Partiklar och detritus fastnar i dagvattensystemets komponenter, avsiktligt eller ej. Artikeln undersöker via kalkyler och pilotförsök hur rännstensbrunnar och virvelseparatorer avskiljer väldefinierade partikelskaror. Projektet är resultat av ett samarbete mellan universiteten i Bologna (Konstruktion och hydraulik) samt universitetet i Florida (Environmental Engineering, prof John Sansalone).
Av: Jörgen Hanaeus
Kortare resonemang förs kring problem med partiklar som sätter igen och/eller minskar kapaciteten för komponenter i dagvattensystem; fokus på rännstensbrunnar och virvelseparatorer. Tankebyggnaden är: Där beräkningar för separationsytor genomförts har Hazens ytbelastningsteori nyttjats, är den tillämpbar? Tester genomförs med ambitiös partikelkarakterisering där beräkningsresultat enligt Hazen ställs mot pilotskaleförsök med välmätta partikelfraktioner och vattenflöden, de senare båda artificiella och naturliga. Hazen-kalkyler (diskret partikelsedimentering) visar sig i de flesta fall överskatta partikelseparationen med omkring 10%.Orsaken är främst fraktionen med små partiklar (silt)som tenderar att koagulera och därvid ändra både diameter och densitet.
Förutsättningar
Situationen, där dagvatten inkl föroreningsinnehåll lämnar avrinningsytorna diskuteras och partikelavsättningar problematiseras. Partikelkarakteristik och sedimenteringsberäkningar ägnas stort intresse. En ambition är att lösa upp icke-stationära flöden i stationära delar (CFD) och att sortera in partikelstorleken i klasser. mN beskriver såväl monodispersa partikel-tillverkningar som insamling (dammsugare) av hetero-dispersa (”naturliga”) partikelgrupper.
En pilot-virvel-separator installeras i Los Angeles . Tillflödet av vatten mättes med Parshallränna och ultraljudssensor för nivån. Välbestämda partiklar doserades till rännan och separatorns avsättningar insamlades och bestämdes. Före påsläppet renspolades anordningen med dricksvatten.
Beträffande försök med rännstensbrunnar konstruerades en rektangulär plåtränna (L=1,2m s=2%) med kvadratisk sektion (0,4m sida)som mynnade i en rännstensbrunn med 0,4m sida.
15 körningar med olika vattenflöden och tillsats av välbestämda partiklar genomfördes. Den i brunnen avsatta partikelmassan vägdes noggrannt.
Resultat
Det Hazen-beräknade utfallet jämfördes med den uppmätta, faktiska partikelseparationen för virvelseparatorn. 8 regnhändelser ingick också i detta arbete med separatorn. Den samlade bedömningen gav att Hazen-kalkylen överskattade separationsförmågan med 3-22%.
För rännstensbrunnen överskattades separationsfömågan med 3-13%. Avvikelserna varierade bl a beroende på vilken partkelfraktion som doserats.
Trots avvikelserna bedömdes den (enkla) Hazen-kalkylen vara tillfredsställande för t ex en skattning av sedimentmängd från ett stort antal (hundratals) gatubrunnar vid bedömning av underhållsarbete.
Slutsatser
En tydlig kvalitet i artikeln är den ambitiösa partikelkarakteristiken, separationseffekten redovisas i flera fall som fördelningsfunktion m a p partikelstorlek. I övrigt kan artikeln vara intressant om man söker förorenande ämnen relativt partikelstorlek. Mätmetodiken är också intressant för den dom vill veta mer om partiklar i dagvattnet. För den som vill utveckla framtidens separationsenheter erbjuder artikeln också en god inspiration. Ett minus är dock den förkortningsentusiasm som ofta återfinns i USA-relaterade artiklar. Undrar om Hazen självnågonsin använde förkortningen SOR för Surface Overflow Rate, dvs ytbelastning?
I Sverige har liknande arbete gjorts av Magnus Bäckström (dr-avhandling LTU), men med turbiditet som partikelmått och diken som separationsenheter.
ASCE:s Journal of Environmental Engineering, accepterad för publicering 15 oktober 2011.
Korrespondens, prof. John Sansalone, Univ of Florida: jsansal@ufl.edu
