Värmekänslig fiberoptik har provats i Trondheim som indikator på inläckage till en del av spillvattennätet. TV-inspektion och rökdetektering har använts parallellt. Fiberoptiken gav mest information, men var dyr i inköp och krävde specialkompetens för utvärdering.
Av: Jörgen Hanaeus
Inläckage och inflöden till separata spillvattennät drar resurser för avloppsvattenbehandlingen och kan orsaka onödiga bräddningar. Motåtgärder kräver kunskap om var inläckage och oönskade inkopplingar av dagvattenledningar finns.
Till metoderna TV-inspektion och röktest i ledningar har detektering av temperaturskillnader med fiberoptisk kabel inlagd i ledningen utvecklats. Ett område i Trondheim har studerats för att lära mer om den fiberoptiska metoden och jämförelser med de två andra nämnda metoderna har gjorts. Fiberoptiken gav mer detaljerade resultat, men till hög initialkostnad och krav på stöd av expertkompetens vid användningen.
Bakgrund
Stora volymer ovidkommande vatten till spillvattenledningar kan orsaka problem genom att skapa bräddningar som utgör hygieniska och miljömässiga risker. Vidare försvåras spillvattenbehandlingen genom att till verken inkommande vatten kommer att variera i mängd och kvalitet genom utspädning och temperatursvängningar. Orsaker till ovidkommande vatten är bl a mer eller mindre avsiktliga inkopplingar av dag- och dränvattenledningar till spillvattennätet eller infiltration av grundvatten via läckage i skarvar, i ledningsbrott eller i brunnar. Det finns alltså skäl till att detektera och åtgärda sådana inläckage.
I Trondheim, ca 200 000 invånare, omfattar avloppsnätet både separata och kombinerade avloppsledningar. Ungefär 52 % av nätet har separata spillvattenledningar. Ovidkommande vatten i dessa har i en vattenbalans för Trondheim 2009-2011 skattats till 46 % av inkommande vatten till avloppsverket under torrvädersperioder; under regnvädersperioder är siffran ännu högre.
Det finns inga definierade standarder för hur inläckage till spillvattennätet ska lokaliseras men beprövade metoder som röktest, spårämnesförsök och TV-inspektion, där en robot flyttar en TV-kamera längs ledningen, användes. Röktesten kan bygga på vegetabiliskt baserad rök från en rökgenerator och används främst för att detektera oönskat inkopplade dag- och dränvattenserviser; där röken framträder i brunnslock och stuprör.
TV-inspektion har sin begränsning bl a vid diskontinuerliga flöden, som är vanliga i fastighetsserviser.
En nyare variant: detektering av temperaturskillnader i spillvattnet via en införlagd fiberoptisk kabel har väckt intresse. Att lägga en elektrisk spänning längs rörväggen och mäta resistansavvikelser vid diskontinuiteter har också föreslagits.
De äldre metoderna är arbetsintensiva; kräver i flera fall tillträde till anslutna fastigheter och har måttlig precision. Här fokuseras på metoden med fiberoptik. Fiberoptiken utvecklades under 1980-talet för telekommunikation och har använts för flera ändamål, t ex som läckageindikator i stora dammar, där kabeln läggs i dammvallen.
Tidsupplösningen med fiberoptisk kabel i ledningen är 18-60 s, längdmässigt är precisionen 0,5-2 m och noggrannheten i temperaturmätningen är mellan 0,1 och 0,2 ºC. Till kabeln anslutes ett laserinstrument, en optotronisk sensor och en dator; de senare kan vara anslutna i en pumpstation.
Material och metod
En fallstudie genomfördes i Lykkjebekkens avrinningsområde i utkanten av Trondheim, ett i huvudsak ruralt område. Ca 200 invånare på 10 km2. Spillvattennätet sammansätts av PVC-ledningar φ160 mm och en pumpstation. Området hade en stor mängd ovidkommande vatten; särskilt vid nederbörd.
Nätet kamerainspekterades. Vidare försågs spillvattenledningen med fiberoptik i tre loopar till en sammanlagd längd av 4,8 km med anslutning till dator i pumpstationen. Temperaturupplösningen var 0,01 ºC och registrering skedde var 18 sekund för varje halvmeter.
Då kunskap om nederbörd kring mättillfällena är viktig etablerades en mätstation för nederbörd och lufttemperatur i område. Det gav en referenstemperatur för inläckande regnvatten. Regndriven infiltration ger liknande temperatur som den rådande i utomhusluften. Mätningarna pågick från 20 augusti till 20 november 2015 och perioden innehöll både torrväder och nederbörd.
Resultat
TV-inspektionen visade, trots hög grundvattennivå, ingen grundvatteninfiltration eller ledningsskada. Snösmältningsvattens temperatur kan sättas till 0,1 ºC.
Fiberoptikens mätvärden visas i färgbilder, där färgintensiteten svarar mot temperatur. Tre oväntade temperaturförändringar noterades; vid positionerna 128 m, 245 m och 3964 m.
Röktest verifierade fiberoptikens utpekande vid 128 m och 3964 m där stuprör på tomten fanns anslutna till husets spillvattenledning, varför TV-inspektionen inte fann dem.
I dessa spillvattenledningar var spillvattenflödena måttliga och med hög partikelhalt, varför fiberoptikkabeln behövde underhållsspolas vid längre torrperioder.
Slutsatser
Metoden med fiberoptik, som här applicerades för första gången i Norge, visade sig vara en bred och relevant teknik för att detektera olika former av inläckage i spillvattenledningar. Den medger även mätning under långa tidsperioder, vilket ger möjligheter att uppmärksamma en successiv läckageökning.
Som minusposter har metoden en relativt hög initialkostnad och behöver expertassistans vid installation, drift och datautvärdering. Ytterligare utvecklingsarbete är alltså önskvärt.
Metoder att rationellt underhålla den stora investering som spillvattennäten utgör ju alltid bidrag till VA-branschen som mottas med tacksamhet.
Källa: Beheshti, M. & Sægrov, S. (2019): Detection of extraneous water ingress into the sewer system using tandem methods – a case study in Trondheim city. Water Science & Technology, 79.2, pp 231-239.
Hela artikeln i Water Science & Technology går att köpa här.
Författarna från:
Department of Civil and Environmental Engineering, Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Trondheim, Norway.
Kontakt: maryam.beheshti@ntnu.no
