Performance of closed particle removal systems for treatment of road runoff

Abstract

Verda over, inkludert i Noreg, gjev klimaendringar uføreseielege nedbørmønster og -mengder. Dette har resultert i ein tre-trinnsstrategi for overflatevatn. Steg ein dreidde seg originalt om den lokale vassbalansen, trinn to om fordrøyning av vatn ved større avrenningshendingar og trinn tre om å sikre trygge flomvegar. Hyppigare ekstreme avrenningshendingar har ført til eit stort fokus på avrenningsmengder og -volum over dei siste tiåra. I dette vert fokuset på vasskvalitet forsømt. Fokuset på vassmengder har ført til store dimensjonar på vasskvalitetsløysingar, som har resultert i svekket reinseevne i nokon tilfelle samt dyre løysinger.

Denne studien har sett på to typar vegavrenningsreinseløysningar ved høvesvis E6 i Trondheim og Fv 505 i Sandnes. Det vert teken vassprøvar i innløp og utløp ved fleire avrenningshendingar i eit supersandfang og eit undergrunns sedimentasjonssystem. Automatiske prøvetakarar tok prøver over lengre tid i kvar avrenningshendig, slik at utviklinga gjennom hendinga vart funne. Vassprøvene vert analysert for totalt suspendert stoff, partikkelstørrelsefordeling og utvalde metall. Metallkonsentrasjonane for Ni, Cu, Zn, Cd og Pb vart bestemd for tre ulike fraksjonar: grove partiklar, fine partiklar og laust stoff.

Reinseeffektiviteten av totalt suspendert stoff for supersandfanget varierte frå 10 til 40 %, imens sedimentasjonssystemet oppnådde ein reinsegrad frå 48 til over 98 %. Partikkelstørrelsefordelinga varierte mellom dei to anlegga, men i begge var over 90 % av partikklane i antal mindre enn 1 μm. Metallfjerninga varierte over element og fraksjon. Funn i denne studien framhevar viktigheita av partikkelkarakterisering av vegvatnet når ein dimensjonerer partikkelfjerningsanlegg.

Changes in the global climate are causing major challenges resulting in unpredictability in precipitation amounts and patterns worldwide, including Norway. This has resulted in a three-step approach for surface runoff water. Step one originally included local water balance, step two flood detention, and step three safe floodways. The more frequent extreme events have led to a focus on runoff quantities and volumes for flood detention over the last decades, neglecting the water quality considerations. The early focus on quantity has resulted in large designs of treatment facilities, causing impaired treatment performance and more expensive measures.

This study investigates two types of road runoff treatment measures located in two coastal cities in Norway. One hydrodynamic vortex separator (HVS) and one underground modular sedimentation system (MSS) were monitored using automatic samplers to collect water samples in the inflow and outflow of the treatment facilities. The samples were analyzed for total suspended solids, particle size distribution (PSD), and selected heavy metals. Metal concentrations for Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb were determined for three fractions; coarse particle, fine particle, and dissolved.

The sediment removal efficiency at the HVS ranged from 10 to 40 %, while the MSS achieved particle removal of 48 to over 98 %. Particle size distribution differed, but over 90 % of all particles were below 1 μm. Metal removal variated over element and fraction. Findings in this study accentuate the importance of particle characterization of the road runoff when designing a treatment facilities.