Forureningskontrol ved nedsivning af regnvand i byområder

Forureningskontrol ved nedsivning af regnvand i byområder *Peter Steen Mikkelsen, med input fra *Heidi Birch, *Luca Vezzaro, *Eva Eriksson, **Lorenzo Benedetti og **Webbey De Keyser *Institut for Vand og Miljøteknologi (DTU Miljø) Danmark Tekniske Universitet Miljøvej, Bygning 113 2800 Kgs. Lyngby psm@env.dtu.dk ** BIOMATH, Ghent University, Belgien

Klima, og fortætning udfordringen!

Hvad kan vi gøre g ved det? Model A: Sørg for at kloakkerne og bassinerne fungerer ordentligt, dvs. meget bedre end i dag (prognoser baseret på regnradar og modeller, on-line varsling og styring) Model B: Sørg for at de meget voldsomme skybrud ikke gør skade (bedre planlægning af byrummene) Model C: Hold regnvand ude af kloakken (lokal håndtering, samspil med byplanlægning, arkitektur, byforskønnelse, rekreativ udnyttelse )

Nutidens afløbssystemer Fælles systemer: Separate systemer: T T

Fremtidens afløbssstemer - og mulighed for forureningskontrol Begrænse frigivelse gennem: - Substitution - Minimere afgivelse fra produkter - Lovgivning og regulering - Frivillige ordninger (incitamentstruktur) Behandlingsmuligheder: - Regnvand rensning på mange skalaer - Husholdninger gennem genanvendelse - Industri on-site rensning - Kommunale renseanlæg - Slamdisponering Fokusering på miljøkvaliteten i: - Overfladevand (Vandrammedirektiv, EQS) - Grundvand (reguleringsmekanismen uklar?) - Sedimenter, jord, biota, mennesker... - Lokal afvejning af, hvad der er værst? Exempel: Fælles system: D+T D+T T O+T D+T T R+T T

Fremtidens regnvandshåndtering ndtering Brug Forsinkelse Infiltration Synliggørelse Seperat system Fælles system Have, toilet, Fordampning Grundvand Overfladevand Vandløb (rensning) Renseanlæg Overløb Forureningsproblemstillinger skal tænkes ind hér på forhånd!

VRD Enkeltstoffer målt på udvalgte lokaliteter i Københavnsområdet Benzene Naphthalene Anthracene Benzo(a)pyrene Benzo(g,h,i)perylene Indeno(1,2,3-cd)pyrene Benzo(k)flouranthene Benzo(b)flouranthene Nonylphenols DEHP Brominated diphenylether Carbon tetrachloride Trichloromethane Trichloroethylene Tetrachloroethylene Dichloromethane 1,2-dichloroethane C10-C13 chloroalkanes Trichlorobenzenes Pentachlorobenzene Hexachlorobenzene Pentachlorophenol Octylphenols Tributyltin compounds Mercury Cadmium Lead Nickel Hexachlorocyclohexane Hexachlorobutadiene Simazine Endosulphan Trifluralin Alachlor Aldrin Dieldrin Isodrin Endrin DDT (total) Para-para-DDT Atrazine Chlorfenvinphos Chlorpyrifos Fluoranthene Diuron Isoproturon Acenaphthylene Phenanthrene Pyrene Benz(a)anthracene Crysene/Triphenylene Glyphosate MCPA Terbutylazin Pyrene Acenaphthene Fluorene Dinitro-o-cresol LAS Analyse vervejelser DDD DDE 1,1,1-trichloroethane Nonylphenolethoxylates Monobytyltin-Sn Dibutyltin-Sn Triphenyltin-Sn AMPA 2,6-dichlorophenol Lokale overvejelser Metaller, PAH, DEHP og presticider optræder ofte i høje koncentrationer sammenlignet med VFD EQS!

Faskiner huller i jorden til regnvand: Den klassiske nedsivningsløsning i Danmark Uden overløb? Med overløb til vandløb eller terræn? Med overløb til kloak? Kilde: www.wilfred.dk/faskine.htm, 22/11-07. Kilde: www.teknologisk.dk/byggeri/16402, 22/11-07. Kilde: www.pbase.com/knyp/tagrende, 22/11-07. Hvad sker der med forurening i en faskine?

Case: Infiltration af vejvand, Basel (samme princip som for faskiner) 0 0 Zn ΣPAH (mg kg) (mg kg) 500 0 150 Depth below terrain (m) 1 2 3 4 5 6 7 200 mg/kg (CH-jordkvalitets-kriterium)

VADI = Vand, Afløb, Dræn, Infiltration Meget populære i Tyskland: Mulden-Rigole System I Holland kaldes det en Wadi (fra arabisk) Topjord (30cm) Lavning Overflow Brønd Drænledning Neddrosling

Eksempel på VADI: Dahlwitz-Hoppegarten, Tyskland

Relativ sammenligning af BMP er (Best Management Practices) Source: Wikipedia + Bassin Græsklædt rende Stoffers egenskaber Infiltrations bassin Behandlings processer 1. 3. 2.

LAR/rense metoder fra København s LAR-projekthåndbog (uddrag) Grønne tage Opsamling og anvendelse Permeable belægninger (med/uden nedsivning) Strømning over græsflader/stenflader Regnbede (bioretentionsbed) Bassiner (åbne/lukkede, våde/tørre, med/uden nedsivning) Render og grøfter (med/uden græs, med/uden infiltration swales) Faskiner og infiltrationsbrønde Drosling af afløb, kantstene og forsinkelse på befæstede arealer Sandfang, Olieudskillere Filtre og sier Adsorptionsanlæg Forbassiner med membran (med/den beplantning)

LAR og rense processer (eksempler) Grønne tage Opsamling og anvendelse Permeable belægninger uden nedsivning med nedsivning Strømning over græsflader over stenflader Regnbede (bioretentionsbed) Biological degradation, photolysis, uptake in plants, filtration though growing layer Biological degradation, volatilization, sedimentation in container Adsorption to pavement layer Adsorption to pavement layer, adsorption to the support layer and soil Biological degradation, uptake in plants, photolysis, adsorption to cover layer, adsorption to underlying support layer and soil, filtration through soil Biological degradation, adsorption to cover layer, photolysis, adsorption to underlying support layer and soil, filtration through soil Biological degradation, uptake in plants, photolysis, filtration through root zone an underlying soil layer

Eksempel, sammenligning for gruppen diuron, glyphosat, isoproturone, terbutylazine og MTBE Faskiner Regnbede Grønne tage Vezzaro et al., (2009): Vurdering af Renseeffekt for metoder til lokal Håndtering af regnvand. DTU Miljø. (fra Kbh-LAR projektet)

Procesmodellering af BMP er (eks.): (dynamisk model, mange processer) TSS in TSS out sorbed PP in dissolved PP out Settling Infiltrated flow + sorbed to particles Resuspension (particles and PP sorbed to it) Sediment layer To groundwater Vezzaro et al., Wat. Sci. Tech. (in press)

Integreret modellering påp urban skala SOURCES Boundaries of the urban system RELEASE Soil / Groundwater WWTP Fate models technosphere Treatment options Stormwater BMPs Septic tank on-line sludge treatment Activated sludge Air biofilters Physical-chemical treatment Lagoon/pond SURFACE WATER Sludge Sediments Fate models environment Water Air Benedetti et al., Wat.Sci.Tech. (in press)

Multimedia modellering (transport mellem det urbane system og omgivelserne) River basin PP Release Deposition Urban release + Volatilisation Atmosphere Urban catchment (dynamic) Agricultural soil Runoff WWPT BMPs PP Release Leaching Upstream river stretch Leaching River Groundwater De Keyser et al., Wat. Sci. Tech. (in press) 19

Example: scenario: decoupling stormwater (infiltration pond) Foreløbige resultater (DEHP) Rain [mm/5min] 2 1.5 1 0.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 River stretch 5 [µg/l] 0.1 0.08 0.06 0.04 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Infiltration Groundwater pond [µg/l] soil (ug/kg solids) 0.0165 0.0164 0.0163 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Air [ng/m³] 4.455 4.45 4.445 Combined sewer system Stormwater to infiltration ponds 4.44 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 time [d] De Keyser et al., Wat. Sci. Tech. (in press) 20

Konklusioner (1 af 2) Regnvand kan være forurenet med en række miljøfremmede stoffer, afhængigt af typen af opland, aktiviteterne i oplandet, osv. Forureningskilderne er mangfoldige og komplekse Forureningskontrol skal baseres på en kombination af kildekontrol, udnyttelse af naturens egne rensemekanismer og egentlig rensning Når vi taler nedsivning af regnvand, taler vi ikke kun om faskiner! Der findes noget information i litteraturen om miljøfremmede stoffers skæbne ved infiltration, samt om mulighederne for rensning, men den er ikke udtømmende. Kvalitative vurderinger af renseeffekter kan laves baseret på anlæggets funktion (typen af anlæg) samt stoffernes iboende egenskaber Dette kan bruges til at vurdere, om én rensemulighed er bedre end en anden, men ikke til at vurdere, om f.eks. en grænseværdi overholdes Modeller er under udvikling til brug ved kvantitative beregninger; de er dog endnu ikke kobles med jord/grundvandsmodeller

Konklusioner (2 af 2) For uproblematiske områder, f.eks. parcelhuskvarterer, er der ikke umiddelbart nogen væsentlig grundvandstrussel For områder, hvor der findes signifikante forureningskilder (tæt by, trafik, industri), er der brug for en integreret, langsigtet tilgang Grundvandskvalitet er ét væsentligt hensyn, men kvalitet af overfladevand samt jord og sedimenter er andre Der er kun tre muligheder for kontrol af forurening: Kildekontrol / renere teknologi Reducér udledningen (rensning og deponering) Udled på den mindst skadelige måde Udfordringen med håndtering af regnvand er stor, og fokus på infiltration er voksende Der er brug for øget dialog mellem forskellige faggrupper, mellem fagfolk og myndigheder, og med borgere