SE537680C2 - Filtermaterial för reduktion av fosfor- och/eller tungmetallbelastning i ett vattendrag - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Uppfinningen avser ett filtermaterial omfattande en kalkprodukt i partikelform och ett kemiskt inert material i partikelform, varvid filtermaterialet har ett effektivt neutraliseringsvarde av 5 — 30 % CaO, bestamt med metod ASTM 602. Uppfinningen avser aven ett arrangemang for reducering av fosfor- och/eller tungmetallbelastning i vattendrag. Arrangemanget omfattar en regleringsdamm, som anordnas i mark, vilken damm har en botten och vaggar som definierar dess inre volym. Vatten leds fran den kringliggande marken till regleringsdammen och fran regleringsdammen leds vatten till en filterbassang. Vattnet är anordnat aft rinna genom filterbassangen och fdras i kontakt med filtermaterial i filterbassangen, varvid foreningar som omfattar fosfor och/eller tungmetaller reagerar med filtermaterialet och binds till filtermaterialet. Till slut leds vatten ut fran filterbassangen.

Description

FILTERMATERIAL FOR REDUKTION AV FOSFOR- OCH/ELLER TUNGMETALLBELASTNING I ETT VATTENDRAG Uppfinningen avser ett filtermaterial for reduktion av fosfor- och/eller 5 tungmetallbelastning i vattendrag i enlighet med ingressen av de bifogade patentkraven.

Naringsamnen, sasom fosfor, kommer ut i vattendrag tillsammans med vatten som har varit i kontakt med jorden i avrinningsomradet som ligger i anslutning till vattendraget. Vattnet kan till exempel vara regnvatten som runner genom odlingsmarken till 10 vattendraget, vilket kan vara en a., sjo eller ett hay, och som loser upp naringsamnen fran odlingsmarken. Den for stora naringsamnesbelastningen leder till eutrofiering av vattendragen. Det firms ett konstant behov av att reducera mangden ndringsamnen, speciellt fosfor, som kommer ut i vattendragen. 15 En losning är att anordna vatmarker och buffertzoner mellan odlingsmarken och vattendragen. Iden är att vatmarkens eller buffertzonens vegetation binder eller anvander naringsamnena innan de nar vattendraget. Pa norra halvklotet sker dock den storsta delen av ndringsamnesbelastningen utanfor tillvaxtsasongen, dvs. pa hosten, under milda vintrar och pa varen, da vatmarkemas och buffertzonemas kapacitet att reducera naringsamnen är lag.

Ett annat forfarande for att reducera fosfor- och tungmetallbelastning i sjoar och vattendrag orsakad av odlingsmarker presenteras i EP 0572434. Det finns dock nagra nackdelar. Ytvatten kan innehalla relativt stora mangder fast material som Pdtt satter igen filterdikena. Dartill är det svart att kontrollera ndr filtermaterialet har mist sin filterkapacitet eller om filterdikena har blivit igensatta.

Ibland kommer till och med tungmetaller ut i vattendragen tillsammans med draneringsvatten. Till exempel i stora stader kan dagvatten innehalla en relativt hog koncentration av tungmetaller, som har sift ursprung i stadsdamm. Aven draneringsvatten fran gruvor, stenbrott och toryframstallningsfalt kan ha en forhojd koncentration av tungmetaller.

Ett andamal for derma uppfinning att minimera eller till och med helt eliminera 35 nackdelarna som finns i den kanda tekniken 1 Ett andamal är att astadkomma ett filtermaterial och ett arrangemang for aft effektivt reducera fosfor- och/eller tungmetallbelastning i vattendrag.

Ett annat andamal for uppfinningen är aft astadkomma ett arrangemang ddr filtermaterialets skick ldtt kan kontrolleras och overvakas.

Dessa andamal uppnas med uppfinningen uppvisande de i den kannetecknande delen av efterfoljande sjdlystandiga patentkrav angivna kannetecken.

Ett typiskt filtermaterial enligt den foreliggande uppfinningen for reduktion av fosfor- och/eller tungmetallbelastning i ett vattendrag omfattar en kalkprodukt i partikelform, varvid kalkproduktens partikelstorlek är inom intervallet 0.01 mm — 15 mm samt ett kemiskt inert material i partikelform, vilket filtermaterial har ett effektivt neutraliseringsvarde av 10 — 25 % CaO, fordelaktigare 10-15 % CaO, bestamt genom anvandning av standardmetod ASTM 602, i kraft i augusti 2011.

En anvandning av filtermaterialet enligt uppfinningen är for reduktion av fosfor- och/eller tungmetallbelastning fran jordbruks- och odlingsmarks avrinnings- och/eller draneringsvatten; fran avrinningsvatten fran djurstall och inhagnader for djurproduktion och/eller husdjur, sasom kor och hastar; fran avrinnings- och/eller draneringsyatten fran palsfarmar, sasom ray- eller minkfarmar; fran urlakningsvatten fran aystjalpningsplatser; fran urlaknings- och/eller avrinningsvatten fran kompostering av slam eller bioavfall; frail urbant dagvatten; fran dikes och avatten fran odlingsmarker; fran avfallsvatten eller urlakningsvatten fran gruyndring eller stenbrott; fran surt avrinningsvatten fran toryframstallningsfalt; eller fran vatten som anyants yid beyattning av virkesupplag till vattendrag.

Nu har man overraskande markt att filtermaterialet enligt uppfinningen astadkommer en effektiv reaktion med fosforhaltiga foreningar, och optimal flodeshastighet och -monster genom filterbassangen. Med det relativt hoga pH-vardet, sasom pH 9 — 11, i filterbassangen utfalls framgangsrikt fosfor och/eller de mojliga tungmetalljonema i vattnet som kommer in i filterbassangen. Darutover kan igensattning ay filtret effektivt minskas, till och med helt elimineras, genom att anordna en regleringsdamm fOre filterbassangen. Vatten samlas eller leds till regleringsdammen fran den kringliggande marken genom anvandning ay oppna diken, backar eller underjordiska tackdiken och kanaler. Mimed är vattnet som samlas till regleringsdammen rikt pa ndringsamnen och foreningar, som innehaller fosfor och/eller tungmetaller, vilka har sitt ursprung i 2 urlakning av marken och/eller fran anvanda godselmedel, men fattigt pa fast material och partiklar. Darti11 uppfangas mojligt fast material eller partiklar, som finns i vattnet som kommer in i regleringsdammen, i regleringsdammen pa vagen fran inloppet till avloppet, varvid vattnet som leds till filterbassangen omfattar, om alls, en mycket lag koncentration av fast material eller partiklar. Darmed salter vattnet som skall filtreras inte igen filtret i filterbassangen, och de skadliga fOreningarna filtreras effektivt och filtrets livslangd forlangs.

I detta sammanhang beskriver termen "kemisk inert" ett material som inte reagerar kemiskt med fosfor, fosforhaltiga amnen eller tungmetaller i vatten som rengors. Kemiskt inert material i partikelform ger endast mekaniska filtreringsegenskaper for materialet, sasom lamplig permeabilitet och retentionskapacitet, flodeshastighet och flodesmOnster.

Enligt en utforingsform av uppfinningen är den partikelformiga kalkprodukten i filtermaterialet vald fran en grupp som omfattar dehydrerad kalk, brand kalk, dolomitisk oslackt kalk, slackt kalk, hydraulisk kalk, kommersiell MgO, kommersiell Mg(OH)2, sockerfabrikskalk eller deras blandningar. Filtermaterialet i filterbassangen omfattar fordelaktigt en kalkprodukt i partikelform, vald fran brand kalk eller slackt kalk eller nagon blandning av dem. Enligt en utforingsform omfattar kalkprodukten en blandning av brand kalk och mald kalksten eller mald dolomit.

Den partikelformiga kalkproduktens partikelstorlek är inom intervallet 0,01 — 15 mm, fordelaktigt 0,01 — 5 mm, fordelaktigare 0,1 — 2 mm. Kalkprodukten kan malas till en Onskad partikelstorlek eller sa kan den kompakteras eller granuleras till en Onskad partikelstorlek fran finare kornstorlekar.

Dehydrerad kalk eller brand kalk, vilken lampar sig som kalkprodukt for anvandning i en utforingsform av den foreliggande uppfinningen, omfattar 80-98 % CaO och 0,01-5 % MgO, bestamda genom anvandning av XRF, och kan ha en partikelstorlek pa 0,01-2 mm eller 2-15 mm. Mangden aktiv CaO är normalt 80-90 %, bestamt med standardmetod SFS 5188, och det effektiva neutraliseringsvardet kan vara 70-95 %, bestamt med standardmetod ASTM 602, i kraft i augusti 2011.

Dolomitiskt oslackt kalk, vilken lampar sig som kalkprodukt for anvandning i en utforingsform av den foreliggande uppfinningen, omfattar 60-99 % CaO och 1-40 % MgO, bestanada genom anvandning av XRF, och den kan ha en partikelstorlek pa 0,01— 3 2 mm eller 0,1-15 mm. Det effektiva neutraliseringsvdrdet kan normalt vara 70-95 %, bestamt med standardmetod ASTM 602, i kraft i augusti 2011.

Sldckt kalk, kand dven som finkalk, vilken lampar sig som kalkprodukt for anvandning i en utforingsform av den foreliggande uppfinningen, omfattar vanligtvis 80-95 % Ca(OH)2, bestamt med standardmetod EN 12485, och 70-80 % CaO, bestaint genom anvandning av XRF, och kan ha en partikelstorlek pa 0,01-1 eller 0,1-5 mm. Det effektiva neutraliseringsvardet kan vara 70-85 %, bestamt med standardmetod ASTM 602, i kraft i augusti 2011, och ett glOdningsforlustvdrde (950 °C) av 30-40 %, bestamt med standardmetod SFS-EN 459-2.

Kommersiell MgO, vilken ldmpar sig som kalkprodukt for anyandning i en utforingsform av den foreliggande uppfinningen, omfattar som huvudkomponent 80-95 % MgO, bestamt genom anvandning av XRF, och kan ha en partikelstorlek pa 0,01-5 mm. Den har typiskt ett pH-vdrde i omradet 9-11, och ett glOdningsforlustydrde (950 °C) av < 1 %, bestamt med standardmetod SFS-EN 459-2.

Kommersiell Mg(OH)2, vilken ldmpar sig som kalkprodukt for anvandning i en utforingsform av den foreliggande uppfinningen, omfattar som huvudkomponent > 60 % MgO, bestamt genom anvandning av XRF, och kan ha en partikelstorlek pa 0,01-5 mm. Den har typiskt ett pH-varde i omradet 9-11, och ett glodningsforlustydrde (950 °C) av 30-40 %, bestamt med standardmetod SFS-EN 459-2.

Sockerfabrikskalk, maid kalksten och blandningen av dehydrerad kalk och maid kalksten, vilka lampar sig som kalkprodukt for anvandning i en utforingsform av den foreliggande uppfinningen, kan omfatta 0-95 % CaO, 0-95 % Ca(OH)2, 0-5 % CaCO2, och har vanligen ett aktivt CaO-vdrde av 40-95 %, matt med standardmetod SFS 5188. Partikelstorleken är 0,01-3 mm. Det lagsta effektiva neutraliseringsvdrdet for sockerfabrikskalk är typiskt 20 %, bestamt med standardmetod ASTM 602, i kraft i augusti 2011.

Kalkprodukten i partikelform, som anvands i filtermaterialet, är fordelaktigt fri fran skadliga bestandsdelar, d.v.s. den innehafter laga koncentrationer av orenheter, sasom bly, kadmium, krom, kobolt, koppar, nickel, vanadin, zink och kvicksilver. PA detta skt är det mojligt all garantera tillracklig utloppsvattenkvalitet och minimera risken att nagon skadlig fororening skulle komma till miljon och vattendragen. Fordelaktigt omfattar kalkprodukten < 0,2 mg/kg Cd, <5 mg/kg Co, < 12 mg/kg Cr, < 12 mg/kg Cu, < 11 mg/kg 4 Ni, <11 mg/kg Pb, <25 mg/kg V, <0,06 mg/kg Hg, <40 mg/kg Zn. Anvandning av kalkprodukt som är fri fran skadliga bestandsdelar gör anvandningen av filtermaterialet saker och palitlig. 5 Enligt en utforingsform av uppfinningen valjs det kemiskt inerta materialet i partikelform fran en grupp som omfattar sand, grus, lattgrus, antracit, granulerat aktivt kol, krossade glaspartiklar, pimpsten och deras blandningar. Fordelaktigt valjs det kemiskt inerta materialet fran gruppen som omfattar sand, grus och pimpsten.

Partikelstorleken hos det kemiskt inerta materialet i partikelform är i intervallet 1-10 mm, fordelaktigt 1 — 6 mm, fordelaktigare 2-6 mm, aven mer fordelaktigt 2 — 5 mm. Enligt en utforingsform av uppfinningen omfattar filterbassangen huvudsakligen sand, som har en partikelstorlek pa 1-6 mm, fordelaktigt 2-5 mm, ibland ungefar 3 mm. Genom ett noggrant val av det kemiskt inerta materialets partikelstorlek är det mojligt att optimera flOdet genom filtermaterialet, att garantera tillracklig reaktionstid mellan kalkprodukten och vatten som rengors och motverka bildning av flodeskanaler i filtermaterialet.

Filtermaterialet kan fordelaktigt omfatta 25 —99 %, fordelaktigt 75 — 95 %, fordelaktigare 80 — 90 %, aven mer fordelaktigt ungefar 90 % inert material i partikelform, och 1 — 720 %, fordelaktigt 5 — 25 %, fordelaktigare 10 — 20 %, aven mer fordelaktigt ungefar 10 % kalkprodukt, vilka procentandelar är beraknade av den totala vikten. pH-vardet for filtermaterialet som omfattar en kalkprodukt och ett oorganiskt material i partikelform är typiskt 7,5-12, fordelaktigt 8-12.

Enligt en fordelaktig utforingsform av den foreliggande uppfinningen är kalkprodukt i partikelform vald fran brand kalk eller slackt kalk eller nagon av deras blandningar och det kemiskt inerta materialet fran en grupp som omfattar sand, grus och pimpsten.

Enligt en fordelaktig utforingsform av uppfinningen omfattar filtermaterialet slackt kalk, Ca(OH)2, som den partikelformade kalkprodukten samt sand och/eller pimpsten som det kemiskt inerta materialet. Pimpsten kan erbjuda en fordelaktig filtreringseffekt pa grund av sin oppna porositet.

Enligt en utforingsform av uppfinningen kan filtermaterialet tillverkas genom att blanda brand kalk med fuktig sand, som omfattar till exempel 5 — 15 vikt-% fukt. Den branda kalken slacks nar den kommer i kontakt med sandpartiklarnas fuktiga ytor. En del av kalkpartiklar fastnar da pa sandpartiklarnas ytor, varvid atminstone en delvis beldggning av sldckt kalk formas pa sandpartiklarnas ytor. Pa detta sat omfattar filtermaterialet en partikelformad kalkprodukt som omfattar partiklar av sldckt kalk, och kemiskt inert material som omfattar sand, varvid sandpartiklar är atminstone delvis belagda med partiklar av sldckt kalk.

Filtermaterialet kan ocksa omfatta maid kalksten eller maid dolomit. Maid kalksten, vilken lampar sig for anvandning, omfattar typiskt < 5 % MgO, bestamt genom anvandning av XRF, och den har en partikelstorlek pd 0,01-5 mm. Den har ett pH-vdrde 10 i omradet 9-11, och eft gladningsforlustvarde (950 °C) av 30-40 %, bestamt med standardmetod SFS-EN 459-2. Maid dolomit, vilken lampar sig for anvandning, omfattar typiskt < 20 % MgO, bestamt genom anvandning av XRF, och den har en partikelstorlek pa 0,01-5 mm. Den har ett pH-vdrde i omradet 8,0-8,5, och ett glodningsforlustvarde (950 °C) av 30-40 %, bestamt med standardmetod SFS-EN 459-2.

Enligt en utforingsform av den foreliggande uppfinningen omfattar filtermaterialet gipsmaterial, CaSO4. Ifall gipsmaterial anvands i filtermaterialet, skall det vara lämplig for att anvandas i miljotillampningar, och ha en lag koncentration av tungmetaller och/eller andra fororeningar. Vanligen innehaller ldmpligt gipsmaterial 85 — 98 vikt-% CaSO4, beraknat som torrsubstans, och dess partikelstorlek är 0.01 — 5 mm.

Gipsmaterialets pH är typiskt 6,8 — 12, fordelaktigt 8 — 9.

Ett forfarande for reduktion av fosfor- och/eller tungmetallbelastning i vattendrag omfattar att 25 — en regleringsdamm anordnas i mark, varvid dammen har en botten och vaggar som definierar dess inre volym, vatten leds fran en kringliggande mark till regleringsdammen, vatten leds fran regleringsdammen till en filterbassang, vattnet anordnas aft rinna genom filterbassangen och vattnet fors i kontakt med filtermaterial i filterbassangen, varvid fOreningar som innehaller fosfor och/eller tung- metaller reagerar med filtermaterialet och binds till filtermaterialet, och vattnet leds ut ur filterbassangen.

Da vatten leds till den verkliga filterbassangen genom en regleringsdamm, uppnas ett 35 antal fordelar. Vatten som skall behandlas kan uppsamlas fran ett stone omrade av odlingsmark genom anvandning av oppna faror, diken, backar eller underjordiska 6 tackdiken eller kanaler och ledas till ett separat regleringsdamm for att kontrollera vattenflodet till filterbassdngen. Darmed kan ett relativt stabilt flode genom filterbassangen uppnas. Regleringsdammens storlek kan aven dimensioneras pa ett sadant salt att risken att filterbassangen oversvammas minimeras. Darmed anvands regleringsdammen for att jamna ut variationer i vattenmangden som skall filtreras.

I detta sammanhang beskriver termen "regleringsdamm" en fordjupning eller urgropning som utformas i marken. Regleringsdammen kan vara ett dike, en fara, en grop, en bassdng, ett trag, en Ulla, en damm, en invallning eller en lagun. Regleringsdammen kan vara 1 0 oppet mot omgivningen eller det kan vara tackt av ett skikt jord eller med en tackstruktur, sasom ett lock. Den inre ytan av regleringsdammen är typisk vattentat och den kan vara tackt av ett andamalsenligt material, sasom geotextil eller geomembran, eller enbart omfatta jord med lag genomrinningsformaga. Regleringsdammen kan aven vara en behallare eller en annan motsvarande reservoar med en botten och vaggar, som definierar dess inre volym. Behallaren eller cisternen kan vara gjort av stal, plast eller nagot annat dndamalsenligt material. Vattnet leds fran Oppna faror, diken, backar eller underjordiska tackdiken/kanaler eller rorsystem till regleringsdammens inloppsror. Typiskt är regleringsdammens totala inre volym > 0,1 m3, ofta > 1 m3, mer typiskt 1-10 m3. Ifall regleringsdammen är formad som ett dike, en fara eller liknande, är dess djup typiskt 0,1- 2 m, 0,5-2 m, mer typiskt 0,8-1,5 m.

Kvaliteten av vattnet som leds till filterbassangen och/eller kvaliteten av vattnet som leds ut ur filterbassangen kan kontrolleras eller overvakas for att utvardera filtermaterialets aktivitet. Fordelaktigt overvakas kvaliteten hos bade det inkommande och det utgaende vattnet. Olika parametrar, till exempel fosfor- och/eller tungmetallkoncentration, ledningsformaga, pH, kan overvakas, eftersom de beskriver filterbassangens aktivitet. Till exempel om det utgaende vattnets ledningsformaga b6rjar stiga, har filtermaterialets filtreringskapacitet overskridits. Overvakning kan utforas med pa forhand bestamda tidsintervaller eller kontinuerligt. Det är mojligt att overvaka vattnets kvalitet genom att ta prover fran inkommande ofiltrerat vatten och utgaende filtrerat vatten med pa forhand bestamda tidsintervaller, och genom att analysera proverna i laboratoriet. Det är awn mojligt aft anordna en eller flera online-sensorer i forbindelse med inloppen och avloppen, vilka sensorer kontinuerligt overvakar vattenkvaliteten och sander ett alarm da pa forhand bestamda gransvarden overskrids. Arrangemanget kan darmed omfatta prov- och/eller sensororgan anordnade att overvaka kvaliteten av vattnet som leds till filterbassangen och/eller kvaliteten av vattnet som leds ut ur filterbassangen for att utvardera filtermaterialets aktivitet. 7 Overvakning av vattenkvalitet vid utflodet fran filterbassangen ger vardefull information om filtermaterialets skick och aktivitet. Till exempel om koncentrationen av fosfor och/eller tungmetaller stiger i det utrinnande vattnet, indikerar detta antingen en forandring i det inkommande vattnet eller en overskridning av filtermaterialets kapacitet.

Vatten som skall filtreras kan ledas till regleringsdammen genom anvandning av existerande oppna faror, diken, backar eller underjordiska draneringssystem, kanaler eller ror. Ifall arrangemanget am/ands i samband med ett stall eller en inhagnad fcir djur, en palsfarm, en avstjalpningsplats eller liknande, kan det underjordiska draneringssystemet byggas pa samma gang som regleringsdammen och filtrerbassangen. Regleringsdammens inlopp fOr det inkommande vattnet kan anordnas att i hojdled vara pa en onskad plats i dammen. I en utforingsform av uppfinningen kan inloppet vara anordnat i regleringsdammens nedre halva, nara dess botten. Det är aven mojligt att anordna inloppet 15 i regleringsdammens ovre halva. Typiskt befinner sig regleringsdammens inlopp och avlopp i motsatta andor av dammen, dvs. om avloppet ligger i dammens ovre del ligger inloppet i dammens nedre del, och vice versa.

Regleringsdammen kan ha avloppet i regleringsdammens ovre del. Vatten fran ett inlopp 20 i nedre delen av regleringsdammen pumpas till ett avlopp i ovre delen av regleringsdammen, alternativt genom anvandning av en roranslutning som stracker sig fran regleringsdammens nedre del till avloppet. Arrangemanget omfattar damned ett pumpsystem for aft leda vatten fran inloppet i nedre delen av regleringsdammen till avloppet i ovre delen av regleringsdammen. Det är mEijligt att kontrollera vattenflodet 25 fran regleringsdammen till filterbassangen med pumpsystemet, genom att valja en andamalsenlig pumpningshastighet och/eller -volym. Detta kan mojliggora astadkommande av ett stabilt inflode till filterbassangen. Typiskt ligger inloppet i denna utforingsform i regleringsdammens nedre del. 30 Det är aven mojligt att anordna ett by-passror till regleringsdammen. Ifall regleringsdammen fylls eller oversvammas av vatten, eller vattenmangden blir sâ stor att filterbassangen inte kan hantera den, ãr det mi5jligt att leda vattnet ut ur regleringsdammen direkt till vattendraget eller den kringliggande marken. Vattenflodet kan kontrolleras genom att pumpa vattnet fran regleringsdammen och tillâta kontrollerad by-pass frail regleringsdammen till vattendragen eller till den kringliggande marken, sandfiltret eller liknande. By-passroret är anslutet till regleringsdammen, till en annan niva, fordelaktigt till en lagre niva, an regleringsdammens avlopp. 8 Fran regleringsdammen leds vattnet till filterbassangen till exempel genom anvandning av ett forenande rOrsystem mellan dammen och bassangen. Forenande rorsystemet anordnas dâ fran regleringsdammen till filterbassangen, genom vilket rorsystem vattnet leds fran regleringsdammen till filterbassangen. Filterbassangens inlopp kan befinna sig i filterbassangens Ovre eller nedre halva. Filterbassangens avlopp befinner sig fordelaktigt i filterbassangens motsatta anda, varvid stromningsriktningen kan vara flan filterbassangens bonen till filterbassangens ovre del eller fran ovre delen till bottnen. I en annan utforingsform kan regleringsdammen anordnas i direkt kontakt med filterbassangen.

Vattnet kan distribueras till filterbassangen genom anvandning av flera distributionsror, vilka distribuerar vattnet som kommer fran regleringsdammen jamnt i filterbassangen. Det forenande rorsystemet kan damned omfatta ett enda ror som forgrenar sig nara filterbassangen eller inne i filterbassangen till ett antal distributionsrOr. I en annan utforingsform omfattar det forenande rorsystemet flera anslutningsror mellan regleringsdammen och filterbassangen, vilka anslutningsror fortsatter som enskilda distributionsrOr inne i filterbassangen eller fcirgrenas till ett antal distributionsror. Distributions- och anslutningsrorens diameter är typiskt 20-100 mm, fordelaktigt 40-60 mm. Vattnet kan ledas in i filterbassangen, eller sâ kan det distribueras genom att fordela eller spraya det pa filterbassangens Ovre sida.

Vattenflodet genom filtermaterialet kan kontrolleras till en niva av 0,001-1, fordelaktigt 0,001-0,1 m/h (ytbelastning, "surface load").

Vatten kan ledas till filterbassangen, till dess ovre del, genom anvandning av distributionsror, vilka distribuerar vattnet till filterbassangens ovre del. Vattnet talks att perkolera nerat av tyngdkraften genom filtermaterialet i filterbassangen. PA bottnen av filterbassangen har anordnats ett utflodesrorsystem, genom vilket det filtrerade vattnet leds antingen till ett vattendrag eller till den kringliggande marken.

Alternativt leds vatten till filterbassangen, till dess nedre del, genom anvandning av distributionsror, vilka distribuerar vattnet till filterbassangens nedre del. Vattnet tvingas uppat genom filtermaterialet i filterbassangen under vattnets eget tryck. I ovre delen av filterbassangen har anordnats ett utflodesrorsystem, genom vilket det filtrerade vattnet leds antingen till ett vattendrag eller till den kringliggande marken. 9 Oberoende av utflodesrorsystemets placering kan vattnet frail filterbassangen ledas direkt till ett vattendrag, till den kringliggande marken eller sa kan det ledas till ett separat sandeller annat markfilter, eller sa kan det ledas som bevattningsvatten till exempel till ett vaxthus, en golfbana etc.

Regleringsdammen kan ocksa fungera som en sedimenteringsdamm. Fosforhaltigt vatten samlas till en insamlingsbassang eller ett dike frail kringliggande odlingsmarker eller skog. Insamlingsbassangen är anordnad fore regleringsdamm i vattnets flodesriktning. Fran insamlingsbassangen leds vattnet till en sedimenterande regleringsdamm via ett ledningssystem, till exempel genom anvandning av ett pumpsystem. Ledningssystemet kan omfatta ett eller flera ror med lamplig diameter.

Arrangemanget kan aven omfatta en separat sedimenteringsdamm som anordnas fore regleringsdammen, sa att vattnet leds forst till sedimenteringsdammen och darifran till en regleringsdamm och vidare till en filterbassang. Metallnat eller liknande material kan anordnas i sedimenteringsdammen for att reducera vattnets genomstromningshastighet. Sedimenteringsdamm eller en sedimenterande regleringsdamm är enkla att tomma med graymaskin eller dylik. Sedimentet kan alien anvandas som fosforgOdsel eller ett komplement till kommersiell fosforgodsel.

Enligt en utforingsform är det mOgligt att dosera en lamplig kalkprodukt, sasom Ca(OH)2, vid inloppet till en sedimenterande regleringsdamm, eller vid inloppet till en separat sedimenteringsdamm. Da är det ocksa mojligt att overvaka vattnets kvalitet nar vattnet leds fran insamlingsbassiingen till sedimenteringsdammen och/eller vattnets kvalitet nar vattnet leds ut ur sedimenteringsdammen En eller flera dammar for stabilisering av pH kan anordnas mellan filterbassangen och vattendraget.

Filterbassangen kan vara fylld med filtermaterial som omfattar en blandning av inert oorganiskt material i partikelform, sasom sand, samt en kalkprodukt eller gipsmaterial. Enligt en utforingsform av uppfinningen är filterbassangens bredd 0,5-10 m, och/eller dess djup ar 0,5-1,5 m. Filterbassangens langd varierar enligt arealen fran vilket vattnet samlas, till exempel &erns storlek.

Geotextil och geomembran kan aven anvandas som fodring for filterbassangen, liksom alien regleringsdammen. Med geotextil avses har ett permeabelt tyg, som typiskt är gjort 10 av plast, sasom polypropen eller polyester. Det är normalt onedbrytbart i en jordomgivning. Geotextil kan vara vavd, dalperforerad eller varmebunden. Geomembran är ett vattentaligt material, gjort av ramaterial som omfattar hOgmolekylar polymer.

Det är mojligt all anordna ett grusskikt pa ovre delen och/eller bottnen av filterbassangen, vilket grusskikt har en partikelstorlek pa 3-6 mm. Distributionsroren och utflodesrorsystemen anordnas fordelaktigt i grusskiktet. Grusskiktet understoder en jamn distribution av vattnet till filtermaterialet i filterbassangen.

Det är mojligt att anordna mer an en regleringsdamm i serie fore filterbassangen. Dena betyder att vattnet leds genom ett antal regleringsdammar innan det leds till filterbassangen. Genom att anordna ett antal regleringsdammar i serie är det mojligt att Ora vattendistributionen och vattentrycket mer jamna, vilket forbattrar filtrets totala aktivitet.

Enligt en specifik utforingsform kan roren, som har en diameter pa ungefar 40 mm, vara anordnade pa bottnen av filterbassangen, som är fyllt med filtermaterial omfattande kalkprodukt och oorganiskt material i partikelform. Filterbassangen har ett grusskikt pa toppen och bottnen, omfattande grus med en partikelstorlek pa 3-6 mm Grusskikten har vardera ett djup av ungefar 0,2 m. Vattnet som skall renas flyter uppat och samlas upp av de uppsamlande rOren som befinner sig i filterbassangens Ovre del. Geotextil am/ands for att fodra filterbassangen.

Uppfinningen är speciellt andamalsenlig for odlingsmarker med hoga koncentrationer av urlakat fosfor-/tungmetallforeningar och dar mangden av vatten som skall filtreras är relativt Uppfinningen beskrivs schematiskt i de foljande icke-begransande figurerna, dar Figur 1visar en forsta utforingsform, Figur 2visar en andra utforingsform, Figur 3visar en tredje utforingsform, Figur 4visar filtreringsresultat av utforingsformen i figur 2, Figur visar filtreringsresultat av utforingsformen i figur 1, Figur 6visar filtreringsresultat av utforingsformen i figur 3, och Figur 7visar filtreringsresultat av utforingsformen i figur 3. 11 Figur 1 forevisar en forsta utforingsform. Vatten leds till en regleringsdamm 1 eller en regleringsbehallare genom anvandning av ett underjordiskt draneringsror 2. Vattennivan i regleringsdammen 1 utmarks med A och strOmningsriktningen i arrangemanget med pilar. Vatten pumpas fran regleringsdammen 1 genom anvandning av en pump 3 via forenande rorsystem 4 till en filterbassang 5. Det forenande rorsystemet stracker sig fran regleringsdammens 1 nedre del till dess ovre del.

Filterbassangen 5 är fylld med filtermaterial omfattande oorganiskt material i partikelform, sasom sand, och en kalkprodukt. Vattnet leds till ovre delen av filterbassangen och det perkolerar genom filtermaterialet till filterbassangens nedre del. Fran nedre delen av filterbassangen 5 leds det filtrerade vattnet ut genom ett utflodesrorsystem 6 till ett vattendrag 7, sasom en a, ett hay eller en sjO. Det är alien mOjligt att utflodesrorsystemet 6 inte stacker sig hela vagen till vattendraget 7, utan att det filtrerade vattnet leds till den kringliggande marken.

Ett by-passror 8 leder rakt fran regleringsdammen 1 till vattendragen 7 eller mojligen till den kringliggande marken. Ifall vattennivan A stiger i regleringsdammen 1 over bypassrorets Oppning 9, leds OverflOdet automatiskt bort fran regleringsdammen och filterbassangens oversvamning forhindras. By-passroret 8 kan aven leda till ett separat markfilter (ej uppvisat).

Figur 2 forevisar en andra utforingsform. Stromningsriktningen i arrangemanget utmarks med pilar. Vatten leds till en forsta regleringsdamm 1 genom anvandning av ett underjordiskt draneringsror 2. Pa grund av hOjdskillnader i terrangen leds vattnet fran den forsta regleringsdammen 1 till en andra regleringsdamm 1', genom anvandning av ett anslutningsror 11. Den forsta regleringsdammens 1 inlopp 2' är anordnat ovanfor den forsta regleringsdammens 1 avlopp 11'. Pa motsvarande salt är den andra regleringsdammens 1' inlopp 11" anordnat pa en hogre niva an den andra regleringsdammens avlopp 4'.

Fran den andra regleringsdammen 1' leds vatten via ett forenande rorsystem 4 till en filterbassang 5. Filterbassangen 5 ar fylld med filtermaterial omfattande oorganiskt material i partikelform, sasom sand, och en kalkprodukt. Vattnet leds till den nedre delen av filterbassangen 5 och det ror sig uppat genom filterbadden. Uppsamlingsrorsystemet 10 befinner sig i filterbassangens 5 ovre del. Fran ovre delen av filterbassangen 5 leds det filtrerade vattnet ut genom anvandning av ett avloppsror 6 till ett vattendrag 7, sasom en a, ett hay eller en sjo. 12 Figur 3 forevisar en tredje utforingsform. Denna utforingsform motsvarar den som uppvisas i figur 2, fOrutom att bara en regleringsdamm anvands.

Fosforborttagning fran inkommande och behandlat vatten uppvisas i figurerna 4,5,6 och 7. Den totala fosformangden mats i filterbassangen fran det inflOdande och utflOdande vattnet. I dataserien i figur 5 finns tva utflodesresultat, vilka astadkoms genom att anvanda en aning olika filterbassangmaterial. Figur 6 visar filterbassangens prestation under moderata belastningsomstandigheter medan figur 7 aven inkluderar data under tung belastning. Detta kan observeras fran olikheter i Y-axelns varden i figurerna 6 och 7.

I alla situationer separeras den totala fosforn effektivt. Genomsnittlig fosforforminskning varierar mellan 60-82 % och till och med en genomsnittlig forminskning av upplost fosfat pa 46-67 % uppnas.

Aven om uppfinningen beskrevs med hanvisning till vad som i skrivande stund verkar vara de mest praktiska och fordelaktiga utforingsformerna, bor fors-6s att uppfinningen inte skall begransas till de ovan beskrivna utforingsformerna, utan uppfinningen är avsedd att alien omfatta olika modifikationer och ekvivalenta tekniska losningar inom ramen for bifogade patentkrav. 13

Claims (12)

1. PATENTKRAV 1. Filtermaterial for reduktion ay fosfor- och/eller tungmetallbelastning i ett vattendrag kannetecknat daray, att filtermaterialet omfattar 1. en kalkprodukt i partikelform, vald frail en grupp som bestar av dehydrerad kalk, brand kalk, dolomitisk oslackt kalk, slackt kalk, hydraulisk kalk, kommersiell MgO, kommersiell Mg(OH)2, sockerfabrikskalk eller deras blandningar, varvid kalkproduktens partikelstorlek är inom intervallet 0,01 — 15 mm, och 2. ett kemiskt inert material i partikelform, som ar valt fran en grupp som bestar av sand, grus, lattgrus, antracit, granulerat aktivt kol, krossade glaspartiklar, pimpsten och deras blandningar och som har en partikelstorlek inom intervallet 1 — 10 mm, och vilket filtermaterial har ett effektivt neutraliseringsvarde av 10 — 25 % CaO, bestamt genom anvandning av standardmetod ASTM 602.

2. Filtermaterial enligt patentkrav 1, kannetecknat daray, att den partikelformiga kalkproduktens partikelstorlek är inom intervallet 0,01 — 5 mm, fOrdelaktigare 0,1 — 2 mm.

3. Filtermaterial enligt patentkrav 1, kannetecknat daray, att den partikelformiga kalkprodukten omfattar < 0,2 mg/kg Cd, < 5 mg/kg Co, < 12 mg/kg Cr, < 12 mg/kg Cu, <25 11 mg/kg Ni, <11 mg/kg Pb, <25 mg/kg V, < 0,06 mg/kg Hg, <40 mg/kg Zn.

4. Filtermaterial enligt patentkrav 1 eller 3, kannetecknat daray, att partikelstorleken hos det kemiskt inerta materialet i partikelform är i intervallet 1 — 6 mm, fordelaktigare 2 — 6 mm, annu mer fOrdelaktigt 2 — 5 mm.

5. Filtermaterial enligt patentkrav 1, kannetecknat daray, att kalkprodukten i partikelform är vald fran brand kalk eller slackt kalk eller flagon av deras blandningar och det kemiskt inerta materialet är valt fran en grupp som omfattar sand, grus och pimpsten.

6. Filtermaterial enligt patentkrav 1, kannetecknat dray, att filtermaterialet omfattar en partikelformad kalkprodukt som omfattar partiklar av slackt kalk, och kemiskt inert material som omfattar sand, varvid sandpartiklar är alminstone delvis belagda med partiklar av slackt kalk.

7. Filtermaterial enligt ()Apt av de foregaende patentkrav 1 — 6, kannetecknat dam', att det omfattar 25 — 99 %, fordelaktigt 75 — 95 %, fordelaktigare 80 — 90 % inert 14 material i partikelform, och 1 — 75 %, fordelaktigt 5 — 25 %, fordelaktigare 10 — 20 % kalkprodukt, vilka procentandelar är beraknade av den totala vikten.

8. Filtermaterial enligt nagot av de foregaende patentkrav 1 — 7, kannetecknat darav, att filtermaterialet har ett effektivt neutraliseringsvarde av 10 — 15 % CaO, bestamt genom anvandning av standardmetod ASTM 602. 6-11 . J2 , `-. -----t. 5/ pr) 15. 3.2000 01CD01CD CD o CD ca o 28. 10.199 23. 6.2000 1. 10.2000 28. 7.2001 5. 11.2001 1

9. 4.2001 13. 2.2002 9. 1.2001 Total fosforhalt pg/I CPC-.141(`)-1 CD 00000000 ilK t 40;

10. K CPC ilK -main 11

11. 0111•■■-- V 1. x Instrommande P pg/I Utstrbm mande P pg/I (kalk typ 1) 2. Utstrommande P pg/l(kalk typ2) 3. x c U c c U U c _ 1[ IC. r s . /11. .e N... . 4. 1 a 5. ii U. NW ....... -.MI All min „an -.11 ____... val 1 -••••■ ..--- 11. 3.1997 24.7.1998 6.

12.1999 19.4.2001 1.9.2002 14.1.2004 28.5.2005 10.10.2006 22,2,2008 e"IF.Cii 03 0 Total fosforhalt pg/I IN) Total fosforhalt pg/I Total fosforhalt pg/I -•• IV IV CA).P1.• Cr( C> CTIL.711C.31 C) 0 0 0 CD 0 C) Co CP CCI CD CP CS C3 0 CD 0 CD Cs CSC> CD CD CD 0 CI 0 0 CD 0 0 0 CI 0 0 0 0 Cs Cs CI Cs 0 0 0 0 0 0 CS • 11 , .._. thizmia I FI 1 I 19. 4.2001 19. 4.2001 10. 12.2002 10. 12.2002 15. 3.2000I 15. 3.2000 1. 10.2000 -1E. 1. 10.2000 5. 11.20015.11.2001 24. 5.200224.5.2002 1. 12.1996 19. 6.1997 5. 1.1998 24. 7.1998 9. 2.1999 28. 8.1999 1. 12.1996 19. 6.1997 5. 1.1998 24. 7.1998 9. 2.1999 28. 8.1999