| dc.description.abstract | Avrenning fra veg representerer en betydelig kilde av partikler og forurensninger som slippes ut i elver og andre resipienter. Akkumulering av tungmetaller kan påvirke den økologiske tilstanden i vassdrag betydelig, men det er også sett at fine partikler dekker til bunnsubstratet i elver og dermed hindrer gyting. Tungmetaller er i tillegg ofte bundet til de fine partiklene. Det er derfor viktig å redusere mengden fine partikler i vegavrenning før det slippes ut i resipientene. Vanlige sandfang virker å gi god tilbakeholdelse på partikler større enn 2 mm, men det er lite forskning som sier noe om hvor godt de holder tilbake fine partikler.
En virvelseparator, også kalt supersandfang, ble derfor studert for å undersøke om den kan fjerne en større andel fine partikler. Vannet som kommer i en virvelseparator rettes tangentielt for å skape en virvelstrøm som brukes for å fremme sedimentasjonen av partikler. Det ble installert en virvelseparator i Trondheim som får avrenning fra et område på E6. 28 sandfang samler avrenning fra et område på 4.7 hektar betående av veg og gresskledte grøfter. Etter at avrenningen er samlet i overvannsystemet går det gjennom et førdrøyningsbasseng med utløp i ytterligere et sandfang, før det sendes gjennom virvelseparatoren. En mengderegulator er plassert i kummen rett oppstrøms for å hindre at vannføringen overstiger kapasiteten til virvelseparatoren på 192 L/s. Produsenten av virvelseparatoren tilbyr 80% tilbakeholdelse av partikler med partikkelstørrelse større enn eller lik 146 μm ved en vannføring under kapasiteten.
For å undersøke tilbakeholdelsen av partikler ble det installert automatiske prøvetakere i kummene oppstrøms og nedstrøms virvelseparatoren. Disse ble koblet sammen med en sensor som registrerte vannnivå, og prøvetakerne kunne forhåndsprogrammeres til å starte prøvetaking ved et bestemt nivå i kummen. Det ble tatt prøver fra i alt fem hendelser i april og mai 2020 som ble delt inn i regnhendelser og snøsmelting. Disse prøvene ble analysert for partikkelstørrelser med en partikkelteller, i tillegg til å undersøke totalt suspendert stoff. I slutten av mai 2020 ble det også tatt sedimentprøver fra virvelseparatoren og sandfanget som er tilknyttet fordrøyningsbassenget. Disse prøvene ble analysert for partikkelstørrelser ved våtsikting i størrelsene 50-2000 μm. Fraksjonen under 50 μm ble i tillegg analysert med partikkelteller.
Resultatet fra avrenningsprøvene før og etter virvelseparatoren viser liten forskjell i de mediane partikkelstørrelsene. Det var heller ingen statistisk signifikant forskjell mellom partikkelstørrelsene eller suspendert stoff før og etter. 99% av alle partiklene i antall var mindre enn 1 μm, og over 50% av alle partiklene i volum var under 35 μm. For regnhendelser var den gjennomsnittlige konsentrasjonen av suspendert stoff 71.0 mg/L inn i virvelseparatoren og 56.3 mg/L ut. Snøsmeltingen viste en konsentrasjon på 7.2 mg/L inn og 6.5 mg/L ut. Tilbakeholdelsen av partikler ble da 20.7% og 10.2% for henholdsvis regn- og snøsmeltehendelser.
Sedimentprøvene viser også et høyt finstoffinnhold, der både sedimentene fra virvelseparatoren og sandfanget oppstrøms viser at omtrent 90% av partiklene i massene er under 50 μm. Kornfordelingen i sedimentene mellom det vanlige sandfanget og virvelseparatoren viser ingen betydelig forskjell. Analysen av fraksjonene under 50 μm viser at de fleste partiklene i antall var rundt 0.09 μm, mens hvis analysert etter volum ligger de fleste partiklene mellom 7-11 μm.
Analysene som er utført tyder på at det både er svært fine partikler som går inn og ut av virvelseparatoren, men også som blir igjen i systemet. Forholdet mellom en volumbasert kornfordeling og en kornfordeling basert på antall partikler virker å være at noen partikler er større i volum, men det er svært få av disse partiklene. De fine partiklene som kommer inn kan til en viss grad forklare hvorfor tilbakeholdelsen av partikler er mye mindre enn det som virvelseparatoren skal ha kapasitet til ifølge produsenten. Det ble også gjort beregninger på vannføring for de hendelsene i denne studien, der gjennomsnittlig vannføring ligger på 10-30 L/s, med maksimum vannføring på 70 L/s. Dette er fortsatt godt under kapasiteten til virvelseparatoren.
Forskjellen mellom sedimentprøvene i sandfanget oppstrøms virvelseparatoren og selve virvelseparatoren er liten. Ytelsen til disse virker da å være ganske lik med tanke på hvilke partikkelstørrelser som fanges. Sedimentprøver av vanlige sandfang i litteraturen i geografisk nærhet og med tilsvarende arealbruk viser betydelig variasjon i kornfordeling, men gjennomgående grovere fraksjoner enn det som er funnet i denne studien. Det er vanskelig å avgjøre om større andel små partikler i sedimentene skyldes at vegavrenningen inneholder kun fine partiker, eller om alle større partikler blir avsatt i det første sandfangene som ligger på E6. Det var ikke mulig å ta prøve av disse sandfangene i studieperioden, men det ansees som viktig å også analysere disse sedimentene for å kunne vurdere overvannsanlegget i helhet.
Denne studien inneholder for få observasjoner til å kunne konkludere med hvor godt virvelseparatoren vil fungere på et generelt grunnlag. Flere avrenningsprøver er nødvendig for å vurdere separeringen av partikler over flere sesonger. Det kan tyde på at anlegget virvelseparatoren står i er overdimensjonert, der de to sandfangene oppstrøms tar ut de fleste partiklene før de kommer til virvelseparatoren. Det bør vurderes videre hvor man skal plassere slike renseløsninger for å utnytte potensialet på en bedre måte. | |
