Otillåtna kopplingar i avloppssystem med separata ledningar för spillvatten och dagvatten har medfört ett förorenat dagvatten direkt till recipienterna i Shanghai och Hefei. Här är en jämförelse mellan nio separata och tre kombinerade system i delområden i dessa städer avseende föroreningsutsläpp.
Av: Jörgen Hanaeus
Äldre separata avloppssystem i Kina lider ofta av många otillåtna anslutningar av spillvatten till dagvattenledningen. Av detta skäl blir dagvattensystemets utsläpp till recipient inte så mycket mindre än det kombinerade systemets bräddning. Man rekommenderar i Kina en pumpning av torrvädersflödet i dagvattenledningar (interception) till spillvattenledningen och avloppsverket. Tolv system har undersökts; fyra i Shanghai, varav ett kombinerat, och åtta i Hefei, varav två kombinerade. Interceptionens omfattning har kontrollerats och via flödesmätningar, vattenprovtagningar i flera punkter samt modellberäkningar har det sammanlagda föroreningsutsläppet (exklusive avloppsverket) per hektar och år beräknats och jämförts för de olika systemen.
Bakgrund
De kombinerade avloppssystemens problem med bräddning har medfört val av separata system för spill- och dagvatten i många tätorter internationellt. De senaste decennierna har därför separata system byggts i Kina och numera säger de nationella reglerna där att nytillkommande områden ska ha separata system. De gamla centrumområdena har vanligen kombinerade system och i övrigt förekommer många otillåtna anslutningar av spillvattenledningar till dagvattensystemet, särskilt för de äldre separata systemen.
En intressant fråga blir då om ett separat system, som tänkt, släpper ut mindre föroreningsmängder till recipient än ett kombinerat. För att få svar på detta har man i Kina undersökt tolv olika avloppssystem i Shanghai och Hefei. Nio separata system av olika ålder och tre kombinerade system. Avloppsverkens utsläpp har inte inkluderats i jämförelsen.
Shanghais stadsbefolkning är ca 9 miljoner invånare och Hefeis dito drygt 3 miljoner.
Näten
De separata systemen har en interception vilket innebär att man pumpar torrvädersavrinning från dagvattensystemet till spillvattensystemet. Lämplig omfattning är under diskussion och detta projekt avser att bidra med svar.
De fyra näten som undersökts i Shanghai är bostadsområden. De tre separata näten servar 250-450 ha med en befolkningstäthet av 350-400 inv/ha. Det fjärde är kombinerat och servar ett bostadsområde om 130 ha och 370 inv/ha. Avrinningskoefficienterna φ har bedömts vara 0,6-0,7. Årsmedelnederbörd 1190 mm.
I Hefei har åtta delområden ingått i undersökningen, varav två med kombinerade nät; ett i ett affärsområde med 287 ha och 380 inv/ha, φ = 0,7 samt ett i ett småhusområde om 220 ha, 60 inv/ha och φ = 0,4.
De sex separata systemen som studerats i Hefei har areorna 3-117 ha och befolkningstätheten 210-430 inv/ha utom ett industriområde (φ=0,5). Fyra system är i bostadsområden med φ = 0,6-0,7 och ett i ett blandat bostads- och affärsområde med φ=0,5. Årsmedelnederbörd 996 mm.
De kombinerade näten bräddar i allmänhet via pumpar, då de flesta områden i regionerna är lågt liggande.
I de separata systemen strävar man alltså efter att pumpa allt torrvädersflöde i dagvattenledningarna till spillvattenssystemet eftersom det i huvudsak består av otillåtna spillvattenbidrag. I ett par äldre system räcker inte överpumpningskapaciteten, utan spillvattenförande dagvatten går rakt ut i recipienten.
Fältmätningar
Automatiska provtagare installerades i de flesta pumpstationerna för att få kvaliteten under torrväders- och nederbördsperioder. Mätningar genomfördes mellan maj 2008 och september 2012. Prov togs med 10 min intervall den första nederbördstimmen och därefter med 20-30 min intervall. Under torrväder provtogs med 120 min intervall. Mellan 7-19 regntillfällen provtogs i varje enskilt avrinningsområde. Nederbördsmätare fanns i varje område. Analyser gjordes för SS, COD, Tot-P, Tot-N och NH4-N.
Flöden bestämdes via pumpstationsdata eller v-A flödesmätare. Modellen InfoWorks CS v 10.5 användes för hydrauliska nätberäkningar till årlig vattenbalans.
Medelkoncentrationen av analyserade komponenter under varje regntillfälle, EMC (Event Mean Concentration) beräknades. Medelvärden för EMC:s kalkylerades för varje system.
För att kvantifiera den otillåtna anslutningen av spillvattenledningar analyserades tre av de separata systemen noggrannare under torrvädersavrinning.
Resultat
För de tre detaljanalyserade separata systemen erhölls otillåtna anslutningar motsvarande 35,4 ,51,7 och 74,0 %, respektive.
Genomsnittlig EMC i separata system/Shanghai var: COD 250 mg/l och SS 416 mg/l. För det kombinerade systemet: COD 452 mg/l och SS 469 mg/l.
Separata system/Hefei: COD 260 mg/l och SS 371 mg/l. Kombinerade system: COD 310 mg/l och SS 624 mg/l.
De årliga föroreningsutsläppens (exkl avloppsverkens) medelvärden beräknades och gav: Separata system: COD 1070 kg/ha, år och SS 1672 kg/ha,år. Kombinerade system: COD 1484 kg/ha, år och SS 2420 kg/ha, år.
Haltvärden och årsutsläppsvärden finns även redovisade områdesvis (12 st). Där ingår också fosfor- och kvävevärden.
Slutsatser
EMC:s för de kombinerade systemen var av liknande storlek som vad som rapporterats från i-länder, medan EMC:s för de separata systemen var högre. EMC:s för de separata systemen var något lägre än för de kombinerade.
I systemen med mest otillåtna anslutningar var total föroreningsbelastning på recipienten större för det separata systemet än för närliggande/jämförbart kombinerat system.
Shanghai har ökat kraven på interceptionskapacitet i dagvattensystemen till 40 %. Det är rimligt att man i Kina försvarar sitt val av separata system med att dels successivt lyfta av otillåtna anslutningar, dels kräva bättre interceptionskapacitet. Härigenom kan målet att föroreningsutsläppet från dagvattensystemet ska vara klart lägre än från det kombinerade systemet uppnås.
Undersökningen känns ambitiös och det är inte så ofta det visas samlade, synbarligen välmätta data från hela avrinningsområden.
Källa: Li, Tian; Zhang, Wei; Feng, Cang; Shen, Jun (2014): “Performance assessment of separate and combined sewer systems in metropolitan areas in southern China.” Water Science & Technology 69, 2, pp 422-429.
Hela artikeln i Water Science & Technology finns att läsa här.
Författarna: State Key Lab of Pollution Control and Resource Reuse,
Tongji University, Shanghai 200092, China.
Korrespondens och kontakt: tianli@tongji.edu.ch
