Översikt av resultat från kombinerade våtmarker för avlop

Kombinationer av olika våtmarkstyper, s k hybridvåtmarker såg dagens ljus under 1960-talet. Utvecklingen har sedan tagit fart de senaste 20 åren beroende på ökade kvävereningskrav. Denna review-artikel återger erfarenheter från 60 anläggningar med början 2003.

Våtmarker för avloppsvattenbehandling kan sorteras in efter sådana med horisontellt flöde (HF), vertikalt flöde (VF) och horisontellt flöde med fri vattenyta, FWS (Free Water Surface). Många olika kombinationer är möjliga dem emellan, vilket stimulerat intresset för att optimera kvävereningen i behandlingssystemet. I föreliggande översikt, som har hundra artiklar i referens, presenteras översiktliga resultat från 60 hybridanläggningar, belägna i 24 olika länder; främst i Europa och Asien. De flesta behandlar kommunalt avloppsvatten.

Bakgrund

De första systemen av hybridvåtmarker utvecklades under 1960-talet. Därefter följde en lugnare period, men kraven på ökad kväverening uppmuntrade byggande av hybridanläggningar i olika varianter under 1990- och 2000-talen.

Våtmarker med renodlat horisontellt eller vertikalt vattenflöde är tveksamma ur kväveseparationssynpunkt eftersom vertikalflödesanläggningarna i omättad zon visserligen oxiderar ammonium till nitrat, men inte bidrar med någon större denitrifikation utan släpper ut höga nitrathalter. Anläggningarna med horisontellt flöde är i kraft av vattenmättnad ofta anoxiska eller anaeroba och bidrar inte till nitrifikation i någon större utsträckning; däremot är denitrifikation fullt möjlig. Med fri vattenyta (FWS) kan horisontalflödesenheter däremot bidra åtskilligt till nitrifikationen.

Detta motiverar intresse för hybridanläggningar; alltså kombinationer och blandformer mellan anläggningstyperna. Även recirkulation av behandlat vatten är möjlig.

Översikten söker strukturell kunskap för 60 hybridvåtmarker från 24 olika länder. Den vanligaste hybriden är en VF-HF-kombination. Då det existerar tidigare översikter har författaren valt att rapportera artiklar från 2003 och framåt.

Våtmarkskombinationer

Författaren delar in hybridvåtmarkerna i fyra grupper. Dessutom redogörs för en grupp där hybriderna kombineras med våtmark med fri vattenyta (FWS).

1) VF-HF-hybrider.

Här rapporteras resultat från ett 20-tal anläggningar i Belgien, Estland, Tunisien, Kanarieöarna, Södra Kina, Italien, Spanien, Brasilien, Slovenien och Frankrike.

De flesta ytorna var här planterade med bladvass och arealen (totala) varierade mellan 1 och dryga 3000 m². Ostframställning, vinframställning och lakvatten från deponi var undantag från de kommunala avloppsvattnen som annars dominerade.

Resultat från denna grupp var:

BOD₅ : 84-95% för kommunalt avloppsvatten, för övriga  55-95 %.

COD:   74-94 %                      – ” –                                      – ” –     61-93 %

TSS:     85-98 %                      – ” –                                      – ” –     32-90 %

Tot-N:  14-27 %                      – ” –                                      – ” –     29-67 %

Tot-P:   35-98 %                      – ” –                                      – ” –     39-57 %

2) HF-VF-hybrider

Här ges resultat från 6 anläggningar i Mexiko, Polen, Italien, Nepal, Kina och Turkiet; alla kommunala avloppsvattenanläggningar.

Bladvassplantering var vanligast och den totala arean varierade mellan 5 och 4800 m².

Resultat från denna grupp:

BOD₅ :  78-90 % för kommunalt avloppsvatten.

COD:    77-95 %                     – ” –                                     

TSS:     81-98 %                      – ” –                                     

Tot-N:  33-80 %                      – ” –                                     

Tot-P:   40-94 %                      – ” –                     

3) Flerstegshybrider

VF-VF-HF

VF-HF-VF

HF-VF-HF

HF-HF-VF

Här lämnas resultat från 12 anläggningar i Polen, Japan, Tjeckien, Marocko, Bangladesh, Turkiet, Slovenien, Tunisien, Nya Zeeland och Korea.

Bladvass vanligast även här och areorna varierade: 3-2 200 m². Här återfanns främst avloppsvatten från livsmedelsframställning; mejeri, potatisbearbetning, garveri mfl.

För gruppen:

BOD₅ :  66-99 %

COD:    67-98 %                     

TSS:      55-98 %                     

Tot-N:   39-89 %                     

Tot-P:    45-90 %                     

4)  VF-hybrider

Denna grupp innehåller kombinationer av VF-anläggningar, ofta med ett downflow- och ett upflowsteg. Tre anläggningar finns med, från Kina och Österrike. Area från 1-320 m². Den största får vatten från vattenbruk, övriga får kommunalt avloppsvatten. Varierande växttäcke.

Resultat för gruppen:

BOD₅ : 56-99% 

COD: 26-96 %                     

TSS: 58 % (1 anl)

Tot-N: 15-59 %                     

Tot-P: 17-51 %                    

Övrig grupp med FWS.

FWS-enheterna kan finnas på olika position bland reningsstegen. Två system har även en (bio-) damm inkluderad. Elva anläggningar redovisas med area 5-73 000 m². De flesta behandlar kommunalt avloppsvatten, men den i särklass största behandlar flodvatten i Kina. Även fiskindustri, lakvatten från deponi samt avloppsvatten från blomsterodling och vinproduktion finns med. Taiwan, Thailand, Italien, Kanada, Kenya och Mexico är representerade. Varierande växttäcke.

Resultat från gruppen:

BOD₅ : 92-95% för kommunalt avloppsvatten, för övriga 48-67 %.

COD: 85-89 %                      –  ”  –                                      – ” –     63-98 %

TSS: 87-94 %                      – ” –                                      – ” –     56-90 %

Tot-N: 39-99 %                      – ” –                                      – ” –     37-92 %

Tot-P: 46-99 %                      – ” –                                      – ” –      -6-99 %

Slutsatser

Det har inte varit möjligt att inkludera annat än enkla mått i referatet.  Artikeln innehåller fler detaljer och resonemang kring varje enskild anläggning. 

Hybridvåtmarker konstrueras främst med målet kvävereduktion samt för vissa industriella avloppsvatten. 

De effektivaste systemen för att minska NH₄-N var VF-HF-hybrider som åstadkom 2,48 ± 2,84 NH₄-N per m² och d i genomsnittlig reduktion. De flesta hybrider nådde dock liknande resultat. Enkla VF-anläggningar var nästan lika goda.

Avseende totalkväve var hybridsystem som innehöll ett FWS-steg effektivast med ett genomsnittligt resultat av 4,24 ± 5,12 g Tot-N per m² och d. Variationer mellan systemen var betydligt större än för ammoniumkvävet, men alla hybrider var mer framgångsrika än enkelsystem vad gäller totalkvävet. Vad gäller övriga, mätta parametrar, BOD₅, COD, TSS och Tot-P skilde sig inte resultaten påtagligt mellan hybridsystem och enkla våtmarker.

Att kombinera våtmarker för optimal drift kan vara ett utvecklingsområde i Sverige.

Källa:  Vymazal, Jan (2013) The use of hybrid constructed wetlands for wastewater treatment with special attention to nitrogen removal: A review of a recent development. Water Research, Iss 14, 2013, P 4795-4811.

Korrespondens:  Jan Vymazal, Czech University of Life Sciences Prague, Faculty of Environmental Sciences, Department of Applied Ecology. Kamycka 129, 165 21 Praha 6, Czech Republic.

vymazal@yahoo.com