UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Bra enkla avloppslösningar, Sundsvall, 28. april 2016 Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar olika processutformningar och deras prestanda Professor Petter D. Jenssen Institutt for miljøvitenskap (IMV) Norges miljø- og biovitenskaplige universitet (NMBU)
NORGES NORWEGIAN MILJØ UNIVERSITY OG BIOVITENSKAPLIGE OF LIFE SCIENCES UNIVERITET (NMBU) Institutt Department for miljøvitenskap of Plant and Environmental (IMV) Petter D. Sciences Jenssen Mindre avløpsrenseanlegg i Norge Rundt 900 000 mennesker i spredt bebyggelse og ca. 400 000 hytter er ikke knyttet til avløpssystemer Det er ca. 300 000 renseanlegg i spredt bebyggelse, med følgende teknologier (2011): Markbädd 8% Tett tank 6% Direkte utslipp 4% Infiltrasjon 30% Minirenseanlegg 4% 2 Slamavskiller 47% Andre løsninger 1% Berge and Mellem 2011
Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Slamavskiller Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
GRÅVANN Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Slamavskiller Systemer med kildesortering Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
GRÅVANN Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Slamavskiller Systemer med kildesortering Biofilter Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
GRÅVANN Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Slamavskiller Systemer med kildesortering Biofilter Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Slamavskiller - våtvolum (m 3 ) *1 husstand, 5 pe, med WC Norge 4 (3,35)* Sverige 2,00 8 *VA-miljøblad nr 48 (2015)
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Slamavskiller - antall kammer *1 husstand, 5 pe, med WC Norge 3 (1)* Sverige 3 9 *VA-miljøblad nr 48 (2015)
GRÅVANN Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Slamavskiller Systemer med kildesortering Biofilter Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Infiltrasjonsanlegg - anleggstyper Åpne systemer - infiltrasjon i dammer Arealbelastning 20-50 cm/d Lukkete systemer - infiltrasjon i grøfter/bassenger Arealbelastning 0.6-5.0 cm/d
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Infiltrasjonsanlegg - anleggstyper Åpne systemer - infiltrasjon i dammer Lukkete systemer - infiltrasjon i grøfter/bassenger
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES Setermoen infiltrasjonsanlegg 5000pe 13
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Civ.% Mil.% 14
Slamsedimenteringsbasseng: 1,2 1 2 Infiltrasjonsbasseng: 3,4,5 3 4 5 Setermoen Infiltrasjonsanlegg 5000pe
Slamsedimenteringsbasseng: 1,2 2 Dri;sbygning 1 Prøvtakingsbrønn Infiltrasjonsbasseng: 3,4,5 3 4 5 Setermoen Infiltrasjonsanlegg 5000pe
Prøvtakingsbrønn Grunnvannets strømningsretning Setermoen Infiltrasjonsanlegg 5000pe
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Grunnvannets strømningsretning og anleggets influensområde Civ.% Mil.% 18
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES 7 m Groundwater level
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Setermoen rapid infiltration plant - Treatment performance (%) 1986-2014, yearly averages Jenssen et al. (2014) 20
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Setermoen infiltrasjonsanlegg - gjennomsnittlig årlig renseevne fra 1986! KOF 85-95 % 21! Total nitrogen 35-85 %! Total fosfor 99% Jenssen et al. (2014)
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Setermoen rapid infiltration plant - Treatment performance (%) 1986-2014, yearly averages 1996 Jenssen et al. (2014) 22
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Setermoen infiltrasjonsanlegg - gjennomsnittlig årlig renseevne før og etter 1996 23 Jenssen et al. (2014)
Fosforfjerning Setermoen renseanlegg gjennomsnitt 99% over 27 år Fosforbindingskapasitet 12 år under hvert basseng
Rensing total nitrogen 35-85% Jenssen et al. (2014)
Rensing total nitrogen 35-85% Jenssen et al. (2014)
Rensing indikatorbakterier Termotolerante koliforme 100/100ml 1988 0 Main sampling well 1991 2 1992 2 2014 18 Groundwater level
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Renseresultat Åpen infiltrasjon 100,0 92,5 85,0 Bardu Lesja 77,5 28 70,0 Organisk stoff (KOF) Fosfor Nitrogen (Kraft 1998 i Jenssen et al. 2006)
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Rena infiltrasjonsanlegg 8000 pe Mekanisk forbehandling 29 Infiltrasjon i åpne dammer
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Rena infiltrasjonsanlegg 8000 pe 27 m til grunnvann 30 Infiltrasjon i åpne dammer
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Rena infiltrasjonsanlegg renseevne Renseevne Fosfor 99 BOF 99 31 Steenberg - Sørensen (2004)
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES Renseeffekter* Organisk stoff (COD): 75-90 % Suspendert stoff (SS): > 90% Fosfor (P): >99 % Nitrogen (N) 50-70% Bakterier: Groundwater level 4-6 log *Renseeffekt i umetta sone ytterligere rensing foregår i grunnvanssonen.
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Infiltrasjonsanlegg - anleggstyper Åpne systemer - infiltrasjon i dammer Arealbelastning 30-50 cm/d Lukkete systemer - infiltrasjon i grøfter/bassenger Norge: 0.6-5.0 cm/d Sverige: 3.0-6.0 cm/d
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Ulike lukkete infiltrasjonsanlegg 34 Kilde: www.avlop.no
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Infiltrasjonsgrøfter (lukkete anlegg) 35
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Infiltrasjonsanlegg - prøvetaking Prøvetakingsbrønn Min 0.5 m Grunnvannsnivå 36 PDJ
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Infiltrasjon i jordhaug - prøvetaking Water Peilerør level monitoring pipes Sand Natural soil Sampling well 37 PDJ 1999
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Infiltrasjonsgrøfter - renseevne 100,0 82,5 65,0 47,5 Infiltrasjon Jordhaug 30,0 Org. materiale Fosfor Nitrogen 38 (Køhler 1998 i Jenssen et al 2006)
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Infiltrasjon i jordhaug Sand 39 Opprinnelig jord PDJ 1999 Photo: P.D. Jenssen
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Infiltrasjon i jordhaug Rensing av nitrogen NH 4 NO 3 40 NO 3 N 2 O,N 2 PDJ 1999 Photo: P.D. Jenssen
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) 41 Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Ulike lukkete infiltrasjonsanlegg Renseeffekter* Organisk stoff (BOD): > 90 % Suspendert stoff (SS): > 90% Fosfor (P): > 90 % Nitrogen (N) > 30% (20-60) Bakterier: 4-6 log reduksjon Kilde: www.avlop.no
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) 42 Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Ulike lukkete infiltrasjonsanlegg Renseeffekter* Organisk stoff (BOD): > 90 % Suspendert stoff (SS): > 90% Fosfor (P): Medisinrester og kjemikalier fra husholdningsprodukter ser ut til å kunne > fjernes 90 % godt i grunne infiltrasjonsanlegg (Conn et al. 2010) Nitrogen (N) > 30% (20-60) Bakterier: 4-6 log reduksjon Kilde: www.avlop.no
GRÅVANN Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Slamavskiller Systemer med kildesortering Biofilter Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Biofilter Kornstørrelse og filtermedium Kornstørrelse: 2-10 mm Filtermedium: Lettklinker Grus Finpukk Knust murstein Annet 44
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Biofilter Belastning og antall doser/dag Blandet avløp 10-20 cm/d Gråvann 20-30 cm/d Doser/dag 24-48/d minimum 8/d 45 Areal/person 0,3-2,0 m 2
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Tangential fullconical (TF)- nozzle in dome 46
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Biofilter Antall doser/dag Anbefalt: 18-48/d Minimum: 8/d Vannmetning i filter og antall doser/dag 47
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) 48 Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Biofilter - renseevne Jenssen et al. 2010 Renseeffekter: Organisk stoff (BOF): 60-90 % Suspendert stoff (SS): 60-80% Fosfor (P): <10 (80-90*) % Nitrogen (N) 5-40% Bakterier: 2-3 log *Gråvann m/fosforfilter
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Biofilter - forfilter for infiltrasjon Heistad et al. (2002) 49
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Infiltrasjon i morener Glacial tills in Norway!90% av det jorddekkete areal i Norge er morene!lav hydraulisk ledningsevne!ujevn overflate!vanskelig å plassere infiltrasjonsgrøfter
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Infiltrasjon i morener!vanskelig med grøfter!små enheter kan letter tilpasses i terrenget
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Biofilter - forfilter for infiltrasjon 52 Arealbelastning etter slamavskiller: Arealbelastning etter biofilter: 0.6-5.0 cm/d 2.4-20.0 cm/d Opptil 4x økning i arealbelastning (VA-miljøblad nr 59)
NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES (NMBU) Department of Environmental Sciences (IMV) Infiltrasjonsanlegg med biofilter Heistad et al. (2002)
Markbäddslösningar och infiltrationsanläggningar Markbädd/ sandfilter Infiltrasjon
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Sandfilter 55
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Sandfilter - ny utforming Skrå sidekanter Nivårør pukk Geotextile/isolasjon Fordelingslag Sand Drenerende masser m/ drensrør Jenssen et al. (2006) PDJ 99
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Md/So diagram - sandfilter A = 2 cm/d B = 4 cm/d 57 Jenssen et al 2006, VA miljøblad 59
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Sandfilter - renseevne Slamavskilt avløpsvann 58 Renset vann
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) 59 Institutt for miljøvitenskap (IMV) Petter D. Jenssen Sandfilter - renseevne (Jenssen and Siegrist 1990) Slamavskilt avløpsvann Renset vann Renseeffekter: Organisk stoff (BOF): >90% Suspendert stoff (SS): >90% Fosfor (P): 0-80%* Nitrogen (N) 30% (20-50) Bakterier: 3-5 log * 8-10 års bruk
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Strømning av luft og vann ved rensing i jord Søyle forsøk Sandfilter Infiltrasjonsgrøft??? Vann Luft
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Sandfilter - ny utforming Skrå sidekanter Nivårør pukk Geotextile/isolasjon Fordelingslag Sand Drenerende masser m/ drensrør Jenssen et al. 2006 PDJ 99
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Basseng eller grøft Jenssen 1986
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Sandrygger gir bedre luftutveksling Infiltrasjon i jordhaug P.D.J. PDJ 1999 1990
Pukklag med biofilm Gjentettingssone Sand med biofilm
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen In-drän TM - erstatter pukklaget 65 Filtre med «in-drän» kunne motta opptil 4 ganger høyere belastning enn pukk eller lettklinker uten at renseevnen ble redusert (Ausland 1998 i Jenssen et al. 2006).
UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP Institutt for miljøvitenskap, P.D. Jenssen Infiltrator TM - erstatter pukklaget 66 Noen stater i USA tillater opptil 50% reduksjon av infiltrasjonsarealet ved bruk av Infiltrator (USEPA 2000)
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) 67 Institutt for miljøvitenskap (IMV) Konklusjoner! Norsk dimensjonering av septiktanker gir større tanker enn i Sverige, men ny dimensjoneringsnorm i Norge har redusert forskjellen.! Infiltrasjon er ofte en foretrukket løsning for små anlegg i norske kommuner.! Setermoen infiltrasjonsanlegg i Bardu i Troms har hatt 99% renseevne for fosfor og over 60% for nitrogen i mer enn 26 år. Anlegget har spart kommunene for 45 millioner NOK i samme tidsperiode sammenlignet med å bygge et mekanisk/kjemisk renseanlegg.! Det finnes mye dokumentasjon på renseevnen til små og store infiltrasjonsanlegg. Hvis disse er bygget riktig vil de rense bra for både organisk stoff, suspendert stoff, fosfor og mikroorganismer.! Undersøkelser fra USA tyder på at medisinrester (läkmedel) og organiske forurensingere holdes tilbake i infiltrasjonsanlegg
NORGES MILJØ OG BIOVITENSKAPLIGE UNIVERITET (NMBU) 68 Institutt for miljøvitenskap (IMV) Konklusjoner forts.! Syretilgang er viktig både for markbädd og infiltrasjon. Det anbefales derfor å bygge infiltrasjonsgrøfter framfor basseng. Dersom basseng velges bør det legges rygger av infiltrasjonsmassene mellom infiltrasjonsrørene.! Markbädd brukes normalt bare for rensing av gråvann i Norge. Dette skyldes i hovedsak dårlig evne til å fjerne fosfor! Det anbefales å bygge markbädd med skrå kanter av sand på sidene av fordelingslaget. Dette vil bedre syretilgangen til anlegg etter at biohuden er etablert.! Bruk av alternative fordelingslag (In-drän, infiltrasjonskammer) gir mulighet for mindre infiltrasjonsareal.! Dammer er lite brukt i Norge, men et anlegg med kombinasjon av dammer å våtmarksfilter har gitt svært høy stabil renseevne (> 90% for BOD, P, TSS, og N) i 20 år.
Takk! 47 petter.jenssen@nmbu.no
Department of Plant and Environmental Sciences, P.D. Jenssen NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES 84 Referanser Browne, W. og P.D. Jenssen (2005). Exceeding tertiary standards with a pond/reed bed system in Norway. Wat. Sci. Tech. 51(9), 299 306. Conn KE, Siegrist RL, Barber LB, Meyer MT. 2010. Fate of Trace Organic Compounds during Vadose Zone Soil Treatment in an Onsite Wastewater System. J. Environmental Toxicology and Chemistry. 29(2):285-293. Published online 8 October 2009. DOI:10.1002/ etc.40 Heistad, A., P.D. Jenssen og A.S. Frydenlund (2001). A new combined distribution and pretreatment unit for wastewater soil infiltration systems. I: K. Mancl (red.) Onsite wastewater treatment. Proc. Ninth Int. Conf. On Individual and Small Commmunity Sewage Systems, ASAE, 200-206. Jenssen, P. D., T. Krogstad A. M. Paruch T. Mæhlum, K. Adam, C. A. Arias, A. Heistad, L. Jonsson, D. Hellström, H. Brixd M. Yli-Halla, L. Vråle, M. Valve. 2010. Filter bed systems treating domestic wastewater in the Nordic countries performance and reuse of filter media. Ecol. Eng. 36, pp. 1651-1659. Jenssen, P.D. og R.L. Siegrist (1991). Nitrogen removal from wastewater in soil infiltration systems. I: H. Ødegaard (red.): Fjerning av nitrogen i avløpsvann, 114 12. Tapir. Trondheim Jenssen P.D., Jonasson S., og Heistad A. 2006. Naturbasert rensing av avløpsvann - en kunnskapssammenstilling med hovedvekt på norske erfaringer. VA-forsk Rapport, no. 20. VA- forsk, Stockholm. Jenssen, P. D., T. Krogstad and K. Halvorsen, 2014. Community wastewater infiltration at 69 o northern latitude 25 years of experience. Paper presented at. SSSA Onsite Wastewater Conference, April 7-8, Albuquerque, NM, USA. Siegrist R.L. 2010. Effluent Dispersal into Soil for Treatment and Disposal/Reuse: Principles and Practices Sustainable Sanitation. Presentation at the summerschool: Decentralized, Natural and Ecological Wastewater Treatment, Department of Plant and Environmental SciencesThe Norwegian University of Life Sciences June 1-25, 2010 Siegrist, R. L., E.J. Tyler og P.D. Jenssen (2000). Design and performance of onsite wastewater soil absorption systems. Paper presented at National Research Needs Conference Risk-Based Decision Making for Onsite Wastewate Treatment, St. Luis, Missouri, 19. 20. mai. USEPA, Electic Power Inst. Community Env. Center, National Decentralized Water Recources Capasity Development Conference Risk-Based Decision Making for Onsite Wastewate Treatment, St. Luis, Missouri, 19. 20. mai. USEPA, Electic Power Inst. Community Env. Center, National Decentralized Water Recources Capasity Development Project. USEPA 2000. Decentralized Systems Technology Factsheet - Septic Tank Leaching Chambers. EPA 832-F-00-044