Uppföljning av fem dagvattenanläggningar i norra Stockholmsområdet NOS-dagvatten Jonas Andersson och Daniel Stråe WRS Uppsala AB Föroreningar i dagvatten Stockholm 30 november 2010
Projektet Uppföljning av dagvatten- anläggningar i fem norrortskommuner Ett samarbete mellan fem av Stockholmsregionens norrortskommuner (Upplands-Bro, Sigtuna, Upplands Väsby, Sollentuna och Täby) Med delfinansiering från:
Varför startades projektet?
Varför startades projektet? 1.Många dammar anlagda och planerade, men funkar dom?
Varför startades projektet? 1.Många dammar anlagda och planerade, men funkar dom? 2.I flera kommuner omfattande och kostsam provtagning, men svårtolkade resultat.
Läget när projektet startade 2006 Fåtal dagvattenanläggningar följs upp. Där uppföljning pågår, ofta stickprovtagning och ingen flödesmätning. Provtagning och analyser kostsamma. De data som erhålls är svåra att utvärdera.
Syften Öka kunskapen om dagvattnets föroreningsmängder. Öka kunskapen om reningsanläggningars funktion. Öka kunskapen om metodik för att utvärdera anläggningar. Metod Ökad erfarenhet av hur dagvattenarbete kan bedrivas inom- och mellankommunalt. Flödesproportionell vattenprovtagning i inoch utlopp i fem anläggningar, g en per kommun, under minst två år. Kompletterande undersökningar, t.ex. sedimentundersökningar. Avstämningsmöten 1-2 gånger per år i en bred tjänstemannagrupp. Projekttid Hösten 2006 till hösten 2010.
Projektbudget Totala projektbudget: >3 Mkr, varav projektet beviljats 50 % från RTK (Miljöanslaget) och 210 000 kr från SVU Projektbudgeten t har disponerats på följande poster: Kommunernas investeringar: >1 575 000 kr (ca 315 000 kr/kommun) Kommunernas drift/projektarbete: >346 000 kr (ca 70 000 kr/kommun) Analyser ca 600 000 kr Projektledning, datasammanställning, kompletterande undersökningar m.m. >640 000 kr Projektägare: Upplands Väsby kommun, Teknik och Service. WRS bistått med bl.a. projektledning och datasammanställning
Var ligger kommunerna och dammarna?
Flödesproportionell provtagning
Provtagnings- och flödesmätningsutrustning Kombinerade flödesmätare och provtagare Isco 6712FR vid både in- och utlopp. Flödesmätning med ekolod (nivå över olika typer av skibord) samt area/hastighetsgivare (flödesmätning i rör). Flöden loggas med t.ex. 10-minutersintervall och loggade data tankas ur ca 1 gång/månad. Prover hämta varannan vecka. Provtagaren har klimatskåp för kylning av prover. Inloppsslangar skyddas mot frysning med värmekabel och isolering (åretruntdrift).
Analyser Parameter Uttag av samlingsprov Uttag/år Antal provpunkter per anläggning Tot-P varannan vecka 26 2 PO 4 -P varannan vecka 26 2 Tot-N varannan vecka 26 2 Susp varannan vecka 26 2 Pb, Zn, Cu, Cr, Ni, Cd varannan vecka 26 2 Alifater (Tot. extraherbara) var fjärde vecka 13 2 PAH (Summa 16) var fjärde vecka 13 2
Ladbrodammen
Anläggningsår: 2002 Togs i drift år: 2003 Ladbrodammen - Upplands Väsby
Ladbrodammen - Upplands Väsby Avrinningsområdets total yta: 201 ha (centrum bebyggelse 70%, radhus- villaområden 12 %, flerfamiljehus 10 %, vägområde 8 %) Genomsnittlig avrinningskoefficient: Uppskattad till 0,31 Dammarnas/våtmarkens medelvattenyta: 5500 m 2 Storlek ca 0,9 % av det hårdgjorda avrinningsområdet
Myrängsdammen
Myrängsdammen - Täby Anläggningsår: 2003 Idrifttagande år: 2003 Ombyggd år: 2007 Dammens medelvattenyta: 1250 m 2 Storlek i % av avrinningsområdet: 0,3 % Storlek i % av det hårdgjorda avrinningsområdet: 1,1 %
Myrängsdammen - Täby Avrinningsområdets totala yta: 43,5 ha (radhus- och villaområden ca 90, flerbostadshus ca 5 %, skogsområden ca 5 %) Genomsnittlig avrinningskoefficient: ca 0,25
Steningedalens årike
Steningedalens årike i Märsta, Sigtuna Anläggningsår: 2005 Togs i drift år: 2006 Ombyggd år: 2007-2008 (dämme i tunnelmynning) Dammarnas medelvattenyta: 4200 m 2 Vattendjup i dammarna: 1.2 m Reglerhöjd i damm 1: 0.3 m Översilningsytans area: 2500 m 2 Storlek i % av avrinningsområdet: 0.009
Steningedalens årike i Märsta, Sigtuna 72 km 2 av Märstaåns avrinningsområde leds in i en dagvattentunnel. Av det leds ett delflöde på 35-40 % in i våtmarken.
Tibbledammen
Tibbledammen i Kungsängen, Upplands Bro Renoverad/ombyggd: 2006-2007
Tibbledammen i Kungsängen, Upplands Bro Avrinningsområdets total yta: 649 ha (skogsmark 36 %, ängsmark 27 %, villaområden 14 %, radhus 10 %, flerfamiljshus 10 %, väg E18 1,4 % m.m.) m Genomsnittlig avrinningskoefficient: 0,17 Dammens medelvattenyta: 5670 m 2 Storlek 0,087 % av avrinningsområdet Storlek 0,5 % av det hårdgjorda avrinningsområdet
Vibydammen
Viby Gårds dammar, Sollentuna Anläggningsår: 2002 Avrinningsområdets total yta: ca 140 ha Idrifttagande d år: 2002 (ca 1/3 bebyggda ytor) Genomsnittlig avrinningskoefficient: ca 0,15 Dammyta vid lågvattenföring: ca 700 m 2 Dammyta vid högvattenflöde: ca 1600 m 2
Viby Gårds dammar, Sollentuna
Genomförda beräkningar Massbalansberäkningar: Halten i ett 2-veckorsprov har multiplicerats med flödet för samma period för att erhålla mängd in till respektive ut från dammen. Mängd in - mängd ut = avskiljd mängd Beräkning av flödesviktade medelvärden: Mängden in respektive ut under driftsperioden har dividerats med det totala flödet under perioden. Justering av flöden: Mycket tid har lagts på att räkna om flöden för att kompensera för olika typer av fel i flödesmätningen.
Mycket omfattande datamängd Ca 2,5 miljoner flödesregistreringar. Tusentals analyser genomförda. Material, metod och resultat kommer att redovisas utförligt i rapport i Svenskt Vatten Utvecklings rapportserie under 2011.
Suspenderat material Flödesviktad medelhalt (mg/l)
Suspenderat material Susphalterna in till Steningedalen är låga jämfört med övriga anläggningar. Ko-tramp ger något högre halter ut.
Total- och fosfatfosfor (Tot-P, PO4-P) Flödesviktad medelhalt (mg/l) Andelen PO 4 -P i inkommande vatten 17-45 % av Tot-P (Lägst i Tibbledammen)
Totalkväve (Tot-N) Medelhalt (mg/l)
Klorid (Cl) Flödesviktad medelhalt (mg/l)
Tungmetaller Flödesviktade medelhalter (µg/l) Kopparföroreningar: Främst från lokala källor, vanligast är takytor och annat byggnadsmaterial som korroderar. En annan stor föroreningskälla är trafiken; framförallt slitningen av fordonsbromsar.
Tungmetaller Flödesviktade medelhalter (µg/l) Krom: främst lokala källor så som trafik, där krom frigörs vid slitage av däck - framförallt dubbdäck, bromsar och vägbeläggning, från rostfria produkter löses också krom ut. OBS! Ofta nära eller under det. gränsen. 1,0 μg/l
Tungmetaller Flödesviktade medelhalter (µg/l) Nickel kommer via atmosfärisk deposition från förbränning av kol och olja, produktion av nickellegeringar och förädling av metallen. Andra källor till dagvattnets t nickel är läckage från jord och urlakning från soptippar.
Tungmetaller Flödesviktade medelhalter (µg/l) Föreslaget gränsvärde MKN SFÄ 4 µg/l löst Cu (30-50 % löst i dagvatten?) Gränsvärde AA-MKN 20 µg/l löst Ni (50-70 % löst i dagvatten?) Föreslaget gränsvärde MKN SFÄ 3 µg/l löst Cr (65-90 % löst i dagvatten?) Gränsvärde AA-MKN 7,2 µg/l löst Pb (<5 % löst i dagvatten?)
Zink (Zn) Flödesviktad medelhalt (µg/l) Zink: galvaniserade ytor på t.ex. vägräcken, lyktstolpar, elskåp och fönsterbleck. Även slitning av fordonsdäck bidrar. Föreslaget gränsvärde Föreslaget gränsvärde MKN SFÄ 3-8 µg/l löst Zn (15-55 % löst i dagvatten?)
Relativ (procentuell) avskiljning Ämne Ladbrodammen Myrängsdammen Steningedalen Tibbledammen Viby Gårds dammar Medel* Cu 54% 32% 12% 52% 34% 43% Cr 70% 45% 3% 72% 45% 58% Cd 6% 46% 4% 39% 57% Ni 57% 20% 6% 54% 26% 39% Pb 74% 53% 2% 76% 56% 65% Zn 53% 48% 28% 59% 58% 55% SS 83% 59% 25% 82% 66% 72% Fet understruken = högsta relativa reningeffekt * ) Medelvärde utan Steningedalen Kursiverad stil = lägsta reningseffekt
Fosfor belastning och avskiljning Ladbrodammen Myrängsdammen Steningedalens årike Tibbledammen Viby Gårds dammar Upplands Väsby Täby Sigtuna Upplands Bro Sollentuna 2003 2003 2006 1973 2002 Total våtyta (ha) 0,55 0,13 0,66 0,60 0,16 Inflöde (m3/dygn) 780 280 10000 4 300 760 Uppmätt dygnsmaxflöde (m3/dygn) 10 500 750 22 600 50 300 8 080 Ytbelastning (mm/dygn) 142 224 1 485 721 475 Avrinningsområde (ha) 201 44 7 200 649 140 Avrinningskoefficient 0,31 0,25 0,25 0,17 0,15 Reducerad yta (ha) 62 11 1 800 110 21 Dammyta/reducerad yta (%) 0,9% 1,1% 0,04% 0,54% 0,76% Teoretisk uppehållstid (dygn) 11 7 1 2 3 Halter (mg/l) Tot P In 0,17 0,055 0,075 0,15 0,24 Ut 0,13 0,038 0,070 0,05 0,09 PO 4 P In 0,048 0,013 0,026 0,025 0,11 Ut 0,045 0,018 0,018 0,009 0,05 Andel PO 4 P i ink. vatten 28% 23% 35% 17% 45% Mängder (kg/ha/år ) P belastning bl ti 90 46 419 399 357 P avskiljning mv = 109 25 14 25 265 219 P avskiljning % mv = 38 % 27% 31% 6% 66% 61%
Fosfor belastning och avskiljning Ladbrodammen Myrängsdammen Steningedalens årike Tibbledammen Viby Gårds dammar Upplands Väsby Täby Sigtuna Upplands Bro Sollentuna 2003 2003 2006 1973 2002 Total våtyta (ha) 0,55 0,13 0,66 0,60 0,16 Inflöde (m3/dygn) 780 280 10000 4 300 760 Uppmätt dygnsmaxflöde (m3/dygn) 10 500 750 22 600 50 300 8 080 Ytbelastning (mm/dygn) 142 224 1 485 721 475 Avrinningsområde (ha) 201 44 7 200 649 140 Avrinningskoefficient 0,31 0,25 0,25 0,17 0,15 Reducerad yta (ha) 62 11 1 800 110 21 Dammyta/reducerad yta (%) 0,9% 1,1% 0,04% 0,54% 0,76% Teoretisk uppehållstid (dygn) 11 7 1 2 3 Halter (mg/l) Tot P In 0,17 0,055 0,075 0,15 0,24 Ut 0,13 0,038 0,070 0,05 0,09 PO 4 P In 0,048 0,013 0,026 0,025 0,11 Ut 0,045 0,018 0,018 0,009 0,05 Andel PO 4 P i ink. vatten 28% 23% 35% 17% 45% Mängder (kg/ha/år ) P belastning bl ti 90 46 419 399 357 P avskiljning mv = 109 25 14 25 265 219 P avskiljning % mv = 38 % 27% 31% 6% 66% 61%
300 Fosforavskiljningen är belastningsberoende damm och å r) 250 200 Dagvattendamm Jordbruksvåtmark/damm (rel. lågbelastade) Spillvattenvåtmark Tibble Viby (spillvattenpåverkad?) iljning (kg/ha 150 Fosforavski 100 Myrängsdammen (Slogstorp) 50 Steninge 0 Ladbro 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Belastning P (kg/ha damm och år)
300 Fosforavskiljningen är belastningsberoende Ej jordbruk, ej Steningedalen 250 Dagvattendamm Tibble ljning (kg/ha damm och år r) 200 150 Spillvattenvåtmark R 2 = 0,962 Viby (spillvattenpåverkad?) Fosforavski 100 Myrängsdammen 50 0 Ladbro 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Belastning P (kg/ha damm och år)
Kväve belastning och avskiljning Ladbrodammen Myrängsdammen Steningedalens årike Tibbledammen Viby Gårds dammar Upplands Väsby Täby Sigtuna Upplands Bro Sollentuna 2003 2003 2006 1973 2002 Total våtyta (ha) 0,55 0,13 0,66 0,60 0,16 Inflöde (m3/dygn) 780 280 10 000 4 300 760 Uppmätt dygnsmaxflöde (m3/dygn) 10 500 750 22 600 50 300 8 080 Ytbelastning, medelflöde (mm/dygn) 142 224 1 515 721 475 Avrinningsområde (ha) 201 44 7 200 649 140 Avrinningskoefficient 0,31 0,25 0,25 0,17 0,15 Reducerad yta (ha) 62 11 1 800 110 21 Dammyta/reducerad yta (%) 0,9% 1,1% 0,04% 0,54% 0,76% Teoretisk uppehållstid (dygn) 11 7 1 2 3 Halter (mg/l) Tot N In 1,9 2,3 1,45 1,3 3,5 Ut 14 1,4 22 2,2 130 1,30 07 0,7 19 1,9 Mängder (kg/ha/år ) N belastning 998 1 900 8 346 3 289 5 105 N avskiljning mv = 1012 267 88 882 1 562 2 261 N avskiljning % mv = 27 27% 5% 11% 47% 44%
3000 Dagvattendamm Kväveavskiljningen är belastningsberoende 2500 Jordbruksvåtmark/damm (rel. lågbelastade) Spillvattenvåtmark Viby (spillvattenpåverkad?) m och år) g (kg/ha dam 2000 1500 Tibble Kvä äveavskiljnin 1000 500 Steninge Ladbro 0 Myrängsdammen 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 Belastning N (kg/ha damm och år)
Är dagvattendammar kostnadseffektiva? Enligt Naturvårdsverkets analys inom ramen för Baltic Sea Action Plan (NV rapport 5984) är kostnaden för avskiljning i dagvattendammar 4600-26 000 kr/kg P eller 1600-4800 kr/kg N. Kostnaden för avskiljning av P och N i kommunala avloppsreningsverk är enligt samma rapport 180- ca 5000 kr/kg P eller 38-102 kr/kg N. En enkel beräkning av kostnaden för avskiljning i Myrängsdammen, Steningedalen och Tibbledammen har gjorts. Kapitalkostnaden har skrivits av på 20 år. Myrängsdammen: Anläggningskostnad 570 000 kr, driftskostnad 20 000 kr/år. Kostnad per kg P: 32 000 kr, Kostnad per kg N: 5000 kr. Steningedalen: Anläggningskostnad 3,4 Mkr, driftskostnad 20 000 kr/år. Kostnad per kg P: 13 000 kr, Kostnad per kg N: 360 kr. Tibbledammen: Anläggningskostnad 650 000 kr, driftskostnad 20 000 kr/år. Kostnad per kg P: 360 kr, Kostnad per kg N: 60 kr.
Råd och rekommendationer för dammutformning Led om möjligt in hela flödet till dammen, det ger en högre absolut avskiljning (Tibble, Viby). By-pass endast om flödesvariationen är extremt stor. Stor utjämningsvolym och möjlighet att nyttja kompletterande ytor för överdämning/översilning gynnsamt (Viby) För hög kostnadseffektivitet ska belastningen vara hög i förhållande till dammytan. En lägre ytbelastning ger dock ofta högre procentuell avskiljning, vilket är väsentligt vid t.ex. känsliga recipienter. Väl utvecklad vegetation viktigt (inte minst undervattensväxter). T.ex. Tibbledammen har en mycket tät undervattensvegetation.
Slutsatser Dammarna visar tydlig avskiljning av näringsämnen och föroreningar, i nivå med förväntad avskiljning eller i några fall bättre. Steningedalen lägre avskiljning än förväntat, men med facit i hand så ligger den i nivå med jordbruksvåtmarker. Stor avskiljning sker antagligen i dagvattentunneln. Resultaten för Tibble och Viby indikerar att det är en fördel att leda in hela flödet till anläggningen, ej by-pass. Den flödesproportionella provtagningen har varit framgångsrik, men också tidskrävande och kostsam.
Projeketets hemsida: http://dagvattenguiden.se/nos-dagvatten.html