Avloppsvatten vad är det? Håkan Jönsson Hakan.Jonsson@slu.se
ti 30 aug 10:15 12:00 2004, Ångström Avloppsvatten - vad är det? (HJ) (Litt. Composition of... (uppdaterat Cd & P). Hela. Kunna ungefärlig storlek på fraktionernas volymflöden, samt deras massflöden av näring. Kunna hitta data till projektet.) Hakan.Jonsson@slu.se
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
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, OFG (g/l) För Revaq ca 60 kemiska ämnen som skall följas Hakan.Jonsson@slu.se
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 Glödförlust (VS) organiskt material Undersök hur mycket av ett TS-prov som försvinner vid förbränning, oftast vid 550 C
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.
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)
Avloppsblandningar ledningssystem Svenskt Vatten Utveckling, PM110 Separat system har stora likheter med LOD, lokal dagvattenhantering Hakan.Jonsson@slu.se
Avloppsblandningar ledningssystem Svenskt Vatten Utveckling, PM110 Drän till dag gav vatten runt grundmuren när dagvattenledningen gick full. Användes fram t.o.m 1980-talet Hakan.Jonsson@slu.se
Avloppsblandningar ledningssystem Svenskt Vatten Utveckling, PM110, remissversion 2014-06-18 Idag rekommenderad utformning Dränvatten måste pumpas från hus med källare eller får man ha separat tät dräneringsledning Hakan.Jonsson@slu.se
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 2011-04) Genomsnittligt producerad vattenmängd 313 l/pe, d. (SVU-rapport 2011-04) Genomsnittligt använd vattenmängd ca 160 l/pe, d (http://www.svensktvatten.se/mitt-vatten/visste- DU-ATT/) Hakan.Jonsson@slu.se
Koncentrationer i några reningsverk Himmer Henriks fjärdsve Parameter Uppsala Rya dal rket BOD (mg/l) 170 170 210 137 COD (mg/l) 410 370 368 Tot-N (mg/l) 44 32 46 33 Ammonium 31 Tot-P (mg/l) 5,4 3,9 5,6 3,3 Susp substans (mg/l) 270 310 Utspädningsgrad 1,6 Hakan.Jonsson@slu.se
Avlopp in till reningsverken Hakan.Jonsson@slu.se
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
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 För reningsverk finns inga generella regler. Typiska krav är (årsmedelvärden): Små ARV (<10 000 pe) inlandet: 15 mg BOD7/l 0.5 mg tot-p/l Stora ARV (>10 000 pe) : 15 mg tot-n/l 15 mg BOD7/l 0.5 mg tot-p/l Mycket stora ARV (>100 000 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 (>100 000 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
3.Hushållsavloppsvatten BDT-vatten (bad-, disk-, och tvättvatten; ibland kallat gråvatten efter engelskans greywater) Urin (urine, yellow water) Fekalier (i Sverige oftast inkl. toalettpapper; faecal matter, brownwater) Spolvatten, toalett (flush water) Klosettvatten (KL-vatten), toalettvatten urin+fekalier+toapapper+ spolvatten (svartvatten, blackwater)
Flöden (mängder) Tyskland ca 150 l/p,d Sverige ca 200 l/p,d ofta beräknat och dimensionerat ca 160 l mätt (mat&dryck 10l, WC 30l, disk 30l, tvätt 20l, personlig hygien 60l, 10l övrigt) USA ca 400 l/p,d 1 pe = 70 g BOD 7 /dag personekvivalent (pe) : räkna om industribelastning till motsvarande personbelastning och detta är omvandlingsfaktorn som normalt används.
Spolvatten Beror på toalett och hur den används 30-12-6-4-2-1-0.5-0.1 l/flush 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)
Resurser i avlopp, g/p,år 100% 431 73 219 80% 60% 548 183 365 128 61 11680 9490 40% 20% 4015 329 876 256 16936 12410 0% Nitrogen Phosphorus Potassium Sulphur Organic matter Urine Faeces Greywater 2701 1825 Phosphorus free detergents assumed! Otherwise P up to 6 g/pd Ref: Jönsson et al, 2005; P in urine 0,9-1,0 g/pd. BOD
100% 80% Resurser i avlopp och köksavfall, g/p,år; l/p,år 573 80 99 230 55 431 548 73 219 128 21170 60% 183 365 61 36500 11680 40% 20% 4015 329 876 256 16936 0% 0,2 g P in greywater/p,d 100 l greywater/p,d 543 60 2701 Nitrogen Phosphorus Potassium Sulphur Wet Weight Organic matter Urine Faeces Greywater Biowaste Jönsson et al., 2005
Excretion = f(diet) Protein supply Protein supply, g/p,d 120 100 80 60 40 20 0 Animal protein Vegetal protein Sweden China Haiti India S Africa Uganda N in excreta P in excreta Amount, kg/p,yr 5 4 3 2 1 Faeces Urine Amount, kg/p,yr 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Faeces Urine 0 Sweden China Haiti India S Africa Uganda 0 Sweden China Haiti India S Africa Uganda Jönsson, H., Richert Stintzing, A., Vinnerås, B. & Salomon, E. 2004. Guidelines on use of urine and faeces in crop production. Report 2004-2, Ecosanres, Stockholm Environment Institute. Stockholm, Sweden. Download: http://www.ecosanres.org
Tungmetallfördelning Sverige, Zn troligen överskattad I fekalier. mg/p, år 100% 0 90% 1460 80% 4 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1460 365 3906 73 45 146 69 37 110 4 4 4 0 0 Cu Zn Cr Ni Pb Cd Hg Urine Faeces Greywater 73 14 Ref: Jönsson et al. 2005. Cd in faeces set to 0.015 mg/p, d New infrastructure 5 3
Tungmetallfördelning 100% Sverige, mg/p, år Zn troligen överskattad I fekalier. Old infrastructure 90% 80% 70% 60% 50% 2884 3650 365 438 365 15 1 40% 30% 20% 10% 0% 3906 5 365 45 69 37 110 4 4 14 4 0 Cu Zn Cr Ni Pb Cd Hg Urine Faeces Greywater Ref: Jönsson et al. 2005. Cd in faeces set to 0.015 mg/p, d 3 0
Tungmetallfördelning Sverige, mg/p, år Zn troligen överskattad I fekalier. 100% 90% 402 1132 80% 70% 1460 60% 50% 1460 40% 30% 3906 20% 186 New infrastructure 0 0 95 4 95 4 3 146 73 73 5 10% 365 69 45 14 37 110 4 4 4 0 0% 0 Cu Zn Cr Ni Pb Cd Hg Urine Faeces Greywater Biowaste Ref: Jönsson et al. 2005. Cd in faeces set to 0.015 mg/p, d
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 hormonerna 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 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.
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 (bajsföroreninger från bebisar, gamla och sjuka), men mycket mindre än i blandat avlopp (i snitt ~10-4 så mycket, dvs. 4 log mindre)
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, t.ex PFAS Ref: Naturvårdsverket. Redovisning av regeringsuppdrag 21. Uppdatering av "Aktionsplan för återföring av fosfor ur avlopp"
BDT-vatten och föroreningar Tungmetall flöden mer än i urin och fekalier, ungefär samma som i väl sorterat köksavfall Kemikalier och smuts och beläggningar på ytskikt är huvudsakliga föroreningskällor samt textilier. Källkontroll Dammsug istället för att skura. Undvik färg, gifter, lösningsmedel, disinfektionsämnen, etc. och gärna också parfymer, nya kläder etc. Köp miljömärkta kemikalier och textilier!! Det är DU (användaren) som bestämmer!
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.
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) Mikroplast/mikroskräp
6. Industriellt avloppsvatten Tungmetaller och nitrifikationshämmande ämnen måste kontrolleras (SVU-publikation P95). Föroreningarna måste vara behandlingsbara Utsläppsmängd och föroreningssammansättning beror på typ av industri och interna åtgärder. Varierar starkt!!! Återanvändning av processvatten högprioriterat område! Utsläppen minskar. 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.
7. Litteratur Hushållsavlopp, urin, fekalier, BDT-vatten, matavfall, toalettspolningar och matavfallskvarnsavfall täcks i kurslitteraturen: Jönsson m.fl. 2005. 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.
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/pe, år Vatten prod & distribution 65 Avlopp insamling & behandling 124 Vatten och avlopp totalt 189 Energi för att varmvatten (800-1000 kwh/p,år) är 4-5 ggr så stor Spar vatten speciellt varmvatten det spar energi!
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 400-500 kwh/p, år Värmepumpar, mest vid reningsverken, ger ca 9% fjärrvärmen Fig. http://orbital-systems.com 400 kwh/p,år återvunnen värme för alla värmepumpar 180 kwh el går åt. Ger ca 9% fjärrvärmen Spar vatten det spar energi!