Effekten av markfilter som hygieniskt reningssteg för bräddavlopp i kombinerade avloppssystem och även för behandlat vatten i avloppsverk har undersökts i en tysk studie.
Av: Jörgen Hanaeus
Bräddning till ytvatten från kombinerade avloppssystem riskerar att bli mer frekvent vid förväntad klimatförändring och miljökraven ökar på de attraktiva vattenresurserna. Enkla system för behandling av bräddvatten är alltså av intresse och kan de även polera ett verksbehandlat avloppsvatten är nyttan påtaglig.
Markfilter (RSF, Retention Soil Filters) har sådan potential. Särskilt viktigt är att processen resulterar i en hygienisk förbättring av emitterat vatten.
I studien har undersökts separationen av somatiska colifager (för virus), E.coli, Giardia lamblia, samt betalactamas-producerande (ESBL) E.coli som indikator på antibiotikaresistenta bakterier. Med bräddvatten arbetades i fullskala och med vatten till polering i pilotskala. Resultaten ansågs goda med i median 1-3 log-enheters reduktion av parametrarna.
Bakgrund
En förväntat ökad frekvens av häftiga regn i klimatförändringens tecken kan medföra en ökad bräddning från de kombinerade avloppsnäten. Det ökar intresset för behandling av det så långt obehandlade avloppsvattnet. Ett behandlingsalternativ utgör markfilter och ökad kunskap om deras möjlighet att hygienisera det bräddade avloppsvattnet är angelägen, då det därefter går direkt till en recipient.
Ett markfilter som kan beskrivas som en våtmark med vertikal strömning (RSF; Retention Soil Filter) har fått ett ökande intresse i Tyskland. Förutom hygienisering kan dessa markfilter förbättra utgående avloppsvatten från avloppsverk avseende t ex löst kol och andra näringsämnen.
De hygieniska, mikrobiologiska parametrar som vanligen karakteriserar avloppsvattenutsläpp är fekala koliforma bakterier, fekala streptokocker, clostridier, salmonella, enterovirus och protozoerna Cryptosporidium och Giardia. En grupp som kräver ökande uppmärksamhet är de antibiotikaresistenta bakterierna. Andra studier antyder att markfiltren har potential att separera flera av dessa patogena bakterier från bräddvatten och från behandlat avloppsvatten. Dock är det brist på studier över lite längre perioder.
Metod
Två fullskaliga, lika markfilter har använts för att behandla bräddvatten. Bäddhöjden är 75 cm och den innehåller 3% lera, 17 % finsand, 59 % mellansand, 20 % grov sand och 1 % grus. CaCO3 har tillsats för att konstanthålla pH. Filtren är bevuxna med bladvass. Filter A har ytan 707 m2 och filter B 1495 m2; de togs i anspråk 2005. Max belastning är 0,03 L/(s*m2) men under mätperioden var belastningen ungefär hälften av max. Områdena som belastar de kombinerade systemen är lågexploaterade bostadsområden med några lantbruksföretag.
För att kunna polera behandlat avloppsvatten från avloppsverk med markfilter har pilotstudier genomförts. Två testfilter (a,b) med samma materialsammansättning som filtren A och B ovan, men med 1,5 m2 yta, har använts. De belastades: 28 h tillsats, 56 h vila, vilket blev 0,03 L/(s*m2). Filtren provtogs på tre nivåer förutom utloppet. 14 belastningsomgångar genomfördes.
De mikroorganismer som valdes för analys var E.coli, somatiska colifager (som virusindikatorer), och protozoen Giardia lamblia. För antibiotikaresistenta bakterier valdes betalactamas-producerande (ESBL) E.coli.
Resultat
Markfiltren (stora och små) reducerade alla mikrobiologiska parametrars ingående koncentrationer (i median). Ingående värden redovisas i artikeln.
Uppmätta reduktioner i log-enheter blev (som minimun/median):
Somatiska colifager:
Fullskalefilter A: 1,47/3,15. Testfilter a: 1,08/2,46. Fullskalefilter B: 0,31/1,12. Testfilter b: 1,08/2,53.
E.coli:
Filter A: 1,27/2,66. Filter a: 1,25/2,02. Filter B: 0,64/1,24. Filter b: 0,92/1,76.
ESBL-E.coli (antibiotikaresistenta):
Filter A: 0,50/1,08. Filter a: 1,26/2,26. Filter B: saknas. Filter b: -0.07/2,26.
Giardia lamblia:
Filter A: 0,3/1,9. Filter B: -0,6/2,7. ( Ej tillräcklig provvolym för analys från testfiltren, ca 100 L krävs).
I testfiltren visade provtagningen på olika nivåer att den största reduktionen inträffade på djupet 0,1-0,3 m i filtren.
Slutsatser
Författarnas bedömning var att markfiltren beträffande polering av behandlat avloppsvatten (testfiltren) reducerade de hygieniska parametrarna väl så bra som rapporterats för de mer traditionella metoderna (UV, aktivt kol, membran) och med bättre ekonomi.
Källa: Zacharias, N. 1), Essert, S.M.1), Brunsch, A.F.2), Christoffels, E.3), Kistemann, T.1) & Schreiber, C.1) (2020). Performance of retention soil filters for the reduction of hygienically-relevant microorganisms in combined sewage overflow and treated wastewater. Water Science & Technology, 81.3, pp 535-543.
Författarna från:
Institute for Hygiene and Public Health, University Hospital Bonn, GeoHealth Centre, Venusberg-Campus 1, 53127 Bonn, Germany.
Erftverband, Department of River Basin Management, Arn Erftverband 6, 50126 Bergheim, Germany and Environmental Technology, Wageningen University and Research, P.O. Box 17, 6700 AA, Wageningen, The Netherlands.
IBC Ingenieure, Jagdrain 5, 52391 Vettweiss, Germany.
Kontakt: nicole.zacharias@ukbonn.de
