Biopidätysrakenne kohdennetussa huleveden laadunhallinnassa

Abstract

Biopidätysrakenne on yksi monipuolisimmista hajautetun huleveden hallinnan menetelmistä. Sen lisäksi että, rakenteella voidaan vaikuttaa huleveden määrään ja hulevettä voidaan hyödyntää kasvillisuuden hyväksi, rakenne tarjoaa mahdollisuuden huleveden laadulliseen käsittelyyn. Rakenteessa erilaiset biogeokemialliset prosessit vaikuttavat huleveden laatuun ja rakenne on mahdollista suunnitella kohdennetusti vähentämään hulevedessä olevien aineiden määrää. Tämä edellyttää kuitenkin tietämystä rakenteessa toimivista prosesseista sekä siitä, miten näihin prosesseihin voidaan rakennesuunnittelulla vaikuttaa.

Tämän työn tavoitteena oli koota hulevesien hallinnan suunnittelutyön tueksi työn tilaajalle, Ramboll Finland Oy:lle, ajantasainen tutkimustietoon pohjautuva katsaus biopidätysrakenteen käytöstä kohdennetussa huleveden laadunhallinnassa. Työ pohjautuu pääosin kansainvälisiin ja kotimaisiin vertaisarvioituihin (peer review) tutkimusartikkeleihin. Työssä on tarkasteltu kiintoaineen, metallien, typen, fosforin, öljyjen/PAH-yhdisteiden sekä taudinaiheuttajien pidättymisen ja vähenemisen prosesseja biopidätysrakenteessa. Tarkastelun pohjalta on laadittu konsulttityössä sovellettavissa olevaa ohjeistoa biopidätysrakenteen rakennesuunnittelua varten.

Biopidätysrakenteen käyttö huleveden laadunhallinnassa edellyttää huolellista suunnittelua. Erityisesti rakenteessa käytettävän orgaanisen aineksen määrä ja laatu, rakennekerrosten materiaalit ja kerrospaksuudet, kasvillisuus, rakenteen mitoitus ja rakenteen olosuhdevaihtelu vaikuttavat rakenteen kykyyn vähentää ja pidättää huleveden haitta-aineita ja ravinteita. Ylläpitotoimilla, kuten kasvibiomassan säännöllisellä korjuulla, katekerroksen n. 5 vuoden välein tapahtuvalla vaihdolla tai rakenteen pintamaan haraamisella tai vaihdolla voidaan pidentää rakenteen käyttöikää.

Bioretention is one of the most multifunctional methods for the decentralized storm water management. Apart from the fact that bioretention can be used for managing water quantity and it allows water utilization for vegetation, it gives an opportunity to manage storm water quality. In the bioretention cell, the biogeochemical processes of a different kind, affect water quality and it is possible to design the structure specifically to reduce the amount of target stormwater pollutant. The prerequisite for this is knowledge about the processes acting in the cell and how to affect those processes by the cell design.

The objective of this thesis was to gather the current scientific knowledge about using the bioretention cell for the targeted water quality goals. The thesis was done for Ramboll Finland Oy to be used as a guideline for designing the bioretention cells in the storm water management planning projects. The thesis is based mainly on the international and domestic peer reviewed scientific papers. The reviewed pollutants and nutrients include TSS (total dissolved solids), metals, nitrogen, phosphorus, oil/PAH compounds and pathogens. The processes which retain and reduce these elements in the bioretention cell were reviewed and the guidelines for designing the bioretention cell to be used in the Ramboll’s consulting projects were compiled based on the literature.

A careful design of the bioretention cell is required when the cell is used for the storm water quality control. Especially the amount and the quality of organic matter, the materials used in the different layers, the layer depths, vegetation, the sizing of the cell and the variation in the cell conditions affect the ability of the cell to reduce and to retain the pollutants and nutrients from the runoff. The maintenance activities, like harvesting the plant biomass, the frequent placement of the mulch layer about every five years and the replacement or raking of the top soil layer, will prolong the lifespan of the system.