VA-systemens historiska utveckling. Dagens läge och framtidens utmaningar Bengt Carlsson, Håkan Jönsson Bengt.Carlsson@it.uu.se, Hakan.Jonsson@et.slu.se Innehåll 1. Sveriges VA-historik 2. Europa 3. Globalt 4. Mål och utmaningar Sverige 5. Mål och utmaningar Globalt 6. Näringsåterförsel och slamhantering 1. Sverige 1800-talet Sverige: Epidemier, hygienproblem, latriner odör. 1850: barnadödligheten i Stockholm högst bland ett antal städer i Europa. En stor del av latrinavfallet (i Sthlm) såldes till lantbrukare. Pris: 10-20 öre per kärl om 60 liter. Minskat intresse i slutet av 1800-talet pga konstgödsel Antal hämtade kärl i Sthlm runt 1900: 700 000 Latrinhämtning förekommer i minskande antal kommuner upphörde t.ex. i Göteborg 2005 1883: Första WC n i Stockholm, 20 år senare 1902: <1% 1926: 71% 1930: 200 000 st => extrema föroreningar i vattendragen (badförbud) MEN Stockholm hade lägsta barndödligheten jämfört med ett antal Europeiska städer Införandet av WC var kontroversiellt: hygien vs kretslopp EPOKER 1850-1930 Folkhälsoepoken (inkl. brandskydd) 1930- nutid Miljöskyddsepoken Nutid - Kretslopp, hållbarhet, återvinning av näringsämnen, resurseffektiv rening, micropollutants... UTBYGGNAD Tid Problem Åtgärd Avloppsvattenrening i tätorter (reningsverk för fler än 2000 personer) 1940 Synliga föroreningar Mekanisk rening Galler, sedimentation 1950 Låg syrehalt, fiskdöd Biologisk rening 1970 Övergödning Kemisk fällning+biol.ren 1990 Marin övergödning Kväverening (delvis omdebatterad) 20XX Hållbarhet Kompletterande system Läkemedelsrester Läs kursblocket! Energi, resurser Följ nyheterna 1
Hur kunde det dröja till 1930-40 talet innan avloppsvattenrening infördes? Överdriven tilltro till vattnets självrenande förmåga och utspädning dilution is the solution to pollution Oklart vem som skulle betala Oklart ansvar/lagstiftning. 2. Europa Av 540 större städer i EU (EU, 2001) hade: 168 ingen eller okänd rening 72 bristfällig primär och eller sekundär rening 223 sekundär rening (=mek + biologisk rening) 79 tertiär rening (=mek + biol + N eller P) Många, men snabbt minskande antal, städer i södra Europa har inte heltäckande avloppsvattenrening. Bryssel Avloppsplan 1980. Bryssel-Södra togs i drift 2000. Klarade 1/3 av avloppet. Bryssel Norra i drift 2007. Fram till dess behandlades inte avloppet från 1 miljoner personer. Paris till ca 1920 behandling genom avloppsbevattning 50 km2 = 5000 ha avloppsbevattnade fält. 1940 Seine Aval WWTP Europas största reningsverk 1,7 miljoner m 3 per dygn. Fosforrening 60% (80% 2015) vid normala flöden Avloppsmuseum Rom Cloaca Maxima 500-600 BC, vattentoaletter i Rom, Herculanium och Pompeij. 86% av avloppet behandlades 2001, skulle nå 95% 2004. Produktion & kvittblivning av slam 3. Globalt Source: Waste and material flows 2004 Current situation for Europe, Caucasus and Central Asia Sverige 2008: 23 kg/inv Världens befolkning 2010: 6,9 miljarder (UN) 2000: 6,1 miljarder Toaletter år 2000: (Ecosanres fact sheet 1) 1,1 miljarder (20%) med vattenburen sanitet varav300-400 miljoner med god rening (sekundär eller bättre) 2,8 miljarder med latringrop (pit latrine, VIP etc.) 2,4 miljarder (40%) utan sanitär toalett (improved sanitation) Vatten 1,1 miljarder (20%) utan säkert vatten Foto: Björn Vinnerås Sanitation coverage 4. Mål och utmaningar VA i Sverige 1. Begränsad miljöpåverkan Växthusgaser, exkl utsläppsrätter, 2020 skall vara 40% lägre än 1990 kan kanske nås 4. Giftfri miljö Exponeringen 2015 av Cd via föda och arbete vara på en säker nivå - Bedöms svårt att nå 5. Ingen övergödning fosfor till vatten minska 20% 1995 till 2010 Nås ej; Kväve till hav minska 30% 1995 till 2010 Nås ej; Baltic Sea Action Plan kväve minska 20800 ton/år (av ca 60.900 ton/år) och fosfor 290 ton/år (av ca 2090 ton/år) genomfört 2016. 8. Levande sjöar och vattendrag Vattenförsörjningsplaner med vattenskyddsområden för alla allmänna och större enskilda ytvattentäkter skall finnas 2009 Nåddes ej 9. Grundvatten av god kvalitet 2010 skall alla dricksvattenförekomster för mer än 50 personer uppfylla kraven på god kvalitet Nåddes inte 15. God bebyggd miljö 2015 skall 60% av avloppets fosfor åter till produktiv mark Bedöms svårt att nå. 2
Fosfor till vatten P till vatten 2006 (tot 2090 ton) Kväve till hav N till hav 2006 (tot 60900 t/år) Enskilda avlopp 12% AVR-verk 20% Industri 17% Dagvatten, deposition 5% Bakgrundsbelastning 2860 ton Skogsbruk 1% Jordbruk 45% NV rapport 5815, 2008 Avlopp 37% Dagvatten 1% Deposition vatten 18% Bakgrundsbelastning 59 800 t/år Jordbruk 40% Skogsbruk 4% NV Rapport 5815, 2008 Kväve och övergödning Totalt och relativt läckage Ammoniumkväve förbrukar syre => eutrofiering Ammonium- och nitratkväve ökar algproduktionen vid kvävereglering Det har varit (och är) delade meningar om nyttan av kväverening för Östersjön och Västerhavet, Naturvårdsverket anlitade därför en expertgrupp för att försöka få klarhet. Slutsatser från expertgruppen (2006): Minska P-tillförsel till Östesjön. Minska N-nedfall från luften. Minska N- och P-utsläpp till västkusten. Delade meningar om nyttan av N-rening längs ostkusten. Dock, alltför omfattande N-rening kan leda till oönskad blomning av cyanobakterier, men starkt beroende på lokal. Samhället In (ton/år) Läcker ut Kväve (mat) 50.000 22.800 (46%) Fosfor (mat) 6.150 660 (11%) Jordbruket Kväve (NPK) 155.300 24.300 (16%) Fosfor (NPK) 14.200 940 (7%) Både jordbruk och samhälle måste bli effektivare!! Procentuella förlusterna inom jordbruket mindre än i samhället. 5. Mål och utmaningar globalt Millenium Development Goals (MDG:s) Övergödda vatten exempel: Östersjön Kattegatt och Skagerrak Irländska sjön Gulf of Mexico Cheasapeak bay Många vatten runt Japan Ökar snabbt runt Kina (1,5 miljoner flyttar till stan varje månad) Sea of Marmara Ofta Vattenburna avloppssystem och intensivt jordbruk MDG 7 - Sustainable development - Half the proportion of people without access to safe drinking water and basic (improved) sanitation (1990-2015) 1,1 miljarder saknar säkert dricksvatten, men målet kan nås 2,5 miljarder saknar sanitär toalett (ca 1,2 miljarder saknar helt toalett) - Målet mycket svårt att nå. 1990-2004 minskade de utan toalett med 98 miljoner. För att nå målet behöver 1,6 miljarder få sanitär toalett - 450.000 personer per dag 2005-2015! Jämför: 1,1-1,2 miljarder har vattentoalett och bara från 300-400 miljoner renas avloppsvattnet väl. Detta har tagit 160 år sedan de började spridas. 3
MDG 7 påverkar också MDG 1: Eradicate extreme poverty and hunger MDG 2: Achieve universal primary education MDG 3: Promote gender equality and empower women MDG 4: Reduce child mortality MDG 5: Improve maternal health Global risk factors for disease and premature deaths (% of DALYs) Child underweigth for age Unsafe water, sanitation, hygiene Low fruit & vegetable intake Zinc deficiency Iron deficiency aaemia Vitamin A deficiency Child underweight ~7.9% Nutrition deficiencies ~7.4% Water & sanitation ~3.4% Total targeted by Ecosan: ~18.6% in Sub-Saharan Africa ~7.6% 854 million chronically hungry 2 billion without food security FAO, 2006 Institutionen för informationsteknologi Ref: www.it.uu.se Lopez et al. 2006. Global Institutionen and regional för energi burden och of tekink disease http://www.et.slu.se and risk factors; FAO, 2006 Nitrogen and phosphorus in excreta as % of used fertilizers 120,0% 6. Näringsåterförsel och slamhantering Carbohydrates, proteins, fats, etc Excreta nutrients as % of nutrients in used fertilisers 2002 100,0% 80,0% 60,0% 40,0% 20,0% 0,0% Developed Regions East Asia Eurasia Latin North Africa Oceania South-east America Asia and the Carribbean Southern Asia Subsaharan Africa West Asia Ref: Rockström et al., 2005 Nitrogen Phosphorus Source: FAOstat (2005) N, P, K, S, etc Miljömål God bebyggd miljö Avfall: den resurs som avfall utgör skall tas till vara i så hög grad som möjligt samtidigt som påverkan på och risker för hälsa och miljö minimeras 60% av fosforn i avlopp åter till produktiv mark 2015 35% av matavfallet skall behandlas biologiskt 2010 Varför P utpekad som viktig Utsläpp mycket kraftigt eutrofiernade Ändlig resurs ekonomiska reserven troddes räcka i 70-140 år, senaste siffran 369 år. P är essentiell kan inte ersättas av något annat ämne P i kommunalt avloppsvatten kommer från urin, fekalier - allt mindre från tvätt- och diskmedel. P-konc 1940-talet ca 2-4 mg/l. 1950-70 ökade till 10-15 mg/l. Nu: fosfatfria tvättmedel ca (3-7 mg/l), och sjunker ytterligare nu med fosfatfria diskmedel. Ersättningsmedlen för P har diskuterats påverkan på reningsverk, kläder och tvättmedel. 4
Miljökvalitetsmålet god bebyggd miljö Siffersatt etappmål kvantifierat som: senast år 2015 ska minst 60 procent av fosforföreningarna i avlopp återföras till produktiv mark, varav minst hälften bör återföras till åkermark Överordnad målformulering för avfall/avlopp: Den resurs som avfall utgör skall tas till vara i så hög grad som möjligt samtidigt som påverkan på och risker för hälsa och miljö minimeras. Resursen toalettavfall och P Det ekonomiska värdet av växtnäringen om den värderas som handelsgödsel Växttillgängligt Fosfor Kalium Svavel Totalt kväve Urin värde, milj 397 51 99 5 552 kr/år Toalettavlopp, 413 79 140 6 638 milj kr/år Avloppsslam, 28 98 12 4 143 milj kr/år Handelsgödsel, 2 072 240 404 60 2 775 milj kr/år Handelsgödsel, kr/kg 11,11 16,42 12,05 2,16 Ref: Jönsson (2011) Grundläggande om växtnäring Var finns växtnäringen Alla makronäringämnen är essentiella!! Produkt N Plant avail-n P K S Wet weight Konstgödsel 20007/08 ton (SCB, 2010) Jordskorpa, kg/ton (Nationalencyklopedien) Jordskorpa, hur vanligt (Nationalencyklopedien) Ekonomiska reservens livstid (BP, 2011; USGS, 2011) Kväve Fosfor Kalium Svavel 186 500 14 600 33 500 27 700 1,1 24 0,34 11:e 7:e 16:e 63 a 369 288 <74 a) Livstiden 63 år är beräknad efter livstiden för ekonomiska reserven av naturgas, som är den viktigaste resursen för tillverkning av mineralgödselkväve (BP, 2011). För Håkan förefaller N betydligt viktigare än P, och hur är det med S? Urine 35900 34100 2900 7800 2300 4 913 600 Faeces 4900 1500 1600 2900 500 536 000 Toilet waste 40800 35600 4500 10700 2800 5 449 600 Greywater 3800 1700 2000 1100 326 081 700 Hh-wastewater 44600 35600 6200 12700 3900 Kitchen waste, hh 7500 2300 1300 3000 700 717 400 Restaurant, catering & 900 300 200 500 100 trade waste Latrine + kitchen waste 49 200 38 200 6 000 14 200 3 600 WWTP sludge 2000(SCB) 7881 2561 5986 959 1962 1 000 000 Chem fertilizers, 186 500 186 500 14 600 33 500 27700 2007/08 Crop residues 50 000 10 000 100000 Manure, 2001 74 580 32 830 20 990 91 300 23 000 000 Waste nutrient distribution, %, g, kg/p y 100% 172 80 573 129 164 99 230 55 431 80% 55 219 548 128 183 60% 61 00 3814 40% 4015 329 876 256 20% 0% 543 60 Nitrogen Plant av N Phosphorus Potassium Sulphur Wet Weight Waste metal distribution, %, mg/p y 100% 0 402 1132 90% 95 95 4 186 80% 1 70% 0 60% 50% 2884 438 15 40% 3 30% 20% 3906 10% 4 45 69 0% 37 110 4 4 14 4 0 0 Cu Zn Cr Ni Pb Cd Hg Urine Faeces Greywater Biowaste Ref: Jönsson et al. 2005. Urine Faeces Greywater Biowaste Ref: Jönsson et al. 2005. 5
Avloppsslam kretsloppsprodukt eller industriavfall? Innehåller mycket fosfor, men tungmetaller och andra gifter ansamlas också Alternativ: Gödsel på åkermark - billigast Jordtillverkning deponitäckning (mest), markbyggnad, etc. Förbränning ännu ej i Sverige men ökar i EU Separera ut ren fosfor forskning pågår Slam till åkermark: 1998-25%, 2002 6% ( Slamstopp ), 2008-26% Ekonomiska drivkrafter viktiga både för reningsverken och livsmedelsbranschen Återföring av slam och annan avloppsnäring viktiga aktörer Naturvårdsverket Sätter krav och regler Anser att slam kan användas på åker långsiktigt under förutsättning att det blir allt renare Förslag till ny förordning: Gäller de flesta avloppsprodukter Hygienkrav för allt till mark Skärpa metallkrav Svenskt vatten (VA-verkens organisation.) Anser att slam är en säker och bra kretsloppsprodukt. Har tagit fram certifieringssystemet Revaq för att öka acceptansen för (certifierat) slam Lantbrukarna egna företagare som ofta äger jorden Intresserade av billig gödsel Vill inte äventyra kvaliteten på sin åker, eller vad som kan odlas i framtiden Är helt beroende av att de kan sälja sina produkter Återföring av slam och annan avloppsnäring viktiga aktörer Livsmedelsindustrin Köper av lantbrukarna och säljer till konsumenterna Försiktiga om bara någon % av konsumenterna blir skeptiska kan marknaden påverkas. Vissa tillåter Revaq-slam andra inte. Sommaren 2010 rekommenderade Kvarnföreningen förbud mot allt slam LRF Lantbrukarnas Riksförening viktig intresse- och lobbyorganisation. Lantbrukaren bestämmer själv om han skall använda slam eller inte. Avråder bestämt från icke Revaq-slam Stöder verbalt aktivt införandet av källsorterande system SNF Naturskyddsföreningen viktig intresse och lobbyorganisation Verkar aktivt mot all spridning av slam, även Revaq Anser källsortering vara ett önskvärt system Gunnar Lindgren skicklig lobbyist (enskilda personer gör skillnad) Helt emot all slamspridning För källsortering. 6