Eutrofiering leder ofta till blomning av cyanobakterier (blågröna alger) som är ohälsosamma, kan ge obehaglig lukt och kan störa dricksvattenförsörjning. Ett hypereutroft vatten kan behandlas och här har en infiltrationsvåtmark med konstruktionen nedström följd av uppström genom planterade ytor provats för att reducera näringsinnehållet.
Av: Jörgen Hanaeus
Med en hydraulisk ytbelastning under 0,8 m3/m2,d uppnåddes god avskiljningsfunktion vad beträffar näringsämnen och partiklar. De till cyanobakterierna kopplade, luktande metaboliterna geosmin och β-cyklocitrat föll också i huvudsak under lukttröskeln. När belastningen uppgick till 1,0 m3/m2, d försämrades avskiljningen gradvis för de flesta angelägna parametrarna.
Bakgrund
Det är väl känt att eutrofiering favoriserar växt och blomning av cyanobakterier. Klimatförändringar kan förstärka den utvecklingen. Cyanobakterier har skal, slem och blåsor som gör dem mindre intressanta för betande zooplankton och ger dem konkurrensfördelar gentemot andra fytoplankton. Det möjliggör starka blomningar, varvid sekundära komponenter som cyanotoxiner och luktande ämnen bildas, till förfång för dricksvattenproduktion och vattenbruk. Deras nedbrytning är syrekrävande. Sammanfattningsvis utgör cyanobakterierna ett miljömässigt, hygieniskt och ekonomiskt problem av global omfattning.
Åtgärder att begränsa cyanobakteriernas utbredning kan vara preventiva eller kontrollerande. De preventiva åtgärderna vill förhindra tillväxten av cyanobakterier via en förbättrad vattenmiljö medan de kontrollerande reducerar uppkommen tillväxt genom ingenjörsmässiga åtgärder såsom slammuddring eller skörd av makrofyter. I ett akutperspektiv, kan in situ-dosering av algicider, kemisk fällning och ultraljud (förstör gasblåsorna men är också energikrävande) ge effekt.
Utanför vattenvolymen kan också vattenbehandling på land komma ifråga och här har behandling av eutroft vatten i en infiltrationsvåtmark undersökts med avsikt att separera näringsämnen och luktande ämnen från vattnet.
Försök
Två lika anläggningar, vardera bestående av en ned- och en uppströmsvolym av lika storlek, ca 1 m3, konstruerades med betongväggar och –golv. Under mellanväggen fanns en spalt där vatten strömmade från ned- till uppströmsvolymen. Dessa var till 80 cm fyllda med grus, 10-20 mm, på vilket planterades Canna indica, röd arrowrot. Till varje kammare placerades uttagsrör på sex olika nivåer.
Våtmarkerna belastades intermittent under fyra olika perioder om 36 d, åtskilda av den hydrauliska belastningen som var 0,2, 0,4, 0,8 och 1,0 m3/m2, d respektive. Vatten hämtades från en hypereutrof sjö med årliga blomningar av cyanobakterier. Ungefärliga värden: pH 8, konduktivitet 350 µS/cm, Tot-N 4 mg L (10-20 % NH4+-N, 2-3 % NO3–-N), Tot-P 0,4-1,5 mg/L, Soluble Reactive P 0,05-0,5 mg/L, löst syre 5-7 mg O2/L, COD 70-200 mg/L, SS 55-85 mg/L och klorofyll-α 30-200 µg/L. Temperatur för vattnet under försöken var 19,5 – 28 °C; ökade parallellt med belastningsökningarna.
Prov från de olika nivåerna togs varannan vecka, kl 9-10. Prov på inkommande vatten togs varje vecka för identifikation av arterna cyanobakterier och samtidigt togs prov från uttagsrören för detektering av de luktande komponenterna geosmin och β-cyklocitrat.
Resultat
Syrehalten sjönk under våtmarkspassagen till 2-4 mg O2/L. pH sjönk ca en halv enhet och konduktiviten ökade ca 5-10 %. Halten suspenderat material sjönk från nivån 56 mg/L till 10-50 mg/L med en klart stigande tendens med belastningen. Kvävehalten halverades åtminstone men utgående halter steg med belastningen. Utgående fosforhalter var 0,08-0,28; ökande med belastningen. Partikelhalten ut var 3-5 mg/L men steg flerfaldigt vid den högsta belastningen. Så gjorde även halterna löst, reaktiv fosfor och klorofyll-α. COD sjönk till 20-50 % av inkommande värden; belastningsberoende.
Avskiljningen av luktämnena geosmin och β-cyklocitrat skedde främst i lager 2 (av 12) och vid belastningar upp till 0,8 m/d vilket kan kopplas till avskiljningen av cyanobakterieceller (partiklar) vid den nivån, men även till annan bakteriell aktivitet där.
I mitten av maj uppmättes de högsta halterna av inkommande luktämnen; 198 ng/L geosmin och 5580 ng/L β-cyklocitrat. Avskiljningen av dessa var 70 % resp 82,5 %; relativt linjär med belastningen. Lukttrösklarna för dessa bedöms vara 4-10 resp 500-1000 ng/L vilka överskreds något vid nämnda toppvärden i inkommande vatten, ej annars.
Positiva korrelationer uppmättes mellan β-cyklocitrathalter och Microcystis-arter (r2=0,85), samt mellan geosminhalter och Oscillatoria-arter (r2=0,76).
Slutsatser
För belastningar upp till 0,8 m3/m2,d avskiljdes kväve, fosfor, organiskt material (COD) och suspenderade ämnen på ett tillfredsställande vis i det vertikalt arbetande våtmarksfiltret. Detsamma gällde luktämnena geosmin och β-cyklocitrat.
Problemet cyanobakterier med cyanotoxiner har för Vombsjön nyligen beskrivits i VATTEN av Kenneth M. Persson och Jing Li.
Källa: Zhong, F.1) , Liu, W.1), Lv, M.1) , Deng, Z.1), Wu, J.2), Ji, H.3) & Cheng, S.2) (2018): The use of vertical flow constructed wetlands for the treatment of hyper-eutrophic water bodies with dense cyanobacterial blooms. Water Science & Technology, 77.5, pp 1186-064264C7-4471-4B61-B708-8D277929C172.
Författarna från:
1) School of Life Sciences, Nantong University, Nantong 226019, China.
2) State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse. College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China.
3) Marine Fisheries Research Institute of Jiangsu Province. Nantong 226007 China.
Kontakt: shpcheng@tongji.edu.cn
