| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Udsivning af spildevand fra afløbssystemer

6. Vurdering af risiko for grundvandsforurening

I dette afsnit opstilles en metode til vurdering af størrelsen af udsivning af spildevand fra et afløbssystem samt den potentielle påvirkning af grundvandsressourcen. Metoden vurderer den gennemsnitlige belastning af grundvandet med udsivende spildevand. Det skal derfor i hvert enkelt tilfælde undersøges, i hvilket omfang der lokalt kan være større risici end fundet ved denne metode. Sådanne ricisi kan for eksempel forekomme hvor en utæt spildevandsledning befinder sig tæt på en vandindvindingsboring.

Risikovurderingen baserer sig på de i nærværende undersøgelse fundne resultater og talværdier. Forskellige forhold har ikke, eller kun i beskedent omfang, været belyst, hvilket afspejler sig i en række begrænsninger i resultaternes validitet. De væsentligste af disse forhold er listet i Tabel 6-1.

Tabel 6-1:
Begrænsninger i de undersøgelser der ligger bag risikovurderingen samt de heraf affødte begrænsninger i vurderingens godhed.

For at kunne beskrive udsivningens størrelse, er det nødvendigt at anvende en simplificeret fremgangsmåde set i forhold til de komplekse processer der foregår i udsivningszonen. Det antages derfor i overensstemmelse med de opnåede erfaringer, at tilclogningszonen har en væsentlig lavere permeabilitet end det underliggende materiale, samt at zonen er tynd. Herved kan det nedadrettede flow gennem tilclogningszonen beskrives ved udelukkende én parameter, en lækagefaktor (ligning 6-1; Rauch og Stegner, 1994).

L_læk = k_f / Dl      (6-1)

hvor

L_læk er en lækagefaktor [s^-1]
k_f er permeabiliteten i tilclogningszonen [m s^-1]
Dl er tykkelsen af tilclogningszonen [m]

Under anvendelse af ligning 6-1, kan flowet gennem tilclogningszonen beskrives ved Darcy’s lov (ligning 6-2). Anvendeligheden af ligning 6-2 er blevet bekræftet af den nærværende undersøgelse (se afsnit 5.1.4) samt af Rauch og Stegner (1994).

Q_læk = A_læk Dh L_læk      (6-2)

hvor

Q_læk er flowet ud af lækagen [m³ s^-1]
A_læk er lækagens areal [m²]
Dh er vandtrykket over lækagen [m]

Med lækagefaktoren og ligning 6-2 i hånden, kan udsivningen fra et afløbssystem vurderes ud fra arealet af lækagerne i systemet samt lækagetyperne. Eksempelvis vil et tæret bundløb af en størrelse på 0,1 m² (brønd uden bund) ved en vanddybde på 0,1 m, give anledning til en udsivning på:

Q_læk = 0,1 m² x 0,1m x 1,4 10^-4 s^-1 @ 121 l d^-1.

På tilsvarende vis vil en samling, der gaber 1,0 cm i et ø50 cm rør ved en vanddybde på 0,1 m, give anledning til:

Q_læk = 0,0046 m² x 0,1 m x 4,6 10^-5 s^-1 @ 1,8 l d^-1.

Det skal dog bemærkes, at det sjældent er klart synligt, om en given skade også er en lækage. F.eks. kan det være vanskeligt at vurdere, om der er pakningsmateriale i en samling eller ej. Ved at antage, at der er udsivning fra samtlige observerede skader, opnås der derfor en overestimering af udsivningen.

Antages det endvidere, at tilclogningszonen har en udstrækning på et par cm – nemlig svarende til den del af sandet hvor der var anaerobe forhold – kan ligning 6-1 benyttes til et overslag over permeabiliteten i tilclogningszonen. For tæring/revne bliver permeabiliteten således

k_f = L_læk Dl = 1,4 10^-4 s^-1 * 2 cm @ 3 10^-6 m s^-1,

og dermed omkring 2 dekader lavere end permeabiliteten i sand III og IV (bilag A).

6.2 Vurdering af udsivende stofmængder

De stoffer, der vil kunne nå grundvandet med det udsivende spildevand, er stoffer der ikke – eller kun i ringe grad – adsorberes til jord. Dette er stoffer som clorid, nitrat og visse miljøfremmede stoffer. I nærværende undersøgelse blev der analyseret for miljøfremmede stoffer, som adsorberer i større eller mindre omfang til partikler. De undersøgte, vandopløselige miljøfremmede stoffer (altså dem der ikke adsorberer til partikler) fandtes kun i ringe mængder i spildevandet, hvorfor de kun sivede ud i begrænset omfang, mens de stoffer der bindes til partikler blev tilbageholdt i sandet/jorden. E. coli blev ligeledes reduceret kraftigt under transport gennem søjlerne – i mange tilfælde til nul. I form af nitrat, kunne kvælstof efter nogle ugers exfiltration genfindes i mængder svarende til ammonium indholdet i byspildevand. Tilsvarende må det antages, at opløste, svært omsættelige miljøfremmede stoffer – ifald de forekommer i spildevandet – ligeledes vil følge dette transportmønster. Såfremt undergrunden fremviser inhomogeniteter i form af makroporer, må det endvidere forventes, at der kan foregå en større stoftransport end erfaret ved den gennemførte undersøgelse.

6.3 Vurdering af samlet risiko for grundvandet

Vælges nitrat som et modelstof for udsivning fra et afløbssystem med lækager, haves et stof med en maksimal transport gennem jorden. Ved at vurdere forureningsbidraget fra udsivningen og den resulterende fortynding med grundvand dannet ved nedbør, kan den resulterende stigning i stofkoncentration i grundvandet bestemmes. Denne metode vil i princippet kunne finde anvendelse for andre stoffer end nitrat, forudsat at disses adsorption/omsætning i jordsystemet kendes.

Metoden søges illustreret ved 3 eksempler på vurdering af udsivning fra afløbssystemer: et mindre byområde med et afløbssystem i ringe stand, en afskærende ledning i rimelig stand samt en afskærende ledning i dårlig stand.

Eksempel 1

En mindre by har sin vandforsyningsboring midt inde i byen. Byen er på 85 ha og har 2.000 PE. Den samlede længde af det offentlige net er cirka 21 km. Afløbssystemet har et ringe fald (stor vanddybde) og er i dårlig stand; altså et opland med stort potentiale for udsivning. En opgørelse over skader observeret ved TV inspektion ses i Tabel 6-2. Byen har en samlet spildevandsproduktion på 90.000 m³ år^-1. Det antages, at der forekommer forhøjet udsivning pga. regn i 5% af tiden, fordelt på udsivning svarende til kvart-fuldtløbende rør i 4% af året, halv-fuldtløbende rør i 0,9% af året og fuldtløbende rør i 0,1% af året.

Tabel 6-2:
Skader i afløbssystemet i eksempel 1.

Antages det, at alle lækager bidrager til udsivningen, siver små 5% af byens spildevand ned til grundvandet, svarende til ca. 90 PE. Årsnedbøren og fordampning i området er 700 mm år^-1 hhv. 400 mm år^-1, hvorfor den samlede grundvandsdannelse er på (0,700 m år^-1 – 0,400 m år^-1) x 850.000 m² = 255.000 m³ år^-1. Udsivningen giver følgelig anledning til en forøgelse af grundvandsdannelsen på knap 2%. Havde øgningen i udsivning pga. regn ikke været medtaget, havde den samlede udsivningen i stedet været 3.570 m³ år^-1.

Eksempel 2

En afskærende ledning af ældre dato går på en strækning af 1 km gennem et følsomt vandindvindingsområde. Vandindvindingsområdet dækker et areal på 1 km². Årsnedbøren og fordampning i området er 700 mm år^-1 hhv. 400 mm år^-1 og grundvandsdannelsen følgelig 300.000 m³ år^-1. Grundvandspejlet ligger hele året under kloakledningen. Ledningen er ø50 cm beton med et fald på 6‰ og en gennemsnitlig vandføring på 10 l s^-1, svarende til en gennemsnitlig vanddybde på cirka 7 cm. Spildevandet, der er byspildevand uden væsentligt indhold af industrispildevand, har et ammonium indhold på 30 g NH₄-N m^-3. TV inspektion har vist, at ledningen er i pæn stand, men at der formentlig mangler pakningsmateriale i samtlige samlinger. Gabet mellem rør og muffe er anslået til at være 1,0 cm og rørstykkernes længde er 1 m.

Ved at indsætte en lækagefaktor på 4,6 10^-5 s^-1 i formel 6-2 fås, at hver åben samling, giver anledning til 1,07 l d^-1. Idet der er 1.000 åbne samlinger på strækningen, bliver den årlige udsivning følgelig 389 m³ år^-1. Tages øgning i udsivning pga. regn i betragtning, skal der tages hensyn til, at en afskærende ledning vil være hyppigere fuldtløbende end ledningerne i selve oplandet. Antages det f.eks. at der forekommer udsivning svarende til kvart-fuldtløbende rør i 3% af året, halv-fuldtløbende rør i 1,5% af året og fuldtløbende rør i 0,5% af året fås en øgning i udsivningen til 498 m³ år^-1, altså en relativ stigning på cirka 20%.

Da grundvandsdannelsen i området var 300.000 m³ år^-1, bidrager ledningen med knap 0,2% til den samlede grundvandsdannelse. Ud fra de geologiske forhold i området antages, at nitrat når grundvandet. Idet al udsivende ammonium kunne blive nitrificeret og transporteret til grundvandet som nitrat, kunne ledningen dermed i værste fald bidrage med 498 m³ år^-1 x 30 gNO₃-N m^-3 = 14,9 kg NO₃-N år^-1, svarende til en øgning i nitratkoncentrationen i grundvandet på 0,05 gNO₃-N m^-3 (0,22 g NO₃ m^-3).

Eksempel 3

Længere nedstrøms går den samme ledning gennem et tilsvarende vandindvindingsområde. Her viste TV inspektion ligeledes, at tætningsmaterialer manglede, men på denne strækning var der endvidere kraftige tæringer af bundløbet. Det blev anslået, at der samlet var tæret 20 m² rørbund væk. Under hensyntagen til regnhændelser kommer der fra dette ledningsstræk sammenlagt 7.253 m³ år^-1, indeholdende i alt 218 kg NO₃-N år^-1. Herved bliver bidraget til grundvandsdannelsen 2,4% og den tilsvarende potentielle øgning af nitratkoncentrationen i grundvandet bliver 0,7 gNO₃-N m^-3 (3,2 g NO₃ m^-3).

Selvom den gennemsnitlige belastning i eksemplerne er lille, vil en vandindvindingsboring der befinder sig tæt på og nedstrøms for en væsentlig lækage i afløbssystemet lokalt kunne give anledning til højere koncentrationer, hvorfor sådanne forhold i hvert enkelte tilfælde skal undersøges nærmere.

Nitrat er i den foreliggende undersøgelse identificeret som et stof, der vil kunne sive til grundvandet. Ønskes der foretaget en risikovurdering for andre stoffer end nitrat, skal følgende forhold kendes for de enkelte stoffer: 1) forekomsten i spildevand, 2) deres adsorptions egenskaber i forhold til jordmediet og 3) stoffernes omsætning i jordmediet.