Pressure sewer system and gravity system in Fredrikstad municipality. A comparative case study.

Krav om förbättrad spillvattenrening och städer som förgrenar sig över större områden är några av anledningarna till att dagens avloppsledningsnät får allt längre ledningssträckor. Att med gravitationens hjälp föra avloppsvatten framåt kräver ett kontinuerligt fall som vid långa avstånd kan innebära mycket schaktning, den ekonomiskt mest belastande delen vid nyinstallation av avloppsledningsnät. Ett fördelaktigt alternativ kan vara trycksatt avloppssystem, som sedan 70-talet har kompletterat de traditionella självfallssystem i kuperade och bergiga områden. På senare tid har trycksatt avloppsystem fått större användningsområde utanför sina etablerade bruksområden med anledning av skärpta krav på rening och kostnadseffektivitet. Självfallssystem är dock det mest använda avloppssystemet i urbana områden. För ett bostadsområde i utkanten av centrum, utanför de båda systemens vedertagna användningsområden, vore det därför intressant att undersöka vilket av avloppssystemen som är bäst lämpat. För VA-branschen generellt vore det också intressant att utreda hur de båda systemen står sig vid en jämförelse. Med anledning av detta var syftet med examensarbetet att jämföra trycksatt avloppssystem med självfallssystem på grundval av ekonomi, miljö och kapacitet. I tillägg undersöktes om några generella slutsatser kunde fastställas utifrån fallstudien. Undersökningen baserades på ett bostadsområde i utkanten av Fredrikstad centrum, som nyligen projekterats med självfall. Ett teoretiskt trycksatt avloppssystem projekterades. Ekonomi värderades utifrån drift- och underhållskostnader samt grund- och reinvesteringskostnader. Kapaciteten jämfördes numeriskt och via dimensioneringsmodeller. Vad gäller den miljömässiga jämförelsen utvärderades systemet med hjälp av rapporter utgivna av Svenskt Vatten och Norsk Vann. Det planerades en utbyggnad för området till dubbla antalet fastigheter vilket visade sig bli avgörande för det ekonomiska resultatet. Den vitala faktorn var de höga investerings- och driftskostnaderna för pumpenheterna vilket gjorde självfallssystemet mer ekonomiskt lämpligt. Även ur ett miljömässigt perspektiv var självfallssystemet marginellt bättre, givet att riskeffekterna inte rankades inbördes. Kapacitetsmässigt dimensioneras självfallssystem för nästan det dubbla flödet jämfört med trycksatt system, vilket ger det trycksatta systemet en kapacitet mer anpassad till behovet. Generellt sett antydde resultatet att trycksatt system var mer gynnsamt vid glesare bebyggelse.As a result of stricter treatment requirements and city expantion the length of the sewer network is steadily increasing. To drain wastewater by gravity requires a continuous slope which often results in great excavation - a very costly part in the process. An advantageous alternative could be a pressurized sewer system, which has been a useful complement to traditional gravity systems in hilly or rocky areas since the 70’s. Even though pressurized sewer systems lately have tended to be more frequently used outside their common application area due to stricter requirements on treatment and cost-efficiency, gravity systems are still the most common sewer system in urban areas. Concerning this, it would be intresting to investigate which of the two systems that suites a residental area on the outskirts of a city center best, since the area is outside the traditional usage of the two established systems. In addition it would be interesting for the wastewater industry in general to investigate how the two systems compare. For this reason the aim of this master thesis was to compare pressure sewer systems with gravity systems on the basis of economy, environment and capacity. In addition, it was examined whether any general conclusions could be determined from the case study. The survey was based on a residental area in the outskirts of Fredrikstad city center, recently designed with a gravity system. A theoretical pressure sewer system was designed. Economy was evaluated based on the operating and maintenance costs and basic and reinvestment costs. The capacity was compared numerically and through design templates. As for the environmental comparison, an evaluation was done on the basis of reports from the Swedish Water & Wastewater Association and Norwegian Water BA. An expansion to double the number of real properties was planned for the area of study, which proved to be crucial to the financial results. The gravity system was most appropriate from an economic standpoint and the vital factor was the high investment and operating costs for the pumping units. Even from an environmental point of view, the gravity system was maginally better. Given that the risk effects are not ranked relative to each other. In terms of capacity the gravity system was dimensioned for almost twice the flow compared to the pressure sewer systems, which gave the pressure sewer system a more adusted capacity. The result indicated that the pressure sewer system is favorable in densely built flexible areas