Rensning af overfladevand og husholdningsspildevand

Transkript

1 Rensning af overfladevand og husholdningsspildevand Vejteknisk Institut Eksternt notat

2 Vejdirektoratet Elisagårdsvej 5 Postboks Roskilde Telefon: Telefax: e-post: vd@vd.dk hjemmeside: Titel Rensning af overfladevand og husholdningsspildevand Foto Gitte Falstrup Dato Juni 2002 Forfattere Gitte Falstrup, Knud A. Pihl Udgiver Vejdirektoratet, Vejteknisk Institut Tryk Elektronisk ISBN ISSN Eftertryk i uddrag er tilladt med kildeangivelse Vejdirektoratets boghandel Tlf Fax boghandel@vd.dk

3 Rensning af overfladevand og husholdningsspildevand Gitte Falstrup Knud A. Pihl Vejteknisk Institut Eksternt notat

4

5 Indhold Forord Indledning Fælles principper Offentligt kloaksystem Beskrivelse Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Rodzoneanlæg Beskrivelse Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Nedsivningsanlæg Beskrivelse Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Biologiske sandfiltre beskrivelse Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Mini biologisk renseanlæg Regnvandsbassiner Beskrivelse Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Eventuel fremtidig praksis Samlet teknisk betragtning Litteratur

6 4

7 Forord Rensning af overfladevand og husholdningsspildevand fra statens veje sker på forskellig måde. Der er fra tid til anden stillet spørgsmål til de forskellige metoder, blandt andet: Hvilke omkostninger er der forbundet med anlæg og drift af et rodzoneanlæg for statens veje? For at kunne besvare spørgsmålet, har det været nødvendigt at kende forudsætningen for etableringen af et rodzoneanlæg. Dette tekniske notat er en kort redegørelse for kendt viden og kendte anbefalinger. Notatet omfatter mere end rodzoneanlæg, da økonomien nok bedst vurderes ved at sammenligne med allerede kendte tekniske anlæg. 5

8 1. Indledning Der findes flere typer af rensningsmetoder for spildevand. Spildevand fra statens veje kan opdeles i: overfladevand fra befæstede arealer husholdningsspildevand fra rastepladser og cafeterier Overfladevand fra befæstede arealer bortledes traditionelt efter følgende hoved principper: ud over vejkant til grøfter, hvorfra det nedsives, eller både nedsives og føres til vandløb ud over vejkant til grøfter, som leder vandet til regnvandsbassiner og videre ud i et vandløb ned i lukkede regnvandssystemer, som leder vandet til regnvandsbassiner og videre ud i et vandløb Husholdningsspildevand fra rastepladser og cafeterier bortledes traditionelt efter følgende principper: til det kommunale kloaksystem gennem bundfældningstanke og til nedsivning gennem bundfældningstanke og til rodzoneanlæg I afsnittene 2-8 gives en kort beskrivelse af forskellige rensningsprincipper og eksempler. 6

9 2. Fælles principper Amterne fastlægger i samråd med kommunerne, målsætninger for kvaliteten af vådområder; vandløb, søer og havet - samt undergrunden (grundvandet). For at opfylde målsætningerne skal spildevand renses før udledning. Kravene til rensning er afhængig af forureningsfølsomheden af den recipient, som modtager spildevandet. Rensning af alt spildevand foregår i flere delprocesser, som groft kan opdeles i en mekanisk og en biologisk del. Før de biologiske anlæg etableres et mekanisk bundfældningsanlæg, medens de traditinelle regnvandsbassiner kan betragtes som både mekaniske og biologiske. Det skal dog her tilføjes, at formålet med de traditionelle regnvandsbassiner er en hydraulisk udligning af vandtilførslen til recipienten, som krævet af miljømyndigheden, krav som skal overholdes uanset valg af rensningsmetode. Den mekaniske rensning foregår ved at lede spildevandet gennem et bundfældningsanlæg, som oprenses med passende intervaller. Et sådant bundfældningsanlæg vil kunne være af samme type, uanset valg af efterfølgende metode for biologisk rensning. Udledninger fra befæstede arealer sker med varierende mængder og afløbstider. Risikoen for påvirkning af de modtagende vandområder vil være størst i starten af regnhændelserne, idet koncentrationerne af afskyllede stoffer vil være størst i starten. Fastsættelse af udledervilkår skal sikre, at udledningerne ikke forårsager akut giftvirkning i recipienten. Vilkår for disse udledninger vil derfor p.t. typisk være begrænset til krav til begrænsning af den hydrauliske belastning, funktionskrav til sandfang, olie og benzinudskiller, bassin m.v. I specielle situationer kan det have sin berettigelse at fastsætte udlederkrav for visse miljøfarlige stoffer, også uden at der er fastsat et egentligt kvalitetskrav for de pågældende stoffer i bekendtgørelsen. Det må dog forventes, at der i fremtiden vil blive stillet øgede miljøkrav til udledning af vand fra befæstede arealer. 7

10 3. Offentligt kloaksystem 3.1 Beskrivelse Spildevand fra rastepladser, ledes i videst muligt omfang til offentligt kloaksystem. Der anvendes kun insitu rensning, hvor det ikke er teknisk eller økonomisk muligt at gennemføre en tilslutning til eksisterende rensningsanlæg. 3.2 Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Hjallerup Enge, Entreprise 91.66, Vodskov-Jyske Ås Spildevandet ledes til offentligt kloaksystem. Maskinentreprise: Pumper, pumpestation, el, styring: kr. Trykledning: kr. 8

11 4. Rodzoneanlæg 4.1 Beskrivelse Et rodzoneanlæg består basalt af et beplantet grusfilter med horisontal vandstrømning. Det forrensede spildevand passerer næsten gennem planternes rodzone, hvorved spildevandets nedbrydelige dele, dvs. let omsætteligt organisk materiale, omsættes af de mikroorganismer, der sidder på planterødderne og på filtermediet. Planterne har følgende funktioner i anlægget: Dødt plantemateriale isolerer rodzonefilteret mod tilfrysning om vinteren Væksten af rødder og rhizomer (jordstængler) modvirker tilstopning af filtermediet Rødder og rhizomer udgør en stor overflade, hvorpå de aktive mikroorganismer kan sidde De hule planter fungerer som transportvej for atmosfærisk ilt, der via lækage fra rødder øger omsætningen i rodzonen Fordampningen fra planterne reducerer om sommeren mængden af spildevand i udløbet Etablering: Rodzoneanlægget fores med tæt svejset membran, minimum 0,5 mm tyk Membranen beskyttes af sand Anlægget fyldes med filtergrus Der etableres indløbs- og udløbsfaskine Filtermediet tilplantes med tagrør Figur 1. Principtegning af rodzoneanlæg. 9

12 Drift og vedligehold: Tømning af bundfældningsanlæg Regulering af vandstand i forhold til årstiden Kontrol og pasning af plantevækst herunder fjernelse af uønsket vækst Serviceeftersyn af eventuelle mekaniske dele (f.eks. pumper) Evt. spuling af ind- og udløbsrør Regenerering af tilstoppede anlæg Et rodzoneanlæg kan etableres, hvor en kontinuerlig organisk belastet spildevandsstrøm ønskes renset. Visse tungmetaller kan dog optages i planternes rodnet. Ifølge oplysninger fra Hedeselskabet anvendes rodzoneanlæg ikke længere. 4.2 Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Rodzoneanlæg ved losseplads ved Stadevej. Etape 97. st ,46. Brøndrslev - Hjørring Anlægget renser udsivende perkolat fra losseplads, hvorpå motorvejen anlægges,. Der er foretaget analyser af perkolatet, før anlægsarbejdet i området blev igangsat, for at vise at anlægsarbejdet ikke påvirker vandløbet i negativ retning. Forureningsparametrene afviger fra hvad der normalt vil findes i overfladevand fra befæstede arealer, men kan karakteriseres som en mellemting mellem husholdningsspildevand og overfladevand. Det kan klart dokumenteres, at iltforbruget i sumpområdet er væsentligt højere end i oppumpet perkolat samt ved udløb fra sumpområde til vandløb. Dette er et sikkert tegn på, at der er en aktiv omsætning af organisk stof og at der sker en iltning af uorganiske forbindelser i sumpområdet. Figur 2. Rodzoneanlæg ved losseplads, Stadevej. 10

13 Figur 3. Rodzoneanlæg ved losseplads, Stadevej. Rodzoneanlæg ved rasteplads Himmerland - øst, syd for Aalborg, Entreprise Anlægget modtager husholdningsspildevand fra cafeteria m.v. og er dimensioneret til ca. 5 m 3 husholdningsspildevand pr. time. Etableringsudgift i kr. Rådgiver, Hedeselskabet, Aalborg. Tilsyn i anlægsfasen ved Finn Christiansen, Anlægsområdet. Drift ved Støvring Kommune (driftsanalyser) og VD, Driftsområde Nord. Sidstnævnte kan bidrage med oplysninger om driftsomkostninger. 11

14 Figur 4. Rodzoneanlæg ved rasteplads, Himmerland. Figur 5. Rodzoneanlæg ved rasteplads, Himmerland. 12

15 5. Nedsivningsanlæg 5.1 Beskrivelse Fra et nedsivningsanlæg siver spildevandet igennem jordlagene. I den umættede zone (over grundvandsspejlet) nedbryder mikroorganismer på jordpartikler spildevandets indhold af omsættelige stoffer under forbrug af ilt. Endvidere kan f.eks. fosfater bindes til jordpartikler. Jorden skal været egnet til nedsivnig. For at kunne styre en nedsivningsproces herunder den kemiske omsætning, anbefales det, at nedsivning sker under kontrollerede forhold, dvs. i afgrænsede områder hvor jordbundsstruktur mv. er kendt. nedsivning bør altså ske i egentlige nedsivningsanlæg, i modsætning til grøfter, hvor underbunden kan variere meget, da der er tale om lange strækninger. Etablering: Udlægning af et lag nøddesten (filterlag) Etablering af fordelerrør Afdækning med geotekstil og jord Drift og vedligehold: Tømning af bundfældningsanlæg Spuling af fordelerrør Serviceeftersyn af mekaniske dele Regenering af tilstoppede anlæg Figur 6. Principtegning af nedsivningsanlæg. 13

16 5.2 Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Det vides, at der følgende steder er nye anlæg eller anlæg under projektring / udbud, som der ikke her er indhentet yderligere oplysninger om: Nedsivning fra grøfter, Brande omfartsvej Det er på stedet konstateret, at jordbundsforholdene ikke alle steder er nedsivningsegnede (der er lerbund), idet der står vand højt i grøfterne. Der er ikke indhentet yderligere oplysninger. Figur 7. Nedsivning fra grøfter, Brande Omfartsvej. Nedsivningsanlæg, højbedsanlæg, rasteplads Øksnehede, Entreprise Størrelse ca. 25 x 25 meter. Udført Tilbudspris for anlægget kr. 14

17 Figur 8. Nedsivningsanlæg ved rasteplads, Øksnehede. 15

18 6. Biologiske sandfiltre 6.1 beskrivelse I et biologisk sandfilter siver spildevandet vertikalt gennem sandlaget. Mikroorganismerne på sandkornene nedbryder spildevandets indhold af omsættelige stoffer under forbrug af luftens ilt. Etablering: Sandfilteret fores med tæt svejset membran, minimum 0,5 mm tyk Membranen beskyttes af sand Anlægget fyldes med drænlag, f.eks. vaskede ærtesten Der etableres fordelerrør i toppen og drænrør i bunden Anlægget afdækkes af geotekstil og jord Drift og vedligehold: Tømning af bundfældningsanlæg Serviceeftersyn af mekaniske dele (f.eks. pumper) Evt. spuling af ind- og udløbsrør Regenerering af tilstoppede anlæg 6.2 Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi Forfatterne har ikke kendskab til sandfang i VD regi, hvilket dog ikke er ensbetydende med at disse ikke eksisterer. Figur 9. Principtegning af sandfilteranlæg. 16

19 7. Mini biologisk renseanlæg Mini biologisk renseanlæg består af præfabrikerede små renseanlæg som typisk kommer fiks og færdig i en glasfiberbrønd med indbygget bundfældningskammer, kammer med iltbeluftning m.v. Brønderslev, Etape 96 Anlægget er ikke udbudt, hvorfor økonomi ikke kendes. 17

20 8. Regnvandsbassiner 8.1 Beskrivelse Udformningen af regnvandsbassiner har ændret sig gennem årene. Nogle af de sidst etablerede regnvandsbassiner er udformet som 2 sammenhængende bassiner, hvor vandet ledes over en jordvold fra det ene til det andet bassin. Det første bassin virker primært som bundfældningsbassin for større partikler som grus og sand. Det næste fungerer primært som hydraulisk udligningsbassin og bundfældning for finere partikler som ler. Herudover kan der ske en mikrobiologisk omsætning, da bassinerne ofte bliver tilgroede med årene. Regnvandsbassinernes oprindelige primære effekt er en hydraulisk udligning af den vandstrøm der tilledes recipienterne. For at opnå en biologisk (rodzoneeffekt) og fældningsmæssig virkning er det en forudsætning, at der er rolige strømningsforhold i bassinet, hvilket en spredt beplantning kan være medvirkende til. Det er endvidere en forudsætning, at der er aerobe forhold til stede ved bunden, da anaerobe forhold aktiverer kemiske processer, der medfører frigivelse af f.eks. tungmetaller. Aerobe forhold opnås ved vanddybder mindre end 1,5 meter, hvilket er mindre end typiske regnvandsbassiner. Ved rolige strømnigsforhold vil små partikler (støv og ler) kunne bundfældes i løbet af 2-3 dage. Fra regnvandsbassiner, som ikke er foret med en tæt bundmembran, vil der kunne ske en infiltration, dvs. en nedsivning. Beplantning vil tillige også kun kunne etablere sig ved vanddybder mindre end 1,5 meter. For at undgå ophobning, infiltration og udskyldning af forurenet materiale, anbefales det, at regnvandsbassiner oprenses med års interval. I enkelte tilfælde har miljømyndighederne stillet krav om miljømålinger i de første år efter regnvandsbassinernes etablering, hvorfor der findes få positive erfaringer hermed. Data er dog ikke tilstrækkelige til at kunne anvendes i forskningsmæssig sammenhæng. Stuvnigshøjde (0,6 1,2 m) Overløbsledning Drosselledning Minimal vanddybde (0,4 1,5 m) Figur 10. Regnvandsbasssin. 18

21 Etablering: Som beskrevet. Yderligere erfaringer indhentes i Anlægsområdet. Drift og vedligehold: Efter nuværende praksis sker der udelukkende en kontrol af de mekaniske dele. Øvrige erfaringer må kan specificeres af Driftsområdet. 8.2 Erfaringer vedrørende kapacitet og økonomi To delt regnvandsbassin syd for Frederikshavn. Etape 93, Syvsten - Frederikshavn Bassinet er langs kanterne tilgroet med bl.a. dunhamre. Bassinet er todelt, først et mindre fladbundet (vistnok 1,5 meter) og derpå et større og dybere (vistnok op til 2,5 meter). Indløb i det store bassin for enden, og udløb på langsiden. Der er etableret en lille ø i midten. I bassinets fjerne ende er der ansamling af andemad m.v. på vandoverfladen. Strømningsforhold ikke kendt, men på baggrund af det observerede må det formodes, at strømningen går den korteste vej mellem ind- og udløb. Det vil sige, at hele bassinets kapacitet, specielt i relation til opholdstid, ikke udnyttes. Anlægsøkonomi findes i Anlægsområdets tilbudslister. Drifsøkonomi kendes af Driftsområde Nord. 8.3 Eventuel fremtidig praksis Man kunne forestille sig, at disse nye todelte regnvandsbassiner oprenses skånsomt med års mellemrum - dels for at sikre et konstant volumen, dels for at mindske risikoen for udskyldning af allerede bundfældede partikler ved intense regnhændelser. Man kunne forestille sig, at regnvandsbassinet tilplantes med en "styret kultur", under hensyntagen til hydraulisk strømning og biologisk omdannelse af organisk materiale. Figur 11. Regnvandsbassin syd for Frederikshavn. 19

22 9. Samlet teknisk betragtning Af hensyn til den hydrauliske udligningseffekt er det nødvendigt altid at have egentlige regnvandsbassiner til vejvand. Regnvandsbassiner kan udformes på en sådan måde, at der endvidere sker en optimal bundfældning af partikler samt en delvis biologisk omsætning. Regnvandsbassiner kan suppleres med en af de andre rensningsformer. Rodzoneanlæg er anvendelige ved en belastning med en kontinuerlig organisk belastet spildevandsstrøm. Rodzoneanlæg skal altid kombineres med et bundfældningsanlæg. Rodzoneanlæg er altså typisk velegnede til behandling af husholdningsspildevand. Nedsivningsanlæg er anvendelige til såvel efterbehandling af overfladevand fra befæstede arealer, efter regnvandsbassiner, som til nedsivning af organisk belastet spildevand, som er forrenset gennem et bundfældningsanlæg. 20

23 10. Litteratur Vejledninger fra Miljøstyrelsen: Nr , Rodzoneanlæg op til 30 PE Nr , Nedsivningsanlæg op til 30 PE Nr , Biologiske sandfiltre op til 30 PE Nr , Spildevandstilladelser efter miljøbeskyttelseslovens kapitel 3 og 4 Afvandingskonstruktioner, Vejregelforslag, maj

24 22

25 Notater/Notes - Eksterne notater/technical notes Nr./No År/Year 244/93 Optical Methods for the Evaluation of Asphalt Concrete and Polymer-Modified Bituminious Binders (Kirsten Eriksen, Vibeke Wegan) 245/93 Microscopical Analysis of Asphalt-Aggregate Mixtures Related to Pavement Performance (Kirsten Eriksen) 246/94 Belægningsvedligeholdelse Dataindsamling, vedligeholdelsessystemer og raparationsmetoder SPRINT Workshop, 8-10 marts 1994, Barcelona Slutrapport, dansk udgave (Carsten Bredahl Nielsen, H.J. Ertman Larsen) 247/94 Belægningsvedligeholdelse Dataindsamling, vedligeholdelsessystemer og reparationsmetoder, i Danmark, statusrapport (Carsten Bredahl Nielsen) 248/94 The 4th International Conference on the Bearing Capacity of Roads and Airfields Kongresindlæg (S. Baltzer, J.M. Jansen, R.N. Stubstad, E.O. Lukanen, H.J. Ertman Larsen) 249/94 Bearing Capacity and Water Part II: Measured Responce (Jørgen Krarup) 250/94 Third International Conference on Managing Pavements San Antonio, Texas, USA May 22-26, 1994 Kongresindlæg (H.J. Ertman Larsen, Bjarne Schmidt, Rikke Rysgård, Susanne Baltzer, Jan M. Jansen) 251/95 Handlingsplan for 1995 (Ledergruppen) 252/95 Fourth SPRINT Workshop, exhibition and technical visit on Technology transfer and innovation in road construction. Road construction materials - Production, Testing, Certification: the European Standardisation. 7-9 June 1995, Copenhagen 253/95 Bearing Capacity and Water Part III: Measured Pavement Performance (Jørgen Krarup) 254/95 Final Workshop proceedings Fourth SPRINT Workshop, exhibition and technical visit on Technology transfer and innovation in road construction. Road construction materials - Production, Testing, Certifikaktion: the European Standardisation. 7-9 june 1995, Copenhagen 255/95 Forsøgsstrækninger på koldasfalt på hldv. 119 (Carsten Bredahl Nielsen) 256/95 Staged pavement design, a Danish construction practice (Jan M. Jansen) 257/95 Certificatordning for materialer til fugtisolering af betonbroer (Vibeke Wegan) 258/96 Vejteknisk Instituts Handlingsplan for1996 (Ledergruppen) 1/96 Bindemidler til OB Resultater efter 10 års brug på hldv. 119, Skovvejen (Hans Christian Korsgaard, Carsten Bredahl Nielsen) 2/96 Testing GPS equipment for use on Road Data surveying vehicles (Henrik Vad Jensen, Poul Nørgård) 3/96 Blistring i membraner til broisolering. Laboratorieprojekt (Finn Thøgersen) 4/96 Slagge fra affaldsforbrænding kan anvendes i anlægssektoren (Knud A. Pihl, Jens Ludvig Sørensen) 5/96 Ringanalyse for gyrokompaktor (Anders Kargo) 6/97 Vejteknisk Instituts Handlingsplan for 1997 (Ledergruppen) 7/97 Vejsektorens forbrug af råstoffer (Per Ahrentzen, Flemming Berg) 8/98 Fællesafprøvning af diverse asfalttyper i forbindelse med revision af vejregel for varmblandet asfalt (Jørn Raaberg, Ole Grann Andersson, Jan-Ole Nielsen, Asfaltindistrien) 9/99 Måling af asfaltbelægningers tekstur i relation til friktion (Bjarne Schmidt) 10/00 Tilstandsvurdering af udvalgte kunststofbelægninger Rapport (Jeanne Rosenberg) 11/00 Temperaturer i vejbefæstelser (Susanne Baltzer, Brian Henriksen, Ole Fog) (Electronic edition) 12/01 Vejens egenskaber - fra måleure og regnestok til sensorer og pc'ere (Jørgen Banke) 13/02 The Danish Road Testing Machine (Wei Zhang, Robin Macdonald) (Electronic edition) 14/02 Sammenligning mellem Viagraf og viagrafækvivalent beregnet udfra profilografmålinger (Bjarne Schmidt) (Electronic edition) 15/02 Rensning af overfladevand og husholdningsspildevand (Gitte Falstrup, Knud A. Pihl) (Electronic edition)

26 Road Directorate Niels Juels Gade 13 P. O. Box 1569 DK-1020 Copenhagen K Denmark Telephone: Telefax: Road Directorate Elisagaardsvej 5 P. O. Box 235 DK Roskilde Denmark Telephone: Telefax: Road Directorate Thomas Helsteds Vej 11 P.O. Box 529 DK Skanderborg Denmark Telephone: Telefax: