Innstrømning av overvann og infiltrasjon av grunnvann i avløpssystemer er en konstant driftsutfordring for forvaltere. Nå tar Håbo kommune i Sverige utfordringen på strak arm med en innovativ digital tilnærming, sier Adam WoodAdam Wood, produktsjef i vannanalyseselskapet InfoTiles.
Vannverkssjefene i Håbo, en liten kommune nordvest for den svenske hovedstaden Stockholm, begynte å snakke med InfoTiles i 2023, da de mistenkte at infiltrasjon av avløpsvann og tilførsel av grunnvann til spillvannsnettet (I&I) førte til store mengder som krevde transport og rensing.
Ledere ønsket å undersøke I&I nærmere og trengte håndfaste bevis for å demonstrere behovet for investeringer, men sto overfor budsjett- og driftsbegrensninger. Ved å bruke data fra kontrollsystemet sammen med værdata og analyse av avløpsnettverk ved hjelp av in situ-sensorer, forsøkte de å finne ut når og hvor I&I forekom, og finne ut hva som var riktig tiltak.
Innsamling av bevis
Innstrømning er overvann som strømmer inn i avløpsrørene gjennom feil som hull, sprekker, skjøtesvikt og ødelagte koblinger. Infiltrasjon oppstår når grunnvann kommer inn i spillvannsnettet gjennom feil i rørene, noe som forsterker strømmen.
Magne Eide, driftsdirektør i InfoTiles, sier: "InfoTiles satte seg fore å vise Håbo kommune hva det ville koste å ikke vedlikeholde avløpsnettet for å forhindre I&I, kontra å investere penger nå. Vannforvalterne ønsket å forstå hvilke vedlikeholdsmuligheter som fantes, slik at de kunne lage et bredere business case som kunne legges frem for finansiering under budsjettprosessen for 2025."
Håbos vannverk, som betjener en befolkning på rundt 18 700 innbyggere, behandler ca. 4 millionerm3 avløpsvann i året. InfoTiles oppdaget at 18 % av dette vannet kommer fra avløpsvann, noe som fører til ekstra driftskostnader på 13 millioner SEK (ca. 1,3 millioner euro) årlig, tilsvarende nesten 700 SEK per innbygger (ca. 61 euro).
Energiforbruket utgjør en betydelig del av de ekstra behandlings- og transportkostnadene som er forbundet med behandling av I&I, noe som betyr at en reduksjon av energiforbruket representerer en potensiell besparelse i driftsutgiftene når I&I utbedres. Ekstra energiforbruk representerer også et høyere karbonavtrykk, så nøyaktig identifisering og forebygging av I&I kan hjelpe forsyningsselskapene med å oppfylle sine karbonforpliktelser, inkludert netto nullutslippsmål.
Sammensatt flyt
For mange vannverk og kommuner kan I&I utgjøre i gjennomsnitt 20-50 % av den årlige avløpsmengden, men under snøsmelting og våte høster er dette tallet mye høyere.
Det er allment anerkjent at det meste av I&I skyldes aldrende infrastruktur som krever vedlikehold eller utskifting, men noe skyldes også feilkoblinger, for eksempel drenering av bygninger og hustak som er koblet til feil rør. Når dette vannet trenger inn i avløpsnettet, kan det overbelaste systemet, noe som er en særlig risiko i perioder med kraftig regn eller storm.
I verste fall kan det føre til utslipp av urenset avløpsvann i miljøet og forurensning av elver og hav. Det øker også risikoen for krysskontaminering av drikkevann, der forurenset vann fra omgivelsene kommer inn gjennom feil i rene vannledninger.
Økt hyppighet og intensitet i nedbøren som følge av et klima i endring forverrer problemet, gjør avløpsnettverkene stadig mer sårbare for feil og utsetter miljøet for større risiko. Hvis rørledningene ikke behandles, vil integriteten bare forringes over tid, noe som øker volumet av innstrømmende vann som må behandles.
For Håbo kommune er det overordnede målet med samarbeidet med InfoTiles å få en bedre forståelse av årsakene til innstrømning og infiltrasjon i avløpsnettet, og å forstå mulighetene for utbedring og reduksjon av konsekvensene. Kommunen håper at det vil hjelpe beslutningstakere med å få en dypere forståelse av beslutningstaking rundt I&I og vise hvordan samarbeid og digitale løsninger kan brukes som en katalysator for positiv endring.
Nøyaktig lokalisering
Tilrenning og infiltrasjon øker driftskostnadene for avløpsvann, ettersom overflødig vann må pumpes, behandles og slippes ut.
Plattformen InfoTiles bruker data fra SCADA-kontrollsystemet sammen med data fra det svenske meteorologiske instituttet for å analysere historisk nedbør og hvordan avløpsnettet oppfører seg i tørt og vått vær. For eksempel hvordan og når vannet treffer nettet, og hvordan det påvirker pumpehøydene.
Sensorenheter plassert på kritiske punkter i nettverket kan samle inn data om for eksempel nedbør, problematiske terskler for regnmengde eller sesongmessige variasjoner i følsomhet. Disse dataene mates inn i et sentralt dashbord, og de detaljerte målingene kan deretter analyseres av vannforvaltere.
Ved å bruke informasjon fra pumpestasjoner i sanntid beregner modellen det totale og overskytende volumet som transporteres, slik at ledere ikke bare kan se værrelaterte trender, men også de resulterende kostnadene både når det gjelder behandling og strømforbruk.
Når problemområdene er identifisert, kan søkeområdet begrenses ved hjelp av kompakte IoT-enheter (Internet of Things) på samme plattform. Noen pumpestasjoner har flere innganger eller lange oppstrøms rørledningsnettverk. Ved å måle selektivt på ulike forgreninger er det mulig å identifisere nøyaktig hvor vannet strømmer inn og infiltrerer, eller utelukke områder som ikke er problematiske.
Positive bevis
Håbo driver 38 pumpestasjoner, i et nettverk der flere mindre pumpestasjoner mater større stasjoner før avløpsvannet til slutt transporteres til rensing.
InfoTiles og Håbo kommune fant ut at pumpene nærmest renseanleggene mottok den største nettovolumet av vann, noe som betyr at den største tilstrømningen skjedde i de delene av nettet som var direkte knyttet til de største pumpene.
Med denne informasjonen gikk ledere fra Håbo ut for å lete etter skader i de identifiserte områdene og kunne raskt bekrefte funnene i analysen. Ved visuell inspeksjon ble det funnet betydelige brudd på rørene. På ett av stedene trengte drenert overflatevann fra nærliggende jordbruksarealer inn i avløpsrørene med høyt trykk, noe som førte til store og kontinuerlige mengder I&I.
Sara Frid, vann- og avløpsstrateg i Håbo kommune, sier: "Den nye innsikten i innlekkasjevann, som volumer, sannsynlige kilder og de resulterende kostnadene, vekket virkelig interessen blant operatørene våre for å gå på jakt etter det. I løpet av de første par ukene hadde vi funnet skader på avløpsledningene våre som vi kunne reparere for å redusere volumene og spare behandlingskostnader."
Nå kan vannforvaltere ikke bare bruke data til å identifisere de områdene som har størst behov for vedlikehold og reparasjoner, men også se resultatene av arbeidet i form av reduserte mengder tilsig og infiltrasjon.
Håbo kommune har fortsatt høyt fokus på å redusere de totale mengdene av avløpsvann og avløpsrensing.
Med InfoTiles -løsningen har de kunnet bevise at investeringer i vedlikehold av avløpsvann ikke bare er et spørsmål om miljørisiko og kostnader, men at reduksjonen i volumene faktisk vil føre til reduserte behandlingskostnader på lang sikt.