SE540368C2 - Reningssystem för dagvatten - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en teknisk lösning för avskilj ning av oljeföreningar, tungmetaller och fosfor i dagvatten. Oljeföreningar och tungmetaller avskiljs i ett första filtersteg med biologiskt filtermaterial. Fosfor avskiljs i ett andra filtersteg med kalkbaserat filtermaterial. Patentansökan avser den tekniska lösningen men inte filtermaterialen i sig. Uppfinningen innebär att filtermaterialet i kalkfiltret inte behöver grävas upp utan kan bytas genom att det sugs upp varefter nytt material sprutas ner. Detta är en stor fördel i gatumiljöer, där återkommande schaktning inte kan genomföras. Uppfinningen innebär också att i filtersteget för fastläggning av oljeföreningar och tungmetaller behöver materialbyte utföras endast vart 10-15 år istället för med konstant materialtillförsel eller byte 1-4 gånger per år som i de system som används operativt idag. Vattnet leds genom systemet med självfall, utan energitillförsel.

Description

Reningssystem för dagvatten Allmän Beskrivning Uppfinningens område Uppfinningen - WEREC reningssvstem for dagvatten - är avsedd att avskilja oljeföreningar, tungmetaller och fosfor från dagvatten. Oljeföreningar och tungmetaller avskiljs i ett första filtersteg med biologiskt filtermaterial. Fosfor avskiljs i ett andra filtersteg med kalkbaserat filtermaterial. Patentansökan avser den tekniska lösningen men inte filtermaterialen i sig.

Uppfinningens bakgrund Olika typer av filtermaterial har under flera år använts operativt for att avskilja föroreningar från dagvatten. Bark- och torvmaterial i olika form används for att avskilja oljefororeningar och tungmetaller, ofta i så kallade brunnsfilter vilka består av en mindre enhet som sänks ner i gatubrunnar. Ett annat operativt använt reningssystem bygger på reningssteg inbyggda i betongkasuner. De system som används idag kräver oftast att filtermaterial byts/tillsätts frekvent vilket ger höga driftskostnader. Kalkmaterial har endast nyligen börjat bli aktuellt for avskiljning av fosfor i dagvatten, i förfrågningar till sökanden.

Den kemiska processen for fastläggning av oljefÖreningar och tungmetaller i biologiskt material och for fosfor i kalkbaserat material beskrivs inte här. Den har beskrivits i tidigare patentansökningar och det är inte materialets funktion som står i fokus i denna ansökan, utan som nämnts den tekniska lösningen. Vi, WEREC Water Ecosystem Recovery AB (hädanefter WEREC), har i samverkan med IVL Svenska Miljöinstitutet bedrivit omfattande fältstudier som visar att tre olika kommersiellt tillgängliga kalkbaserade filtermaterial har god förmåga att avskilja en del av den fosfor som transporteras från åkrar via diken och ut i vattendrag. Med de låga koncentrationer som föreligger jämfört med enskilda avlopp, och med den mycket dynamiska flödessituationen med ömsom låga och höga vattenflöden och starkt varierande vattennivåer då även fosforkoncentrationerna varierar, ställs dock särskilda krav på den tekniska lösningen. Vår utveckling och våra forskningsresultat har lett till att det nu är möjligt att få investeringsstöd for kalkfilterbäddar i Jordbruksverkets Landsbygdsprogram. Sedan WEREC och IVL visat att filtermaterial baserade på bränd kalk fungerar väl for fosforavskiljning i åkermarksvatten har WEREC ensamt gått vidare med operativa, praktiska installationer av kalkfilterbäddar, och har nu installerat över tjugo operativa kalkfilterbäddar for fosforavskiljning. Under de drygt tre år då fullskaliga operativa kalkfilterbäddar har installerats av WEREC har vi inom företaget samtidigt arbetat med att ta fram kostnadseffektiv och robust filterbäddsteknik, resulterande i utvecklingen av den uppfinning som patentsöktes i januari 2016 (patentansökan 1630004-8). Den filterbäddstekniken kan användas även för dagvatten, men den bygger på att bädden ligger på en plats där filtermaterialet kan grävas upp med grävmaskin när det behöver bytas vart 5-8 år.

Föreliggande uppfinning utgörs av en teknisk lösning som innebär att filtermaterialet inte behöver grävas upp utan kan bytas genom att det sugs upp varefter nytt material sprutas ner. Detta är en stor fördel i gatumiljöer, där återkommande schaktning inte kan genomföras. Uppfinningen innefattar också en enhet för fastläggning av oljeföreningar och tungmetaller som är utformad så att materialbyte behöver utföras endast vart 10-15 år istället för med konstant materialtillförsel eller byte 1-4 gånger per år som i de system för gatubrunnar och betongkasuner vilka används operativt idag.

Den tekniska lösningen har inte offentliggjorts, demonstrerats eller testats på ett sätt som gör att den kan anses vara känd.

Reningsanläggningen är avsedd att ta emot dagvatten från tätortsområden av olika storlek. Anläggningens storlek kan varieras för att anpassas till tillrinningsområdets storlek och mängden vatten som inkommer vid högflöden. Efter en grovavskiljning som inte ingår i uppfinningen når vattnet reningsanläggningens första steg; en kassett i plast och/eller glasfiber med storlek 2-10 m<3>innehållande ett filtermaterial baserat på barkspån eller torv som tar upp oljeföreningar och tungmetaller. Från detta första steg leds vattnet till kalkfiltret vilket är inbyggt i rörmoduler med dimension 1000-3000 mm diameter. Kalkfiltrets storlek är typiskt 3m<3>till 300 m<3>men kan vara större, beroende på hur stort tillrinningsområdet är och hur stor del av tillrinningsområdet som består av hårdgjord yta. Vattnets väg genom kalkfiltret bygger på samma princip som i de kalkfilterbäddar för vilka patent söktes av WEREC i januari 2016 (patentansökan 1630004-8), med distributionsrör i ett bottenskikt varifrån vattnet stiger uppåt genom kalkmaterialet till ett uppsamlingsskikt. Den tekniska lösningen för föreliggande reningssystem är en helt annan genom att kalkfiltret här är inbyggt i rörmoduler med de tekniska anpassningar som då är nödvändiga, samt utgör en del i ett reningssystem som även avskiljer oljeföreningar och tungmetaller. Dimensioneringen med föreliggande system blir också annorlunda eftersom flödesvariationema är mycket större i områden där hårdgjorda ytor utgör en stor del av markanvändningen än i jordbruksområden. Filtret måste alltså ha kapacitet att ta emot betydligt större flöden utan att avskiljningsförmågan går ner. Mängden filtermaterial som behövs per hektar tillrinningsområde är många gånger större i tätortsmiljö.

Speciell beskrivning Figurförteckning Figur 1 visar en planritning av systemet enligt uppfinningen Figur 2 visar en längdprofil av systemet enligt uppfinningen Figur 3 visar en tvärprofil av kalkfiltersteget enligt uppfinningen Reningssystem för dagvatten inkluderande ett biologiskt filtersteg och ett kalkfilter i rörmoduler Intaget (1 i ritning 1) till reningssystemet ska ta in vatten upp till en maximal mängd (liter per sekund) varöver vattnet bräddar och i stället rinner i förbi reningsanläggningen i en parallell dagvattenledning. Vattenintaget ligger därför strax uppströms en bräddpunkt i stamledningen där intagsrörets topp ligger i nivå med bräddnivån. Intagshålet ska vara skyddat så att kvistar, löv, och skräp inte följer med in i intaget.

Vatten tas in till reningssystemet genom ett intagshål (1 i ritning 2) i ett rör, vanligen av PVC. Röret har dimension i intervallet 110-400 mm. Intagshålets storlek anpassas till intagsflödets maximala storlek vilket kan vara 5-300 l/s. Runt röret sitter en cylinder (2 i ritning 2) vilken är i rostfritt stål alternativt aluminium och perforerad med tätt sittande 5-10 mm stora hål, alternativ med galler/stålnät med 5-10 mm hål. Denna cylinder utgör ett skydd mot skräp, löv och levande organismer, och utgör en del av uppfinningen i patentansökan 1630004-8 inskickad av oss i januari 2016. Tillstånd att använda cylindern i detta system behövs därför. Noteras att WEREC AB äger både den uppfinningen och den föreliggande.

Från intaget leds vatten i rör med diameter 110-400 mm till det första filtersteget i systemet, en kassett typiskt av plast och/eller glasfiber med storlek 2-10 m<3>(2 i ritning 1). Om tillrinningsområdet är stort kan flera parallellt kopplade kassetter ingå i systemet. Vattnet leds till ett distributionsrörsystem bestående av parallella, perforerade rör med diameter 50-160 mm (3 i ritning 1, 3 i ritning 2) fasta i kassettens tak. Från distributionsrörsystemet strilar vattnet ner i filtermaterialet som är baserat på bark, till exempel barkpellets, eller på torv. Det biologiska filtermaterialet tar upp oljeföreningar och tungmetaller. Vattnet rinner ner genom filtermaterialskiktet som är 30-100 cm djupt, varefter det når uppsamlingsskiktet som består av ett uppsamlingsrörsystem (4 i ritning 1, 4 i ritning 2). Uppsamlingsrörsystemet består av parallella, perforerade rör med diameter 50-160 mm, kopplade till utloppsröret som har diameter 110-400 mm.

Från kassettens/kassettemas utloppsrör leds vattnet till reningssystemets andra steg; ett kalkfilter i en eller flera parallellt kopplade rörmoduler (5 i ritning 1, 5 i ritning 2) avsett att avskilja fosfor.

Varje rörmodul har typiskt en längd i intervallet 3-50 meter, och en diameter i intervallet 800-3000 mm. Antalet rörmoduler är typiskt 1-5 men kan vara större. Rörmodulemas antal och storlek anpassas till det maxflöde reningsanläggning ska klara att ta emot vilket i sin tur beror på tillrinningsområdets storlek och andelen hårdgjord yta i tillrinningsområdet.

Intern utveckling hos oss, vid de operativa, fullskaliga kalkfilterbäddar vi installerat, har lett till kunskap om hur stor andel av fosforn i vattnet som avskiljs vid olika uppehållstider. Våra utvärderingar av genomströmningen av vatten har också lett till kunskap om vilken fallhöjd (skillnad mellan vattennivån vid intagspunkten och vid utloppspunkten) som behövs för att vatten ska drivas genom filtret, givet det specifika motstånd (tryckfall) som kalkfiltermaterialet ger. Den tekniska lösningen har utformats för att kunna användas utan användning av el. Vattnet leds genom filtret med självfall.

Vattnet inkommer till rörmodulen/rörmodulema från reningssystemets första steg (plastkassetten/kassettema) i rör med diameter 110-400 mm.

Vattnet leds ner till botten där vattnet fördelas ut i parallella, perforerade distributionsrör (6 i ritning 1, 6 i ritning 2) vilka ligger i ett 20-30 cm skikt av makadam och har diameter 50-160 mm, typiskt 110 mm. Från distributionsrören distribueras vattnet ut jämnt i botten av bädden. Över makadamskiktet ligger skiktet med själva kalkfiltermaterialet (7 i ritning 2), vanligen Filtralite-P men kalkfiltermaterialet kan också bestå av Hyttsand, Polonite eller något annat liknande kalkfiltermaterial. Som nämnts inkluderar uppfinningen inte själva filtermaterialet, utan endast den tekniska lösningen. Vattnet trycks upp genom filtermaterialet som oftast men inte alltid är 60-120 cm djupt. De kalkfiltermaterial som används har komstorlek inom intervallet 0-8 mm. Det tryckfall som uppstår när vatten leds genom materialet ligger till grund för hur tätt distributionsrören i botten ska ligga, vilket i den föreliggande lösningen för dagvatten är med 40-100 cm mellanrum.

På filtermaterialets överyta ligger ett uppsamlingsrörsystem bestående av perforerade rör med diameter 50-160 mm, typiskt 110 mm (7 i ritning 1, 8 i ritning 2) som leder till ett utloppsrör (8 i ritning 1, 9 i ritning 2). Vattnet stiger upp genom uppsamlingsskiktet, silar in i de perforerade rören och rinner till utloppsröret och vidare till stamledningen i dagvattensystemet (9 i ritning 1).

Rörmodulema är tätade med svetsade gavlar i båda ändarna, med hål uttagna för intags- och utloppsrören (diameter 110-400 mm). Varje rörmodul har beroende på längd 1-8 ståndarrör med nedstigningsmöjlighet (10 i ritning 1, 10 i ritning 2). Genom ståndarrören byts filtermaterialet genom sugning/sprutning vart 10-15 år.

Claims (1)

Patentkrav

1. Reningssystem för dagvattenkännetecknat därav att anläggningen omfattar - ett första filtersteg (2 i ritning 1) med biologiskt filtermaterial avsett att avskilja oljeföreningar och tungmetaller och som omfattar - en eller flera täta kassetter eller rörmoduler typiskt av plast och/eller glasfiber men som också kan bestå av andra material, vilka kassetter eller rörmoduler var och en har en volym på 2-10 m<3>och är försedda med ståndarrör för tömning och fyllnad av filtermaterial, - ett distributionsrörsystem (3 i ritning 1, 3 i ritning 2) bestående av parallella eller i solfjäderform liggande perforerade rör med diameter 50-160 mm fasta i respektive kassetts/rörmoduls tak, vilket fördelar vattnet som strilar ut över det biologiska filtermaterialet och rinner ner genom filtermaterialskiktet vilket har ett djup på 20-100 cm, fördelaktigt 30-60 cm, - ett i respektive kassetts/rörmoduls botten liggande uppsamlingsrörsystem (4 i ritning 1, 4 i ritning 2) bestående av parallella eller i solfjäderform liggande perforerade rör med diameter 50-160 mm som leder till ett utloppsrör med diameter 110-400 mm, vilket leder till - ett andra filtersteg som utgör ett kalkfilter avsett att avskilja fosfor och som omfattar - en eller flera parallella rörmoduler (5 i ritning 1, 5 i ritning 2) typiskt av plast och/eller glasfiber men som också kan bestå av andra material, vilka rörmoduler har en längd av 3-50 meter, fördelaktigt 6-24 meter, och en diameter i intervallet 800-3000 mm och är försedda med ståndarrör (10 i ritning 1, 10 i ritning 2) för tömning och fyllnad av filtermaterial, samt med tätade gavlar varigenom intagsoch utloppsrör med diameter i intervallet 110-400 mm löper, - ett i respektive rörmoduls botten liggande distributionsrörsystem (6 i ritning 1, 6 i ritning 2) bestående av parallella perforerade rör med diameter 50-160 mm, fördelaktigt 110 mm, vilket fördelar vattnet jämnt i rörmodulens botten varifrån det trycks upp genom kalkmaterialet (7 i ritning 2) vilket har ett djup i intervallet 50-200 cm, fördelaktigt 60-120 cm, - ett på kalkmaterialets överyta i respektive rörmodul liggande uppsamlingsrörsystem (7 i ritning 1, 8 i ritning 2) bestående av parallella perforerade rör med diameter 50-160 mm, fördelaktigt 110 mm, vilka är kopplade till utloppsröret (8 i ritning 1, 9 i ritning 2) som leder ut ur respektive rörmodul och som har diameter 110-400 mm.