Moderna verk för konstgjord infiltration

I avhandlingen Modern artificial recharge plants – combining chemical flocculation with aquifer recharge har Kristofer Hägg tillsammans med mikrobiologer, hydrologer och VA-tekniker undersökt hur råvattnet från Bolmen kan förbehandlas så att problem med brunfärgning, högre NOM-halter eller mikrobiella förändringar kan helst elimineras i infiltrationssteget.

Metoden att öka grundvattenbildning genom konstgjord infiltration har visat sig vara framgångsrikt för att säkra och förstärka vattenförsörjningen på många platser i Sverige och även utomlands. Den biologiska rening som markorganismer bedriver förändrar det infiltrerande råvattnets kvalitet på flera positiva sätt, genom att ta bort lukt och smak, jämna ut temperaturen över året och möjliggöra en lagring av vatten över tid. Det grundvatten som kan hämtas från infiltrationsområdet är såväl mikrobiellt som fysikaliskt-kemiskt likvärdigt med naturligt bildat grundvatten och ibland till och med bättre, bland annat eftersom det som regel går att styra redoxförhållandena i den konstgjorda infiltrationsanläggningen så att järn och manganreduktion kan minimeras.

Men de råvatten som används för att stödja grundvattenbildningen vid svenska infiltrationsanläggningar har de senste 25 åren i allt större usträckning kommit att innehålla högre halter naturligt organiskt material (NOM), högre halter organiskt material som färgar vattnet brunt och högre frekvens av cyanobakterier (algblomningar) då ytvatten kan vara övergödda (eutrofa).

Sydvatten AB levererar dricksvatten till kommunerna i västra Skåne och försörjer en knapp miljon människor med dricksvatten. För att öka leveranssäkerheten i Sydvattensystemet, samt för att ta vara på mer av det råvatten som kan hämtas från Bolmen för Skånes vattenförsörjning, kommer infiltrationsanläggningen vid Vombverket i södra Skåne att kompletteras med råvatten som kommer att ledas ned från Ringsjöverket till Vombverket.

Avhandlingen

I avhandlingen Modern artificial recharge plants – combining chemical flocculation with aquifer recharge har Kristofer Hägg tillsammans med mikrobiologer, hydrologer och VA-tekniker undersökt hur råvattnet från Bolmen kan förbehandlas så att problem med brunfärgning, högre NOM-halter eller mikrobiella förändringar kan helst elimineras i infiltrationssteget.

Avhandlingen är en sammanfattning av fem artiklar där han detaljstuderat olika aspekter av vattenberedningskedjan: förbehandlingsmetoder, hydraulisk infiltration och mikrobiologisk-kemisk rening vid infiltrationen.

Ett vanligt sätt att avlägsna NOM och rena ytvatten är genom fällning med järn- eller aluminiumsalter. Tekniken används ofta i kombination med flotation, sedimentering eller mekanisk filtrering, kanske membranfiltrering, för att avskilja de bildade flockarna från vattnet. Hägg testade skivfilter (mikrosil), kontaktfilter på Dynasandfilter och ultrafiltrering (XIGA64 från Pentair) samt jämförde dem med de drifterfarenheter som personalen på Ringsjöverket har av att fälla och filtrera Bolmenvatten med traditionell flockning-filtrering. Förbehandlingsstudierna genomfördes med råvatten från Bolmentunneln i alla fall utom ett, kontaktfiltrering med Dynasandfilter gjordes med vatten från Vombsjön.

NOM-halten i Bolmenvattnet är tämligen hög, kring 10 mg/l. Det gör att skillnaden mellan de olika avskiljningsteknikerna inte var särskilt stor, utan att alla klarade av att behandla ytvatten i ungefär samma utsträckning (reduktion med cirka 70-80% UVA254nm mätt som UV-absorption och reduktion av NOM med cirka 50-60% mätt som milligram TOC per liter). Mikrosil och UF-membran bedömdes vara mest kompakta och yteffektiva. En traditionell kemisk fällning, liknande nuvarande Ringsjöverk, bedömdes vara ekonomiskt mest fördelaktigt vid stora flöden.

Hägg detaljstuderade även hur infiltrationen i Vombfältet förändrade vattenkvaliteten i vattnet. Här användes råvatten från Vombsjön som efter silning fick infiltrera i en bassäng som hade delats upp i två halvor, där den ena halvan hade vilat under vintern från infiltration, medan den andra hade använts kontinuerligt. De flesta bassänger i Sverige som används för dricksvatteninfiltration är i drift ett till tre år varefter de skummas och ligger i vila över vintern. Praxis säger att det är bra för bassängen att vila och exponeras för vinter, tjäle och kyla, för då tänks en del biofilm frysa bort, vilket ökar eller förhoppningsvis återställer permeabiliteten i bassängen. För att kunna provta vattnen med hög noggrannhet installerade han särskilda markvattenprovtagare som gjorde det möjligt att undersöka förändringar i det infiltrerade vattnet. Naturligt grundvatten kunde inte påverka proverna, men väl det bestånd av kronhjortar som rör sig i markerna runt Vombsjön. Några provtagare blev uppätna av kronhjortar.

Hägg testade om det var någon skillnad för bassängerna mellan vintervila och kontinuerlig drift. Ganska överraskande visade det sig att hantering av bassängen hade stor påverkan på det mikrobiella samhället i det infiltrerade vattnet och att signifikant förändring av NOM och mikrobiell sammansättning (2-log reduktion) inträffade efter redan 50 cm infiltration. Den mikrobiologiska behandlingen avskilde mindre NOM jämfört med vad kemisk fällning förmår. Bolmenvatten kan inte infiltreras direkt i Vombfältet, utan ett så NOM-rikt råvatten måste förbehandlas före infiltration, konstaterade Hägg. Vintervilan inverkade negativt på biosteget och reningseffekten i den bassänghalva som vilat var sämre jämfört med den halva som hade varit i kontinuerlig drift.

Vattnet från markvattenprovtagarna undersöktes kemiskt men också med hjälp av flödescytometrimätningar av antal celler och deras DNA-profil. På så sätt kunde Hägg detaljstudera vad infiltrationen gör med mikrofloran. Resultaten visade att infiltrationsfältet under de cirka 6 månader som denna mätning pågick kunde avlägsna 40% av det organiska materialet från Vombvattnet redan efter 50 cm filtrering i sand. Antalet celler minskade med 99% (2-log) efter 50 cm filtrering. De celler som var kvar hade proportionellt sett mer och längre DNA än vad mikrofloran i råvattnet hade. Den infiltrationshalva av bassängen som vilat under vintersäsongen avskiljde dock färre bakterier och floran i detta vatten liknade råvattnets mikroflora i större utsträckning, jämfört med förhållandena i den bassänghalva som varit i kontinuerlig drift. Biofilmens reningseffekt i infiltrationsbassängen verkade försämras då den exponerades för torka och tjäle. Kanske gjorde även den ökade permeabiliteten att vattnets uppehållstid minskade i bassängen så att biofilmen fick kortare tid på sig att gör sitt jobb. Här finns intressanta möjligheter att förbättra och kanske till och med förbilliga driften av infiltrationsbassänger för konstgjord infiltration i framtiden.