyningen, har NIRAS udarbejdet en sammenhængende energimodel omfattende boringer, råvandsledninger, vandværker samt ledningsnet inklusive alle energiforbrugende komponenter. Modellen er opbygget med det formål at kunne anvendes til brug for analyser og kvantificering af mulige besparelser og en forbedret udnyttelse af systemerne. Energimodellen er baseret på anvendelse af AQUIS Operation, i hvilken der er opstillet en real-tids model af det samlede vandforsyningssystem. Modellen får løbende aktuelle måleværdier via SRO og udnyttes endvidere i den daglige drift af anlæg og ledningsnet. Til Vandforsyningsteknik 59 37
Energibesparelser [4] brug for ledelsen er der udarbejdet særlige rapporteringsfunktioner i form af nøgletal og trendkurver, således at aftalte målsætninger til stadighed kan holdes op mod de aktuelle forhold, så det sikres at energibesparelserne opnås som planlagt. Det samlede energiforbrug hidrører fra komponenter og processer forskellige steder i anlægget. Det drejer sig primært om grundvandspumper, vandbehandling, rentvandspumper samt trykforøgere. Hver enkelt komponent kan undersøges for sig, men det er først når man opstiller sammenhængen for det samlede anlæg, at man får det nødvendige overblik til for alvor at gennemføre energibesparelser. Eksempler herpå er: 1. Kvaliteten af råvandet betinger omfanget af vandbehandling og dermed energiforbruget. 2. Energiforbruget på rentvandspumper og trykforøgere er betinget af styreparametre mod vandtårn og ønsket reservekapacitet samt minimumstryk i nettet. I samarbejde med Vandforsyningen blev der sat omkostningsparametre på de forskellige boringer (og dermed også vandkvaliteten) ud fra energibehov til løft, transport samt vandbehandling ved forskellige niveauer og ydelser. De valgte parametre indgik herefter i en omkostningsfunktion for transport og behandling af vand frem til rentvandsbeholderne. Tilsvarende blev der opstillet omkostningsparametre for rentvandspumper og trykforøgere ved forskellige ydelser og modtryk og dermed en omkostningsfunktion for transport og distribution af vand. Ovennævnte parametre samt enhedspriser på el er indlagt i en komplet simuleringsmodel af anlægget hertil anvendes programmet AQUIS Operation. AQUIS Operation er koblet op mod SRO hvorfra der hentes alle relevante målinger, timetal, pumpeomdrejninger osv. Modellen simulerer på denne baggrund tilstanden i det samlede anlæg fra boring via vandværk til forbruger herunder også de aktuelle energiforbrug samt akkumuleret 38 Vandforsyningsteknik 59
Energibesparelser [4] energiforbrug samlet i grupper som boringer, vandbehandling, transport og distribution. De aktuelle energiomkostninger (omkostningsfunktionerne) normeres baseret på ydelse af hensyn til sammenligninger og præsenteres visuelt i modellen. Ydelse vil være m 3 /h for komponenter og for ledninger både m 3 /h samt relativt tryktab multipliceret med den samlede transport og distributionsomkostning. Hermed er der et komplet overblik over det aktuelle energiforbrug, herunder synderne i systemet. For ledningernes vedkommende vises endvidere de ledningsstrækninger, som grundet for lille dimension er de primære bidragydere til en øget omkostning på transport og distribution af vandet. I modellen er der opstillet en række alarmkriterier for, hvad man vil tillade af omkostninger på de enkelte komponenter overskrides disse grænser, udskrives der en alarm/event som logges i systemet. Endelig er der udarbejdet en række rapporter med tilhørende business-grafik til brug for et samlet overblik over tid (døgn, uge og måned). Modellen kører real-time baseret på nye SRO data hvert 10. minut. Af ovenstående fremgår det også, at overvågningen og afrapporteringen er 100 % automatiseret, herunder alarmering når målsætning for energiforbrug overskrides. Ved at lade systemet køre over tid opsamles således på en systematisk måde de nødvendige informationer til at kunne gennemføre en målrettet indsats omkring udskiftning af komponenter samt input til ændrede driftsstrategier på såvel råvands- som rentvandssiden. Formål Formålet med projektet er at skabe et samlet overblik over energiforbruget forskellige steder i anlægget og herunder identificere energibesparende foranstaltninger gennem udskiftning af udstyr. Målet er endvidere at analysere effekten af ændrede driftsstrategier på det samlede energiforbrug. Formålet er således at gå fra blot en registrering af energiforbruget til en målrettet og effektiv indsats for en nedbringelse af energiforbruget for det samlede anlæg. Vandforsyningsteknik 59 39
Energibesparelser [4] Figur 1. Det samlede ledningsnet i modellen: Rentvand (med blåt) såvel som råvand (med rødt). Ved projektets afslutning udarbejdes en hvidbog, således at også andre forsyninger kan få indsigt og gavn af de indhøstede erfaringer fra projektet. Datagrundlag Den opstillede model af anlægget spænder fra boring via vandværk, transmission og distribution ud til den enkelte forbruger. Datagrundlaget for modellen af det samlede anlæg har været: y GIS (ledningsdata, placering af boringer m.v.) y FAS (aflæst forbrug fra samtlige målere i nettet) y SRO (måledata anvendt i den daglige drift) y Leverandørdata (pumper, ventiler m.v.) y Supplerende data fra driften, herunder diverse erfaringstal. Via SRO-systemet er der adgang til måledata på såvel boringer med tilhørende pumper, råvandspumper (transmissionsledninger) som rentvandspumper på de enkelte vandværker. På de nyere anlæg måles der flow, ef- 40 Vandforsyningsteknik 59
Energibesparelser [4] Figur 2. Ledningsnetmodel: Rentvandsdelen med tilhørende sektioner. fektforbrug samt pejling for de enkelte pumper, mens der på ældre anlæg måles det samlede flow og effektforbrug alene. For råvandspumper måles typisk effektforbrug for den enkelte pumpe, mens flow og løft er en samlet måling for stationen. På værkerne er der enkelte steder adgang til målte effektforbrug. Ud fra SRO-data samt data for pumper m.v. er der således tilstrækkelig information til at fodre modellen med data til brug for såvel hydrauliske data som data til brug for bestemmelse af effektforbruget. Vedr. sidstnævnte i form af direkte målinger eller ud fra kendskabet til f.eks. målt flow og løft sammenholdt med kurver for det tilhørende effektforbrug. Model Den opstillede model af anlægget består af 3 del-modeller som er sat sammen til en model. Delmodellerne er: y Råvandsdelen y Vandværker y Rentvandsdelen Vandforsyningsteknik 59 41
Energibesparelser [4] Figur 3. Data Manager er interfacet mellem SRO og real-tids modellen. Råvandsdelen indbefatter samtlige råvandsledninger fra boringer og frem til værker, mens rentvandsdelen indbefatter samtlige ledninger fra og med rentvandspumperne og frem til afgrening for de enkelte stik. Der er således tale om en 100 % model af anlægget. Der indvindes vand fra en række kildepladser: y Bøgeskov y Holsted/Sekær y Spangsbjerg y Vester Gjesing y Astrup Vand fra Bøgeskov og Holsted sendes via 2 transportledninger til behandling på henholdsvis Spangsbjerg og Vognsbøl vandværk. Vognsbøl vandværk er således det eneste værk, som ikke har egen indvinding. For 42 Vandforsyningsteknik 59
Energibesparelser [4] de øvrige kildepladsers vedkommende behandles vandet på det tilhørende vandværk. Der er således 4 kørende vandværker i systemet. Råvandsmodellen indeholder ca. 200 knuder og ledninger, rentvandsmodellen indeholder ca. 5.500 knuder og 6.100 ledninger, mens den samlede model dermed er på 5.700 knuder og 6.300 ledninger svarende til 675 km ledning. Årlig udpumpning er ca. 6,4 mio. m 3, mens det totale elforbrug i 2008 var ca. 3 mio. kwh, hvilket giver 0,49 kwh/udpumpet m 3. Modellerne er bygget med programmet Model Manager for at sikre, at opdateringer i GIS og FAS umiddelbart kan overføres til modellen uden at skulle starte forfra. Mellem SRO og modellen er der udarbejdet et interface for 2-vejskommunikation (OPC). Interfacet (Data Manager) håndterer endvidere kontrol og evaluering af data, herunder emulering såfremt der måtte mangle data fra SRO i en kortere eller længere periode. 2-vejskommunikationen er vigtig i relation til tilbageføring af alarmer og optimerede styrepunkter fra modellen til SRO. Modellen får nye data fra SRO hvert 10. minut, på hvilket grundlag den simulerer processen og dermed energiforbruget i det samlede anlæg samt hvad der sker time for time et døgn frem i tiden. Ud over hydraulikken samt energiforbrug simuleres der også forskellige vandkvalitetsparametre som opholdstider samt sporing af vand fra de enkelte boringer og hvorledes det blandes, inden det når den enkelte forbruger. Modellerne er samlet i programmet AQUIS Operation, som er fuldt integreret med GIS og FAS via Model Manager og SRO via Data Manager det er således i AQUIS Operation, at selve real-tids modellen af det samlede anlæg afvikles. Overvågning og præsentation af energiforbruget For hvert enkelt vandværk med tilhørende kildeplads er der opstillet en model for energiforbruget. I første omgang har vægten været lagt på de mest energiforbrugende enheder, i næste fase suppleres der med de sekundære energiforbrugende processer på selve vandværkerne. Vandforsyningsteknik 59 43