Hur temperatur och salt påverkar borttagning av metaller, näringsämner och sediment i dagvatten biofilter

Transkript

1 Hur temperatur och salt påverkar borttagning av metaller, näringsämner och sediment i dagvatten biofilter Laila C. Søberg, Maria Viklander, Godecke- Tobias Blecken VA-teknik, Luleå Tekniska Universitet, Luleå, Sweden laila.soeberg@ltu.se 1

2 Introduktion Problemet: Dagvatten ÄR ITE rent FOÄ Cu Biocider P PAH PAH As FOÄ PAH P FOÄ Zn Fungicider FOÄ i PAH Insecticider Cd Rodenticider Pb Leds ofta direkt till recipienterna utan rening 2 I motsats till huvudsyftet med ramdirektivet för vatten

3 Introduktion Lösning: lokalt omhändertagande av dagvatten (LOD) Dagvattenbiofilter (Bioretentions system, raingardens) Fördröjning genom tillfällig magasinering i filtret och infiltration Dagvatten renas genom naturligt förekommande fysiska, kemiska och biologiska processer i filtermaterialet och växterna/rötterna 3

4 Introduktion Flexibel och mycket anpassningsbar design Mittremsa, Melbourne, Australia Parkeringsplats, orth Carolina, USA Gemensamt för alla är att de renar dagvatten Stadion, Virginia, USA Privat hus, Minnesota, USA 4

5 Introduktion Borttagning av metaller, fosfor och TSS > 90 %. Effektiv borttagning av lösta metaller Även kväve når en vattenmättad zon introduceras ME Det har inte tagits hänsyn till deras potentiella vinterbruk Endast få studier (app ) har utvärderat vinter-relaterade faktorer 5

6 Syfte Att utvärdera inverkan av SALT, TEMPERATUR och VZ på borttagning av METAL, SEDIMET och ÄRIGSÄME 6 i dagvattenbiofilter under kontrollerade laboratorieförhållanden

7 12 dagvattenbiofilter UTA Vattenmättad zon Set Upp Planterad reservoar 12 dagvattenbiofilter MED Vattenmättad zon Dagvatten inflöde Dagvatten inflöde Dagvatten inflöde O 2 O 2 Vattenmättad zon Utsläpp av renat vatten O 2 Utsläpp av renat vatten 7

8 Set Upp Dagvattenbiofiltren är speciellt anpassade till kallare klimat genom användning av: Grövre filtermaterial Infödda växtarter anpassad för kallt klimat Juncus conglomeratus Phalaris arundinacea Carex panacea 8 olika kombinationer testas samtidigt Kombination Temperatur Salt Vattenmättad zon LT Low (4.6 ± 0.6 C) o o HT High (17.1 ± 1.5 C) o o LTS Low (4.6 ± 0.6 C) Yes o HTS High (17.1 ± 1.5 C) Yes o LTVZ Low (4.6 ± 0.6 C) o Yes HTVZ High (17.1 ± 1.5 C) o Yes LTSVZ Low (4.6 ± 0.6 C) Yes Yes HTSVZ High (17.1 ± 1.5 C) Yes Yes 8

9 Experimentell procedur 2 x veckan Semi-syntetisk dagvatten 15 liter I totalt 18 veckor 9

10 Experimentell procedur Inflödesprover togs före alla doseringar Utflödes prover togs var tredje vecka Alla prover analyserades för: TSS ph Total Cd, Cu, Pb, Zn, P, O X - H 4 - Dissolved Cd, Cu, Pb, Zn, P 10

11 11 Resultat och diskussion

12 Oberoende av kombination var det en bra genomsnittlig borttagning av: TSS ( 90 %) Total Zn ( 97 %) Löst Zn ( 98 %) Total Cd ( 94 %) Löst Cd ( 71 %) Total P ( 73 %) Löst P ( 86 %) Lägsta borttagande av löst Cd var för kombination LTSVZ (71 %) % removed total Cd % removed dissolved Cd Temp C SZ Salt - Y + Y 80 Temp C SZ Salt - Y + Y 12 Lägsta borttagande av total Cd var för kombination LTVZ (95 %)

13 Total Pb Löst Pb 65 % för kombination HTS 87 % för alla andra kombinationer -302 % LTVZ är ( 85 %) % removed total Pb % removed dissolved Pb Observera enheterna 75 Temp C SZ Salt Y Y Temp C SZ Salt Y Y 13 Lägsta borttagande av total Pb var för kombination HTS. OBS. några extremvärden har utelämnats i figuren. Lägsta borttagande av löst Pb var för kombinationerna LTS och HTS. 3 ut av 4 kombinationer med VZ hade bättre ( 42 %) borttagningsförmåga.

14 Total Cu 60 % Löst Cu -469 % = ingen rening 91 % Observera enheterna 14 Lägsta borttagande var för kombination HTS. Även kombination LTVZ visade sämre borttagning ( 63 %). OBS. några extremvärden har utelämnats i figuren. Lägsta borttagande var för kombination HTS. 3 ut av 4 kombinationer med VZ hade bra ( 72 %) reningsförmåga. Kombinationer utan VZ och LTSVZ hade negativa genomsnittliga borttagningar!

15 Kväve Genomsnittlig borttagning (X) på: Observera enheterna på y-axeln -25 % X 75 % -513 % X -50 % -328 % X -18 % 100 % removed (H4) Temp C SZ Salt - Y + Y HT (75 %) är LTS (-25 %) är den enda kombination med negativ borttagning! För O x - och total hade alla kombinationer negativa genomsnittliga borttagningar = ingen rening!! 15

16 Varför kommer det ut mera O x - och total än det kommer in? Kvävets kretslopp borde ha främjats av VZ! Kvävefixering Denitrifikation Input O 3 H 4 + Org. Ureabildning Ammonifikation itrifikation ågon stans här stannar processen! Mineralisering Växter tar upp H 4 + och O 3 - Detta har gått för sig 16 Kanske även detta?

17 Om man då tittar lite närmare Varför är den genomsnittliga borttagning då negativ? Resultat för ett filter med kombination HTSVZ Datum O x - borttagning (%) Total borttagning (%)

18 Kvävets kretslopp främjats av VZ i 4 ut av 6 tillfälle Kvävefixering Denitrifikation Input O 3 H 4 + Org. Ureabildning Ammonifikation itrifikation I 2 ut av 6 tillfälle stannar processen här Mineralisering Växter tar upp H 4 + och O 3 - Detta har gått för sig 18 Kanske även detta?

19 Resultat & diskussion (upp summera) Generellt: Särskilt den osannolika kombination av hög temperatur och tillsatt salt visade dålig reningsförmåga och i vissa fall även kombinationerna med låg temperatur och VZ Att implementera en VZ förbättrar i synnerhet reningsförmågan av löst Pb och Cu men även Rening för är något mer komplicerad verkar vara många olika parametrar som påverkar denna process dock inte salt Indikerar: Det är relevant att ta hänsyn till evt. saltpåverkan om biofilter väljs som lösning till rening av dagvatten Salt orsakar en högre fraktion av vissa tungmetaller att stanna kvar i den upplösta fasen = mer biotillgängliga! 19

20 Slutsats för även i, VZ och påverkar kvarhållande av olikt 20 Det måste undersökas mer i detalj vilka parametrar som styr borttagningen av kväve och hur dessa interagerar.

21 21 Tack till

22 ågrå frågor? för att ni Laila 22