FoU Innovationer
Torra våtmarker
<< Tillbaks till Innovationer huvudsida
1991 bestämde Sverige att alla kustnära tätorter från Norrtälje i öster till norska gränsen i väster med reningsverk över 10 000 person ekvivalenter skulle ha en kvävereduktion på minst 50%. De flesta verk i Sverige var vid den tiden byggda med överkapacitet och med biologisk rening med aktiv slam vilket medgav utbyggnad för kvävereduktion. En del reningsverk saknade emellertid biologiskt steg och där var möjligheterna att bygga ett steg för kvävereduktion svårare. Oxelösunds kommun hade ett verk dimensionerat för 14 000 person ekvivalenter (pe) som endast hade rensgaller, kemisk fällning och sedimentering. Den dåvarande chefen för tekniska kontoret, Hans Wallin, fann efter att ha rådfrågat sina hus-konsulter, att byggande av ett traditionellt biologiskt steg vid reningsverket skulle bli mycket dyrt, och sökte därför efter en billigare lösning. En av de anställda som inspirerad av Siegfried Fleischers framgångsrika kampanj för våtmarker för kväverening i Halland, kom upp med iden att nåt liknande skulle kunna göras i Oxelösund. Den ide som togs fram (stora dammar med möjlighet till laxfiske) bedömdes dock inte genomförbar men ändå intressant nog att gå vidare med.
Tillsammans med min forskarkollega Hans Bertil Wittgren som då nyligen disputerat på kväveomsättning i våtmarker fick jag uppdraget att undersöka om en våtmarkslösning för kväverening skulle kunna vara möjlig att för Oxelösund. En plats för våtmark fanns på Brannäshalvön ett par kilometer utanför tätorten. Den ide som vi kom upp med byggde på principen att fylla och tömma grunda vegetationsrika dammar. Vi tänkte att en sådan drift skulle medge spridning av vattnet över ytor där ammoniumjonerna i vattnet skulle kunna fastna till negativa ytor i lermineral och nedbrutna växtdelar. Den här tekniken som hade aldrig testats tidigare benämnde vi som överdämningskärr. Utformningen med seriellt lagda dammar som ömsevis fylls och töms benämnde vi som SBW- system (Sequence Batch Wetland System). Bilden nedan visar principen för nitrifikation i överdämningskärr samt teckning som min far och jag gjorde på hur överdämningskärren skulle byggas i Oxelösund. Reglering sker manuellt med dammluckor placerade i trärännor.
Så här efteråt kan jag förvånas över att vi vågade föreslå byggande av en fullskaleanläggning med så lite empiri i ryggen. Hans Wallin, VA chefen, trodde emellertid på iden, särskilt som han förstod att den anläggning som jag skissat upp skulle bli mycket billig. Han förstod också att möjligheten att få accept för våtmarken var att den skulle säljas in till närboende som ett fint rekreationsområde. Efter utställning som jag och min farsa gjorde, där stora tuchritade och färglagda illustrationer i akvarell illustrerade vad vi ville åstadkomma, fanns ingen återvändo för projektet. Våtmarken måste bara byggas!
Våtmarken Brannäs i Oxelösund blev (som tur var) mycket lyckad. Kostnaden för byggnation var en bråkdel av vad det hade kostat att bygga ett nytt biologiskt reningssteg i reningsverket och kravet på 50% kväverening nåddes redan första driftåret 1994. Intresset för våtmarken blev stort och under några år tog man dagligen emot besökare från när och fjärran som ville se våtmarken. Oxelösunds kommun som i miljösverige mest varit känd för sin smutsiga stålindustri, blev plötsligt uppmärksammad som föregångare inom ”grön VA teknik”.
Tillståndsbeslutet som gavs av Länstyrelen och Naturvårdverket var förenat med krav på noggranna uppföljningar av både reningsprocesser, konsekvenser för växt och djurliv och risker med luktsmittspridning mm. Dessa program som kostade mer än själva bygget, har varit mycket viktiga för att förstå hur reningsprocesserna spillvattenvåtmarker fungerar och hur sådana processer ska bäras upp för att nå så bra rening som möjligt.
Den lyckade naturnära kvävereningen i Oxelösund inspirerade andra kommuner till liknande projekt. I Hässleholms kommun byggdes Magle våtmark som ett kompletterande reningssteg med huvudsakligt syfte att minska fosforutsläppen till Finjasjön. En liknade anläggning byggdes också i Eskilstuna kommun, Ekeby våtmark som med sina drygt 30 hektar är den största av de svenska spillvattenvåtmarker som byggts.
En kommun som sneglade särskilt mycket på våtmarken i Brannäs var Nynäshamns kommun som liksom Oxelösund hade ett reningsverk utan biologisk rening. När kommunen efterfrågade råd och idéer för hur en kvävereduktion skulle kunna åstadkommas med våtmarksteknik, bildade Hans Wallin och jag företaget WRS svenska AB för att kunna erbjuda kommunen denna hjälp. Liksom i Oxelösund fanns i Nynäshamns ett par kilometer utanför tätorten, en dalgång (Alhagen) med nedlagd odlingsmark som kunde användas för kväverening utomhus.
Min uppgift blev att ta fram ett förslag till hur detta område skulle kunna nyttjas för en våtmark med som ett komplett biologiskt reningssteg med där minst 50% av kvävet skulle avskiljas. Jag minns hur jag gick och tänkte på detta en hel sommar innan jag äntligen satte mig ned och började rita. Grundidén var att åstadkomma ett liknade system som i Brannäs, det vill säga fyllning och tömning av grunda dammar. Men eftersom dalgångens utseende och topografi var helt annorlunda än den i Oxelösund blev utformningen en helt annan. I Alhagen var topografin brantare från sidorna in mot mitten också i området fanns också skyddsvärd natur och några brunnar som inte fick påverkas. Mitt i dalgången fanns också ett krondike med vatten från ovanförliggande bebyggda områden. Ambitioner var höga för att skapa ett fint rekreationsområde med spännande flora och fauna.
För att rena och avleda dagvattnet frånskilt avloppsvattnet vidgades krondiket i dalgångens övre del där volymer skapades för partikelavskiljning och flödesutjämning. Genom att vattennivån i dikets övre del dämdes gavs möjlighet att leda det åt sidan en bit ned i dalgången så att dalgången kunde frigöras för behandling av endast spillvatten. Överdämningskärren lades ut som serpentiner på dalgången sidor med en stor gemensam damm i dalgångens mitt. Från denna gemensamma damm pulsades sedan vattnet ut över en översilning skapad i sluttningen i dalgångens slut. Genom noggrann höjdsättning av vattenytor i nedanförliggande områden, undveks påverkan av grundvatten och skyddsvärd natur i form av källflöden och sumpskogsmiljöer. Slingrande gångstigar anlades som gjorde både den anlagda och den befintliga miljön lätt tillgänglig. Ett fågeltorn och flera sittplatser ökade trivseln för besökare. Vid utloppet skapades en porlande bäck som nog kan anses vara Sveriges vackraste avloppsutsläpp.
Anläggningen togs i drift 1997 och såväl reningseffekter som utvecklingen av växt- och djurlivet följdes med stor nyfikenhet av både forskare och allmänhet. Flera examensarbeten genomfördes, bland annat ett där kvävereduktionen i anläggningens olika delar studerades noggrant. Det visade sig att nitrifikationen i översilningen var särskilt effektiv. Här uppmättes en nitrifikation som på drygt fyra ton kväve per hektar och år, vilket var flera gånger högre än det vi hade mätt i överdämningskärren i Nynäshamn och Oxelösund.
Observationen att översilning kunde ge så hög och stabil nitrifikation, ledde mina tankar till att tekniken borde kunna användas för rening av lakvatten från deponier. Lakvatten har typiskt mycket höga koncentration av ammonium samtidigt som halten fosfor är låg. Den obalanserade näringssammansättningen i lakvatten är ett problem när lakvatten renas med traditionell teknik där biologin bärs upp som ett aktivt slam. I anläggningar som byggs med aktiv slam måste fosfor tillsättas. Kväverening med aktiv slam är dessutom sårbar för variationer i temperatur och belastning och toxiska ämnen vilket gör tekniken särskilt svår för lakvatten. I markväxtsystem däremot lever de nitrifierande bakterierna i sin naturliga miljö, där de kan de hitta skydd under skiftande miljöförhållanden. Kunskapen om hur kväveomsättning fungerar i markekosystem ledde mig till tanken att markens pool av fosfor kanske skulle kunna kompensera för bristen på fosfor i lakvattnet.
Möjligheten att testa denna teori gavs när jag 1999 fick frågan att bedöma en föreslagen processlösning för rening av lakvatten från Hagbytippen. Bakgrunden till uppdraget var att Käppala verket inte längre ville ta emot lakvattnet då det försämrade slammets värde som potentiellt gödselmedel. SÖRAB som drev deponin ville ha en robust och enkel anläggning. Det förslag man hade arbetat fram var luftade dammar i kombination med fällning. Min bedömning var att det skulle bli vanskligt att driva nitrifikation i dammen, och menade att ett system med översilning och kärr skulle vara mer robust, mer effektiv och billigare.
Genom fältförsök med rening av lakvattnet i översilning uppbyggd i semifullskala kunde vi visa att processidén fungerade. Med ett examensarbete utfört av Daniel Stråe, kunde också se vilken belastning och beskickningsregim som gav den högsta massreduktionen av ammonium.
Med dessa erfarenheter kunde SÖRAB bygga sin lakvattenanläggning, som vad jag vet fortfarande är i drift. Sedan den första anläggningen byggdes i Hagby har många lakvattenanläggningar med översilning byggts i Sverige och metoden anses av Avfall Sverige vara väl beprövad. En av de finare anläggningarna som jag och mina kolleger projekterat är den för deponin ”Kvitten” som ligger i Strängnäs. Här byggdes en mycket jämn överilning med en växtbädd med slamjord (fosforpool). En ny typ av beskickning med hålförsedd grov ledning (manifold) skyddad av ett gruslager byggdes också här, en teknik som senare används i de flesta översilningar för lakvatten och spillvatten som jag och WRS har projekterat.
Under de dryga 20 år som gått sedan de första spill- och lakvattenvåtmarkerna togs i drift har vi lärt oss mycket om hur reningsprocesser kan bäras upp i naturliga system och hur de kan utformas för att möta olika funktioner. Idag finns i Sverige ett 15- tal spillvattenvåtmarker byggda som kompletterande reningsteg till reningsverk i drift, och minst lika många anläggningar för lakvattenbehandling. Tekniken med översilning är också mycket lämplig för omhändertagande av kväverikt länshållningsvatten vid sprängning i berg, något som jag och mina kolleger på WRS har visat i samband med planering slutförvaret av hög- och mellanaktivt radioaktivt avfall i Forsmark och för tunneldrivning för Ostlänken. De flesta av dessa system bygger på principen med ”torra våtmarker”. Vill du läsa mer om dessa anläggningar se WRS hemsida www.wrs.se. I SVU rapporten ”Spillvatten som del i kommunal avloppsrening” som jag tillsammans med kolleger på WRS skrivit, finns information om forskningsresultat och praktiska lärdomar från svenska spillvattenvåtmarker. https://www.svensktvatten.se/contentassets/614ae4a2482f406988d8310934548b39/svu-rap241.pdf