Udviklingserfaringer. L i d t f r a Aa l b o r g U n i ve r s i t e t s f o r s k n i n g u d i r e g n va n d

Transkript

1 Udviklingserfaringer L i d t f r a Aa l b o r g U n i ve r s i t e t s f o r s k n i n g u d i r e g n va n d Jes Vollertsen Ph.d., professor i miljøteknologi Aalborg Universitet

2 Teknologioverblik hvilken teknologi skal man vælge? Teknologier til rensning af regnvand fjerner dels partikulært stof og dels opløst stof Langt det meste stof i regnvand er partikulært Nogle miljøfremmede stoffer er dog primært opløste Når man vælger teknologi skal man derfor vide hvad man vil rense ud af regnvandet

3 Hovedkategorier af teknologier for rensning af regnvand Våde bassiner og kunstige vådområder Systemer der efterligner naturlige processer i søer og vådområder Tørre sedimentationsbassiner Traditionelt tænkes tørre bassiner som selvrensende. Men man kunne jo også tænke dem modsat Filtersystemer Fx sandfilter eller tromlefilter Fældningssystemer Fx ved at tilsætte metalsalte og/eller polymerer Sorptionssystemer Filterjord og filtermedier både naturlige og tekniske

4 Kendt viden: Effektive til at fjerne stof, fx suspenderet stof Data fra samt Danske og norske studier Treatment efficiency [%] Discharge concentration [gtss/m 3 ] Relative volume of bassin [m 3 /imp.ha] Relative volume of bassin [m 3 /imp.ha] BMP database Bassines from Scandinavia Simulation by 1st order process model

5 Kendt viden: Effektive til at fjerne stof, fx kobber Data fra samt Danske og norske studier Treatment efficiency [%] Discharge concentration [gtss/m 3 ] Relative volume of bassin [m 3 /imp.ha] Relative volume of bassin [m 3 /imp.ha] BMP database Bassines from Scandinavia Simulation by 1st order process model

6 Ny viden: Bringer natur ind i byerne Skaber levesteder for truede dyr og planter Har dyre- og planteliv på linje med naturlige søer, vandhuller, vådområder 6

7 Tungmetal akkumulering Ni Cd PR1 PR2 PR3 PC1 PC2 PC3 PH1 PH2 PH3 LC1 LA1 LA2 LA3 LA4 LP1 LP2 LP3 LP4 LF1 LF Cr Pb Pb As Cd PR1 PR2 PR3 PC1 PC2 PC3 PH1 PH2 PH3 LC1 LA1 LA2 LA3 LA4 LP1 LP2 LP3 LP4 LF1 LF Cr Pb Cd PR1 PR2 PR3 PC1 PC2 PC3 PH1 PH2 PH3 LC1 LA1 LA2 LA3 LA4 LP1 LP2 LP3 LP4 LF1 LF Cr Ni Cd PR1 PR2 PR3 PC1 PC2 PC3 PH1 PH2 PH3 LC1 LA1 LA2 LA3 LA4 LP1 LP2 LP3 LP4 LF1 LF Cr Pb Pb Cd PR1 PR2 PR3 PC1 PC Cr Pb Cd PR1 PR2 PR3 PC1 PC2 PC3 PH1 PH2 PH3 LC1 LA1 LA2 LA3 LA4 LP1 LP2 LP3 LP4 LF1 LF Cr Pb Cd PR1 PR2 PR3 PC1 PC2 PC3 PH1 PH2 PH3 LC1 LA1 LA2 LA3 LA4 LP1 LP2 LP3 LP4 LF1 LF Cr Zn Zn Zn Cu Cu Cu Ni Ni Ni Sediment Dyr Stammer og blade Median metalkonc. (mg (kg DM -1 ) Median metalkonc. (mg (kg DM -1 ) Median metalkonc. (mg (kg DM -1 )

8 Diversitet af hvirvelløse dyr Ingen forskel i biodiversitet mellem søer og regnvandsbassiner 8 Kilde: Distribution of metals in fauna, flora and sediments of wet detention ponds and natural shallow lakes, Stephansen DA, Nielsen AH, Hvitved-Jacobsen T, Arias CA, Brix H, Vollertsen J, Ecological Engineering (in press)

9 Alger et lignende billede Danske bassiner, Danske søer og Canadiske søer

10 Tørt sedimentationsbassin Spørgsmål: Hvorfor skal tørre bassiner absolut være selvrensende? Kan vi ikke i stedet få dem til at sedimentere så meget stof som muligt? Og samtidigt gøre det let og billigt at fjerne det sediment der ophobes? Aalborg Forsyning, Envidan og Aalborg Universitet bygger et sådant anlæg for at afprøve ideen (støttet af VTUF) Koncept: De små regn føres gennem et tørt bassin designet til optimal bundfældning De store regn løber udenom, da de kun fører en lille del af stofmængden

11 Først har vi lavet modelberegninger af stoftilbageholdelsen med lange historiske tidsserier Model-skitse af sedimentationsbassin Udløb før eller på bassin Udløb i bunden eller en given kote over bunden Udløb gennem bassinets bund (sandpude) Separere stof allerede i indløbet Stoffjernelse: 1. ordens fjernelse i bassinet (bundfældning) Modelværktøj: WDP (

12 Effekten af at begrænse udløbet (afløbstallet) og placere overløb 1 Udløb i bund, bassinvolumen 1324 m 3, ingen separering af stof i tilløb 8 Rensegrad for TSS [%] Overløb på bassin, ingen begrænsning af tilløb Overløb før bassin, ingen begrænsning af tilløb Overløb på bassin, begrænsning af tilløb til 1 L/s Udløb [m 3 /s]

13 Effekten af at lave stofseparation i tilløb før overløb (der sidder på indløbet) 1 Udløb i bund, udløbsvandføring 1 L/s, bassinvolmen 1324 m 3 8 Rensegrad for TSS [%] Overløb før bassin, ingen separation i tilløb Overløb før bassin, separation,75 i tilløb Overløb før bassin, separation,5 i tilløb Begrænsning af tilløbsflow [m 3 ]

14 Effekten af bassinvolumen og begrænse udløbet (afløbstallet) 1 Udløb i bund, ingen begrænsing af tilløb, overløb på bassin, ingen separering af stof i tilløb 8 Rensegrad for TSS [%] Udløb på 5.4 L/s Udløb på 2.8 L/s Udløb på 1.4 L/s Udløb på.7 L/s Bassinvolumen [m 3 ]

15 Effekten af at trække vandet ud gennem en sandpude i bunden 1 Udlsivning gennem sand i bund, ingen begrænsing af tilløb, overløb på bassin, ingen separering af stof i tilløb 8 Rensegrad for TSS [%] Udløb på 2x1-6 m/s (2.8 L/s) Udløb på 4x1-6 m/s (5.6 L/s) Udløb på 6x1-6 m/s (8.4 L/s) Udløb på 8x1-6 m/s (11.2 L/s) Udløb på 1x1-6 m/s (14. L/s) Bassinvolumen [m 3 ]

16 Funktion af bassin efterprøves med CFD beregninger af konkrete konfigurationer

17

18 Konklusioner Det bedste er at trække vandet ud gennem bunden Hvis vandet skal ud gennem et almindeligt udløb, skal dette placeres i vandoverfladen Overløb skal placeres før bassin for at undgå resuspension Bassinet skal opdeles med barrierer for at bryde præferentiel strømning

19 Tørstofindhold [%] Bassinet står tørt mellem hændelser Hvis der er udløb gennem en sandpude kan sedimentet dræne af og tørre ud. Herved bliver det lettere og billigere at fjerne Tørstofindhold Før forsøgsstart Permanent våd 6 timer 12 timer 24 timer 48 timer 72 timer Total kulbrinte falder fra ca. 7 til 2 mg/kgts Tørstofindhold stiger fra ca. 5% til 9% mg kg TS Totalkulbrinter Før forsøgsstart Permanent våd 6 timer 12 timer 24 timer 48 timer 72 timer

20 Filteranlæg Eksempel: Videregående rensning af overfladevand fra motorvej Konceptet Et vådt regnvandsbassin efterfulgt af et filteranlæg med dræn i bunden

21 To fuldskala anlæg på Silkeborgmotorvejen

22 To fuldskala anlæg på Silkeborgmotorvejen Filter bassin Vådt bassin Filter bassin Vådt bassin Korskær bæk Luftfoto fra 214

23 Opbygning af det store filterbassin med kalk og olivin

24 Opbygning af det lille filterbassin med kalk

25 Materialerne Tørv-sand blanding Fakta boks Design og levetid: Levetid >5 år Størrelse 2 m 2 /red.ha Hydraulisk kapacitet i tilklogget tilstand efter 2 års drift 2,5 L/(s red.ha) Olivin-sand blanding Kalksten

26 Opbygningen og det færdige anlæg Tørv-sand Kalksten Vandfordelere

27

28 Vi er netop startet med målingerne, men før vi gik i gang lavede vi aboratorieforsøg Lab forsøg med en lang række potentielle filtermaterialer Brugt til at bestemme bindingskapacitet og hastighed

29 Før vi gik i gang: Pilotforsøg Langtids-pilotforsøg med forskellige materialer 3 25 Zink, opløst Bassin Søjle 1 Søjle 2 Søjle 3 Søjle Fosfor, totalt Bassin Søjle 1 Søjle 2 Søjle 3 Søjle Zn [ g/l] 15 P [ g/l] maj jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar apr maj jun maj jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar apr maj jun

30 Før vi gik i gang: Pilotforsøg Vejvand Spikning med metaller Metaller 1 Total Kobber Indløb [ Før spikning ] [ Under spikning ] [ Efter spikning ] Udløb 8 Cu total [ g/l] Minutter Dag 1 Minutter Dag 2 Minutter Dag 3 Minutter Dag 4 Minutter Dag 5 Minutter Dag 6 Minutter Dag 7 Minutter Dag 8

31 Vi er i gang med at undersøge anlæggene Monitering af anlæggene Tilbageholdelse af metaller, fosfor, PAH Tilbageholdelse af algebiomasse fra bassinet Reduktion af temperatur Detailundersøgelser af filterets funktion spændende spørgsmål Hvad sker der inde i filteret? Fx ekstraktion af vand fra forskellig dybde Hvordan tilbageholder filteret partikler? Fx dæk-partikler (mikroplast) Fx sort kulstof (black carbon) partikler Effektmåling på Korskær bæk (DVFI, bentiske alger)

32 Finish (og lidt reklame) Vi arbejder med en del spændende emner på Aalborg Universitet, fx: Biodiversitet i byens vandsystemer Regnvand er ikke det rene gift våde regnvandsbassiner er glimrende levesteder for dyr og planter Lad os bruge dette aktivt i at øge biodiversiteten som vi ellers får ødelagt med byudviklingen Mikroplastik i regnvand og spildevand Mikroplastik er en hidtil overset forureningskilde, der dog nu virkelig er kommet i politisk fokus Vi har Europas bedste udstyr til at måle den slags med og 4 folk fuldtidsansat på at måle mikroplastik i miljøet