Transcript
repo001.docx NACKA KOMMUN UTVÄRDERING AV FILTER I DAGVATTENBRUNNAR EN FÄLTSTUDIE I NACKA KOMMUN Uppdragsnummer STHLM DAGVATTEN OCH YTVATTEN AGATA BANACH, HENRIK ALM OCH JOHANNA RENNERFELT KVALITETSGRANSKNING: THOMAS LARM 2 (36) p:\1133\ _kyrkviken_provtagn\000\10 arbetsmtrl_dok\rapport kyrkviken_ docx repo001.docx Sammanfattning I föreliggande rapport sammanställs och utvärderas resultat från en studie som har genomförts i Nacka kommun under två års tid. Syftet med studien var att undersöka om dagvattenfilter i brunnar fungerade tillräckligt effektivt för att rena förorenat dagvatten som avleds till recipienten Kyrkviken, som utgör en del av Järlasjön. Denna åtgärd är en av flera åtgärder som kommunen gör för att minska föroreningsbelastningen till sjön. 40 stycken dagvattenkassetter med filterinsatser bestående av en furubark- och flisblandning monterades i rännstensbrunnar i bostadsområdet Alphyddan och på Järlaleden. Under ett år satt filter monterade i brunnarna och ett filterbyte utfördes under året. Flödesproportionell provtagning av dagvattnet gjordes i två provpunkter efter att dagvattnet passerat filtren i brunnarna från respektive område. Efter ett år monterades kassetterna med filtren bort medan den flödesproportionella provtagningen fortgick i ytterligare ett år. Årsmedelhalter i dagvattnet vid provpunkterna beräknades och jämfördes med riktvärden samt Vattendirektivets miljökvalitetsnormer. Studien visar tydligt att dagvattnet är förorenat och behöver behandlas om riktvärdena ska nås och Kyrkvikens belastning ska minska till satt nivå för att nå god status. Dagvattnet innehåller högre föroreningshalter än vad tidigare modelleringar visat. Föroreningshalterna i dagvattnet från Järlaleden, där avrinningsområdet företrädesvis består av väg, påvisar högre föroreningsgrad än dagvattnet från Alphyddan, som har en mer blandad bebyggelse med bostäder, vägar och industriområde. Effekten av att använda filter i dagvattenbrunnar är inte tydlig. Mätningar på vattenfasen visar att filteranvändningen verkar ha en positiv reningseffekt på kväve, DEHP, nonyfenol samt oktylfenol, samtidigt som en negativ reningseffekt erhålls för koppar (totalhalt), olja, zink (löst) och krom (löst). För de flesta ämnen går det inte att dra klara slutsatser om filteranvändningen påverkar dagvattenkvaliteten alls. Försöket visar även att effekten av att byta filter inte verkar ha någon större betydelse för reningseffekten, äldre filter uppvisade en bättre reningseffekt än helt nya filter som verkar släppa ifrån sig vissa föroreningar. I ett större avrinningsområde som detta är det svårt att behandla allt dagvatten med filter i dagvattenbrunnar, jämfört med en end-of-pipe lösning. Därtill innebär filteranvändning många fler driftspunkter, jämfört med en central lösning. Användandet av filter är i linje med åtgärder nära källan. Vad som är mest kostnadseffektivt och har störst samhällsnytta, att anlägga en större anläggning som många samutnyttjar eller väldigt många enskilda små lösningar med ett individuellt driftsansvar, måste avgöras från fall till fall. Sweco Gjörwellsgatan 22 Box SE Stockholm, Sverige Telefon +46 (0) Fax +46 (0) Sweco Environment AB Org.nr Styrelsens säte: Stockholm Johanna Rennerfelt Telefon direkt +46 (0) Mobil +46 (0) 4 (36) p:\1133\ _kyrkviken_provtagn\000\10 arbetsmtrl_dok\rapport kyrkviken_ docx repo001.docx Innehållsförteckning 1 Inledning och bakgrund Syfte Kyrkviken och Järlasjön som recipient Riktvärden för dagvattenutsläpp Miljökvalitetsnormer för prioriterade ämnen Dagvattenfilter 5 2 Metod Provpunkter Flödesproportionell provtagning Analysmetod för vattenprover Analysmetod för filtermaterial Sammanställning av driftserfarenheter Beräkningar 12 3 Resultat och diskussion Erfarenheter av installation och drift Flödesdata Föroreningsinnehåll i filtermaterial Föroreningsförekomst i obehandlat dagvatten, jämfört med riktvärden Föroreningsförekomst i filterbehandlat dagvatten, jämfört med riktvärden Förändring mellan åren (årsmedelhalt) 28 4 Slutsatser 30 repo001.docx Inledning och bakgrund Dagvatten för med sig olika typer av föroreningar på sin väg mot recipienten, sammansättningen och vattenkvaliteten påverkas av markanvändningen. Dagvatten som uppkommer på trafikerade vägar innehåller t.ex. högre halter av tungmetaller, olja och kolväten medan dagvatten som uppkommer inom bostadsområden kan förväntas innehålla lägre halter av dessa ämnen. I de fall dagvattnet leds ut till recipienter såsom vattendrag, sjöar och hav utan föregående rening finns det risk för negativ påverkan på vattenkvaliteten och på vattenlevande organismer. I och med EG:s ramdirektiv för vatten (Vattendirektivet), som trädde i kraft år 2000, finns en skyldighet att enligt lag skydda vattenförekomster från föroreningshalter och belastning som skulle kunna skada recipienten. I ett dotterdirektiv till Vattendirektivet regleras i vilka halter ett antal prioriterade kemiska ämnen får förekomma i ytvatten. I de fall den ekologiska ytvattenstatusen är sämre än god eller om inte den kemiska statusen är god måste orsakerna klarläggas och åtgärder genomföras. Syftet med direktivet är att främja en hållbar vattenresursanvändning i Europa samt att minska läckaget av näringsämnen och minska eller upphöra med utsläpp av föroreningar till vattenmiljön. I urbana områden handlar det många gånger om förbättrad hantering av dagvatten. Kyrkviken som är en del av Järlasjön i Nacka kommun har under en lång tid mottagit orenat dagvatten från Järlaleden och Alphyddan där även en del av Gamla Värmdövägen ingår, vilket bidragit till en försämrad vattenkvalitet i sjön. Sedan flera år tillbaka har Nacka kommun arbetat med planer för dagvattenrening inom Kyrkvikens tillrinningsområde. Det fanns tidigare planer på en skärmbassäng som skulle ha placerats i viken och på så vis rena dagvatten från två befintliga dagvattenledningar som mynnar i viken. Efter en politisk debatt och protestester från kommuninnevånare valde kommunen att genomföra ett försök med dagvattenfilter i rännstensbrunnar, som alternativ reningsmetod. 40 stycken dagvattenfilter monterades i rännstensbrunnar inom Järlaleden och Alphyddan i syfte att rena dagvatten nära källan och minska föroreningsbelastningen på recipienten Kyrkviken som är en del av Järlasjön. Filterinsatserna var av märket Flexiclean med ett filter bestående av en furubark- och träflisblandning. Under ett års tid satt filter monterade i brunnarna och flödesproportionell dagvattenprovtagning utfördes för att mäta föroreningshalter och för att kunna beräkna föroreningsbelastning till recipienten från avrinningsområdena. Under året byttes filtren en gång enligt tillverkarens anvisningar. Prover på filtermaterialet togs för att kunna fastställa föroreningsinnehåll. Efter ett års tid plockades filterinsatserna bort medan den flödesproportionella provtagningen fortgick under ytterligare ett års tid. Detta försök innebar ett unikt tillfälle att i ett större avrinningsområde samt under en längre tidsperiod använda och utvärdera dagvattenfilter som reningsmetod. I denna rapport redovisas resultat av den genomförda studien som pågick under juni juni Studien har finansierats av Nacka kommun med bidrag från Trafikverket och 1 (30) repo001.docx Sweco. Även Svenskt Vatten Utveckling har bidragit ekonomiskt för att kunna sprida resultaten som studien ger. 1.1 Syfte Studiens huvudsyfte var att undersöka om de dagvattenfilter som har använts i denna studie renar det dagvatten som uppkommer i Alphyddan och på Järlaleden tillräckligt effektivt för att nå riktvärdet för dagvattenutsläpp, nivå 1M. I rapporten besvaras även följande specifika frågeställningar: I vilka koncentrationer förekommer metaller, närsalter och vissa prioriterade ämnen i dagvattnet ifrån respektive avrinningsområde? Vilken föroreningsförändring sker vid användningen av dagvattenfilter i avrinningsområdet? Kan denna typ av dagvattenfilter mäta sig med andra reningsmetoder för dagvatten? Hur fungerar drift och underhåll av rännstensbrunnar med dessa filter monterade? 1.2 Kyrkviken och Järlasjön som recipient Kyrkviken är en del av Järlasjön vilken är Nacka kommuns största sjö och ligger i en så kallad sprickdal. Karta över Järlasjön visas i Figur 1. Sjön delas av med ett smalt sund i två bassänger. Järlasjön är ca 84 hektar till ytan och utgör idag inte en vattenförekomst. Enligt uppgift från miljöenheten på Nacka kommun kommer sjön att bli klassad som en vattenförekomst under Sjön har ett medelvattendjup på 9,4 m, ett maximalt djup på 22 m. Inom sjöns tillrinningsområde finns exploaterade områden med bostäder, vägar, handelsområden, parkeringar och industrier. Tidigare har flera förorenande industrier legat vid sjön. Enligt Naturvårdsverkets bedömningsgrunder är kväve- och fosforhalterna höga. Kommunens strategi för att minska föroreningsbelastningen till Järlasjön har bland annat varit att förbättra tillståndet i de uppströms liggande sjöarna. På så vis kan Järlasjön avlastas från tillrinnande näringsrikt vatten. Utöver detta har målet med strategin varit att avlasta sjön från förorenat dagvatten, vilket bland annat ska förbättra syreförhållandena i de djupare delarna av sjön. Att installera och testa dagvattenfilter i rännstensbrunnar utgör en del i ledet med arbetet att förbättra vattenkvaliteten i sjön. Figur 2 visar ett foto på Kyrkviken. 2 (30) repo001.docx Figur 1. Järlasjön med Kyrkviken i nordvästra hörnet. Kartan är hämtad från Figur 2. Kyrkviken, en del av Järlasjön. Bilden är hämtad från 3 (30) repo001.docx Riktvärden för dagvattenutsläpp Riktvärden för dagvatten används främst vid egenkontroll eller vid miljötillsyn via Miljöbalken för att konkretisera reningsbehovet av dagvatten från ett specifikt område. Riktvärden avser normalt årsmedelvärden, som är standard för att beskriva ett dagvattens föroreningsinnehåll. I denna rapport används Förslag till Riktvärden som är framtagna av det regionala dagvattennätverket i Stockholms län (Riktvärdesgruppen, 2009), även om recipientberäkning av föroreningsbudget har genomförts. Riktvärdena togs fram av ett antal kommuner, VA-huvudmän och konsulter. I förslaget används tre olika nivåer. De tre nivåerna skiljer sig vad gäller utsläppspunkt. Nivå 1 används vid direktutsläpp till recipient. Nivå 2 används för ett delområde som inte har direktutsläpp till recipient och Nivå 3 används för verksamhetsutövare som inte har direktutsläpp till recipient. Om verksamhetsutövare har ett direktutsläpp så gäller Nivå 1. Är recipienten en mindre sjö, en havsvik eller ett vattendrag becknas de M, som i Mindre. För övriga recipienter av typen stora sjöar eller hav blir beteckningen S som i Större. Riktvärdena ser olika ut för de olika nivåerna och beckningarna M och S. För varje fall då riktvärdena tillämpas görs en bedömning om det är ett direktutsläpp och vilken typ av recipient som belastas, vilket ger vilket riktvärde som är aktuellt att jämföra mot. För Alphyddan och Järlaleden rör det sig om direktutsläpp till en mindre recipient, och därför används riktvärden för 1M. Tabell 1 sammanställer riktvärden för dagvattensutsläpp. Tabell 1. Förslagna riktvärden för dagvattenutsläpp (Riktvärdesgruppen, 2009). Riktvärden avser årsmedelhalt och totalhalt. Ämne Enhet 1M 1S 2M 2S 3VU P µg/l N mg/l 2,0 2,5 2,5 3,0 3,5 Pb µg/l 8, Cu µg/l Zn µg/l Cd µg/l 0,40 0,50 0,45 0,50 0,50 Cr µg/l Ni µg/l SS mg/l Olja mg/l 0,40 0,70 0,50 0,70 1,0 4 (30) repo001.docx Miljökvalitetsnormer för prioriterade ämnen Vissa ämnen utgör en särskild risk för att förorena miljön och dessa kallas för prioriterade ämnen. I en bilaga till Ramdirektivet för vatten finns en lista på 45 ämnen som utgör de så kallade prioriterade ämnena. Dessa ämnen kännetecknas av att vara persistenta, toxiska och ha en benägenhet till att bioackumulera. I tidigare genomförda screeningar av dagvatten har flertalet av dessa prioriterade ämnen detekterats i dagvatten varför de också analyseras i denna studie. Exempel på prioriterade ämnen är kvicksilver, PAH (polycykliska aromatiska kolväten), ftalater, nonylfenol och tributyltenn. Miljökvalitetsnormer (MKN) har tagits fram för vissa av de prioriterade ämnena. Dessa MKN avser halter i recipienten och är därför inte direkt översättningsbara till ett åtgärdsbehov för dagvatten, inte minst eftersom halterna ofta späds ut i recipienten. Miljökvalitetsnormer finns både som ett årsmedelvärde (AA-MKN) och som högsta tillåtna koncentration (MAC-MKN). I denna rapport jämförs halter i dagvattnet med AA-MKN d.v.s. årsmedelvärden. 1.5 Dagvattenfilter I denna studie beslutade Nacka kommun att dagvattenfilter av typen Flexiclean skulle användas för dagvattenrening och utvärdering. Själva filtermaterialet består av furubark och träflis. Bild och skiss på filtret visas i Figur 3. Filterhållaren (kassetten) tillverkas i rostfritt stål. Filterkassetten står upprätt i brunnen och upptar ungefär 50 % av brunnens tvärsnittsyta. Kassetten monteras så att den täcker utloppsröret, vilket ska ge en horisontell filtrering av vattnet allteftersom brunnen fylls på med dagvatten. FlexiClean är utformat med ett bräddavlopp som ska motverka översvämning vid skyfall genom att dagvattnet vid dessa tillfällen bräddar förbi filtret direkt till ledningsnätet. Det är rekommenderat att filtret byts med 6-12 månaders intervall beroende på dagvattnets föroreningsinnehåll och dagvattenbrunnarna ska gå att slamsuga även när filtret är monterat. 5 (30) repo001.docx Figur 3. Brunnsfilterinsats från leverantören FlexiClean (källa: Nacka kommun och Flexiclean). 6 (30) repo001.docx Metod I detta kapitel beskrivs hur projektet har genomförts praktiskt, använd provtagningsmetodik samt vilka analyser och beräkningar som har utförts. Innan filtren monterades i brunnarna slamsögs samtliga brunnar och monteringen skedde inom tiden av en vecka. Efter cirka 7-8 månaders provtagning med filter, det vill säga i månadsskiftet januari/februari 2012, slamsögs brunnarna och använda filter ersattes av nya och rena filter som användes under resterande del av provtagningstiden med filter. Två filterperioder erhölls således och 3 filterprover togs ut för respektive period och område. Utöver det analyserades även 2 stycken oanvända filter på dess föroreningsinnehåll (referensprover). Totalt analyserades således 14 stycken filterprov med avseende på deras föroreningsinnehåll. 2.1 Provpunkter Provpunkterna valdes utifrån att så stor area av respektive avrinningsområde och så många filterinsatser som möjligt skulle ingå, där kommunen har rådighet över marken. Hänsyn togs även till sjöns dämningsnivåer och provpunkterna valdes så det inte skulle finnas risk för att dämning från sjön i ledningsnätet skulle kunna påverka provtagningen. På kvartersmark fanns inga kassetter monterade i brunnarna inom respektive avrinningsområde. Detta medför att det vid provpunkterna passerar en viss volym vatten som inte tidigare har passerat igenom dagvattenfilter. Halterna i dagvattnet och belastningen vid provpunkterna representerar dock den halt och den belastning som erhålls då så många filter som möjligt har installerats inom respektive avrinningsområde. Kyrkviken Norra (bostadsområdet Alphyddan) och Kyrkviken Södra (Järlaleden) utgör två olika så kallade typområden för dagvatten från vilka viss typ och mängd av föroreningar härrör. Figur 4 visar provtagningspunkterna, markanvändning och dess avrinningsområden. 7 (30) repo001.docx Figur 4 Markanvändningar och provpunkterna Kyrkviken Norra (KN) och Kyrkviken Södra (KS). Utloppet i Kyrkviken är markerat som UP (Utloppspunkt). 8 (30) repo001.docx Kyrkviken Norra Avrinningsområdet Kyrkviken Norra omfattar bostadsområdet Alphyddan inklusive del av Gamla Värmdövägen och Nysätra. Dagvattnet representerar ett dagvatten från blandad bostadsbebyggelse, bilverkstadsverksamhet, parkeringsytor och en större väg (8000 ÅDT). I Tabell 2 redovisas area per markanvändning för delavrinningsområdet. Då brunnsfilter enbart sattas i brunnar i gator (allmän plats) så passerar uppskattningsvis ca 23% 1 av dagvattnet filter. Tabell 2. Storlek på avrinningsområde och aktuell markanvändning för Alphyddan, Kyrkviken Norra. Markanvändning Alphyddan, Kyrkviken Norra Area (ha) Gamla Värmdövägen 0.65 Litet villaområde 0.14 Flerfamiljsbostäder 4.5 Skog 1.1 Skolområde 0.58 Parkering 0.39 Handel/Kontor (bilförsäljning) 0.40 Berg i dagen 1,0 Summa Kyrkviken Södra Avrinningsområdet Kyrkviken Södra omfattar främst Järlaleden som är en trafikled med en trafikintensitet på 9000 ÅDT. Vägen avvattnas med dagvattenbrunnar. Vissa delar av vägen avvattnas till vägdike dit även vatten från uppströms liggande naturmark avleds, dikena avslutas med en kupolbrunn. I Tabell 3 redovisas area per markanvändning för delavrinningsområdet. Brunnsfilter sattes i brunnar i vägen och uppskattningsvis passerar ca 94% 2 av dagvattnet filter. Tabell 3. Storlek på avrinningsområde och aktuell markanvändning på Järlaleden, Kyrkviken Södra. Markanvändning Järlaleden, Kyrkviken Södra Area (ha) Järlaleden 0.75 Skog 0.88 Summa Uppskattat utifrån reducerad area 2 Uppskattat utifrån reducerad area 9 (30) repo001.docx Flödesproportionell provtagning 10 (30) Vattenprovtagningen har genomförts med flödesproportionell provtagningsmetodik. Flödesproportionell provtagning innebär att prover tas i förhållande till ett flöde, vilket ger en möjlighet att fånga föroreningar från ett helt regnförlopp. Ju mer det regnar och flödar, desto tätare tas det prover. Flödesmätaren skickar en signal till provtagaren när en viss vald volym vatten har passerat så att ett vattenprov tas ut och samlas i ett provkärl. Prov tas därmed på ett sådant sätt att det samlade provets volym är proportionell mot vattenflödet under respektive provtagningsperiod. De enskilda provmängderna samlas upp i provkärlet till ett så kallat samlingsprov som sedan analyseras. Halten i samlingsprovet är således en viktad medelhalt för hela den vattenvolym som passerat under provtagningsperioden. Eftersom dagvatten är mycket varierande sett till föroreningshalter, till exempel beroende på regntillfälle och tid mellan regnen, är flödesproportionell provtagning mer rättvisande än ändra provtagningsmetoder då den fångar upp vatten från ett helt regnförlopp. Vattenprovtagningen genomfördes i de två utvalda provpunkterna Kyrkviken Norra och Kyrkviken Södra och pågick under två år. Flödesmätaren monterades i huvudledningen för dagvatten från respektive avrinningsområde och kopplades till en vattenprovtagare (Cerlic DWS provtagare). Den provtagna mängden vatten samlades upp i en behållare som placerades i ett kylskåp inne i en container. Provbehållaren tömdes och prov skickades för analys var 14:e dag (samlingsprov). Flödesdata lagrades i mätaren och användes sedan till beräkningarna av föroreningsbelastning per provtagningsperiod. Figur 5 visar fotografier från en av provtagningsstationerna. Från juni 2012 till juni 2013 genomfördes provtagning av det dagvatten som passerat filtren. Därefter togs kassetterna med dagvattenfiltren bort och provtagningen fortsatte från juni 2013 till juni 2014 på dagvatten som inte hade genomgått rening med filter. 2.3 Analysmetod för vattenprover Under försökets gång har dagvattnet analyserats avseende en rad olika föroreningar. Urvalet skedde i samråd med Nacka kommun. Studerade ämnen omfattar metaller (totalhalter och lösta halter), näringsämnen, olja och ett antal prioriterade ämnen som har detekterats i dagvatten i tidigare genomförda studier; PAH, ftalater, nonylfenol, oktylfenol samt tennorganiska föreningar och PCB. Förutom vattenprovtagning har även provtagning på filtermaterialet genomförts och analyserats på samma föroreningar som i vattenproverna. Samlingsproverna som erhölls skickades till laboratoriet ALS Global för analys var 14:e dag. Detta gör att vissa delar av samlingsprovet, vid vissa extremtillfällen, kan ha förvarats i upp till två veckor i kylskåp innan analys. Provet kan under den förvaringstiden ha påverkats av interna processer före analysen. ALS Gl
