Kvantificering af sandsynligheder for fejl i regnvandsanlæg og gråvandsanlæg
10 Gråvandsanlæg10.1 Beskrivelse af gråvandsanlæg10.2 Uønskede hændelser 10.3 Beskrivelse af udvalgte fejltræer 10.3.1 Spildevand i den offentlige vandforsyning 10.3.2 Gråt spildevand i den offentlige vandforsyning 10.4 Farligste fejlkombinationer/risiko I dette kapitel beskrives et ”typisk” gråvandsanlæg, som er udgangspunkt for den kvantitative risikoanalyse. 10.1 Beskrivelse af gråvandsanlægPå Figur 10.1 ses en principskitse af et ”typisk” gråvandsanlæg. Sikkerhedsforanstaltninger overført fra regnvandsanlæg Det skal bemærkes, at de ekstra sikkerhedsforanstaltninger, som blev fundet nødvendige og fordelagtige under risikoanalysen af regnvandsanlæg, er direkte overført til gråvandsanlæg. Selvom der ikke forefindes en anvisning for gråvandsanlæg, er det vigtigt, at der for alle gråvandsanlæg, som tillades på forsøgsbasis, som minimum stilles krav svarende til regnvandsanlæg. Dette er ligeledes ensbetydende med, at gråvandsanlægget er blevet lidt ændret set i forhold til tegningen angivet i /3/ ved at tilføje en tilbagestrømningssikring. Generelt om gråvandsanlæg Princippet i gråvandsanlæg er mere kompliceret end i regnvandsanlæg, da vandkvaliteten er forskellig. Det grå spildevand er det spildevand, der genereres fra bad og håndvask, bortset fra håndvasken i køkkenet, da dette spildevand indeholder for meget fedtstof. Det grå spildevand er primært forurenet med sæberester og små koncentrationer af organiske stoffer, bakterier m.v.. Når dette spildevand er renset, kan det anvendes til wc-skyl i stedet for rent vandværksvand, og i enkelte tilfælde, hvor rensningen er god, kan det rensede grå spildevand ligeledes anvendes til tøjvask. Gråtvand jævnt fordelt over året I modsætning til regnvand som principielt anvendes til det samme, er det grå spildevand fordelt jævnt over hele året. Derfor vil forbruget af vandværksvand til disse formål næsten helt kunne spares. Set samfundsmæssigt vil den samlede hydrauliske belastning på rensningsanlæggene blive mindre, mens den samlede næringsstofbelastning totalt set vil være næsten den samme. Forskellige rensningsteknikker Et anlæg til håndtering af gråt spildevand kan konstrueres efter forskellige principper. I Danmark er den mest anvendte metode et recirkulationsanlæg, som består af nogle filtre, minirensningsanlæg og separate rørsystemer. Rensningsprocesserne kan være fældning, biologisk rensning, filtre og UV-desinfektion. De fleste anlæg benytter en kombination af disse metoder. Fra bad og håndvask til forbrugsstederne På Figur 10.1 er vist et ”typisk” gråvandsanlæg, hvor spildevand fra bad og håndvask først ledes gennem et grovfilter i separate ledninger og dernæst til en biologisk tank. Den biologiske tank er et dykket biofilter, hvor sæberester og ammoniak bliver omdannet. Luftningen i filteret udføres af en luftpumpe. Efter den biologiske tank ledes det grå spildevand over i en opbevaringstank, hvorfra det pumpes igennem et finfilter og et UV-anlæg til forbrugsstederne. Efter UV-anlægget er der placeret en vandmåler, således at det samlede forbrug af vandværksvand og gråt spildevand kan registreres. Før vandmåleren er der placeret en kontraventil.
Figur 10.1 Overløb fra tank I opbevaringstanken er der et overløb til afledning af overskydende vand, hvis vandstanden i tanken skulle stige over en vis højde. Overløbet er koblet til kloak via et luftgab. Efterfyldning af vandværksvand I tilfælde af, at der ikke er nok gråt spildevand til at dække behovet, er der mulighed for at lede vandværksvand ned i tanken, som derefter pumpes ud til forbrugsstederne. Vandværksvandet tilledes via et luftgab og aktiveres via en magnetventil, en niveaukontakt og den automatiske styreenhed. Når vandstanden i tanken når et vist minimumsniveau aktiveres magnetventilen, således at der kan tilledes vandværksvand. På vandværksledningen er der placeret en vandmåler, således at forbruget af vandværksvand kan registreres samt en kontraventil, således at risikoen for tilbagestrømning til det offentlige vandforsyningsnet reduceres. Inde i kælderen er der ligeledes placeret en tapventil, og da lovgivningen i forbindelse med en tapventil, ligeledes kræver et gulvafløb, er dette ligeledes anført på tegningen. Betragtes nu stikledningen til vandforsyningen, er der anbragt en tilbagestrømningssikring og en vandmåler med en kontraventil. Tilbagestrømningssikringen er for at øge sikkerheden mod tilbageløb fra gråvandsanlægget. 10.2 Uønskede hændelserI rapporten omhandlende den kvalitative risikoanalyse på et gråvandsanlæg /PH-Consult, 1999/ blev følgende uønskede hændelser indenfor projektets rammer identificeret:
Det er ligesom for regnvandsanlæg besluttet, at der primært fokuseres på forurening af den offentlige vandforsyning, da denne har den største eksponeringsflade i tilfælde af fejl. Det skal dog bemærkes, at risiko er produktet af konsekvens og fejlhyppighed (sandsynlighed), og derfor hvis fejlhyppigheden er stor, kan en lille konsekvens måske medføre, at risikoen stadig væk er så betydningsfuld, at den ikke er acceptabel. Dette betyder, at selvom det kun er en begrænset eksponeringsflade, der forefindes i den lokale husstand, kan hyppigheden for den uønskede hændelse bevirke, at risikoen stadigvæk må betegnes som stor og dermed uacceptabel. Det er dog valgt ikke at beskæftige sig yderligere med de uønskede hændelser, der kun rammer den lokale husstand, da dette ikke er en del af formålet med denne rapport. De uønskede hændelser, der kvantificeres i de følgende afsnit er følgende: Måden, hvorpå forureningen af den offentlige vandforsyning kan finde sted, er på samme måde, som beskrevet under regnvandsanlæg. Der etableres en fejlforbindelse mellem drikkevands- og gråvandsinstallationen samtidig med, at et antal komponenter fejler og trykket går af vandforsyningsnettet eller trykket i det lokale genbrugssystem er større end i den offentlige vandforsyning. Måden disse fejlforbindelser kan etableres på er stort set de samme som beskrevet under regnvandsanlæg (kapitel 3). Derfor uddybes disse fejlforbindelser ikke yderligere. 10.3 Beskrivelse af udvalgte fejltræerPrincipskitsen på Figur 9.1 viser et typisk gråvandsanlæg. Enkelte komponenter kan variere fra anlæg til anlæg afhængig af hvilken rensningsmetoder, der vælges. Selve placeringen af tanke varierer ikke lige så meget, som tilfældet var for et regnvandsanlæg, da et gråvandsanlæg kræver meget tilsyn. Det er desuden antaget, at kloakken, hvor overløbet fra tanken er tilsluttet, er fælleskloakeret og ikke separat, og at der ikke foregår nogen anden form for lokal rensning med efterfølgende nedsivning. I de følgende to afsnit beskrives de to uønskede hændelser med tilhørende fejltræer. 10.3.1 Spildevand i den offentlige vandforsyningUdgangspunktet for dette fejltræ er, at der ikke må komme spildevand i det offentlige vandforsyningsnet, da dette ville have en katastrofal konsekvens. Situationen er den samme som under beskrivelse af regnvandsanlæg, at decentrale alternative installationer, som et gråvandsanlæg, vil være meget svære at spore ved bakteriel forurening i distributionssystemet, fordi distribuerede, evt. lejlighedsvise kilder er vanskelige at identificere. Dette fejltræ dækker alle tænkelige måder, hvorpå spildevand fra et gråvandsanlæg, opbygget efter principskitsen på Figur 10.1, kan komme i forbindelse med det offentlige vandforsyningsnet. Det skal igen bemærkes, at nogle af de beskrevne fejlmuligheder forudsætter, at der er foretaget ulovlige eller fejlagtige kortslutninger (sekundær betjeningsfejl). På Figur 10.2 ses det opstillede fejltræ. I det følgende beskrives fejltræet. Tekst i citationstegn henviser til de enkelte komponentfejl angivet i fejltræet. Beskrivelsen starter øverst i fejltræet. Beskrivelse af fejltræet Øverst i fejltræet er placeret hovedkonsekvensen ”spildevand i off. vandforsyningsnet”. Dernæst er ”defekt kontraventil”, ”defekt rørafbryder” og igen ”defekt kontraventil” angivet. Den første kontraventil er den på stikledningen. Rørafbryderen er ligeledes placeret på stikledningen. Den næste kontraventil er enten den, der sidder i forbindelse med vandmåleren, der måler vandforbruget til efterfyldning i tanken, eller den kontraventil, der er placeret før tapventilen. Derefter følger ”tryk går af offentligt vandforsyningsnet”. Manglende magnetventil funktion Forfølges først grenen ”manglende magnetventil funktion”, kan denne opdeles i ”defekt magnetventil” og ”styringsfejl ved magnetventil”. Under ”styringsfejl opdeles træet igen i to grene, hvor den ene er ”defekt styreenhed” og den anden er ”defekt niveaukontakt”. Enten kan niveaukontakten være defekt og sender dermed et forkert signal til den automatiske styreenhed, hvormed magnetventilen aktiveres forkert. Eller også kan den automatiske styreenhed være defekt og dermed sender et forkert signal til magnetventilen. Fejltræet under henholdsvis ”defekt magnetventil”, ”defekt styreenhed” og ”defekt niveaukontakt” er identiske. Derfor gennemgås kun den ene, hvilket er symboliseret med bogstavet ”A”. Fejltræet opdeles igen For at hovedkonsekvensen skal opstå er det nødvendigt, at der enten sker en kortslutning til luftgab – enten ved ”slange fra luftgab til gulv” eller ved ”slange fra luftgab til tank” eller, at der sker ”opstuvning i kælder højere end placering af luftgab”. Forfølges først den sidste gren henvises til bogstavet ”G”. Figur 10.2 Forfølges dernæst ”slange fra luftgab til tank” er det nødvendigt, at der er trængt spildevand ind i tanken. Spildevand i tank ”Spildevand i tank” kan ske ved, at der sker opstuvning fra kloakken. Opstuvningen skal dog være helt ekstrem. Forfølges til sidst ”slange fra luftgab til gulv” er det en forudsætning, at der er spildevand i kælderen. Spildevand i kælder ”Spildevand i kælder” forårsages af opstuvning fra kloakken. Vendes tilbage til ”slange fra tapventil til tank” og ”slange fra tapventil til gulv” henvises henholdsvis med bogstavet ”H” og ”G” til et andet sted i fejltræet. I rapporten ”Vurdering af hygiejniske risici ved håndtering af urent vand i huse” blev en af de farligste projekterings-/udførelsesfejl identificeret til at være en studs på regnvandssystemet. Dermed opstår der muligheder for at indføre en ekstra gren på fejltræet, der omhandler situationer, hvor trykket i det lokale genbrugssystem er større end trykket i den offentlige vandforsyning. Dette forudsætter, at der etableres en forbindelse nedstrøms pumpen i det lokale genbrugssystem mellem drikkevands- og regnvandsinstallationen. Dette er et vigtigt tilfælde at behandle under kvantificeringen, da dette viste sig at være den klart farligste situation for regnvandsanlæg. 10.3.2 Gråt spildevand i den offentlige vandforsyningUdgangspunktet for dette fejltræ er, at der ikke må komme gråt spildevand ud i det offentlige vandforsyningsnet, da dette ville være kritisk. Denne konsekvens er sat lavere end, hvis spildevand trængte ud i det offentlige vandforsyningsnet, da bakteriekoncentrationerne er forskellige. Spildevand er klart det farligste tilfælde. Det kan her diskuteres, om det ikke var fordelagtigt at indføre en ekstra konsekvens, der var beliggende mellem katastrofal og kritisk. Bakteriekoncentrationen er højere i gråt spildevand end i regnvand, og er derved farligere at få ud i det offentlige vandforsyningsnet. Fejltræet ses på Figur 10.3. For at følge opbygningen af fejltræet henvises til Figur 10.1, hvor principskitsen af et gråvandsanlæg er angivet. Hovedkonsekvensen Øverst i fejltræet er hovedkonsekvensen ”gråt spildevand i off. vandforsyningsnet” placeret. Dernæst er ”defekt kontraventil”, ”defekt rørafbryder” og igen ”defekt kontraventil” angivet. Den første kontraventil er den på stikledningen til den enkelte husstand. Rørafbryderen er ligeledes placeret på stikledningen. Den næste kontraventil er enten den, der sidder i forbindelse med vandmåleren, der måler vandforbruget til efterfyldningen i tanken, eller den kontraventil, der er placeret før tapventilen. Derefter følger ”tryk går af offentligt vandforsyningsnet”. Fejltræet opdeles derefter i tre grene ”manglende magnetventil funktion”, ”slange fra tapventil til tank” og ”slange fra tapventil til gulv”. Forfølges først grenen med ”manglende magnetventil funktion”, kan denne opdeles i ”defekt magnetventil” og ”styringsfejl ved magnetventil”. Under ”styringsfejl ved magnetventil” opdeles træet igen i to grene, hvor den ene er ”defekt styreenhed” og den anden er ”defekt niveaukontakt”. Enten kan niveaukontakten være defekt og sender dermed et forkert signal til den automatiske styreenhed, hvormed magnetventilen aktiveres forkert. Eller også kan den automatiske styreenhed være defekt og dermed sender et forkert signal til magnetventilen. Fejltræet under henholdsvis ”defekt magnetventil”, ”defekt styreenhed” og ”defekt niveaukontakt” er identiske. Derfor gennemgås kun den ene, hvilket er symboliseret med bogstavet ”A”. Fejltræet under disse to grene er identiske, derfor beskrives kun den ene del, symboliseret ved bogstavet ”A”. For at hovedkonsekvensen skal opstå er det nødvendigt, at der enten sker en kortslutning til luftgab (”slange fra luftgab til gulv” eller ”slange fra luftgab til tank”) eller, at der sker ”opstuvning i kælder højere end placering af luftgab”. Ved den sidste gren henvises til bogstavet ”C”. Kortslutning til luftgab Forfølges grenen ”slange fra luftgab til gulv” er det en forudsætning, at der sker opstuvning i kælder. Opstuvning i kælder For at ”opstuvning i kælder” kan ske, er det nødvendigt, at der kommer gråt spildevand ud i kælderen. Det kan enten ske ved et ledningsbrud på det lokale system samtidig med, at gulvafløbet er defekt, eller der kan ske en opstuvning i tanken, hvorved gråt spildevand via overløbet fra tanken ledes til gulvafløbet samtidig med, at dette er defekt. Forfølges grenen ”slange fra luftgab til tank” er forbindelsen mellem vandværksvandet og det grå spildevand allerede skabt. Vendes tilbage til henholdsvis ”slange fra tapventil til tank” og ”slange fra tapventil til gulv”, er forbindelsen allerede skabt ved ”slange fra tapventil til tank” og ved ”slange fra tapventil til gulv” henvises via bogstavet ”C” til et andet sted i fejltræet. Forstiller man sig, at man har tilkoblet en slange til tapventilen, da tanken f.eks. skal renses, og man ved et tilfælde glemmer denne i tanken eller, at slangen ligge løs i kælderen, så opstår der mulighed for kortslutning mellem det grå spildevand og vandværksvandet, såfremt de ovenomtalte fejl ligeledes er indtruffet. Det skal igen bemærkes, at i rapporten ”Vurdering af hygiejniske risici ved håndtering af urent vand i huse” blev en af de farligste projekterings-/udførelsesfejl identificeret til at være en studs på regnvandssystemet. Dermed opstår der muligheder for at indføre en ekstra gren på fejltræet, der omhandler situationer, hvor trykket i det lokale genbrugssystem er større end trykket i den offentlige vandforsyning. Dette forudsætter, at der etableres en forbindelse nedstrøms pumpen i det lokale genbrugssystem mellem drikkevands- og regnvandsinstallationen. Dette er et vigtigt tilfælde at behandle under kvantificeringen, da dette viste sig at være den klart farligste situation for regnvandsanlæg. 10.4 Farligste fejlkombinationer/risikoDe farligste fejlkombinationer for gråvandsanlæg er stort set i de samme som før regnvandsanlæg. Der skal blot indføres enkelte ekstra fejl, hvilket bevirker, at hyppigheden for, at de uønskede hændelser indtræffer, er mindre for gråvandsanlæg end for regnvandsanlæg. Det vælges i denne analyse ikke at gå mere i detaljer med gråvandsanlæg, da beregningerne stort set er de samme, samt at konsekvensvurdering via modelberegninger i EPANET ligeledes er de samme. Dette bevirker, at risikoen for forurening af den offentlige vandforsyning i forbindelse med projektering/konstruktion/drift/vedligeholdelse af et gråvandsanlæg er betydelig mindre end for regnvandsanlæg. Hvis det på et senere tidspunkt vælges at inddrage en forureningsgrad i beregningerne, således at der konsekvensmæssigt skelnes mellem spildevand, gråt spildevand og regnvand i den offentlige vandforsyning, kan risikoberegninger for gråvandsanlæg behandles mere udførligt. Konsekvensen ved at indføre en forureningsgrad vil bevirke, at der skal skelnes mellem, at f.eks. 2500 personer eksponeres for spildevand, gråt spildevand eller regnvand. På nuværende tidspunkt foretages der ikke en vægtning mellem eksponering af spildevand, gråt spildevand eller regnvand. Dette ligger ikke indenfor formålet og ressourcerne for dette projekt. Det ovenstående indebærer, at behandlingen af gråvandsanlæg stopper på nuværende tidspunkt her. |
