Slutsatser från NOS-projektet. Fungerar dagvattendammar så bra som vi tror? Jonas Andersson & Sophie Owenius WRS Uppsala AB Presentation på Nationell konferens Vatten, Avlopp, Kretslopp 8 april 2011 Projektet Uppföljning av dagvattenanläggningar i fem norrortskommuner (NOS = NorrOrtskommuner i Samverkan) Ett samarbete mellan fem av Stockholmsregionens norrortskommuner (Upplands-Bro, Sigtuna, Upplands Väsby, Sollentuna och Täby) Med delfinansiering från: 1
Problembeskrivning När projektet startade 2006 var läget följande: Ett stort antal dagvattendammar, våtmarker och dyl. byggda i kommunerna men endast ett fåtal följdes upp. Där uppföljning pågick, ofta stickprovtagning och ingen flödesmätning. Provtagning och analyser kostsamma. De data som erhölls var svåra att utvärdera. Frågan var: FUNGERAR DAMMARNA SOM BRA RENINGSANLÄGGNINGAR? Syften Öka kunskapen om dagvattnets föroreningsmängder. Öka kunskapen om reningsanläggningars funktion. Öka kunskapen om metodik för att utvärdera anläggningar. Ökad erfarenhet av hur dagvattenarbete kan bedrivas inom- och mellankommunalt. Metod Flödesproportionell vattenprovtagning i inoch utlopp i fem anläggningar, en per kommun, under ca två år. Kompletterande undersökningar, t.ex. sedimentundersökningar. Avstämningsmöten 1-2 gånger per år i en bred tjänstemannagrupp. Projekttid Hösten 2006 till hösten 2010. 2
Projektbudget Totala projektbudget: ca 3,6 Mkr, varav projektet beviljats 1,5 Mkr från RTK (Miljöanslaget) och 210 000 kr från SVU Projektbudgeten har disponerats på följande poster: Kommunernas investeringar i utrustning och installationer: >1,7 Mkr (ca 340 000 kr/kommun) Kommunernas drift/projektarbete: ca 650 000 kr (ca 130 000 kr/kommun) Analyser ca 500 000 kr Projektledning, datasammanställning, kompletterande undersökningar m.m. ca 700 000 kr Projektägare: Upplands Väsby kommun, Teknik och Service. WRS bistått med bl.a. projektledning och datasammanställning Steningedalens årike, Sigtuna Var ligger dammarna och kommunerna? Ladbrodammen Upplands Väsby Tibbledammen Upplands-Bro Vibydammen Sollentuna Myrängsdammen Täby 3
Flödesproportionell provtagning 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 4
Ladbrodammen Sedimentationsdamm, översilning/kärryta och slutdamm. Viss utjämningsvolym. Vatten pumpas in i dammen. Bräddning före dammen vid höga flöden. Myrängsdammen Avlång damm med grundare trösklar. Viss utjämningsvolym. Bräddning före dammen vid höga flöden. Steningedalens årike Dämning av Märstaå-tunneln. Därefter anlagda dammar och översilningsytor. Begränsad utjämningsvolym. Vid normal- och högflöde bräddar vatten till ån före dammarna. 5
Tibbledammen Fram till 1970-talet avloppsdamm. Därefter använd som dagvattendamm. Allt vatten från tillrinningsområdet passerar genom dammen. Viss utjämningsvolym. Viby Gårds dammar Permanent damm, fångstdamm, spridardike och översilningsyta. Allt vatten från tillrinningsområdet passerar genom anläggningen (översilning endast i drift vid höga flöden). Stor utjämningsvolym. De fem dagvattenanläggningarna 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 Uppmätt 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 Dominerande markanv. centrumområden bostäder (villa, radhus) jordbruk, skog, bebyggelse naturmark, bebyggelse, bostäder (vilor, radhus), naturmark centrumomr. 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% Ca 1 % av ARO 0,04 % 0,5-0,75 % 6
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. 7
Fosforavskiljning (kg/ha damm och år) 2011-04-12 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 10 000 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 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 250 200 Dagvattendamm Jordbruksvåtmark/damm (rel. lågbelastade) Spillvattenvåtmark Tibble Viby (spillvattenpåverkad?) 150 100 50 Myrängsdammen (Slogstorp) Steninge Ladbro 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Belastning P (kg/ha damm och år) 8
Fosforavskiljning (kg/ha damm och år) 2011-04-12 300 Fosforavskiljningen är belastningsberoende Ej jordbruk, ej Steningedalen 250 200 Dagvattendamm Spillvattenvåtmark Tibble Viby (spillvattenpåverkad?) R 2 = 0,962 150 100 Myrängsdammen 50 Ladbro 0 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 1,4 2,2 1,30 0,7 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% 9
Kväveavskiljning (kg/ha damm och år) 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 2011-04-12 3000 Dagvattendamm Kväveavskiljningen är belastningsberoende 2500 Jordbruksvåtmark/damm (rel. lågbelastade) Spillvattenvåtmark Viby (spillvattenpåverkad?) 2000 1500 Tibble 1000 Steninge 500 0 Ladbro Myrängsdammen Belastning N (kg/ha damm och år) Tungmetaller: 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 10
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: 33 000 kr, Kostnad per kg N: 5000 kr. Steningedalen: Anläggningskostnad 3,4 Mkr, driftskostnad 20 000 kr/år. Kostnad per kg P: 13 700 kr, Kostnad per kg N: 390 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. 11
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. Det indikerar också att det är positivt med en stor utjämningsvolym, snarare än stor permanent volym. Den flödesproportionella provtagningen har varit framgångsrik, men också tidskrävande och kostsam. Sedimentundersökningar Frågeställningar - Alternativ till vattenprovtagning? - Metod för att avgöra när det är dags att avlägsna sediment? 12
Sedimentfällor Studera nysedimentering under en begränsad period Bild av sedimentrörelser och ev. rensningsbehov Jämföra återfunna mängder i nysediment och inkommande dagvatten under aktuell period Sedimentproppar Bestämning av ackumulerad mängd/läge sedan driftstart Jämföra återfunna mängder i sediment och inkommande dagvatten sedan driftstart Bedömning av muddringsmassor Avskiljning i Myrängsdammen sedan driftstart Metodjämförelse av återfunna mängder i sedimentproppar vs vattenprovtagning Anläggning Vattenprovtagning Sedimentprovtagning Ladbro (2003) Avskiljning (kg) Återfångs i NOS-fälla (kg) v/s Cu 24 13 1,9 Zn 108 45 2,4 Cr 6,9 5,0 1,4 Ni 7,6 2,8 2,7 Pb 5,3 3,9 1,4 Myrängen (2004) Avskiljning (kg) Återfångst i NOS-fälla (kg) Cu 1,5 1,6 0,95 Zn 36 17 2,1 Cr 0,8 1,4 0,5 Ni 0,3 0,8 0,35 Pb 0,6 0,7 0,85 13
Empirisk beräkning av förväntad medelhalt i inkommande dagvatten: Cs (mg/kg TS) Cv (µg/l) Halt in enl. v.provt. (µg/l) kvot Ladbro Cr 56 6 5 1,4 Cu 151 19 21 0,9 Ni 30 3 4 0,8 Pb 44 5 4 1,2 Zn 522 85 96 0,9 Myrängen Cr 52 6 3 2,2 Cu 58 7 8 0,9 Ni 27 3 2 1,3 Pb 26 3 2 0,6 Zn 650 114 115 1,0 Steninge Cr 50 6 1 7,2 Cu 43 5 5 1,0 Ni 36 4 5 0,8 Pb 19 2 1 3,5 Zn 178 23 11 2,0 Viby Cr 57 7 3 2,6 Cu 82 10 10 1,0 Ni 32 4 3 1,3 Pb 33 4 2 1,7 Zn 332 48 31 1,5 Tibble Cr 41 5 6 0,8 Cu 125 15 17 0,9 Ni 24 3 5 0,6 Pb 32 4 6 0,6 Zn 600 102 99 1,0 Erfarenheter från sedimentundersökningar: Sedimenttjockleken var störst i anslutning till dagvattendammarnas inlopp och minskar med flödesriktningen. Skillnader mellan netto- och bruttosediment på sedimentfällorna indikerar interna sedimentrörelser med eventuell risk för vidare transport av sediment nedströms vid höga flöden. Tid för rensning i inloppen! Kritiska tungmetaller i sedimenten är Zink och Koppar Sedimentprovtagning är ett bra alternativ till vattenprovtagning för utvärdering och uppföljning. 14