Search

Spillvattenvåtmarker är vattenmiljöer skapade i syfte att avskilja näringsämnen ur spillvatten från avloppsreningsverk med hjälp av naturliga nedbrytningsprocesser. Anläggningarna bidrar till att minska belastningen av näringsämnen och föroreningar till våra sjöar och hav samtidigt som de skapar mervärden som ökad biologisk mångfald. Fåglar vistas gärna i och omkring näringsrika spillvattenvåtmarker till följd av den goda födotillgången samt att det råder en brist på våtmarksmiljöer i Sverige. Syftet med denna studie var att undersöka hur kombinerade fågel- och spillvattenvåtmarker bör utformas och skötas för att uppnå bästa möjliga avskiljning av näringsämnen samtidigt som livsmiljöer för våtmarksfåglar skapas och upprätthålls. Genom att studera litteratur och rapporter om hur respektive våtmarkstyp utformas och sköts på bästa sätt för sitt specifika ändamål kunde en checklista över utformningar som gynnar båda syftena tas fram. Vidare applicerades denna checklista på ett utformningsförslag av en kombinerad fågel-och spillvattenvåtmark i syfte att utvärdera listans potential. Utformningar som stränder med låg släntlutning, öar och öppna vattenpartier står inte i konflikt med de reningsprocesser som krävs för en god avskiljning av näringsämnen.Däremot bidrar denna studie inte med några bevis för att reningseffekten inte påverkas av att spillvattenvåtmarker utformas för att gynna fåglar. Vidare utgör checklistan en övergripande guide för implementering av utformningar och skötsel som främjar fågellivet. Bedömningen av ett utformningsförslag med hjälp av checklistan visade att skötsel spelar en avgörande roll för en lyckad fågel- och spillvattenvåtmark. Slutsatsen av studien är att det finns stora möjligheter att kombinera spillvattenrening med lämpliga miljöer för våtmarksfåglar i en spillvattenvåtmark. Treatment wetlands are water features created with the purpose of removing nutrients from wastewater treatment effluent by natural processes. These wetlands help to reduce the amount of nutrients and pollution being released into our lakes and seas. At thesame time as they contribute to increased biodiversity. Birds congregate in and around nutrient rich treatment wetlands due to the abundance of food and general lack of wetland habitats in Sweden. The purpose of this study was to evaluate how combined bird and treatment wetlands should be constructed and maintained in order to achieve the best possible retention of nutrients and concurrently provide valuable habitats for wetland birds. By studying literature and reports, regarding how the two specific wetland types are most appropriately shaped and maintained, a checklist of features that support both purposes could be presented. Furthermore, this checklist was applied to an existing proposal of a combined bird and treatment wetland to evaluate the checklists applicability. Constructions such as banks with low slope gradient, islands and areas of open water are not considered to cause a conflict with the processes required for effective nutrient retention. However, this study does not bring data to conclude that the overall nutrient retention is not affected by changes made to improve the wetland for birds. The checklist provides a general guide concerning what structures and maintenance routines support a variety of birds in a treatment wetland. By evaluating the proposed bird and treatment wetland using the checklist the results showed that management of vegetation structures plays an important role in creating a successful bird and treatment wetland. In conclusion, the possibilities of creating treatment wetlands that support nutrient retention and a rich and diverse birdlife simultaneously are plentiful.

The aim of this report is to present a proposal for a constructed wetland as a complement toHaga treatment plants, Surahammar. First, a literature study in the subject was made andthen a case study was conducted, where Ekeby and Trosa wetland was visited. Parallel anarchival study was performed and several field visits were made to the proposed site toinvestigate the local conditions for constructing a wetland adjacent to Haga treatment plants.Finally, a proposal for the design of the constructed wetland was made. The proposalincludes an oxygenating area for reduction of ammonium to nitrate followed by a system ofdams and channels to convert nitrate to nitrogen diffuses into the air. Phosphorus removaltakes place throughout the residence time in the wetland, as well as reduction of the bacterialload. Expected results for the outgoing water from the wetland is that P-tot can be reduced to0.10-0.11 mg / l, N-tot can be reduced to 11-14 mg / l, a reduction of E. coli, fecal streptococciand intestinal streptococci by 70-99% and a little reduction of residues from drugs take placedue to oxygenation and the UV-irradiation of the water. Allt vatten här på jorden ingår i den hydrologiska cykeln, så även det renade avloppsvattnet.Avloppsvatten innehåller bland annat kväve och fosfor vilka bidrar till övergödningen avsjöar, vattendrag och hav. Övergödningen är ett utbrett problem och i Västmanland är 53 %av länets sjöar och vattendrag utsatta för det.Syftet med den här rapporten är att ta fram ett förslag till våtmark för Haga reningsverk,Surahammar. Först har information om hur en våtmark kan användas för efterpolering avrenat avloppsvatten tagits fram för att därefter nyttjas som grund i ett förslag till våtmark förHaga reningsverk, Surahammar. Först gjordes en litteraturstudie inom ämnesområdet ochdärefter gjordes en fallstudie där Ekeby och Trosa våtmark besöktes. Parallellt utfördes enarkivstudie och flera områdesbesök på den tilltänkta platsen för att få fram vilkaförutsättningar som finns för att anlägga en våtmark i anslutning till Haga reningsverk ochsist gjordes ett förslag på en våtmark.Anledningen till att anlägga en våtmark kan vara flera, men att avskilja fosfor, kväve samtbryta ner organiskt material är vanliga orsaker. En våtmark fungerar som ett kompletterandesteg till det ordinarie reningsverket och minskar belastningen på recipienten. Hur mycketutsläppen reduceras beror på många faktorer och egenskaper där utformning, vattnetsuppehållstid, syresättning och tillgång till organiskt material är viktiga men även parametrarsom förbehandling av avloppsvattnet och belastningen på våtmarken spelar stor roll. Ävenväxtligheten i våtmarken påverkar det slutliga resultatet, både vad det gäller vad och hurmycket som avskiljs. Avskiljningen av fosfor och kväve sker främst genom sedimentation ochnäringsupptag till växter samt att kväve även avskiljs vid denitrifikation. För den långsiktigaavskiljningen av kväve från vattnets kretslopp är nitrifikation och denitrifikation de som harstörst betydelse. Nitrifikationsprocessen är när ammoniumjoner omvandlas till nitratjoneroch det kräver god tillgång på syre, därefter följer denitrifikationen när nitratjonerna undersyrefria förhållanden omvandlas till kvävgas som diffunderar upp i atmosfären. För attnitrifikationsprocessen ska kunna fungera krävs antingen att det finns ennitrifikationsanläggning i reningsverket eller en syresättningsfas i våtmarken. Det kan skapasgenom att börja våtmarken med en översilningsäng, där det renade avloppsvattnet får strilaner över en bevuxen äng. Vattnet syresätts av luften och nitrifikationsbakterier som trivs bra iväxtligheten utför nitrifikationsprocessen och omvandlar ammoniumjonerna till nitratjoner.Därefter följer ett system av dammar och kanaler där denitrifikationsprocessen tar vid ochomvandlar nitratjonerna till harmlöst kväve. Även i dammar och kanaler har växtlighetenstor betydelse eftersom det bildas biofilm, ett tunt lager av bakterier på växterna, som deltar iden biologiska processen av nedbrytning av organiskt material samt avskiljning av fosfor ochkväve i vattnet.När vattnet passerar genom våtmarken sker också en reducering av antalet bakterier somfinns i det renade avloppsvattnet. Mätningar av E. coli, fekala streptokocker, Koliformabakterier och intestinala enterokocker visar på att halterna kan reduceras kraftigt. Även vissaläkemedel visar tendenser till att brytas ned, men läkemedel är en komplex grupp och detfinns begränsad kunskap om deras omvandling och påverkan i miljön. Det finns dock indikationer om att nedbrytningen av läkemedelsrester är högre i de våtmarker som harsyresättande delar som till exempel översilningsäng.Haga reningsverk är beläget strax utanför Surahammars tätort och har idag en kulvert somleder ut det renade avloppsvattnet från verket till recipienten. Mellan Haga och recipientenligger ett markområde på cirka 750 gånger 750 meter som skulle kunna utnyttjas till envåtmark. Redan idag ligger utsläppsvärdena för Haga reningsverk under de tillåtna halternamen en önskan att ytterligare minska belastningen på miljön finns. Vid analysering avutsläppsvärden för Haga reningsverk framkom att ammoniumkväve utgör en stor andel avutgående totalkväve samt att halterna av totalfosfor, BOD7 och suspenderade ämnen är lågatill måttliga. Ett förslag på våtmark anpassat till de förutsättningar som råder vid Hagareningsverk har tagits fram och presenteras i rapporten. Våtmarken föreslås innehålla tvåsektioner med först en översilningsäng för att reducera den höga andelen ammoniumkväveoch därefter ett damm och kanalsystem för att reducera nitratkvävet. Under hela processensker avskiljning av fosfor samt reducering av bakterier och en viss nedbrytning avläkemedelsrester. Förväntade resultat för det utgående vattnet från våtmarken är att P-totkan reduceras till 0,10–0,11 mg/l, N-tot kan reduceras till 11–14 mg/l, en reducering av E.coli, fekala streptokocker och intestinala streptokocker med 70-99 % samt att en vissminskning sker av läkemedelsrester tack vare syresättning och solens UV-bestrålning avvattnet.

Pharmaceuticals that are found in marine ecosystems are a threatening environmental concern, which is known to harm both animal and plant life. One of the reasons for this problem is that the waste water treatment techniques are not optimized to clear waste water from its pharmaceuticals contain. In this master thesis four Swedish treatment wetlands were studied, and their ability to reduce numerous pharmaceuticals in waste water. The four treatment wetlands that were studied were those in Oxelösund, Trosa, Nynäshamn and Eskilstuna. Two ecotoxicological tests and chemical analysis were used. The ecotoxicological tests were performed on the copepod Nitocra spinipes and macro algae Ceramium tenuicorne, but the results were ambiguous and could not be related to the chemical analysis. The result from the chemical analysis showed that 50-70 % of the substances were reduced to some degree, and of which 15 % were almost completely reduced. In Nynäshamn’s wetland and Oxelösund’s wetland the pharmaceutical treatment were more efficient than in Trosa’s wetland and Eskilstuna’s wetland. This was probably due to the, at the time, more efficient biological activity. The pharmaceuticals that dominated the incoming waters to all the wetlands were more or less the same. On the contrary, substances were reduced to different degrees in the four wetlands. However, the reduction patterns for both Nynäshamn and Oxelösund were similar, which suggest that the same processes dominated in both wetlands. As the study was performed in cold winter conditions with bad oxygen supply it is likely that greater reduction would be obtained in warmer conditions.

Two ecological models of nitrogen processes in treatment wetlands have been evaluated and compared. These models have been implemented, simulated, and visualized in the Modelica language. The differences and similarities between the Modelica modeling environment used in this thesis and other environments or tools for ecological modeling have been evaluated. The modeling tools evaluated are PowerSim, Simile, Stella, the MathModelica Model Editor, and WEST. The evaluation and the analysis have been performed using McCall’s factors for software quality (McCall et al, 1977), a correlation analysis and the Constant Comparative Method (Glaser&Strauss, 1999). The results show that the modeling tools and the models can both be separated into two categories: Simple Components and Complex Components for the modeling tools, and Simple Models and Complex Models for the models. The major difference between the Simple Components and the Complex Components is the higher possibility of the Complex Components to create and reuse separate components and the higher complexity in these components. The similarities between the categories are that they are consistent, easy to overview and use, if no new components are to be created. The major difference between the Simple Models and the Complex models lies in the number of functions and in the possibility of reuse and expansion. The similarities between all the models are that they are all consequent, logical, valid, specialized, and easy to use if the user has programming skill. To conclude thisthesis, the nitrogen decrease in a constructed treatment wetland can well be simulated using the Nitrification/Denitrification model expressed in Modelica and the MathModelica Model Editor. However, some changes to the Model Editor are recommended to make the creation of the model easier. The most important of these changes are the addition of a tutorial, the ddition of useful error handling and messages, and the removal of unnecessary Visio features.