Infiltrasjon av gråvann over tid og påvirkningen av nedbør på infiltrasjonsgrøften - kolonneforsøk.

Abstract

I Norge finnes det omtrent 287.000 infiltrasjonsanlegg til behandling av avløpsvann, knappe 17 000 av disse har tilførsel av gråvann og resterende blandet avløpsvann. Gråvann har en mindre belastning av næringsstoffer og patogene mikroorganismer, og er av den grunn mer egnet for sensitive områder. I utførte eksperimenter har infiltrasjonskolonnene fått tilførsel av gråvann. Mange av infiltrasjonsanleggene ut i felt utsettes for overbelastninger, er av eldre alder og oppnår ikke forventet renseeffekt. Det er gjennomført eksperimenter hvor forbehandlet gråvann ble infiltrert i kolonner fylt med ulike filtermaterialer, over en periode på 14 mnd. I arbeidet med kolonneforsøkene som tar for seg infiltrasjon av gråvann, har hver av kolonnene en replika, og fire forskjellige varianter av filtermateriale er undersøkt. Anlegget har vært i kontinuerlig drift i over ett år, med høy belastning. Innholdet av organisk materiale har vært fire ganger så høyt i innløpet til kolonnene, som ved sammenligningsåret. Tilsvarende har andre standardparametere vært over dobbelt så høye i innløpet til kolonnene. Resultatene viser at selv kun med ett år med høy belastning har infiltrasjonsmassene fått en redusert renseevne for mikroorganismer, gjennomsnittlig 1 log redusert retensjon for modellorganismen S.t.28B og gjennomsnittlig 2 log redusert retensjon for E.coli. Tilsvarende gir resultatene at retensjonen av fosfor er avtakende. Med klimaendringer må infiltrasjonsanleggene i tillegg ta unna en større hydraulisk belastning som nedbøren skaper, noe som gir en fortynningseffekt som vil kunne forstyrre den kjemiske balansen i infiltrasjonsgrøften og gi frigjøring av fosfor som er bundet i filteret. Som en del av kolonneforsøket har oppsamlet regnvann blitt tilført kolonnene for å undersøke potensiell desorpsjon av virus og fosfor. Resultatene viser at desorpsjon av virus var på opptil 6,4 % av total konsentrasjon ut fra kolonnene etter nedbør. Desorpsjon av fosfor resulterte på det meste til en fordoblet konsentrasjon ut, når konsentrasjonen inn var lav. I følge kalkulert massebalanse av akkumulert fosfor i filtermaterialet over tid, ga dette en andel i ‰-området. Betingelser under forsøket med desorpsjon av fosfor var kun tilførsel av regnvann og kolonnene hadde hatt en hvileperiode på ca. tre uker før regnskyll. Resultatene indikerer at små mengder fosfor kan lekke ned til grunnvannet under ekstrem nedbør og at tilbakeholdelsen av sykdomsorganismer blir redusert etter lang tids bruk. Ved begge desorpsjonsforsøk viser det seg at for å redusere effekten av desorpsjon knyttet til nedbør, bør infiltrasjonsgrøfter bli bygget med et dypere lag av masse med god bindingskapasitet før mettet sone. Dybden på laget bør strekke seg over 20 cm basert på resultatene, potensielt ca. 40 cm. Dette har ifølge resultatene gitt en bufferkapasitet for både mikrorgansimer og fosfor.

In Norway there are about 287.000 infiltration beds for the treatment of wastewater; of this, scarcely 17.000 receive greywater and the rest mixed wastewater. Greywater have a smaller load of nutrients and pathogenic microorganisms, and are therefore more suitable for sensitive areas. In this experiment the infiltration columns have received greywater. As for many of the infiltration beds found out in the field, they are exposed to overloads, are of older age and do not achieve acquired treatment efficiency. Experiments with pre-treated greywater have infiltrated to columns, filed with different filtermaterials, over a period of 14 months. The experiments involve investigation of infiltration of greywater to columns, each with a replica and a variety of filtermaterial. The facility have been in continues operating for over a year, with high loading. The content of organic matter have been four times as high in the inlet to the columns then for the previous comparing period. Likewise, the standard parameters have been twice as high in the inlet to the columns. Results show that even one year of high loading result in a reduced treatmentefficiency of microorganisms, average reduction of retention is 1 log for the modelorganism and average reduction of retention for E.coli was 2 log. Corresponding results showed also an ongoing reduction in retention of phosphorus. With the ongoing climate change, infiltration beds need also to transport a higher hydraulic load because of the precipitation, resulting to a dilutioneffect which can disturbed the chemical conditions in the filterbed, and give an release of phosphorus that have already been absorbed in the filter. As a part of the columnexperiment, gathered rainwater was supplied to the columns, simulating rainfall for the reason to investigate the potential of desorption of viruses and phosphorus. The results showed that desorption of virus was up to 6,4% of the total concentration out of the columns, after simulation. Desorption of phosphorus gave almost twice as high concentration out of the columns than the inlet concentration, when the inlet concentration was low. In comparison to the massbalance of contained phosphorus in the filter over time, an desorption gave an estimated percentage in the thousandth area. The terms of the experiment on desorption of phosphorus was only to supply rainwater, after a restingperiod for three weeks before rainfall. Results indicate that even small doses of phosphorus can leach out to the groundwater under extreme precipitation and that the retention of pathogens can become reduced over time. For both desorption experiment the results gave that to reduce the effect of desorption connected to precipitation, infiltration beds should be built with a deeper layer of soil with good binding capacity before saturated zone. The depth of the layer should be over 20 cm, based on the results, potentially around 40 cm. This have according to the results an effect on both microorganisms and phosphorus.