NIBIO har lang erfaring med forskning, utvikling og implementering av naturbaserte løsninger eller systemer (NBS - Nature-based systems) på flere fagområder. Det gis her en oversikt over begrepet NBS generelt og eksempler på hvordan NIBIO jobber med NBS og vannmiljø.
Det foreligger flere definisjoner av NBS med ulike nyanser i forhold til vektlegging. Ifølge EU-kommisjonen er NBS:
"inspirert og støttet av naturen, de er kostnadseffektive og gir samtidig miljømessige og sosiale fordeler og bidrar til å bygge motstandskraft. NBS gir mer mangfoldig natur og naturlige egenskaper og prosesser til byer, landskap og kystområder gjennom lokalt tilpassede, ressurseffektive og systemiske intervensjoner.
I 2020 ble definisjonen oppdatert for ytterligere å understreke at
"Naturbaserte løsninger må være til nytte for biologisk mangfold og bidra til å levere en rekke økosystemtjenester "
Formålet med naturbaserte løsninger er bærekraftig forvaltning og bruk av naturen for å takle samfunnsutfordringer. Dette inkluderer:
Vannforurensning
Flom og tørke - tilpasning til et klima i endring
Vann- og matsikkerhet
Menneskers helse
Sikring mot ras
Tap av biologisk mangfold
Store utfordringer som klimaendringer, forurensing og tap av og biologisk mangfold er kriser som må sees i sammenheng.
Flere funksjoner
NBS løser ikke bare et isolert problem, men tilfører samtidig omgivelsene noe mer som er bra for mennesker og natur. For eksempel om regnvann ledes til avløpsnettet reduseres mulige vannproblemer i et konkret område. Føres regnvannet vekk i en åpen bekk oppnår en å:
Lede vannet vekk fra der det kan skape problemer
Skape trivsel og naturopplevelser
Styrke biologisk mangfold og
Redusere belastningen på ledningsnett.
Et viktig kjennetegn ved NBS er derfor multifunksjonalitet.
Gjenåpning av lukket bekk i Oslo, Hovinvassdraget. Foto: Trond Mæhlum
Kategorier NBS
Naturbaserte systemer kan betraktes som et overordnet begrep med følgende tilnærminger og eksempler i henhold til den internasjonale naturvernunionen (IUCN).
NBS fagområder
Eksempler
1. Metoder for restaurering av økosystemer
Økologisk restaurering, økologisk prosjektering, restaurering av våtmarker
Flomdemping, sikring mot jordras og erosjon, økt biomangfold
3. Infrastrukturrelaterte tilnærminger
Naturlig infrastruktur, grønn infrastruktur, blå-grønn infrastruktur i urbane områder
4. Økosystembaserte forvaltningsmetoder
Integrert vannressursforvaltning
NBS dekker en gradient fra intakte naturlige økosystemer til konstruerte økosystemer, som for eksempel gradienten vernet våtmark, restaurert våtmark, våtmark benyttet til produksjon av skog og torvuttak, konstruert våtmark for spesifikke formål.
Økt bærekraft og rollen til naturlige, selvopprettholdende prosesser basert på biologisk mangfold kjennetegner NBS. Det europeiske nettverket BiodivERsA karakteriserer NBS langs to gradienter:
Hvor mye tilrettelegging av biologisk mangfold og økosystemer er involvert
Hvor mange økosystemtjenester og brukerinteresser er målrettet
NBS kan innebære svært forskjellige handlinger på økosystemer som vern, forvaltning og opprettelse av nye økosystemer. Det skilles mellom tre hovedtyper NBS i forhold til grad av inngrep og skjøtsel:
Type 1 –
Minimal inngripen i økosystemer
Ingen, eller minimal inngripen i økosystemer, med mål om å opprettholde eller forbedre økosystemtjenester. Eksempler inkluderer landskapsvernområder hvor mennesker bor og arbeider på en bærekraftig måte.
Type 2 –
Noen inngrep i økosystemer og landskap
Forvaltning som utvikler bærekraftige og multifunksjonelle økosystemer og landskap (ekstensivt eller intensivt forvaltet). Leveranse av økosystemtjenester forbedres sammenlignet med tradisjonell forvaltning der arealer tilrettelegges for multifunksjonalitet.
Type 3 –
Etablere og skjøtte økosystemer på omfattende måter
Å forvalte økosystemer på intensive måter samt å etablere nye multifunksjonelle økosystemer som for eksempel konstruerte våtmarker og regnbed for å behandle vann, etablere grønne tak og -vegger. Type 3 er ofte knyttet til konsepter som blå-grønn infrastruktur, grønne byer og mål som naturrestaurering av sterkt forringede eller forurensede områder.
Videre beskrives Type 3 NBS tiltak som benyttes innen vannmiljø og deretter eksempler på bruk i ulike landskapselementer.
Naturbaserte løsninger brukt i Norge
Følgende naturbaserte løsninger er vanlig brukt i Norge innen vannmiljø hvor målet primært er forbedring av vannkvaliteten eller fordrøyning av vann:
Etablere/bevare vegetasjonssoner og gressdekte vannveier
Grønne tak og vegger
Restaurering av elveløp
Stabilisering av kantsoner langs vassdrag
Sandholdig jord som denne er svært godt egnet for filtrering av forurenset vann. Foto: Anne-Grete Buseth BlankenbergLukket infiltrasjonsbasseng under bygging, infiltrasjonsrør på fordelingslag av pukk . Foto: Lars Westlie
1. Infiltrasjon
Jord har mange funksjoner i et økosystem. I denne sammenhengen utnytter vi mulighetene jorda har til å filtrere forurenset vann og å lagre vann. Filteregenskaper påvirkes mye av jordas kornsammensetning (grus, sand, silt, leire), hvor hard jorda er pakket sammen, hvor dyp jorda er (mektighet), kjemisk sammensetning og innhold av organisk stoff. Filtrering i jord er svært viktig for å sikre en god vannkvalitet der grunnvann benyttes til drikkevann.
Renseprosesser ved infiltrasjon av avløpsvann. Figur: NIBIO
I Norge er det svært vanlig å bruke jord til rensing av avløpsvann fra boliger og hytter i spredt bebyggelse hvor det er lang avstand til ledningsnett og felles renseanlegg. Infiltrasjon benyttes også som rensemetoder for avløp fra tettsteder og samlinger av hytter hvor det er egnede løsmasser.
Infiltrasjon av nedbør er et viktig bidrag for å håndtere urbant overvann og derved unngå flom og forurensning. Best rensing med god kapasitet er det i løst lagret sandjord i den umetta sonen over grunnvannsnivået
Om det ikke finnes porøse jordtyper som egner seg for filtrering kan en kjøre til egnede filtermasser og da etablere sandfiltre og biofiltre. Disse bygget opp på stedet, eller leveres som en prefabrikkert løsning.
Les mer i publikasjonen nederst på siden:
Infiltrasjonsanlegg som renseløsning - mindre avløpsrenseanlegg (<50 pe)
Rensedam for avrenning fra motorveg og tunnelvasking, E18 i Ås. Foto: Roger Roseth
2. Konstruerte dammer
Partikulær forurensning kan gi nedsatt vannkvalitet. I tillegg er mange forurensninger bundet til partikler, som for eksempel fosfor, tungmetaller og organiske forbindelser. Partikler sedimenterer ved hjelp av tyngdekraften dersom det er tilstrekkelig oppholdstid.
Rensedammer benyttes i dag for en rekke forurensningskilder som veier, jordbruk og industri. Det er vanlig å etablere et kammer først som fanger opp større partikler som lett kan fjernes ved å ta ut sedimentet regelmessig og deretter et eller flere basseng med eller uten planter. For fangdammer benyttet i jordbruksavrenning er sedimentet næringsrik jord som føres tilbake til landbruksproduksjon.
Retensjonsdammer er dammer som er etablert for å holde tilbake nedbør som ellers vil gjøre skade på jordbruk, eller andre samfunnsverdier som bebyggelse og infrastruktur. Det kan også være eksisterende dammer som har en slik funksjon, som for eksempel nedlagte dammer for tømmerfløting, vannforsyningsmagasin og mølledammer. Deler av vannet tappes gradvis ut før neste flom.
Les mer i publikasjonene nederst på siden:
Fangdammer for partikkel og fosforrensing og
Fangdammer – effektive oppsamlere av jord og næringsstoffer
Våtmarksfilter med takrør som renser avløpsvann. Foto: Adam M. Paruch
3. Konstruerte våtmarker og regnbed
Når våtmarker etableres for vannrensing utnytter et kompleks økosystem der det foregår mange ulike renseprosesser i tilknytning til vann, jord og vegetasjon tilpasset et liv vann. Spesielt i rotsonen er det mange prosesser som foregår som følge av varierende oksygentilgang. Vegetasjonen bidrar til: økt mikrobiell aktivitet med nedbrytning og omdanning av forurensinger foruten opptak av næringsstoff, nedsatt vannhastighet med økt sedimentering, isolering mot frost, økt biomangfold og estetikk.
Konstruerte våtmarker kan etableres som grunne tilplantede dammer eller bassenger fylt med filtermateriale og tilplantet. Dersom det skal fjernes mye fosfor kan det benyttes filtermateriale som binder fosfor. Vegetasjonen skal være stedegen og består ofte av takrør, dunkjevle, sverdlilje, sjøsivaks m.fl.
Regnbed er et tiltak for å fordrøye nedbør i et tilplantet basseng fylt med porøs jord. I et regnbed dreneres vannet sakte ut etter en nedbørsepisode. Siden jorda ikke er permanent vannmettet kan det benyttes andre planter enn våtmarksplanter. Regnbed kan også bidra til en bedre vannkvalitet ved filtrering av forurenset overvann.
Grunn tilplantet dam som renser landbruksavrenning på Jæren. Foto: Anne-Grete Buseth Blankenberg
Les mer i nyheten NIBIO med renseteknologi i Romania nederst på siden
Hvordan kantsonene er utformet langs vassdrag i jordbrukslandskapet, skogen, byer og tettsteder kan ha stor betydning for vannkvaliteten. Vegetasjon med dypt og omfattende rotsystem langs bredder hindrer erosjon.
Et feltsjikt med gress og urter i en sone langs vassdraget filtrerer forurenset overvann fra arealene omkring og bidrar til økt infiltrasjon. Kantsoner bidrar også med andre viktige økosystemtjenester som pollinering, viltkorridorer, skygge for vannlevende organismer, økt biomangfold og landskapsestetikk.
Bevaring av kantonen med våtmark langs et vassdrag bidrar til bedre vannkvalitet. Foto: Trond MæhlumNyslått kantsone langs fangdam: Foto: Anne-Grete Buseth Blankenberg
I forsenkninger (drog) i jordbrukslandskap kan gresskledde vannveier holde tilbake jordpartikler. Slike soner etableres ved å unngå jordarbeiding på de aktuelle strekningene.
Les mer i publikasjonene nederst på siden:
Effekt og utforming av kantsoner mot vann i distrikt med høy husdyrtetthet
Vegetasjon som miljøtiltak i jordbruket: Varianter, tilskudd og lovverk
Kantsoner: Renseeffekt av plantedekke mellom jordbruksjord og vassdrag
Testanlegg for grønne tak med sedum på Helsfyr i Oslo. Foto: Trond Mæhlum
5. Grønne tak og vegger
Grønne tak kan bidra med mange økosystemtjenester og funksjoner som å holde tilbake og fordrøye nedbør, fremme biologisk mangfold, senke temperaturen, økt estetikk. Det er også nye trender som takhager og urbane uterom og dyrking av mat i kombinasjoner med solcellepaneler.
En hovedfunksjon er å holde tilbake og fordrøye nedbør. Vann holdes tilbake i vekstmassene og dreneringslaget og brukes av vegetasjonen i evapotranspirasjonen. Dette vannforbruket tømmes slik at taket kan ta imot mer vann ved neste nedbørshendelse. Norske forsøk viser at sedumtak med 3 til 8 cm vekstmasser kan holde maksimalt fra 10-15 til 25 mm vann. Økt tykkelse på vekstlaget med spesifikk sammensetning gir økt kapasitet for vannlagring og mulighet for et større mangfold av vegetasjon.
Grønne vegger er ikke så vanlig i Norge siden det er begrenset utvalg av vintergrønn vegetasjon, men det finnes gode eksempler på grønne vegger både innen- og utendørs. Slike tiltak vurderes å ha liten betydning for vannmiljø, men kan ha andre økosystemtjenester.
Les mer i nyheten Biokull kan ha god effekt på intensive grønne tak nederst på siden.
Les mer i publikasjonen Grønne tak som LOD- og miljøtiltak nederst på siden.
For å frigjøre arealer til utbygging, jordbruksproduksjon og andre formål har det i mange år vært en vanlig praksis å fjerne naturlige meandre med langsgående flomsoner, samt legge bekker og mindre elver i rør. I dag har vi kunnskap om betydning av åpne naturlige vassdrag i forhold til å fremme prosesser for naturlig selvrensing, legge til rette for mer biomangfold, bedre flomvern ved ekstremnedbør og bedre landskapsestetikk.
Synlige vassdrag med nedsatt vannkvalitet gir også motivasjon til å gjennomføre nødvendige tiltak oppstrøms som bedrer vannkvaliteten. Åpning av byvassdrag som i mange år har blitt ledet i lukket kulvert og tilbakeføring av vassdrag med mer naturlig utforming (remeandrering) er derfor en langsiktig strategi for mange byer og tettsteder når muligheter åpner seg ved ny arealbruk og i sterkt modifiserte vannforekomster (SMVF) i jordbruksområder.
Gjenåpning av Hovinbekken på Ensjø i Oslo. Foto: Trond Mæhlum
Les mer i nyheten Dammer og våtmarker renser den nyåpnede Hovinbekken nederst på siden.
Les mer i publikasjonen Gjenåpning av lukka bekker – mange positive effekter nederst på siden.
7. Stabilisering av kantsoner lang vassdrag
Utrasing og erosjon i elvebredden som følge av flom, ulike typer inngrep eller andre påvirkninger er et problem i mange bekker og elver. Tradisjonelle tiltak kan påvirke miljøforhold, vannkvalitet og biologisk mangfold på en uheldig måte. Naturbaserte løsninger omfatter sikring og forsterkning av kantvegetasjonen, gjerne med trær og busker om har dypere røtter.
Utlegging og nedgraving av store døde trerøtter med noen meter stamme i kombinasjon med vegetasjonsmatter testes nå som et mulig tiltak.
Les mer i nyheten N4S: NBS for stabilisering av skråninger og bekkekanter nederst på siden.
Vannmiljø i skog med kantoner. Foto: Trond Mæhlum
Vannmiljø i jordbruksområder med kantsoner og fangdammer. Foto: NIBIO
Vannmiljø i tettsteder og urbane områder med grunne våtmarker. Foto: Trond Mæhlum
Eksempler på NBS for bedre vannmiljø i ulike landskapselement
Jordbruk
Etablere graskledde vannveier, vegetasjonssoner og fangdammer
Sikre rasutsatte skråninger langs vassdrag
Restaurere elveløp og meandre
Restaurere våtmarker, spesielt områder med marginal landbruksproduksjon
Redusert jordarbeiding
Skog
Bevare kantsoner langs skogsvassdrag
Fordrøyning i bekker med ved å etablere dammer
Bevare eldre konstruerte dammer for fordrøyning og bedring av vannkvaliteten
Unngå drenering av skogsmyrer – lukke drenskanaler, spesielt i områder med marginal skogproduksjon, for å øke lagringsevnen til vann
Unngå store områder flatehogst, spesielt i terreng utsatt for jordskred og flom
Begrense kjøreskader av hogstmaskiner
Tettsteder og urbane områder
Etablere grønne tak, vegger, vegeterte grøfter og regnbed for overvann
Restaurere elveløp som ligger i rør
Behandle overvann i rensedammer og flomdammer i lavpunkt
Infiltrere takvann og annet overvann der det er mulig, som i parker og på plenareal
Etablere våtmarker eller infiltrasjon som etterpolering etter kommunale renseanlegg
Veier med høy trafikkbelastning
Lede avrenningen til rensedammer og gresskledde veigrøfter
Spredt bebyggelse, industri og deponier
Vurdere bruk av infiltrasjon for avløp og avrenning
Etablere rensedammer og våtmarksløsninger når areal er tilgjengelig og andre metoder er lite egnet
Øverst på siden finner du lenke til mer informasjon om hvordan NIBIO jobber med NBS og vannmiljø og eksempler på tiltak i ulike sektorer.
This study describes the first Norwegian microbial source tracking (MST) approach for water quality control and pollution removal from catchment run-off in a nature-based treatment system (NBTS) with a constructed wetland. The applied MST tools combined microbial analyses and molecular tests to detect and define the source(s) and dominant origin(s) of faecal water contamination. Faecal indicator bacteria Escherichia coli and host-specific Bacteroidales 16 s rRNA gene markers have been employed. The study revealed that the newly developed contribution profiling of faecal origin derived from the Bacteroidales DNA could quantitatively distinguish between human and non-human pollution origins. Further, the outcomes of the MST test have been compared with the results of both physicochemical analyses and tests of pharmaceutical and personal care products (PPCPs). A strong positive correlation was discovered between the human marker and PPCPs. Gabapentin was the most frequently detected compound and it showed the uppermost positive correlation with the human marker. The study demonstrated that the NBTS performs satisfactorily with the removal of E. coli but not PPCPs. Interestingly, the presence of PPCPs in the water samples was not correlated with high concentrations of E. coli. Neither has the latter an apparent correlation with the human marker.
Water quality problems in Norway are caused mainly by high phosphorus (P) inputs from catchment areas. Multiple pollution sources contributes to P inputs into watercourses, and the two main sources in rural areas are agricultural runoff and discharge from on-site wastewater treatment systems (OWTSs). To reduce these inputs, Constructed wetlands (CWs) treating catchment runoff have been implemented in Norway since early 1990s. These CWs have been proven effective as supplements to agricultural best management practices for water quality improvements and therefore there are more than 1000 CWs established in Norway at present. This study aims to present some overall data on the present status of CWs treating catchment runoff in Norway, and in particular recent results of source tracking and retention of sediments and total phosphorus (TP) in a model, full-scale, long-term operated CW, which in practice treats runoff from a typical rural catchment with pollution from both point and diffuse sources. Nutrient contributions from agricultural runoff and OWTSs have been quantified in eight catchments, while the source tracking and retention of sediments and P has been studied in the model CW. P runoff in the catchments was largely affected by precipitation and runoff situation, and varied both throughout the year (every single year) and from one year to another. Annual TP contribution that origins from OWTSs was in general limited, and only 1 % in the catchment of the model CW. Monthly contribution, however, was higher than 30 % during warm/dry season, and cold months with frost season. For the purpose of source tracking study, faecal indicator bacteria (reported in terms of Escherichia coli - E. coli) and host-specific 16S rRNA gene markers Bacteroidales have been applied. High E.coli concentrations were well associated with high TP inputs into waterbodies during dry or/and cold season with little or no agriculture runoff, and further microbial source tracking (MST) tests proved human contribution. There are considerable variations in retention of sediments and TP in the CW between the years, and the annual yearly retention was about 38 % and 16 %, respectively. During the study period, the average monthly retention of sediments and TP was 54 % and 32 %, respectively. E. coli concentrations were also reduced in water passing the CW. The study confirmed that runoff from agricultural areas is the main P source in watercourses, however, discharges from OWTS can also be of great importance for the water quality, especially during warm/dry- and cold/frosty periods. Small CWs treating catchment runoff contribute substantially to the reduction of sediments, TP and faecal indicator bacteria transport into water recipients.
Norwegian constructed wetlands (CWs) that treat domestic wastewater are classified as horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSFCWs). Over the years of continuous performance, the HSFCWs operating under cold climate conditions have shown a high and stable treatment efficiency with regard to the removal of organic matter (>90 % BOD), nutrients (>50 % N and >90 % P) and microbes (>99 % bacteria). The majority of Norwegian HSFCWs are categorised as small (<50 pe) on-site, decentralised wastewater treatment systems. The Norwegian systems consist of three fundamental elements: a septic tank, a pre-filter (i.e. an aerobic vertical flow biofilter) and a horizontal flow saturated filter/wetland bed. The first, primary treatment step begins in the septic tank from which effluents are pre-treated in the second step occurring in the pre-filter/biofilter section and further in the third, final step taking place in the filter bed/HSFCW. The first and third treatment steps are quite common in systems with CWs, but the pre-treatment in biofilter(s) is mainly known from Norway. The main purpose of using the pre-treatment phase is to supply air during the cold season, to enhance nitrification processes, and to reduce the load of organic matter before entering the filter/wetland bed. If constructed and maintained correctly, the biofilters alone can remove 90 % BOD and 40 % N. Various filter/CW beds have been introduced for treatment of domestic wastewater (as complete or source-separated streams) in Norway, but the most common feature is the use of specific filter media for high phosphorus (P) removal. A few Norwegian municipalities also have limits with respect to nitrogen (N) discharge, but the majority of municipalities use 1.0 mg P/l as the discharge limit for small wastewater treatment systems. This particular limit affects the P retention lifetime of the filter media, which varies from system to system depending on the filter media applied, the type of wastewater treated, and the system design and loading rates. An estimated lifetime of filter media with regard to P removal is approximately 15–18 years for a filter/CW bed of a single household. After completing the lifetime, the filter media is excavated and replaced with new/fresh materials, allowing the system to operate effectively for another lifespan. Since the exploited media are P-rich materials, the main intention is their reuse in a safe and hygienic way, in which P could be further utilised. Therefore, the Norwegian systems can represent a complex technology combining a sustainable technique of domestic wastewater treatment and a bio-economical option for filter media reuse. This is a quite challenging goal for reclamation and recycling of P from wastewater. Thus, there are some scenarios of reusing the P-rich filter media as a complementary P fertiliser, a soil amendment or a conditioner, provided the quality is acceptable for utilisation in agriculture. Alternatively, the filter media could be reused in some engineering projects, e.g. green roof technology, road screening or construction of embankments, if the quality allows application in the environment. The core aspect of the reuse options is the appropriate quality of the filter media. As for the theoretical assumption, it should not be risky to reuse the P-rich media in agriculture. In practice, however, the media must be proven safe for human and environmental health prior to introducing into the environment.
Adam ParuchTrond MæhlumHanna Obarska-PempkowiakMagdalena GajewskaEwa WojciechowskaArkadiusz Ostojski
Sammendrag
This article describes Norwegian and Polish experiences concerning domestic wastewater treatment obtained during nearly 20 years of operation for constructed wetland (CW) systems in rural areas and scattered settlements. The Norwegian CW systems revealed a high performance with respect to the removal of organic matter, biogenic elements and faecal indicator bacteria. The performance of the Polish CW systems was unstable, and varied between unsatisfied and satisfied treatment efficiency provided by horizontal and vertical flow CWs, respectively. Therefore, three different concepts related to the improvement of CW technology have been developed and implemented in Poland. These concepts combined some innovative solutions originally designed in Norway (e.g. an additional treatment step in biofilters) with Polish inspiration for new CWs treating rural domestic wastewater. The implementation of full-scale systems will be evaluated with regard to treatment efficiency and innovative technology; based on this, a further selection of the most favourable CW for rural areas and scattered settlements will be performed.
Petter D. JenssenTore KrogstadAdam ParuchTrond MæhlumKinga AdamCarlos A. AriasArve HeistadLena JonssonDaniel HellströmHans BrixMarkku Yli-HallaLasse VråleMatti Valve
Sammendrag
Nine filter beds have been constructed in the Nordic countries, Denmark, Finland, Norway and Sweden. Filter beds consist of a septic tank followed by an aerobic pre-treatment biofilter and a subsequent saturated flow grass-covered filter. Thus, filter beds are similar to subsurface flow constructed wetlands with pre-treatment biofilters. but do not have wetland plants with roots submerged into the saturated filter. All saturated filters contain Filtralite (R) P. a light-weight expanded clay aggregate possessing high phosphorus sorption capacity. The filter bed systems showed stable and consistent performance during the. testing period of 3 years. Removal of organic matter measured as biochemical oxygen demand (BUD) was >80%, total phosphorus (TP) >94% and total nitrogen (TN) ranged from 32 to 66%. Effluent concentrations of fecal indicator bacteria met the European bathing water quality criteria in all systems. One system was investigated for virus removal and somatic viruses were not detected in the effluent. The investigations revealed that the majority of the BOD and nitrogen removal occurred in the pre-treatment filters and the phosphorus and bacteria removal was more prominent in the saturated filters. The saturated filters could be built substantially smaller than the current design guidelines without sacrificing treatment performance. The used filter material met the Norwegian regulations for reuse in agriculture with respect to heavy metals, bacteria and parasites. When saturated with phosphorus, the light-weight aggregate. Filtralite (R) P used in the saturated bed is a suitable phosphorus fertilizer and additionally has a liming effect. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
Arve HeistadRazak SeiduAndreas Svarstad FløAdam ParuchJon Fredrik HanssenThor-Axel Stenström
Sammendrag
Tie long-term use of a filter-based, on-site wastewater treatment system increases nutrient discharge to receiving waters and may reduce its hygienic barrier efficiency. The main purpose of this research was to assess the hygienic barrier efficiency and the associated health risks of an on-site system that had exceeded its 5-yr design capacity with respect to phosphorus (P) removal. The system was investigated for bacteria and virus removal and assessed with respect to potential health risks in relation to reuse of effluent for irrigation. The system consists of a septic tank, a pressure-dosed vertical flow biofilter, and an up-flow filter unit with lightweight clay aggregates. The total P concentration in the effluent had increased gradually from initially <0.1 mg P L-1 during the first 2 yr of operation to 1.8 mg P L-1 after 5.3 yr. Escherichia coli was used as an indicator organism for fecal bacteria removal, whereas bacteriophages phi X174 and Salmonella typhimurium phage 28B (S.t. 28B) were used to model enteric virus removal. An overall decrease in E. coli removal occurred from a complete (approximately 5.6 log(10)) reduction during the first 3 yr of operation to 2.6 log(10) reduction. The removal amounts of the bacteriophages phi X174 and S.t. 28B were 3.9 and 3.7 log(10), respectively. Based on removal of S.t. 28B, the risks of rotavirus infection and disease for the investigated scenarios were above the acceptable level of 10(-4) and 10(-3), respectively, as defined by the World Health Organization.