Våtmarker för avloppsvattenbehandling har undersökts i pilotskala med avseende på strömningsbild och igensättning med partiklar. Bladvass och kaveldun har ställts emot oplanterad våtmark. Belastningen av organiskt material har också varierats.
Av: Jörgen Hanaeus
En studie har genomförts för att förstå mera av strömning och igensättning av våtmarker med horisontell strömning, såväl över som under mark. Åtta pilotskalevåtmarker har konstruerats; med kaveldun, bladvass eller ovegeterade. Vattenytan har varierats via varierande in- och utlopp och spårämnesförsök har genomförts. Belastningen har varierats till medveten överbelastning. Positioner för partikelavsättning har identifierats, liksom växternas utrymme i den våta matrisen.
Bakgrund
Våtmarkens förtjänster som behandlingsmetod för avloppsvatten i små samhällen framhålls.
Som huvudsaklig minuspost anges igensättningen, beskriven som en successiv förlust av porositet och hydraulisk konduktivitet. Orsaker är ackumulering av partiklar från avloppsvattnet, tillväxt av biofilm, växtutbredning och kemiska utfällningar.
Igensättning är en del av anläggningens natur (avskiljning), men kan fördröjas med god design. Dess fördelning i en anläggning t ex beror mycket på den hydrauliska utformningen.
Vid ingången till våtmarken sker partikelanrikning via filtrering som kan ge en snabb igensättning, följd av pölbildning. Storleken av partikelbelastningen kan ofta förklara sådan igensättning; överbelastning är inte ovanlig. Någon form av förbehandling är därför vanlig före våtmarken (slamavskiljare).
Hydrauliken är viktig; vattnet följer minsta motståndets lag och placeringen av in- och utlopp är viktig.
Planterade växter påverkar hydraulik inkl porositet och rötter med rhizomer behöver utrymme, vilket sänker konduktiviteten. Litteraturuppgifter anger 5 % volymsförlust och 12-15 cm rotnedträngning (kaveldun).
Här beskrivna försök avser att utvärdera den hydrauliska funktionen för åtta olika pilotvåtmarker med avseende på organisk belastning, vegetation, och flödestyp.
Metod
Åtta pilotvåtmarker anlades i nordvästra Spanien, vid Leons avloppsverk, och utgjordes av glasfibertankar (0,8m*1,3m*0,55m). De numrerades CW 1-5, 6 och 6’ samt 7. Tankarna 1-4 hade fri vattenyta, tankarna 2-4 hade grusbädd under vattnet, 1-3 var planterade med kaveldun, 4 var oplanterad. 1-2 hade ytligt utlopp medan 3-4 hade bottenutlopp.
Tankarna 6-7 hade alla grusbäddar och bottenutlopp. 5-6’ var planterade med bladvass; 7 var oplanterad.
Denna fördelning gav möjlighet att undersöka effekten av: fri vattenyta contra undermarksströmning/ typ av vegetation/ yt- resp bottenutlopp/ överbelastning med organiskt material (tankar 6 och 6’, lika f ö).
Belastningen av förbehandlat avloppsvatten var 50 mm/d (för 6’: 100 mm/d) kontinuerlig belastning och sommartid: 3 g BOD/m2,d och g TSS/m2,d sommartid samt 10 g BOD/m2, d och 15 g TSS/m2,d vintertid.
Anläggningarna drevs i 3 år och de 4 sista månaderna dubblerades den hydrauliska belastningen.
Hydraulisk konduktivitet mättes på fyra positioner i varje tank liksom vattnets innehåll av partiklar (djup 15 cm resp 32 cm). Spårämnesförsök genomfördes under 6 dygn; där KBr injicerades i varje våtmarkstank under 2 minuter och utloppsprov togs var 4:e timme då även flödet kontrollmättes. Analys av hydrauliska parametrar genomfördes.
När anläggningen togs ur drift separerades allt växtmaterial från gruset och indelades i material över resp under grusytan.
Resultat
Partikelkoncentrationerna (mg/l) i form av nivåkurvor för djupen 15 cm resp 32 cm genom de olika tankarna presenterades i figurer.
Reduktioner var över 75 % för BOD och 90 % för TSS i samtliga tankar. De gav bättre resultat sommartid än vintertid.
Vegtationen förbättrade behandlingen, särskilt för Kjeldahl-N, NH4-N och ortofosfat. Kaveldun gav bättre utfall år 1 men mot slutet av treårsperioden var bladvassen bättre avseende kväve.
Grusbädden (undermarksströmning) gav bättre P-reduktion än våtmark med fri vattenyta.
Beträffade belastning med organiskt material avskiljde den tank som fick dubbel belastning också mest material (en faktor 4). Partikelspridningen var också mer heterogen i denna tank, med stora mängder i ytskiktet.
Växternas inflytande på hydrauliken var påtaglig och i slutet av undersökningsperioden var konduktiviteten mellen 3-5 ggr högre i oplanterad våtmark jämfört med planterad. Rotdelarna vägde mer än ovanmarksdelarna för båda växtslagen (1,5-2,5 ggr).
Slutsatser
Mängden partiklar som återfinns i våtmarksmaterialet kan relateras till belastningen av organiskt material. Växterna minskar den hydrauliska konduktiviteten med uppemot 20%
och kaveldunet har större undermarksdel än bladvassen. Undermarksströmning ger en stabilare strömning jämfört med fri vattenyta. Växter kan få system med fri vattenyta att utnyttja underliggande grusvolym bättre.
Källa: Tidskrift Water Research. Hemsida www.elsevier.com/locate/watres
Författare: Pedescoll, A.a,b), Sidrach-Cardona, R.a,b), Sánchez, J.C.a,b), Carretero, J.c), Garfi, M.c), Bécaresa,b)
Hela artikeln i Water Research finns att köpa här.
a) Environmental Institute, University of Leon, c/La Serna 56, 24007, Léon, Spain.
b) Ecology Section, Department of Biodiversity and Environmental Management, University of Léon, Campus de Vegazana s/n, 24071 Léon, Spain.
c) GEMMA – Group of Environmental Engineering and Microbiology, Department of Hydraulic, Maritime and Environmental Engineering, Universitat Politecnica de Catalunya-BarcelonaTech, c/Jordi Girona 1-3, Building D1, E-08034 Barcelona, Spain.
Korrespondens: A. Pedescoll: apedea@unileon.es
