Avloppsvatten vad är det?

Transkript

1 Föreläsning anpassad från Håkan Jönssons föreläsning 2016 Avloppsvatten vad är det? Björn Vinnerås Docent Miljöteknik Institutionen för Energi & Teknik

2 Målet med kommande 2h Kunna avloppsfraktionernas Flöden Sammansättning Ha ett dataunderlag för projekten

3 Innehåll 1. Beskrivande parametrar 2. Kommunalt avloppsvatten och avloppsblandningar - ledningssystem, koncentrationer och reningskrav 3. Hushållsavloppsvatten 4. BDT-vatten 5. Dagvatten 6. Industriellt avloppsvatten 7. Litteratur 8. Energi i VA-systemet

4 1. Beskrivande parametrar Suspenderad (partikulär) substans, mängd filtrerbara partiklar, SS (g/l) Grumlighet, turbiditet (FTU, Formazin Turbidity Unit; FNU Formazin Nephelometric Unit) Sedimenterbara partiklar (föreläsning om sedimentering i Kommunal och industriell avloppsvattenrening) Fosfor, P Kväve, N ph Olja och fett, FOG (g/l) För Revaq ca 60 kemiska ämnen som skall följas

5 Beskrivande parametrar Organiska föroreningsparametrar (summaanalyser): Biokemisk syreförbrukning - BOD 7, BOD 5 (g O 2 /l) Kemisk syreförbrukning - COD (g O 2 /l) Totalt organiskt kol - TOC (mg C/l) Oxidation (termisk eller våtkemisk) av organiskt bundet kol till koldioxid TS - Torrsubstans bestäms genom att allt vatten torkas bort ( C) Glödförlust (VS) organiskt material Undersök hur mycket av ett TS-prov som försvinner vid förbränning, oftast vid 550 C

6 Bakterier indikatororganismer: totala coliformer, TC, (CFU/100 ml) fekala coliformer, FC, (CFU/100 ml) Escherichia coli, E coli, (CFU/100 ml) fekala streptokocker, FS)/enterokocker (CFU/100 ml) Parasiter Ascaris - Spolmask Giardia - protozo Cryptosporium protozo Virus Ännu ovanligt växande Fager PCR teknik

7 2. Kommunalt avloppsvatten Definition Avloppsvatten, i regel förorenat vatten (men även kylvatten) som avleds i rörledning eller dike (Nationalencyklopedin) Exempel på avloppsvatten är (Miljöbalken): spillvatten (från hushåll, industrier, biltvättar etc.). dagvatten (regn och smältvatten från tak och andra ytor) kylvatten och dräneringsvatten inläckage (ovidkommande vatten) (utläckage)

8 Avloppsblandningar ledningssystem Svenskt Vatten Utveckling, PM110 Separat system har stora likheter med LOD, lokal dagvattenhantering

9 Avloppsblandningar ledningssystem Svenskt Vatten Utveckling, PM110 Drän till dag gav vatten runt grundmuren när dagvattenledningen gick full. Användes fram t.o.m 1980-talet

10 Avloppsblandningar ledningssystem Svenskt Vatten Utveckling, PM110, remissversion Idag rekommenderad utformning Dränvatten måste pumpas från hus med källare eller får man ha separat tät dräneringsledning

11 Avlopp in till reningsverken Hushållsspillvatten Industriavlopp Dagvatten (gamla kombinerade delar & läckande gatubrunnar etc.) Dränvatten (många gamla anslutningar) Inläckage Specifika inflödet per pe var 2008 för verk > 2000 pe mellan 129 och 2334 l/pe, d. Medel 616 l/pe, d. (SVU-rapport ) Genomsnittligt producerad vattenmängd 313 l/pe, d. (SVU-rapport ) Genomsnittligt använd vattenmängd ca 160 l/pe, d ( DU-ATT/)

12 Vilka koncentrationer är det i våra reningsverk? Himmer Henriks fjärdsve Parameter Uppsala Rya dal rket BOD (mg/l) COD (mg/l) Tot-N (mg/l) Ammonium 31 Tot-P (mg/l) 5,4 3,9 5,6 3,3 Susp substans (mg/l) Utspädningsgrad 1,6

13 Koncentrationer i några reningsverk Himmer Henriks fjärdsve Parameter Uppsala Rya dal rket BOD (mg/l) COD (mg/l) Tot-N (mg/l) Ammonium 31 Tot-P (mg/l) 5,4 3,9 5,6 3,3 Susp substans (mg/l) Utspädningsgrad 1,6

14 Avlopp in till reningsverken

15 Fosfor (P) och kväve (N) förekomstformer P: Organiskt (löst och suspenderat) Löst och bundet oorganiskt: Ortofosfat Polyfosfat N: Organiskt (löst och suspenderat) Oorganiskt: Ammonium Nitrit Nitrat

16 Reningskrav och Utsläppsvillkor Kraven beror av storlek och plats. Enskilda anläggningar normal skyddsnivå 90% reduktion av BOD7 motsvarar vid 170 l/pd ca 30 mg/l 70% reduktion av P ca 3 mg/l Enskilda anläggningar hög skyddsnivå 90% reduktion av BOD7 ca 30 mg/l 90% reduktion av P ca 1 mg/l 50% reduktion av N ca 40 mg/l Gräns mellan mesotrofi och eutrofi för sjö Tot-P 0,025 mg/l, Tot-N 0,6-1,2 mg/l

17 Reningskrav och Utsläppsvillkor För reningsverk finns inga generella regler. Typiska krav är (årsmedelvärden): Små ARV (< pe) inlandet: 15 mg BOD7/l 0.5 mg tot-p/l Stora ARV (> pe) : 15 mg tot-n/l 15 mg BOD7/l 0.5 mg tot-p/l Mycket stora ARV (> pe) med utsläpp i havet från norska gränsen till Norrtälje: 10 mg tot-n/l 15 mg BOD7/l 0.3 mg tot-p/l Mycket stora ARV (> pe) förväntade nya krav: ca 5 mg tot-n/l ca 5 mg BOD7/l ca 0.2 mg tot-p/l Gräns mellan mesotrofi och eutrofi för sjö Tot-P 0,025 mg/l, Tot-N 0,6-1,2 mg/l

18 3.Hushållsavloppsvatten BDT-vatten (bad-, disk-, och tvättvatten; ibland kallat gråvatten efter engelskans greywater) Per person & dag Disk 30L Tvätt 20L Personlig hygien 60L Övrigt 10L Mat & dryck 10L

19 3.Hushållsavloppsvatten Urin (urine, yellow water) 1,5L Fekalier (i Sverige oftast inkl. toalettpapper; faecal matter, brownwater) 100g Spolvatten, toalett (flush water) 30L Klosettvatten (KL-vatten) urin+fekalier+toapapper+ spolvatten (svartvatten, blackwater) Latrin (Blandat urin & Fekalier) Faecal sludge

20 Tyskland ca 150 l/p,d Sverige 160 l mätt (mat&dryck 10l, WC 30l, disk 30l, tvätt 20l, personlig hygien 60l, 10l övrigt) Dimensionering 200L USA ca 400 l/p,d Flöden (mängder) 1 pe = 70 g BOD 7 /dag personekvivalent (pe) : industribelastning omräknas till motsvarande personbelastning

21 Spolvatten Beror på toalett och hur den används L/spolning Gammal toalett >10L Halvgammal toa 6L Ny toalett 4/2L Vacuum 0,5-1L Nästa vacuum generation 0,1L Antal spolningar: Urinering 6.5 st/p,d varav 1-2 också för tarmtömning upp till 3 gånger för andra typer av avfall. Annat avfall skall kastas i korg för fast avfall. (Urban Water rapp 2005:6, sid 23)

22 Resurser i avlopp, g/p,år 100% % 60% % 20% % Nitrogen Phosphorus Potassium Sulphur Organic matter Phosphorus free detergents assumed! Otherwise P up to 6 g/pd Urine Faeces Greywater Ref: Jönsson et al, 2005; P in urine 0,9-1,0 g/pd BOD

23 100% 80% Resurser i avlopp och köksavfall, g/p,år; l/p,år % % 20% % Nitrogen Phosphorus Potassium Sulphur Wet Weight Organic matter 0,2 g P in greywater/p,d 100 l greywater/p,d Urine Faeces Greywater Biowaste Jönsson et al., 2005

24 Tungmetallfördelning Sverige, mg/p, år Zn troligen överskattad I fekalier. 100% % % 70% % 4 50% % 30% % 5 10% % Cu Zn Cr Ni Pb Cd Hg Urine Faeces Greywater Biowaste Ref: Jönsson et al Cd in faeces set to mg/p, d

25 Hormoner och läkemedelssubstanser 5-10 läkemedelssubstanser var mätbara i Stockholms dricksvatten 2005 and 40 i Uppsalas dricksvatten 2006 Risk för antibiotikaresistens Läkemedelsverket 2004 Negativa effekter i akvatiska miljöer klart visade av homonerna östradiol och etinylöstradiol (naturligt och syntetiskt kvinnligt könshormon) Fem andra kunde ha negativa effekter. Många läkemedelssubstanser reduceras endast delvis i vanlig avloppsbehandling Effekter på fiskar av lugnande medel har visats. Carbamezapine (antiepileptisk) och diclofenac(smärtstillande, antiinflamatoriskt) ofta dålig nedbrytning PFOS Väldigt stabila Oklar effekt på organismer Specifik rening på Uppsalas dricksvatten

26 Hormoner och läkemedelssubstanser Markmiljö bör vara mindre riskabel än vattenmiljö för läkemedelsrester Anpassad till hormoner i däggdjurens utsöndringar Uppehållstid i jorden ofta minst 4 månader Mark-rot-barriär hindrar upptag av många stora molekyler Men upptag av carbamezapine och transport till bladen har visats för gräs Men risken bör jämföras med ogräsmedel, insektsmedel och svampmedel som ofta sprutas i relativt stora doser på växande gröda. Doser vid gödsling 1g/ha östrogen i urin 5g/ha östrogen i nötflyt 3,6 kg/ha pesticider i Skåne på potatis till 10d innan skörd Många substanser vet man inget om Cocktaileffekt vid mkt låga doser?

27 4. BDT-vatten Många insläppspunkter stor risk för kemiska föroreninger, färger, biocider, tvättmedel, blekmedel, optiska vitmedel, tvålar, olika kroppsprodukter, damm och skräp etc.- användarens ansvar Färre föroreningar än blandat avloppsvatten inget dagvatten och inget KL-vatten Viss risk för smittämnen (fekalier), men mycket mindre än i blandat avlopp (ca 4 log 10 lägre conc.)

28 Organiska föroreningar DEHP, Di (2-etylhexyl) ftalat (DEHP), mjukgörare huvudsakligen i PVC-plaster. PAH Polyaromatiska kolväten, härstammar huvudsakligen från oljeprodukter LAS Linjära alkylbensensulfonater, ytaktivt ämne bl.a. i tvättmedel NP/NPE Nonylphenol/Nonylphenolethoxylates, ytaktiva ämnen och textilier OP/OPE Oktylfenoler, ytaktiva ämnen och textilier Bromerade flamskyddsmedel PCB Polyklorerade bifenoler Antibakteriella ämnen Sjunkande nivåer för många, men nya tillkommer Ref: Naturvårdsverket. Redovisning av regeringsuppdrag 21. Uppdatering av "Aktionsplan för återföring av fosfor ur avlopp"

29 BDT-vatten och föroreningar Tungmetaller >urin och fekalier Lika som sorterat köksavfall Föroreningskällor Hushållskemikalier smuts och beläggningar på textilier. Källkontroll Dammsug/Sveptorka istället för att våtsvabba. Undvik färg, gifter, lösningsmedel, desinfektionsämnen, etc. Parfymer, nya kläder etc. Miljömärkta kemikalier och textilier är bättre!! Det är DU (användaren) som bestämmer!

30 5. Dagvatten Ytavrinnande regn och smältvatten som rinner (via diken eller ledningar) till en recipient. First flush det första vattnet efter en regnskur sköljer med sig en mängd partiklar=> ger höga föroreningskoncentrationer i dagvattnet i det inledande skedet av ett regn. Dagvatten kan även ge hygienproblem (fekalier från djur) Lakvatten - vatten som kommit i kontakt med deponerat avfall.

31 Mängder och sammansättning Typiska föroreningar i trafikrelaterat dagvatten Suspenderat material (SS) Näringsämnen (kväve och fosfor) Olja Polycykliska aromatiska kolväten (PAH) (avgaser, däck, asfalt) Tungmetaller (koppar, zink, kadmium, bly, nickel, krom, platina)

32 6. Industriellt avloppsvatten Tungmetaller och nitrifikationshämmande ämnen måste kontrolleras (SVU-publikation P95). Föroreningarna måste vara behandlingsbara Stor variation i Utsläppsmängd och föroreningssammansättning beror på typ av industri och interna åtgärder. Återanvändning av processvatten högprioriterat område! Utsläppen minskar.

33 6. Industriellt avloppsvatten Om vattnet inte liknar hushållsspillvatten ställs ofta krav på industrin ska rena sitt avloppsvatten internt innan det släpps på avloppsnätet. Visst industriavlopp vill reningsverken gärna ha (ren BOD) Punktutsläppen från industrier i stor utsträckning åtgärdade med källsortering/uppströmsarbete Mer i kursen Kommunal och industriell avloppsvattenrening.

34 7. Litteratur Hushållsavlopp, urin, fekalier, BDT-vatten, matavfall, toalettspolningar och matavfallskvarnsavfall täcks i kurslitteraturen: Jönsson m.fl Composition of urine, faeces, greywater and biowaste. Urban Water Report 2005:6. Dagvatten internet Instustriavloppsvatten referenslitteratur SVUpublikation P95. Råd vid mottagande av avloppsvatten från industri och annan verksamhet.

35 8. Energianvändning i VA-systemet Vatten och avlopp (Lingsten m. fl., 2011) Totalt 189 kwh/p,år 2008 (inkl. kemikalier) Tot energi Process eller produkt kwh/år Vatten prod & distribution 65 Avlopp insamling & behandling 124 Vatten och avlopp totalt 189 Energi för att varmvatten ( kwh/p,år) är 4-5 ggr så stor Spar vatten speciellt varmvatten det spar energi!

36 Energipotential VA-systemet Förbrukning TWh Sverige 368 (2014) VA-verken 1,7 (2011) 0,5 % Potential Maximal energipotential (COD) 2,0 (2016) 0,5 % Biogasproduktion 0,7 (2014) Tappvarmvatten hushållen 10 (2014) 2,7 % Potential återvinning 7,5 (2014) Återvinning idag (?) Från David Gustavsson (VA-SYD)

37 Värmeenergi Energi för att värma varmvatten (Energimyndigheten, 2009) 781 kwh/p,år i villor 979 kwh/p,år i lägenheter Jfr: VA-systemet drar knappt 200 kwh/p, år Potential för enkel återvinning i huset Temperaturskillnad 60-25ºC ca 10ºC 50% verkningsgrad skulle ge kwh/p, år Värmepumpar, mest vid reningsverken, ger ca 9% fjärrvärmen Fig kwh/p,år återvunnen värme för alla värmepumpar 180 kwh el går åt. Ger ca 9% fjärrvärmen Spar vatten det spar energi!