1

Markfilter för rening av vägdagvatten

Christel Carlsson, Statens geotekniska institut

2

Markfilter?Ett konstruerat filter1 vars syfte är att reducera halten av

miljö- och hälsostörande ämnen som transporteras genom filtermaterialet

1Markfiltret kan vara aktivt eller passivt

3

Tillämpningsområden för markfilter

• Förorenad Mark - efterbehandling med markfilter som kostnadseffektiv

riskreduceringsåtgärd

• Deponering - nya direktivet ställer krav på geologisk barriär alt. motsvarande

nominell genomströmningstid

• Gruvavfall - markfilter som skyddsåtgärd för att begränsa spridning

• Vägdagvatten - markfilter som skyddsåtgärd för att begränsa spridning

4

Föroreningar i vägdagvatten

Källa Parameter

Medelhalter (schablonvärden)

10 000-15 000

ÅDT

15 000–30 000

ÅDT

> 30 000

ÅDT

PartiklarVägmaterial, bromsbelägg,

avgaser, däck, korrosion

(fordon, vägutrustning)

Suspenderat material

mg/l

75

mg/l

100

mg/l

1 000

MetallerVägmaterial, bromsbelägg,

korrosion (fordon,

vägutrustning), oljor,

bränslen, katalysatorer,

däck, färg

Bly

Zink

Koppar

Kadmium

µg/l

20

100

35

0,5

µg/l

25

150

45

0,5

µg/l

30

250

60

0,5

Organiska

ämnenAvgaser, däck, oljor PAH

µg/l

0,5µg/l

1,0µg/l

1,5

Närings-

ämnenAvgaser, oljor Kväve

Fosfor

mg/l

1,2

0,15

mg/l

1,5

0,20

mg/l

2,0

0,25

VV publ. 2004:195

5

Materialkunskap

Modellering o

Dimensionering

Teknisk

utformning

Grundläggande

processer

Ekonomi, Hälsa,

Miljö

Särskild FoU-satsning vid SGI

Sorption och markfilter

Markfilter

6

Filtermaterial

• Nollvärt järn (järnspån)

• Hyttsten (masugnsslagg)

• Organiska material (tex torv, bark)

• Benmjöl

• Dolomit och kalksten

• Järnoxid

Hyttsten

7

Fastläggningsprocesser

• Mekanisk filtrering

• Kemisk reduktion t.ex Cr(VI) Cr(III)

• Mikrobiell nedbrytning

• Utfällning

• Sorption (jonbyte, komplexbildning, hydrofob interaktion)

8

Nollvärt järn

• Oorganiska:

- Metaller

- Nitrat, Sulfat

• Organiska:

- Klorerade föroreningar (t.ex. TCA, TCE)

- Nitroaromater (TNT, RDX)

- Pesticider

Föroreningar som kan behandlas med nollvärt järn :

9

Processen med nollvärt järn

• Bildas järnoxider och järnhydroxider på järnpartiklarnas

ytor – bra sorbent!

• Kan ett redoxkänsligt element reduceras, t.ex Cr(VI)

Cr(III)

• Bildning av hydroxider pH ökar möjliggör utfällning

Då järn oxideras:

10

• Installation i anslutning till dammar? (kontinuerlig vägg,

översilningsyta, mfl)

• Inblandning av reaktivt material i dikesslänter?

• Installation i dikesbotten?

Teknisk design för vägdagvatten?

11

Demonstrationsprojekt ”Miljöeffektiva diken”

• SGI + VTI + Chalmers: Projektledare: Bo Lind SGI

• Väg 49, delen Skara – Axvall

Klarlägga reningspotentialen map metaller hos öppna vägdiken

utformade med resp utan inblandning av nollvärt järn.

Målsättning:

12

Miljöeffektiva diken

Referenssträcka

Normaldike

MiljödikeDikesbotten

Vägbana riktning väster

Vägbana riktning öster

Uppsamlingsränna

Mät- och provtagnings-

brunn, Dikesvatten

Mät- och provtagnings-

brunn, Dikesvatten

Vägkrön,

Läge för Vattendelare

13

Miljöeffektiva diken

• Inledande kapacitetstest av filtermaterial på lab. Tre testade

filtermaterial (hyttsand, järnoxid, nollvärt järn).

• Inblandning av 10% järnspån i sand i botten av diket (1 ton, 60 m)

• Följa och jämföra halter av metaller och fosfor i vatten över tid i

miljödike och referensdike. Kampanjer över flera år.

• Övriga parametrar: pH, konduktivitet, kontroll av utfällningar.

Förväntat resultat:

Inspirera till anläggande av diken med reaktiva filtermaterial som

skyddsåtgärd.

Genomförande:

14

Sammanfattning

• Reningen kan bli mycket effektiv

• Installationen har lång hållbarhet >10 år

• Rening kan ske under markytan – marken kan användas nästan

obegränsat

• Reningen är oftast passiv Låga driftskostnader

• Inget underhållsarbete

Fördelar med markfilter som reningsmetod:

15

• Installationen har begränsad hållbarhet? (10 år) som kan minska pga

• i) passivisering av reaktiva ytor kan minska livslängden

• ii) utfällningar kan minska permeabilitet i filtret

• Ett markfilter konstruerat som en kontinuerlig vägg är svårt att justera

efter etablering

• Desorption möjlig vid tex stora pH-förändringar.

Sammanfattning

Nackdelar med markfilter som reningsmetod:

16