Sediment
Ett av huvudsyftena med öppna vattenreningsanläggningar är att föroreningar och näringsämnen som är bundna till partiklar ska kunna sedimentera och därmed avskiljas permanent från vattnet och avlastas recipienten.
I det förorenade vattnet återfinns partiklar av varierande storlek, från små lerpartiklar mindre än 2 μm till gruspartiklar upp till 10 mm.
Eftersom större och tyngre partiklar sedimenterar snabbare än lättare partiklar, och inte lika lätt virvlar upp igen, skiljer sig sedimentets sammansättning vanligen mellan inlopp och utlopp. Vid inloppet dominerar grövre fraktioner av grus och sand och större organiska partiklar, medan sedimentet vid utloppet i högre grad utgörs av lera, silt och mindre organiska partiklar (jämför med erosions- respektive ackumulationsbottnar i sjöar och vattendrag). Denna skillnad i sammansättning kan man själv se och känna i samband med provtagning eller mätning av sedimentet. Det grovpartikulära sedimentet är generellt kompaktare med högre TS-halt jämfört med det finpartikulära, fluffigare sedimentet.
Sedimentets tillväxthastighet i dagvattendamm
De grövre partiklarna sedimenterar vid inloppet och där tillväxer sedimentet snabbast. Tillväxthastigheten beror bl.a. på faktorer som markanvändning inom avrinningsområdet, hydraulisk ytbelastning (tillförsel av dagvatten i relation till dammytan) och dammutformningen. Erfarenheter från tidigare uppföljningar visar att sedimentets uppbyggnadshastighet i dagvattendammar kan förväntas ligga inom intervallet 1-6 cm per år.
Sedimentets fosfor- och tungmetallinnehåll i dagvattendamm
Koncentrationen av fosfor i dagvattensedimentet kan utifrån erfarenheter från NOS-projektet förväntas ligga inom intervallet 0,5-1,5 g P/kg TS. Det kan jämföras med våtmarks- och sjösediment i Sverige som normalt varierar mellan 0,5-3 g P/kg TS och svensk jordbruksmark som i medeltal innehåller 0,7 g P/kg lufttorrt prov.
De största mängderna av tungmetaller i dammens sediment återfinns i det grövre sedimentet vid inloppet, trots att halterna där är lägre än i det finare sedimentet. Betydelsen av en större mängd grovt sediment överskuggar alltså den lägre halten.
Tungmetallers och andra föroreningars benägenhet att binda till partiklar styrs av en rad faktorer som pH och syrgasförhållanden och är svår att förutsäga i varje enskilt fall. Under normala förutsättningar tenderar dock framför allt tungmetallerna bly och krom, men också koppar, kvicksilver och zink, liksom polycykliska aromatiska kolväten (PAH), att binda till partiklar i högre grad. Nickel och kadmium är generellt mer lättlösliga.
Halterna av framför allt zink i dagvattensediment, men också koppar, kan förväntas överskrida Naturvårdsverkets riktvärden för mindre känslig markanvändning (MKM).
Bedömd risk för att halten av vanliga tungmetaller i dagvattensediment överskrider Naturvårdsverkets riktvärden för förorenad mark (MKM) (NV 2009), samt förväntat förhållande till opåverkade bakgrundshalter i svenska sjösediment (Naturvårdsverket 1993) och medelvärden för svensk åkermark (Naturvårdsverket 2010).
Vid jämförelse med naturliga halter i sjösediment och halter i svensk åkermark framgår att halterna i dagvattensediment överlag är kraftigt förhöjda.
Enkelt uttryckt kan man säga att upptag av sedimentet ska ske innan sedimentet vuxit så pass mycket att dammens sedimentationsegenskaper börjar försämras. När den fria vattenvolymen blir för liten medför det en alltför kort uppehållstid eller för hög strömningshastighet.
Och hur vet man när det inträffat? Det finns flera sätt att åtminstone få en uppfattning om det:
- Med kännedom om den dimensionerade sedimentvolymen (jämför med slamvolym i avloppsreningsverk) och om förväntad sedimentackumulationshastighet så kan ett planerat tömningsintervall beräknas. Detta bör bekräftas genom mätning av sedimentet innan tömning genomförs. Om dammen utformats utan särskild sedimentvolym kan en tumregel användas som innebär att tömning bör ske senast då sedimentet utgör halva dammdjupet eller är 30 cm tjockt. Med en sedimenttillväxt på 3 cm/år i medeltal behöver tömning exempelvis ske senast efter ca 10 år. En senarelagd tömning innebär minskad reningseffektivitet och avstannande sedimentuppbyggnad.
- Indikationer på försämrad sedimentation bör också kunna fås genom återkommande mätningar av halten suspenderade partiklar vid inlopp och utlopp i samband med tillrinning.
- Mätningar av sedimenttjocklek.
Mätning och provtagning av sediment bör alltid göras både vid dammens inlopp och vid dess utlopp eftersom sedimenttjocklek och innehåll kan skilja sig åt i hög grad. I större anläggningar kan kompletterande prov/mätpunkter mellan in- och utlopp behövas för att få en rättvisande bild av sedimentets rumsliga fördelning. Provtagning utförs antingen från is eller från båt. Provtagning som även möjliggör mätning av sedimenttjocklek kan göras med hjälp av rörhämtare, till exempel av Willnertyp.
Sedimentprovtagning. Till vänster sediment i en rörhämtare av Willnertyp och till höger sediment på en så kallad NOS-fälla.
En sedimentfälla av det slag som användes i NOS-projektet, en s.k. NOS-fälla som placeras på botten vid inlopp och utlopp kan ge en bild av sedimentationens och resuspensionens omfattning och därigenom ge en bra indikation på rensningsbehovet. Om NOS-fällans kopp fylls på med sediment under mätperioden, men skivan förblir tom är det ett tecken på problem med resuspension, vilket kan bero på att dammen är överfull med sediment.
Mätning av enbart sedimentdjupet kan göras med en skiva fäst på en teleskop-stång. Skivan förs ner från båt tills den vilar mot sedimentets yta. Nivån till den underliggande botten mäts sedan enbart med stången (utan skiva). Nivåskillnaden utgör sedimentdjupet.