OBS! Fel i texten kan ha uppkommit då dokumentet överfördes från papper. OBS! Fotografier och/eller figurer i dokumentet har utelämnats.

Transkript

1 Tidskrift/serie: Gröna fakta. Utemiljö Utgivare: Utemiljö; SLU, Movium Redaktör: Nilsson K. Utgivningsår: 1988 Författare: Bergman M., Nilsson K. Titel: Rotzonen ett ekologiskt reningsverk Huvudspråk: Svenska Nummer (ISBN, ISSN): ISSN OBS! Fel i texten kan ha uppkommit då dokumentet överfördes från papper. OBS! Fotografier och/eller figurer i dokumentet har utelämnats. Rotzonen ett ekologiskt reningsverk Michael Bergman och Kjell Nilsson Rotzonsanläggningar är ett lågteknologiskt alternativ för rening av avloppsvatten som utnyttjar naturens egna biologiska processer. Genom att arbeta med naturen får man en anläggning som är billig att anlägga och underhålla. Tack vare att anläggningen är lågteknologisk finns knappast någon undre gräns för dimensioneringen utan reningsverket kan byggas intill den plats där avloppet alstras. Det medför att man undviker dyra ledningsdragningar till en central reningsanläggning. Idén med rotzonsanläggningar utvecklads i Tyskland och Holland i mitten av 70-talet. I Danmark intresserade man sig tidigt för den nya tekniken, bl a anordnar det danska trädgårdsanläggarförbundet kurser i hur man bygger rotzonsanläggningar. Idag finns drygt 100 anläggningar i drift i Danmark men eftersom de flesta är nyanlagda har man ännu inte gjort någon slutlig utvärdering av tekniken. En viktig fråga för svenska förhållanden är hur metoden fungerar i ett strängare klimat. Uppbyggnad Själva anläggningen består av en ca 2 m djup bassäng. Bassängen måste vara vattentät för att hindra det förorenade vattnet från att tränga ner till grundvattnet. Om man bygger anläggningen i tät lerjord behövs som regel ingen tätning men är jorden mera genomsläpplig fordras ett tätande lager av exempelvis plast eller bentonit. Bassängen fylls med en lämplig blandning av lera, sand, silt och torv.

2 Avloppsvattnet förs via en ledning till rotzonsanläggningen. Innan det får komma ut i själva reningsbassängen får avloppet passera en sedimentationstank så att grövre partiklar skiljs ifrån. Om det rör sig om industriavlopp, avloppsvatten från upplag eller liknande som innehåller olja får det även passera en oljeavskiljningstank. Efter avskiljningen av olja och grövre partiklar rinner vattnet ut i bassängen. Eftersom det är en fördel med extra syresättning av vattnet bör det ske genom exempelvis ett metallgaller som slår sönder vattenstrålen. Tilloppsidan av bassängen består av ett lager grovt grus eller singel som gör att vattnet snabbt tränger ner i jordprofilen. Rotzonsanläggningen består av en ca 2 m djup bassäng, där vattenväxter som vass och kaveldun planteras. I botten måste den vara tät så att inte vatten läcker ut och förorenar grundvattnet. En grusbädd på tilloppssidan gör att avloppsvattnet snabbt tränger ner i rotzonen. Dimensionering Nere i rotzonen, ca 1 m under markytan, utsätts avloppsvattnet för en serie biologiska och kemiska processer som renar det. Reningsprocessen tar 4-5 dagar varför bassängen måste vara dimensionerad så att det tar motsvarande tid för vattnet att passera

3 genom den. Det är viktigt med en någorlunda jämn genomströmning eftersom anläggningen skadas av en hastig översvämning eller om den får torka ut. Bassängens areal bestäms genom beräkningar av strömningshastigheten för en viss mängd avloppsvatten genom en bestämd jordprofil. Vidare måste hänsyn tas till det lokala klimatet, dvs det vatten som tillförs via nederbörden minus avdunstningen. Som exempel på storlekar på danska anläggningar kan nämnas 150 kvm för en lantbruksfastighet och kvm för ett samhälle med 500 invånare. Om anläggningen fungerar tillfredsställande kan vattnet sedan släppas ut i en närliggande recipient. Vid in- och utlopp sker regelbunden provtagning så att effektiviteten av reningen fortlöpande kontrolleras. Tack vare de små tekniska installationerna och att huvuddelen av anläggningen är underjordisk eller ligger i plan med marken finns goda möjligheter att få den att smälta in i landskapet. Med enkla medel skapas en attraktiv våtmarksbiotop för många fågelarter, grodor och andra djur. Val av jord Det är viktigt att man väljer rätt jordblandning till reningsbassängen. Det är på den det beror om man får en effektiv rening och gynnsam miljö för vattenväxter och mikroorganismer att utvecklas i. För närvarande anses att en blandning av sand, silt, lera och torv är mest effektiv. Vid den danska provanläggningen i Ringsted har man mätt olika jordars förmåga att rena olika slag av föroreningar. Av resultaten hittills framgår att lerjord har den bästa reningsförmågan, främst vad gäller ammoniak, fosfat och organiskt kväve, medan grova partiklar och organisk substans renas lika effektivt i mulljord och grus. Nackdelen hos lerjorden är dess dåliga vattenföring som medför att den inte kan ta emot lika mycket avloppsvatten som motsvarande profil av mulljord eller grus. Plantering Reningsbassängen planteras med vattenväxter. Växtligheten deltar visserligen inte aktivt i reningsprocesserna men skapar genom sina

4 rötter de nödvändiga förutsättningarna för att dessa skall äga rum. Eftersom det är i rotzonen som processerna sker gäller det att få en så stor rotvolym som möjligt. Hittills har olika arter av vass (Phragmites communis) och kaveldun (Typha latifolia) visat sig ha de bästa egenskaperna men även andra arter, t ex iris (Iris pseudacorus) har använts. Plantor skaffas enklast från naturliga bestånd genom att man tar upp rotklumpar, ca 60x60 cm. Rotklumparna planteras i gropar på 1 m:s inbördes avstånd. Våren är lämpligaste tidpunkt för plantering. Efter plantering påminner bassängen om ett risfält. Det tar 3-4 år innan plantorna nått full utveckling vilket gör att anläggningens reningseffekt är begränsad de första åren. Effekten förbättras emellertid snabbt i takt med att rötterna breder ut sig. Efter 3-4 år har vassens rötter nått ca 1,2 m ner i jorden. Det är i denna zon som reningen försiggår. Växternas funktion Rotsystemet uppfyller två viktiga funktioner. För det första genomväver rötterna jorden och skapar ett porsystem genom vilket vattnet transporteras och de olika biologiska och kemiska processerna sker. Porerna bildas då rötterna tränger genom jorden eller då rötter dör och förmultnar och lämnar ett tomrum efter sig. För det andra sker en transport av syra från växtens ovanjordiska delar ner till rötterna. Denna syretransport sker passivt genom en s k skorstenseffekt. Den fungerar därför även under vinterhalvåret. Rötterna är inte gastäta utan läcker ut syre i omgivningen så att det bildas aeroba förhållanden närmast dem. Eftersom den vattenmättade jorden i övrigt saknar syre medför syretransporten via rötterna att man får en kombination av aeroba och anaeroba förhållanden i rotzonen. Denna kombination är viktig för en effektiv rening eftersom den gör att olika processer kan samverka. I gränssiktet mellan de båda zonerna bildas en anoxisk miljö där förhållande är omväxlande aeroba och anaeroba. Även detta har stor betydelse för reningsprocessen. Reningsprocessen Avloppsvatten som kommer från hushåll innehåller bl a kolhydrater, proteiner, fetter och organiska syror. Huvuddelen bryts

5 ner av mikroorganismer. Det finns både aeroba och anaeroba bakterier som till viss del även samverkar i reningsprocessen. Vidare sker fysiska och kemiska reaktioner i jorden som är viktiga för reningseffekten. Humusämnena binder kväve och tungmetaller, lermineralerna fosfor osv. Det organiska materialet bryts ner av både aeroba och anaeroba bakterier. den aeroba zonen runt växternas rötter sker en nedbrytning till koldioxid, nitrat och vatten. under anaeroba förhållanden, i den anoxiska zonen, reduceras sedan nitratet till kvävgas som avges till atmosfären. Det kväve som finns i avloppsvattnet förvandlas under aeroba förhållanden till nitrat. Genom den s k denitrifikationen frigörs kvävgas under anaeroba förhållanden. En förutsättning är dock att det finns tillgång till organiskt kol. Här har alltså inblandningen av torv stor betydelse för reningseffekten. Uppskattningsvis tar denna process bort ca 85 % av det tillförda kvävet. Ytterligare några procent binds till humusämnen och lerpartiklar i marken. Samverkan mellan processer som sker med och utan syre är en viktig del av reningsprocessen. Syrehaltig, aerob miljö uppstår närmast växtrötterna medan den vattenmättade jorden i övrigt bildar en anaerob miljö som är fri från syre. I en övergång växlar förhållandena mellan aerobt och anaerobt, den s k anoxiska zonen.

6 Fosfor medför liksom kväve stora problem om det släpps ut i sjöar och vattendrag. Avlägsnandet av fosfor sker främst genom utfällning, dvs det binds starkt till jordpartiklar som innehåller järnoxider, järnhydroxider, aluminiumoxider och olika lermineral. Återigen sker det en samverkan mellan processer som sker i aerob och anaerob miljö. Tungmetaller som förekommer i avloppsvattnet binds tillsammans med lermineraler och humussyror till jordpartiklarna. Dessutom tar växterna upp en del av tungmetallerna och en del fälls ut i form av svårlösliga föreningar. Jordtyp Effektiv Mindre effektiv Dålig Lera Grova partiklar Fosfat Vattenföring Organisk subst. Organiskt kväve Ammoniak Mulljord Grova partiklar Organiskt kväve Ammoniak Organisk subst. Vattenföring Fosfat Grus Grova partiklar Organiskt kväve Ammoniak Organisk subst. Vattenföring Fosfat Lera har den bästa reningsförmågan men har samtidigt dåliga vattenledande egenskaper. En blandning av lera, torv och grövre material ger därför bästa resultat. Avloppsvatten innehåller ofta smittosamma tarmbakterier m m från människor och djur. Rotzonen har visat sig vara effektiv även vid avlägsnandet av dessa. I en anläggning i Harzen, Västtyskland, konstaterades att bakteriemängden i vattnet minskade med 91-96% efter att ha passerat en 60 m lång rotzonsanläggning. I en 100 m lång rotzon minskade bakteriemängden med 99 %. Såväl koli - som salmonellabakterier utrotades helt redan i 60 m-anläggningen. Årstidsvariationer Ett av de större problemen med rotzonsanläggningar i nordiskt klimat är temperaturens betydelse för reningsprocesserna. Ju lägre temperatur desto mindre aktivitet i anläggningen. Störst betydelse har temperaturen för rening av kväve och organiskt material. Den

7 har däremot ingen inverkan på bindningen av fosfor och tungmetaller. Några faktorer hjälper till att hålla temperaturen uppe under vinterhalvåret. För det första har växter och växtrester ovan markytan en isolerande förmåga. För det andra bildas värme vid nedbrytningen vilket ökar temperaturen i rotzonen. För det tredje har avloppsvattnet i regel högre temperatur än omgivningen. Trots detta får man räkna med sämre reningskapacitet under vinterhalvåret. Ett sätt att kompensera detta är att överdimensionera reningsbassängen i motsvarande grad. En förutsättning är dock att inte rotzonen bottenfryser. Detta har visserligen inte skett i någon av de danska anläggningarna trots de senaste årens stränga vintrar. Kanske är en enkel anordning för genomluftning av rotzonen tillräcklig för att avvärja risken för bottenfrysning även i norra Sverige. Fördelar Metoden är billigare än konventionella reningsverk. Enligt danska beräkningar är anläggningskostnaderna % jämfört med ett normalt reningsverk och driftskostnaderna %. En konventionell anläggning har en livstid på ca år. Dessutom måste man räkna med reparationer under denna tid. Man beräknar att rotzonanläggningen har en livstid på över 100 år. Livstiden begränsas av jordens förmåga att binda fosfor, när jorden är mättad fungerar anläggningen inte längre. Rotzonsanläggningen beräknas ge lika effektiv rening som de mest avancerade konventionella reningsverken och renar bättre än de flesta reningsverk som är i drift idag. Tungmetaller skiljs från avloppsvattnet, vilket normalt inte sker med nuvarande metoder. Anläggningarna kan göras små och anpassas efter lokala förhållanden. Man slipper omfattande investeringar i ledningsnät. Anläggningen utgör en attraktiv biotop för många fågelarter, grodor och andra djur. Rotzonsanläggningen är en ekologisk metod som med sin låga förbrukning av material och energi medför låg totalbelastning på miljön.

8 I färdigt skick liknar rotzonsanläggningen en naturlig våtmarksbiotop och bildar en attraktiv miljö för djurlivet. Nackdelar Då det rör sig om att introducera ny teknik fordras forskning och utveckling, utbildning och kompetensuppbyggnad. Man får inte full reningseffekt med en gång utan först efter 3-4 år. Effektiviteten sjunker under vinterhalvåret. För svenska förhållanden råder ännu osäkerhet om metoden i ett strängare klimat. Man måste hålla ett ganska jämnt vattenflöde genom rotzonen eftersom den skadas av översvämning eller uttorkning. Källa: Kunskaper och erfarenheter från de danska försöken finns samlade hos Hedeselskabet, Postboks 110, 8800 Viborg. Ole Riger- Kusk vid Hedeselskabet har varit till stor hjälp vid insamling av bakgrundsmaterial till detta faktablad. Sökord: rotzonsanläggningar, reningsverk, miljövård, anläggning, drift, underhåll, avloppsvatten.