För att avskilja näring och metaller ur dagvatten provas planterade biofilter. Här har flera olika media använts i filtret och de har jämförts med oplanterade ytor i pilotskala. Provade media med växter har lyckats bättre än planterade och oplanterade sandfilter.
Av: Jörgen Hanaeus
Föreliggande studie har utvärderat olika medier för biofiltrering av dagvatten avseende reduktion av näring och metaller, särskilt i partikelform. Experiment har utförts i planterade och oplanterade kolonner; 30 av varje. Sandjord (loamy sand) har varit en beståndsdel i alla kolonner. Den (enda) växt som provats är veketåg (Juncus effusus). För alla media som testats uppmättes en reduktion av ammoniumkväve, fosfatfosfor, kadmium, koppar, bly och zink. Nitrathalten ökade dock. De vegeterade ytorna gav i allmänhet bättre resultat och dessutom en ökad hydraulisk kapacitet.
Bakgrund
Urbant dagvatten kommer i kontakt med många material och kan därigenom betraktas som förorenat. Biofiltrering är en behandlingsmetod som sorteras in under begreppet grön infrastruktur (GI). Den har visat lovande resultat för att kapa flödestoppar och avskilja vissa föroreningar; biofiltren är också intressanta som estetiska inslag i den urbana miljön. På minussidan finns en successiv igensättning varför materialval och filterdesign är viktigt. Nyttjad vegetation ska t ex inte störas av valt filtermedium.
Perlit och vermikulit är tänkbara filtermedia; särskilt är vermikulit en god tungmetallavskiljare. Var för sig är de dock mindre effektiva för näringsseparation. Även zeoliter är tänkbara och ger god avskiljning av flera ämnen. Sandjord är vanlig som växtmedium, har lågt näringsinnehåll, men är måttligt effektiv som avskiljare. Attapulgit, ett lermineral med formeln (Mg, Al)2 Si4O10 (OH).4 H2O, liknar bentonit och används även till medicinska ändamål (mot diarré), är ett ofta förbisett alternativmaterial för näringsupptag och borde provas. Kombinationer av de ovannämnda materialen får sägas vara undersökta i liten utsträckning och det är därför motiverat att inkludera sådana i en undersökning av föreliggande typ.
Material och metod
60 filter av PVC, φ110 mm & L= 600 mm fylldes med filtermedium som underlagrades av ett övergångslager av grov sand samt ett dräneringslager till utlopp och provtagning. Innerväggarna ruggades för att minska risken för kanalbildning. 30 filter användes utan vegetation medan 30 planterades med Juncus effusus. Plantorna togs från ett lokalt växthus och var 24 månader gamla. Rötterna tvättades. Alla filter vattnades varannan vecka under 18 veckor med kommunalt dricksvatten, varefter följde 10 veckor med syntetiskt dagvatten för alla ovegeterade och hälften av de vegeterade kolonnerna. Återstående hälft tillsattes kommunalt dricksvatten.
Partikelstorlekar som användes:
Sandjord 0,05-3,4 mm, Perlit 1-3 mm, Attapulgit 0,5-1,4 samt 1,4-4,5 mm, Vermikulit 0,35-0,5 mm, 0,5-1,4 mm samt 1,4-4 mm, Zeolit 0,8-1,4, 1,4-2 samt 2-6 mm.
Strävan var att hålla en infiltrationshastighet av 100-300 mm/h. Kombinerade material tillsattes som blandning, inte som lager. Tio blandningar provades, med tre replikat.
Det syntetiskt producerade dagvattnet höll 0,4 mg NH4-N/L, 0,95 mg NO3-N/L, 0,35 mg PO4-P/L, 0,0045 mg Cd/L, 0,045 mg Cu/L, 0,15 mg Pb/L och 0,30 mg Zn/L. För att i någon mån simulera dagvattenavrinning tillsattes 2 ggr 0,63 L per filter och vecka samt 9,41 L var 60 dag. Provtagning utfördes 30 dygn efter doseringsstart och därefter vart 10 dygn. Vegetationen provtogs vid 6 tillfällen, det första som noll(doserings)prov. Infiltrationskapaciteten (mm/h) uppmättes vid 11 tillfällen. Doseringen pågick i 28 veckor.
Resultat
Bäst lyckades kombinationen LSPVA, dvs Sandjord (Loamy Sand) + Perlit + Vermikulit + Attapulgit med separationerna: NH4-N 89,7 %, PO4-P 66,3 %, Cd (under detektionsgränsen 0,045 µg/L), Cu 76,2 %, Pb 99,7 % och Zn 99,3 %. Kombinationerna LSPA och LSV gav också god effekt, något under den förra. Zeolit-kombinationerna var måttligt framgångsrika. Sämst lyckades den rena sandjorden med NH4-N 46,1 %, PO4-P 32 %, Cd (under detektionsgränsen), Cu 59,3 %, Pb 94,7 % och Zn 98,1 %. I samtliga fall ökade nitrathalten i vattnet.
Beträffande infiltrationshastighet för oplanterad jord var kombinationen LSPVA bäst med 161 mm/h. Även här var sandjorden sämst med 60 mm/h. Alla kombinationer gav högre värden efter plantering, ex LSPVA 261 mm/h. Infiltrationshastigheten steg med tiden för alla planterade ytor men sjönk med tiden för alla oplanterade ytor.
För partikelinnehåll, mätt som turbiditet och torrsubstans, var kombinationen LSPVA åter främst med 35 FTU resp 78 mg/L och sandjorden åter sämst med 524 FTU resp 422 mg/L.
Tillväxten av tuvor av Juncus effusus var tämligen likformig och en yta för tuvorna av ca 1 600 mm2 växte under mätperiodens 28 veckor till ca 5 000 mm2. Kvoten rötter/stjälkar var initiellt ca 0,5 för alla kombinationer och efter 28 veckor ca 1,1.
Slutsats
De flesta provade medierna lyckades väl med att separera näring och metaller från det syntetiska dagvattnet. Generellt lyckades kombinationen LSPVZ bäst men även LSA och LSPA gav goda resultat. Sämre resultat med enbart sandjord.
Näringsavskiljningen varierade med flödet medan metallseparationen var stabilare. Nitrathalterna ökade. Plantering av ytorna med Juncus effusus gav en ökad infiltrationshastighet.
Inga temperaturuppgifter lämnas, vilket kan bero på att försöken utfördes i Sydafrika; inga köldproblem således.
Källa: Jacklin, D.M.1), Brink, I.C.1) & Jacobs, S.M. 2). Urban stormwater nutrient and metal removal in small-scale green infrastructure: exploring engineered plant biofilter media optimisation. Water Science & Technology 84.7, pp 1715-1731.
Författarna från:
Department of Water and Environmental Engineering, Stellenbosch University, Private Bag X1, Matieland 7602, South Africa.
Department of Conservation Ecology and Entomology, Stellenbosch University, Private Bag X1, Matieland 7602, South Africa.
Kontakt: icbrink [a] sun.ac.za
