Studiebesök Vattenförsörjningen Öland och Kalmar Information och bilder från BEAB, Mörbylånga kommun och Kalmar Vatten sammanställd av Länsstyrelsen Kalmar län, Amie Ringberg. Inledning Under fredagen den 31/8 2018, i samband med konferens om vattenbristuppdragen, anordnas två studiebesök hos olika dricksvattenproducenter i Kalmar län. De är exempel på stora investeringar som har gjorts och vilka gör stor nytta för vattenförsörjningen i en torr region där tillgången till vatten inte alltid kan tas för given. Den ena resan går till avsaltningsverket i Sandvik, norra Öland, som byggdes under 2016. På bussen kommer vi att få information från både Borgholms energi, som ansvarar för avsaltningsverket i Sandvik samt Mörbylånga kommun, som ska berätta om sitt kombinationsvattenverk (salt grundvatten + processvatten från ett kycklingslakteri) utanför Mörbylånga som just nu byggs och beräknas vara färdigt till sommaren 2019. Den andra resan går genom de sydöstra delarna av Kalmar län och stannar vid tre olika lokaler. Det första stoppet görs vid en konstgjord sjö, som dämdes upp på 1960-talet för att utgöra ett ytvattenmagasin. Denna sjö har som syfte att fylla på vattendraget vid låga flöden, vilket nyttjas för konstgjord infiltration i en av länets största isälvsavlagringar. Det andra stoppet på denna resa görs vid en pumpstation och ett tredje stopp görs vid infiltrationsanläggningarna i isälvsavlagringen. Bakgrund och historik Kalmar län ligger i en torr del av Sverige på grund av sitt geografiska läge, i regnskugga av det småländska höglandet. Torka har under perioder utgjort ett stort problem och flera olika storskaliga och långsiktiga lösningar har diskuterats genom tiderna. De stora investeringarna i Kalmar kommuns vattenförsörjning på 1960-talet var under lång tid unik i sitt slag i Kalmar län. På Öland har torkan ofta varit mer påtaglig och där har lösningar såsom vattenledningar i Ölandsbron varit under diskussion men aldrig genomförts. Investeringen i Sandviks avsaltningsverk är den första sedan 60-talet som kan jämföras med investeringarna i vattenförsörjningen i Kalmar kommun. 1
Vattensituationen de senaste åren Under 2016 var vattenbristen stor i Kalmar län och läget var akut på Öland. Anledningen var att grundvattenbildningen lokalt varit extremt låg under ett antal föregående grundvattenbildande perioder (sen höst-tidig vår), se Figur 1. Under den grundvattenbildande perioden 2011 2015 fortsatte grundvattennivåerna lokalt att sjunka och 2015 2016 var grundvattennivåns höjning knapp. Nederbörden under vintern 2015 2016 var mindre än hälften av den normala. I Kalmar län var nederbörden runt 75 50 % av det normala. Nästan hela Öland hade ca 50 % av den normala nederbördsmängden, se Figur 2. Figur 1. Grundvattennivån vid en av SGU:s mätstationer i Böda, norra Öland. Figur 2. Nederbörd vintern 2015 2016 i procent av det normala. Akuta åtgärder som vattentransporter med lastbil och byggnationen av sjöledningen från fastlandet till Öland genomfördes. I början av sommaren 2017 stod avsaltningsverket i Sandvik färdigt och kunde bidra till att delvis lösa den ansträngda vattenförsörjningen. Utgångsläget såg minst lika illa ut i nästan hela länet under våren 2017. En sval sommar med normal nederbördsmängd i kombination med genomförda åtgärder räddade då situationen. 2
Den grundvattenbildande perioden 2017 2018 var väldigt gynnsam för grundvattenbildningen med mycket nederbörd som fallit under längre perioder. Länets grund- och ytvattenmagasin fylldes på. Sommaren 2018 har slagit rekord gällande både värme och torka, se Figur 3. Den goda grundvattenbildningen under vintern var denna sommarens räddning för länets vattenförsörjning. Det är de vattenproducenter som till stor utsträckning är beroende av ytvatten (särskilt vatten från vattendrag), som i år har drabbats hårdast av torkan. Nederbörd sommaren 2018 Maj Juni Juli Temperatur sommaren 2018 Maj Juni Juli Ölands vattenförsörjning Figur 3. Nederbörd i procent av det normala och temperaturavvikelse i maj, juni och juli 2018. Förutsättningarna för att lagra vatten ser väldigt olika ut på olika delar av Öland. Det finns endast en sjö och generellt är jordlagret tunt. Under det tunna jordlagret finns kalkstensberggrund, som till stor 3
del är beroende av spricksystem för att det ska kunna få ut större mängder vatten. I de norra delarna finns ett mindre antal isälvsavlagringar, som kan nyttjas som grundvattenmagasin med konstgjord infiltration av ytvatten. I de södra delarna finns endast en isälvsavlagring av nämnvärd storlek så där är grundvattenmagasineringen näst intill helt beroende av spricksystemen i kalkstensberggrunden. De norra delarna av ön nyttjar till största delen grundvatten från isälvsavlagringarna; på två ställen med konstgjord infiltration av ytvatten. I de södra delarna nyttjas grundvatten från kalkstensberggrunden till stor del, men huvudvattentäkten nyttjar både grundvatten från kalkstensberggrunden och ytvatten från omkringliggande våtmarker för sin dricksvattenproduktion. Norra Öland - Avsaltningsverket i Sandvik Kommunfullmäktige beslutade den 13 juni 2016 att uppdra åt Borgholm Energi att låta uppföra ett avsaltningsverk i Sandvik, dimensionerat för att producera upp till 3 000 kubikmeter dricksvatten per dygn. Bakgrunden till beslutet var den akuta vattenbristen 2015 2016 och att långsiktigt säkra vattenproduktionen i Borgholms kommun. Första spadtaget togs 15 augusti 2016 och verket invigdes 21 juni 2017. Budgeterad kostnad var 84,5 Mkr och projektet utfördes inom beslutad budget. Beslutsprocessen Förstudie start början på mars 2016, WSP Generalkonsult (Partnering) Besök Gotland 21 22 mars (teknik), 4 6 april (politik) Beslut styrelse Borgholm Energi 2016-05-23 Beslut Kommunstyrelse 2016-05-24 Beslut Kommunfullmäktige 2016-06-13 1: a spadtaget 2016-08-15 Vattenproduktion till ledningsnätet, maj 2017 Invigning 2017-06-21 Teknik Produktionen av färskvatten via avsaltning bygger på filterteknik. Råvatten från havet tas in via öppet intag i ledning. Vattnet filtreras sedan i flera steg, där de första stegen är förbehandling inför det sista membranfiltersteget. Det sista filtersteget består av RO-membran som avskiljer mikroorganismer, eventuella toxiner från alger, bekämpningsmedel och läkemedelsrester. Efter behandlingen erhålls ett rent vatten med låg salthalt där även lukt, smak och färg reducerats. För att det behandlade vattnet ska vara smakrikt och inte korrosivt för ledningar tillsätts mineraler i en efterbehandling. Detta sker genom tillsats av naturliga mineraler, som är godkända av Livsmedelsverket. Före distribution ut på nätet desinficeras vattnet med UV-ljus, se Figur 4. 4
Figur 4. Schematisk bild över avsaltningsverket i Sandvik. Produktionskostnad Utvecklingen i membrantekniken har gjort att den i dag är mindre kostsam både i investering samt driftsmässigt säkrare. Under de senaste 40 åren har filterkostnaden minskat med ca 90 % samtidigt som energiåtgången minskat från ca 12 kwh till 2 kwh per producerad kubikmeter vatten. Produktionskostnaden uppskattas idag till ca 3 kr/m 3 för Sandviks vattenverk. (5 kr/m 3 inklusive kapitalkostnader). Fördelar Råvarans kvantitet är inte begränsande, vilket gör det relativt enkelt att utöka kapaciteten på ett avsaltningsverk. Fler filterenheter installeras alternativt byts befintliga filterenheter ut mot nya med större kapacitet. Vattenverket är inte heller beroende av grundvattentillgången på en specifik plats vilket ger stora fördelar när det handlar om att förbättra leveranskapaciteten i ett redan befintligt nät utan större investeringar i överföringskapacitet. Södra Öland - Nytt kombinationsvattenverk i Mörbylånga Under våren 2016 påbörjades planeringen av ett avsaltningsverk i Mörbylånga kommun. Diskussioner hade redan tidigare förts om att vattenförsörjningen behövde stärkas i Mörbylånga tätort med omnejd, varför kommunen tidigt lade fram ett förslag att ett nytt vattenverk borde placeras där. En kartering av Kalmarsund utanför Mörbylånga genomfördes under våren 2016, men undersökningen visade att sundet inte var en lämplig intagsplats för råvatten till det nya verket. Sundet är på denna plats mycket grunt och tidvis strömt, så att vattentemperaturen kan bli hög (uppemot 25 grader) och kvaliteten mycket ojämn. Därför började kommunen titta på andra möjliga råvattenkällor. Geofysiska undersökningar samt provborrning av kustnära strandbrunnar genomfördes både norr och söder om Mörbylånga tätort. Dessa visade att det finns vattenförande spricksystem med bräckt vatten intill Kalmarsund söder om tätorten. Systemen är dock små och mycket lokala, så vattenförsörjningen skulle behöva kompletteras med ytterligare råvatten om dessa nyttjades. Kommunen började därför också titta på processvattnet från ortens stora livsmedelsindustri, Guldfågeln kycklingslakteri, som är placerad mindre än en kilometer från de vattenförande strandbrunnarna söder om Mörbylånga. Deras processvatten beräknas i framtiden uppgå till närmare 5
1500 kubikmeter per dygn i genomsnitt, och renas idag i ett kommunalt industrireningsverk (Mörbylånga IRV). Under perioden april till och med september 2017 genomfördes försök med avsaltning i pilotanläggningar från tre olika leverantörer, se exempel i Figur 5. Samtliga anläggningar innehöll reningsutrustning baserad på omvänd osmosteknik, vilket innebär att bräckt vatten pressas genom ett mycket fint membran under högt tryck. Både bräckt brunnsvatten och renat processvatten renades till dricksvattenkvalitet i dessa pilotanläggningar. Försöken uppmärksammades av Naturvårdsverket, som bidrog med över 1,8 miljoner kronor för studien. Figur 5. Försöksanläggningar från tre olika leverantörer uppställda vid Mörbylånga industrireningsverk. Under 2017 och våren 2018 genomfördes ytterligare borrningar och geofysiska undersökningar intill Kalmarsund. Hittills har 11 av totalt över 20 borrade brunnar bedömts ge så mycket vatten att de ska anslutas till det nya avsaltningsverket (se Figur 6). Figur 6. Borrning efter bräckt vatten pågår. Den bästa brunnen har vid provpumpningar visat sig ge över 2 200 liter/minut. 6
Pilotförsöken och provborrningarna resulterade i att kommunen under hösten 2017 beslutade att bygga ett nytt vattenverk baserat på avsaltningsteknik. Verket ska stå klart sommaren 2019 och ska kunna producera 4 000 kubikmeter dricksvatten per dygn. Med en verkningsgrad på knappt 70 % behöver verket varje dygn då ungefär 5 800 kubikmeter råvatten. Kostnad Den beräknade byggkostnaden för förbehandlingsverket och vattenverket är ca 108 miljoner kronor. Ledningar från brunnsområdet och från förbehandlingsverket till vattenverket, samt från vattenverket till befintligt nät, kostar ca 7 miljoner kronor. Total projektbudget inklusive projektering, undersökningar, markköp, tillståndsansökningar, byggledning med mera är 135 miljoner kronor. Teknik Som råvatten ska både bräckt vatten och renat processvatten kunna användas. Innan processvattnet leds in i vattenverket passerar det först genom befintligt industrireningsverk och sedan genom ett nytt förbehandlingsverk, där det ultrafiltreras och bestrålas med UV-ljus. Efter förbehandlingen är råvattnet så rent att det kan ledas in i vattenverket. Principen för hur processvattnet återvinns framgår av Figur 7. Figur 7. Principen för återvinning av industriellt processvatten. Illustration: Sweco I vattenverket genomgår råvattnet följande reningssteg (se även Figur 8): 1. Filtrering genom ultrafilter (UF), för att avskilja partiklar och mikroorganismer från vattnet. 2. Filtrering genom RO-membran (Omvänd osmos Reverse osmosis) under högt tryck. Vattenmolekylerna kan passera membranet men det kan inte kloridjonerna. 3. Återmineralisering i alkaliska filter för att tillföra främst kalcium till vattnet. Det finns även möjlighet att tillsätta magnesium. 4. Bestrålning med UV-ljus. 5. Möjlighet till klorering vid behov. 7
Figur 8. Schematisk bild av processtegen i Mörbylånga vattenverk. Illustration: Norconsult Att industriellt processvatten kan renas i samma process som bräckt vatten beror på membrantekniken. För att avskilja saltjonerna krävs mycket fina membran, vilka även hindrar bakterier, virus, kemikalier med mera att passera, se Figur 9. Figur 9. Ultrafiltermembranens (UF) och Omvänd osmos-membranens (RO) förmåga att avskilja ämnen från vattnet. Ämnen till höger om markeringen avskiljs, medan ämnen till vänster passerar membranen. Illustration: Sweco 8
Vattenförsörjningen i Kalmar kommun med omnejd Kalmar baserar den kommunala vattenförsörjningen på grundvatten från en ås. Den naturliga grundvattentillgången är dock otillräcklig. Redan på 1950-talet började kommunen därför förstärka grundvattentillgången med konstgjord infiltration av ytvatten från en å. Tidigt stod det dock klart att vattenföringen, framförallt sommar och höst, var mycket låg i ån och tidvis fanns inget vatten att infiltrera. Under slutet av 1950-talet togs därför beslutet att dämma upp ett område som naturligt bestod av sumpskog och träsk till en sjö om knappt 2 km 2 och ca 8,5 miljoner m 3 i regleringsvolym. Syftet med att anlägga sjön var att vid låga flöden kunna fylla på vattnet i ån för att längre nedströms ta ut det och infiltrera i en isälvsformation och på så sätt förstärka den naturliga grundvattentillgången, se Figur 10. Processen med utredning och vattendom tog lång tid och anläggningen byggdes under andra hälften av 1960-talet. Figur 10. Principskiss över konstgjord infiltration för förstärkning av grundvattenmängden. Grundvattentäkter och infiltrationsområden har successivt byggts ut genom åren. Brunifieringen av ytvattendraget har också lett till att ytvattnet numer renas med kemisk fällning i ett infiltrationsvattenverk innan vattnet infiltreras i isälvsformationen. Vattnet som produceras i detta system försörjer merparten av invånarna i Kalmar kommun med kommunalt vatten, de större tätorterna i Torsås kommun samt delvis Ölands befolkning via sjöledningen som byggdes under 2016, se Figur 11. 9
Figur 11. Principskiss för Kalmars vattenförsörjning med förstärkning av grundvattnet med konstgjord infiltration av ytvatten. På 1990-talet gjordes vattendomen för magasin och ytvattendrag om. Då öppnades möjlighet för en nybildad samfällighet (med främst jordbrukare) att beställa vatten till jordbruksbevattning under vissa förutsättningar. Likaså bestämdes att av naturvårdsskäl normalt hålla en minimivattenföring i ån med hjälp av magasinet. Det kommunala vattenförsörjningsintresset har dock högst prioritet och vid vissa avsänkningar i magasinet faller nyttjandet för bevattning och minimivattenföring bort. 10