Igensättningar av våtmarks- och infiltrationsytor är inte ovanliga. Systematisk kunskapssammanställning om dessa fenomen är däremot ovanlig. Föreliggande artikel har ambitionen att samla erfarenheter om mätmetoder, modellering och åtgärder vid igensättningar.
Av: Jörgen Hanaeus
Mätningar av genomsläppligheten i markbehandlingsanläggningar kan göras som konduktivitetsmätningar in situ via vattentillförsel samt som spårämnesstudier. Försök med ansättning av matematiska modeller för att följa igensättningsförlopp redovisas. Åtgärder i samband med igensättningar diskuteras, såväl preventiva som framtvingade. En bästa metod finns inte, men utvecklingsarbete sker på alla fronter och den mest innovativa är doseringen av daggmaskar till igensatta våtmarker; något som kinesiska författare redovisat som lyckosamt vid flera tillfällen.
Bakgrund
Varje markbehandlingsanläggning löper någon form av risk för igensättning som påverkar dess livslängd. Tidiga förutsägelser för våtmarker med horisontell undermarksströmning angav en livslängd av 50-100 år (1991). Livslängden reviderades 1993 till 15 år och 2006 till 10 år av olika författare. Den senaste engelska bestämningen föreslog 8 år (2008). Utvecklingen antyder alltså att vår kunskap och kontroll på området är bristfällig.
Mätmetoder
En vanlig ansats för de metoder som provats är att mäta den hydrauliska konduktiviteten och försöka anpassa den till någon lämplig formel för vattenströmning. Den enklaste varianten är att mäta nivåskillnaden mellan in- och utlopp och försöka anpassa resultatet till Darcys lag för att få ett mått på konduktiviteten. Mätnoggrannheten ansågs dock för dålig; man behöver kunna mäta upp en avsänkning av storleksordningen 1 mm/m i fält vilket är svårt. För att mäta permeabiliteten direkt in situ har man provat att slå ett perforerat rör minst ner till vattenytan i den bädd som ska undersökas, fylla röret med vatten och mäta avsänkningen i detta ofta via tryckgivare. Mätningen kan utföras vid två olika djup för att få ett mer representativt värde på konduktiviteten. En annan variant använde täta rörväggar och konstanthållning av vattenytan uppe i röret via manuell eller maskinell påfyllning.
Spårämnen
Spårämnestillsats plus detektering kan göras för hel eller del av anläggning. Det kan vara svårt att återvinna hela spårämnesmängden, men svar på viktiga frågor kan nås ändå. Förekomst av en eller flera oavsiktliga kanaler i bädden visar sig t ex som flera toppar vid en registrering. Ett lyckat polskt försök med bromider refereras, där tre kanaler svarade för vattentransporten och med procentandelarna 70:21:9. Ett annat försök visade att den övre delen av en horisontell undermarksström i en våtmark oväntat hade 10h fördröjning jämfört med underliggande skikt. Det visade sig här att rotzonen hos ovanliggande växtlighet minskade konduktiviteten i detta lager. Litteraturreferenser till val av spårämnen ges i artikeln.
Materialprover
Det material som svarar för igensättningen kan förstås provtas, tvättas av och analyseras med avseende på torrsubstans, organiskt innehåll och annat som kan vara av intresse i ett speciellt fall. Materialdepositionen är ofta ojämnt fördelad i en bädd, t ex större mängder nära inloppet. En refererad studie av 11 anläggningar gav depositionshastigheter som varierade mellan 0,6 och 17,5 kg TS/m2, år. Det har dock visat sig svårt att hitta ett tydligt samband mellan deponerad materialmängd och hydraulisk konduktivitet, vilket indikerar att detaljerna i depositionen; materialkvalitet mm har stor betydelse.
Man har även provat kapacitansmätningar in situ, men det faktum att avsättningarna ofta innehåller mer än 90 % vatten gör det svårt att skilja dem från det strömmande vattnet med denna metod. Georadar har också provats, men har visat sig svår att kalibrera mot olika kvalitet på avsättningar.
Modellering
Någon matematisk modell som kan förutsäga igensättning har ännu inte sett dagens ljus. De igensättningsmodeller som ansatts kan delas in i två grupper: De som utgår från inkommande halt susp ämnen och de som infogar andra faktorer såsom tillväxt av biofilm eller kemisk fällning. Porfyllnadsansatser har gjorts men som tidigare nämnts inte varit framgångsrika. En svensk finit elementmetod (COMSOL) som arbetat med suspenderat material har provats med viss framgång, men när partikelinnehållet inte kom från inkommande susp ämnen blev det problem.
Flera ansatser har gjorts, men modelleringen av igensättning är ännu ett ungt område och lär lyckas bättre i framtiden.
Åtgärder, preventiva och tvungna
Preventivt kan belastningsbegränsning och flödesstyrning vara användbara strategier. Utifrån studier (USA) av 9 våtmarker med horisontellt undermarksflöde rekommenderas en maxbelastning av 250 g BOD/m2, d för tvärsektionen förutsatt en d10 > 4 mm, i annat fall lägre. Beträffande flödesstyrning har viss framgång nåtts genom att driva anläggningar med växlande flödesriktning in/ut på veckobasis. Intermittent drift anges också; dock utan siffror.
När igensättningen blivit ett definitivt problem är den kärvaste lösningen utgrävning och ersättning av bäddmaterial; ev återläggning efter tvättning. Kemikaliedosering har provats med varierande framgång. Väteperoxidtillsats (35%ig lösning) har använts mest. En vanlig effekt är att avsättningar lossnat, men flyttats fram i bädden. Lyckade doseringar har dock också genomförts. Ett försökgenomfördes i pilotskala med saltsyra, natronlut och natriumhypoklorit till en liten våtmark som avsiktligt satts igen med aktivt slam tills den effektiva porositeten blev 5 %. Därefter tillsattes kemikalie dagligen under en vecka. Detta ökade den effektiva porositeten till 15%,18% och 25% respektive; hypokloriten alltså effektivast. Bakteriekulturen återhämtade sig en vecka efter hypokloritdoseringens avslutning.
Maskar kan tillsättas artificiellt för att arbeta med igensättningar. I ett australiskt exempel lyckades maskarna transportera 56% (mätt som TS) av det deponerade materialet till markytan. Forskaren Li med kollegor testade maskar för sex rejält igensatta våtmarker och fick med tillsatsen 0,5 kg/m2 klara förbättringar.
Kostnader för olika restaureringsmetoder angavs (här omräknat till SEK) grovt till:
Urgrävning och grustvätt:750 kr/m2
Tillsats av väteperoxid: 80 kr/m2
Tillsats av maskar: 98 kr/m2
Slutsatser
Artikeln gör en god insats i att försöka strukturera insatser vid igensättningsproblematik; något som de flesta svenska VA-förvaltningar brottats med i ett eller annat sammanhang.
Med praktisk erfarenhet av igensättningar förstår man att ett angreppssätt som betraktar anläggningen som homogen är dömd att misslyckas. Igensättningar är ofta lokala, med olika sammansättning och föränderliga i tiden. Kanalbildningar är vanliga. Spårämnesstudier ger god info och borde användas betydligt mer i Sverige. Tillsats av bakterier är ännu en icke utvärderad teknik. Maskdosering verkar vara intressant att pröva; billigt och tämligen ofarligt.
Artikeln har nära 100 referenser.
Källa: Nivala,Jaimea) b)c)d)e):
Clogging in subsurface-flow treatment wetlands: Measurement, modeling and management. Water Research Vol 46, Iss 6, 15 april 2012, P 1625-1640.
Hela artikeln i Water Research finns att köpa här.
Kontakt: g.c.dotro@cranfield.ac.uk
a) Århus University, Dep of Bioscience, Denmark
b) Sustainable Environment Research Group, Aston University, Birmingham,UK
c) School of Applied Sciences, Cranfield University, Bedfordshire, UK
d) Politechnica de Catalunya, BarcelonaTech, Spain
e) Naturally Wallace Consulting LLC, Greenhaven Court, Minnesota, USA
