Videregående rensning af regnvand LIFE TREASURE - et EU projekt Jes Vollertsen Sektion for Miljøteknologi, Aalborg Universitet
Forsinkelse Problemstilling: Beskyttelse af recipienten Mindske risiko for oversvømmelse af nedstrøms beliggende arealer Mindske risiko for erosion i grøfter og vandløb Rensning Beskytte nærrecipienten (aflejring af sediment, æstetisk forurening, hygiejniske forhold, iltsvind i vandløb) Beskytte søer og marine recipienter (eutrofiering) Beskytte dyr og mennesker (badevandskvalitet, akkumulering af toksiske stoffer i økosystemer)
Forsinkelse Recipienten bør ikke opleve hydraulisk forskel i forhold til før byudviklingen fandt sted For vandløb, er det mange steder praksis, at udløbsvandføringen maksimalt må være: 1 l/(s ha). Arealet relaterer sig til det samlede oplandsareal, ikke det reducerede areal En gentagelsesperiode for overskridelse på 1-5 år (Spildevandskomiteen (Torben Larsen et al., 1999) foreslår T=2 år). Ved udledning til søer og fjorde er der ikke behov for forsinkelse
Forsinkelse Et bassin der udleder til et vandløb skal derfor have magasinkapacitet Et bassin er udleder til sø eller fjord har ikke behov for magasinkapacitet
Rensning Afstrømmende regnvand indeholder en lang række forurenede stoffer i varierende koncentration Skadevirkning: Fx Miljøprojekt 610* konkluderer i en undersøgelse af vejvand: Det testede vejvand var toksisk i standard laboratorietests I bundfældet vejvand var der markant reducerede koncentrationer af en række stoffer Der kunne ikke tilsvarende konstateres en nedsat toksicitet af bundfældet vejvand, hvilket må skyldes, at toksiciteten beror på indhold af opløste stoffer eller kolloider * Miljøprojekt 610 (2001). Biologiske effekter af toksiske stoffer i regnbetingede udløb. Jesper Kjølholt, Frank Stuer-Lauridsen, Anders Baun og Karsten Arnbjerg-Nielsen
Rensning De gængse rensemetoder virker primært gennem bundfældning Opløste og kolloide stoffer fjernes kun i ringe omfang Eksemplet er fra et vådt regnvandsbassin for vejvand i Oslo SS [kg] Cu [g] 4000 3000 2000 1000 1250 1000 750 500 250 0 Total N [kg] Inflow Outflow 0 maj aug nov feb maj 30 25 20 15 10 5 0 Inflow Outflow maj aug nov feb maj Inflow Outflow maj aug nov feb maj
Renseprocesser der har effekt overfor opløst og kolloid stof Biologi Planter Alger Bakterier Fysik og kemi Filtration Sorption Fældning
Systemer til fjernelse af opløst og kolloid stof Naturbaserede rensesystemer Våde regnvandsbassiner med beplantning Kunstige vådområder Tekniske rensesystemer Sandfiltrering, herunder nedsivning Fældning med kemikalier (metalsalte, polymerer) Sorptionsfiltre Kombinationer af naturbaserede og tekniske rensesystemer
Rodfæstede sumpplanter i våde regnvandsbassiner og kunstige sumpområder Fordele Forbedrede bundfældningsforhold pga. reduceret turbulens i vandfasen Optag af opløst stof fra vandfasen Overflader hvortil kolloider kan adsorbere Overflader hvorpå alger og bakterier kan gro, der så igen optager opløst stof fra vandfasen Rødder der stabiliserer bundsedimentet og beskytter dette mod erosion Transport af ilt ned i bundsedimentet Forbedrede muligheden for fauna diversitet Medvirken til at systemet har æstetisk og rekreativ værdi
Rodfæstede sumpplanter i våde regnvandsbassiner og kunstige sumpområder Ulemper Planterne optager kun opløst stof i vækstsæsonen Plantedele rådner over vinteren, og der frigives herved noget af det optagne stof Tæt plantedække reducerer genluftningen af bassinet Alt i alt er der dog flere fordele end ulemper ved planter i våde regnvandsbassiner og kunstige sumpområder. Man bør dog ikke dække hele bassinets overflade med planter
Sandfiltrering Sandfiltre og infiltration af regnvand fjerner en væsentlig del af partikulært og kolloid stof Overfladen i et sandfilter stopper delvist til. Tilstopningsslaget ender typisk med at have en hydraulisk ledningsevne der ligner silt Tilstopning kan minimeres ved beplantning med visse plantetyper. Ikke alle planter er gavnlige i denne sammenhæng!
Fældning med metalsalte Tilsætning af metalsalte er kendt fra såvel drikkevandsbehandling som oprensning af søer. De anvendte metaller er: Aluminium Jern Fældningsprocessen kan foregå i et bygværk eller en teknisk indretning Fældning kan foregå som simultanfældning i et vådt regnvandsbassin eller et kunstigt vådområde
Tilsætning af aluminium Fordele Aluminiumsalt binder og udfælder fosfat. Aluminiumsalt fører til dannelsen af flokke, der binder kolloider og organiske mikroforureninger Aluminiumbundet forurening er ufølsom overfor iltfri forhold Ulemper Ved høj ph er der risiko for frigivelse af bundet stof Ved ph under ca. 5 frigives Al 3+, der er toksisk for dyrelivet i bassinet
Tilsætning af jern Fordele Jernsalt binder og udfælder fosfat Jernsalt fører til dannelsen af flokke, der binder kolloider og organiske mikroforureninger Ulemper Ved høj ph er der risiko for frigivelse af bundet stof Ved iltfri forhold er der risiko for frigivelse af bundet stof
Sorptionsfiltre En række faste materialer er i stand til at binde fosfor, tungmetaller og organiske mikroforureninger i varierende omfang, fx: Organisk materiale fx aktiv kul, bark, spåner, tørv Aluminiumholdige materialer fx zeolit Jernholdige materialer fx granuleret jernhydroxyd Blandingsmineraler fx bauxsol Kalkholdige materialer fx marmor og muslingeskaller Også sorptionsfiltre påvirkes af ph
Krav til sorptionsmaterialer God hydraulisk ledningsevne. Materialet må ikke kompakte og lukke til Materialet skal kunne binde meget stof Materialet skal kunne binde stoffet hurtigt Materialet skal kune binde stoffet ved lav koncentration i vandfasen
Kombinationer af naturbaseret og teknisk rensesystemer Våde regnvandsbassiner er effektive overfor især partikulær forurening Våde regnvandsbassiner kan have rekreativ og æstetisk værdi Våde regnvandsbassiner har begrænset effekt overfor opløst og kolloid forurening I kombination med fældning, filtrering, sorption kan man få i både pose og sæk
Ofte skal rensning kombineres med magasinering
Rensningseffekt af magasin volumen versus permanent volumen i et vådt regnvandsbassin Treatment efficiency for suspended solids [%] Treatment efficiency for total phosphorous [%] 100 80 60 500 400 300 200 100 0 40 Permanent pool [m 3 (red. ha) -1 ] 800 1000 200 400 600 0 20 0 20 40 60 80 100 Permanent pool [m 3 (red. ha) -1 ] 500 400 300 200 100 0 0 800 1000 200 400 600 0 Design storm storage [m 3 (red. ha) -1 ] Design storm storage [m 3 (red. ha) -1 ] Når der alene er behov for rensning, og ikke forsinkelse (fx ved udledning til en sø), er bassinvolumenet bedst investeret som permanent volumen og ikke som forsinkelsesvolumen.
LIFE TREASURE Et EU projekt under LIFE Environment programmet Der bygges 3 fuldskala anlæg til videregående rensning af regnvand Bassinerne moniteres tæt for rensningseffektivitet
Bassinet i Silkeborg Tilsætning af aluminium salt Aluminium tilsættes flowproportionalt til indløbet Forskellige doseringsrater afprøves for at finde den mest kost-effektive dossering
Bassinet i Odense Sorption til fastmedie filter Udløbsvandet ledes gennem et sorptionsfilter Forskellige filtermedier og belastninger undersøges
Bassinet i Århus Tilsætning af jernsalt Jernet tilsættes efter konstruktion af anlægget, hvorved bundsedimentet jernberiges Sorptionseffektiveten følges over tid
Monitering Alle bassiner moniteres detaljeret, bl.a.: Flow i ind- og udløb Ilt i bassinet ph i bassinet Flowproportionale prøver af alt indløbs- og udløbsvand Analyser for næringssalte, tungmetaller og organiske mikroforureninger Renseeffekten af de enkelte delelementer i anlæggene vurderes
Yderligere information Om LIFE TREASURE: www.life-treasure.dk Om effekten af renseforanstaltninger for regnvand generelt: En amerikansk/canadisk database om målinger på og udformning af en lang række anlægstyper: www.bmpdatabase.org