En hybridvåtmark med anaeroba och aeroba sektioner följd av ett växtfilter har med god framgång provats i Kanada för att avskilja pentaklorfenol(PCP), krom- och koppararsenat (CCA), någon ytterligare tungmetall samt att deklorera polyklorodibenso-p-dioxiner/polyklorodibenzofuran(PCDD/F).
Av: Jörgen Hanaeus
Telefonstolpar av trä är impregnerade vanligen med arsenat (CCA) eller pentaklorfenol (PCP) När de lagras i större mängder och utsätts för regn lakas dessa ämnen ut till halter på miljöfarlig nivå. För att hitta behandlingssteg för detta lakvatten konstruerades en anläggning med fyra parallella hybridvåtmarker, följda av ett salixfilter. Det behandlade vattnet, ca 4 m3/d, släpptes till närliggande dagvattensystem. Hybridvåtmarken (HCW) innehöll anaerob zon, aerob zon, slaggzon och torvzon. Den avskiljde framgångsrikt PCP (>98,6 %), arsenik (99,4 %), krom (>99,2 %), koppar (>99,6 %) och även järn (29 %) och olja.
Svårare var det med mangan (som lägst 0,11 mg/L men i snitt 1,3 mg/L) och PCDD/F (till 0,32 pg/L). Järn och mangan kunde separeras men återlöstes delvis i efterföljande våtmarkssteg.
Bakgrund
Trästolpar har fått stor användning för el- och teledistribution. I Sverige har antalet telefonstolpar skattats till 2 miljoner. Vanliga impregneringsmedel, för att skydda mot svamp- och insektsangrepp, är krom- och koppararsenat (CCA) och pentaklorfenol (PCP). Vid utomhuslagring av stolparna – nya eller gamla – sker utlakning av impregneringen vid regn och lakvattnet påverkar omgivande miljö, varför behandling av detta är motiverad.
En anläggning konstruerades med syftet att uppnå de kanadensiska miljömålen för dagvattenutsläpp. Dessa var 1 mg/L för arsenik, krom och koppar; 15 mg/L för järn, 0,1 mg/L för mangan, 15 mg/L för olja och 60 µg/L för PCP. För PCDD/F fanns referensvärdet 0,0031 pg/L för påverkan på däggdjur och fåglar.
Försök
Lakvatten från ett stolplager samlades upp och fördelades på 4 parallella hybridvåtmarker med 1 m3/d till var och en. En av våtmarkerna valdes för noggrann provtagning. Stolplagret hade en yta av 2240 m2 och fick ca 1m nederbörd varje år. Under lagret fanns en uppsamlingsvolym om 514 m3. Försöken drevs från maj till november (övrig tid fruset vatten) 2012-2015. Ett koncentrerat lakvatten, hämtat från stolplagrets gavel, tillsattes det första året med 6 % till det löpande dagvattnet i fördelningsbrunnen före våtmarkerna. Provtagning gjordes 2 ggr per månad för de vanligaste parametrarna och 4 ggr per år för tungmetaller (+As) och för PCP & PCDD/F i form av en kampanj med provtagning mellan varje delsteg. Prov på växterna togs i oktober 2013 samt på substratet i de olika delstegen.
Hybridvåtmarken (HCW) höll fyra steg och inleddes med en anaerob sektion. Den studerade våtmarken (en av fyra) var 0,8 m djup och hade 40 m2 yta. Anaerobisteget var till hälften fyllt med sand, till 40 % med torv och därtill järnmetallpulver (25 µm). Det täcktes med geomembran för att hålla syrefria förhållanden. Poängen med steget var att deklorera PCP och PCDD/F.
Det andra steget hölls aerobt via luftinblåsning och bestod av 75 % sand, svart torv ca 20 % och 5 % kalcinerad lera. Det var dessutom planterat med bladvass. Syftet med den var att oxidera komponenterna och att deklorera de mindre klorerade delarna av PCP:s och PCDD/F:s.
Det tredje steget var fyllt med masugnsslagg för att avskilja metaller; särskilt järnpulver som ”rymt” från det första steget. Det fjärde steget bestod helt av ljus torv för att neutralisera det höga pH-värde som föregående slaggsteg åstadkommit.
Salixfiltret hade ytan 48 m2, djupet 1,5 m och var till 80 % fyllt med sand, till 20 % med brun torv. Det hade till uppgift att polera HCW-vattnet och att avdunsta en del av detsamma.
Resultat
Lakvattnet höll i genomsnitt pH 6,4 och redoxpotential -67 mV. Redox sjönk till -170 mV i det anaeroba steget men steg sedan i det aeroba, pH förhöll sig neutralt. I den aeroba delen steg pH till 10,6 vilket troddes bero på återläckning från det följande slaggfiltret, där pH var 11. Torven neutraliserade så pH till 7,7 i steg 4.
I det första steget reducerades arsenik med 96 % (in 0,77 mg/L) vilket troddes bero främst på torvmaterialet. Det aeroba steget ökade As-avskiljningen till sammanlagt 99,5 %, därefter hände inget mer i HCW-stegen. Ingående As-halt till växtfiltret var något högre, då de tre övriga HCW-filtren gav något sämre resultat än det välkontrollerade. Framför allt våtmark 4 där olika växter planterades och provades gav sämre värden. Utgående blev därför 0,016 mg As/L från anläggningen.
Krom (in 0,13 mg/L)och koppar (in 0,26 mg/L) avskiljdes väl i de två första stegen; till under detektionsgränsen som var 0,001 mg/L, men efter fyra års drift blev utgående snitthalter ca 0,004 mg/L.
Nämnda reduktioner troddes bero på adsorption på torv, medfällning med Fe och Mn och bioadsorption. Långtidsmättnad kan därför befaras.
Järnhalten varierade en del genom HCW-marken. Utgående halt till dagvattennätet blev 0,07 mg/L. Mangan misstänktes laka ut från några av filtren och slutade på höga halten 1,3 mg/L.
Maxhöjd för salixplantorna blev 2,65 m med en stamdiameter av 2 cm. Alla individer överlevde.
PCP avskiljdes enkelt i det första, anaeroba steget (in 3-200 µg/L; höga värden vid tillsats av koncentrerat lakvatten år 2012). Ut från anaerobin < 1 µg/L oavsett ingående halt. Halterna av PCDD/F överskred mestadels det önskade 0,0031 pg/L i hela anläggningen. Det är ett mycket strängt mål och skulle kräva 99,998 % reduktion. Där separation skedde föreföll adsorption vara en viktigare process än deklorering.
Slutsatser
Den provade anläggningen med HCW och salixfilter kunde behandla lakvattnet till under de uppsatta gränsvärdena för krom, koppar, arsenik, järn, olja och PCP. Dock inte för mangan eller PCDD/F:s.
I en fortsättning diskuterar man att eliminera stegen 3 och 4 (slagg- och torvfilter) och ersätta dem med ett magasin följt av växtfilter. Det senare för att utnyttja avdunstningen (vars värde här man kan diskutera).
En bra svensk genomgång av stolpimpregnering och CCA-läckage gjordes 1994 av Rune & Arne Andersson vid SLU, Uppsala.
Källa: Lévesque, S.1) , Demers, E.2), Brisson, J.2) & Comeau, Y. 1) (2017): Treatment of a mixed wood preservative leachate by a hybrid constructed wetland and a willow planted filter. Water Science & Technology, 76.1, pp 164-171.
Hela artikeln i Water Science & Technology går att köpa här.
Författarna från:
- Polytechnique Montréal, Montreal, Canada
2. Université de Montréal et institute de recherché en biologie végétale, Montreal, Canada.
Kontakt: sophie.levesque@polymtl.ca
