På Sicilien har man tillvaratagit avloppsvatten efter avslutande behandling i våtmark och testat att odla tre olika energigräs med detta. Olika tillskott av det behandlade vattnet har provats och positiva resultat har uppnåtts.
Av: Jörgen Hanaeus
Från två framgångsrika våtmarker för tertiär avloppsbehandling med tolv resp sex år i drift har utgående vatten tillvaratagits och använts för att odla tre olika energigrödor. I medelhavsklimatet råder ofta vattenbrist och tillskott i form av våtmarksvatten har varit gynnsamt för tillväxten av grödorna. Vetiveria zizanoides, Miscanthus giganteus och Arundo donax testades under två somrar på ytor om 330 m2 vardera och den senare blev framgångsrikast med ökad maximal biomassetillväxt om som mest 78 t TS/ha, år. Våtmarksvattnet tillfördes i olika mängder, så att avdunstningsförlusterna kompenserades helt eller delvis.
Artikeln
Energianvändning med biomassa som utgångsvara kan betraktas som koldioxidneutrala och konceptet förtjänar därför att utvecklas. Att använda jordbruksmarker till energigrödor är intressant ur ett EU-perspektiv med dess överproduktion av mat och sammanhängande uteblivna inkomster för odlarna.
Perennerna Arundo donax och Miscanthus giganteus har väckt stort intresse i Europa, men ofta har man varit generös med konstgödning och bevattning för att få hög och stabil biomasseproduktion. Arundo-plantan finns naturligt i gräsfält och våtmarker kring Medelhavet, men växer i många klimat. Optimalt kan den växa 5 cm/d. Miscanthus växer naturligt i Ostasien och har lång produktiv tid. Vetivera zizanoides är ett perennt gräs som naturligt växer i Indien men i Europa använts mest till restaurering av förorenad mark.
Att använda behandlat avloppsvatten till att bevattna energigröda har förtjänsterna att krympa behovet av konstgödning och samtidigt minska näringsutsläpp till recipienter. Vidare tillförs vatten till odlingsmark som gynnas av det.
Här användes avloppsvatten från ett konventionellt verk (mek+ biologisk rening) på östra Sicilien, efterbehandlat i våtmark.
Försök
Försöken utfördes åren 2011 och 2012 på fält nära avloppsverket. De två konstruerade våtmarksytorna som avslutade behandlingsprocessen hade varit i drift 6 resp 12 år. Ytorna var vardera 2 000 m2 och var dimensionerade för 455 m3/d, yta. De var 0,6 m djupa och uppbyggda av 8-10 mm kalkgrus resp vulkaniskt grus, båda med ca 40 % porositet. Nominell uppehållstid var 2 dygn för resp bädd. Den senare avslutades med 190 m2 fri vattenyta. Bäddarna drevs parallellt och var bevuxna med bladvass, Phragmites australis.
De tre efterföljande ytorna med energigräs planterades somrarna 2008-2009 i block om 9 m2 slumpmässigt kombinerade till tre ytor om 330 m2 . Tätheten var 4 plantor/m2. Avloppsvattnet tillfördes med droppslangar.
Avloppsvattenmängderna valdes i olika flöden till resp yta på så sätt att avdunstningsförlusterna beräknades med Pennman-Monteiths formel och dessa kompenserades till 0%, 50 % och 100 % för de tre ytorna.
Prover in/ut från våtmarkerna togs under växtsäsongerna (ca mars-september) 2011 och 2012.
Näringstillförsel samt E. coli och Salmonella analyserades, liksom pH, konduktivitet och TSS.
Resultat
Våtmarkernas in- och utflöden låg stabilt vid pH 6,9-7,8 och konduktiviteten 1,1-1,7 mS/cm.
COD-värdena varierade mellan 50-100 mg/L in till ca 20 mg/L ut. Totalkväve ca 30 mg N/L in och ca 8 mg N/L ut. Fosfatfosfor 3,1-4,4 mg P/L in och 1,3-3,5 mg P/L ut.
E.coli mättes endast 2012 med resultatet (CFU/100 mL) 5,4 log enheter in och 1,9-2,4 log enheter ut. Det låg något över det italienska standardkravet: < 50 CFU/100 mL men klarade WHO:s krav för droppbevattning. Salmonella återfanns aldrig över detektionsgränsen i våtmarksutflödena.
Total nederbörd under växtsäsongerna var 406 mm 2011 och bara 163 mm 2012. Dygnsmedeltemperaturen var ca 19 °C.
Bevattningen gynnade förstås tillväxten av energigräsen och störst biomassa blev det med 100 % kompensation av avdunstningsförlusterna. Där nåddes som mest 78,5 t DM/ha,år för Arundo donax, 44,6 t TS/ha,år för Miscanthus giganteus och16,6 t TS/ha,år för Veitiveria zizanoides.
Ett energivärde i kJ bränslevärde per L tillfört vatten (regn +bevattning) beräknades också, med utfallet 113 kJ/L för A. donax, 49 kJ/L för M. giganteus och 11 kJ/L för V. zizanoides.
Slutsatser
De tre grödorna fick alla maximal energileverans per L vatten vid full avdunstningskompensation och Arundo donax bedömdes vara mest framgångsrik.
Skandinaviska växtförhållanden är förstås annorlunda, men intressant är bl a att våtmarkerna givit goda behandlingsresultat under lång tid och att växterna svarade mer än linjärt på ökad vattentillförsel. Ökad näringstillförsel via våtmarksvattnet kan vara en rimlig hypotes för detta.
Källa: Barbagallo, S.1), Barbera, A.C.2), Cirelli, G.L.1), Milani, M.1) & Toscano, A.1) (2014), ”Reuse of constructed wetland effluents for better irrigation of energy crops”. Water Science&Technology 70.9 pp 1465-1472.
Författarna från:
Department of Agri-food and Environmental Systems Management. University of Catania, Via Santa Sofia 100, Catania 95123, Italy
Department of Food and Agricultural Production Sciences, University of Catania, Via Valdisavola 5, Catania 95123, Italy.
Kontakt: giuseppe.cirelli@unict.it
