Avløpsvann

Avløpsvann er vann som er forringet i kvalitet (forurenset) ved påvirkning fra menneskeskapte prosesser.  Det består av flytende avfall fra husholdninger, næringsvirksomhet, industri eller landbruk. Vanligvis refererer regelverket til kommunalt avløp, der et bredt spektrum av forurensninger fra ulike kilder inngår.

Avløp fra bad-, oppvask- og vaskevann kalles gråvann. Avløp fra toaletter eller avløp med sterkt forurensende innhold  kalles svartvann.

Kloakk er en type av avløpsvann som er forurenset med ekskrementer eller urin, men er ofte brukt for alle typer av avløpsvann. Kloakk omfatter privat, kommunalt eller industrielt avfall vanligvis transportert via en rørledning eller avløpsrør eller tilsvarende strukturer, enkelte ganger i en septiktank.

Spillvann er overskuddsvann fra industrielle prosesser som kan inneholde forurensninger.

Overflateavrenning dreier seg om regnvann som ikke trenger ned i grunnen, slik at det trekker meg seg forurensninger som vegstøv med hydrokarboner, oljerester og slitasje fra bildekk.

Kildeseparering  er en metodikk som splitter avløpet i to, i gråvann og svartvann og egner seg til reduksjon og gjenbruk av vann og utnyttelse av organisk avfall (inkl svartvann) til råstoff for organisk gjødsel (fosfor, nitrogen og kalium) og biogass.

I de fleste land og spesielt i tettbygde strøk blir avløpsvannet samlet opp, og gjennom rør sendt inn i renseanlegg.  Den fysiske infrastrukturen som omfatter rørledninger, pumper, sikter, kanaler osv. brukt til å lede kloakk fra sin opprinnelse til eventuell behandling eller lagring kalles avløp.

Opprinnelse

Avløpsvann eller kloakk kan komme fra (tekst i parentes indikerer vanlige bidrag eller forurensninger):-
Avføring, vanligvis fra toalett: (fæces, brukt toalettpapir, tørkepapir, urin, andre kroppsvæsker) også kjent som svartvann eller brunvann.
Lekkasjer i ledningsnettet
Septiktank
Renseanlegg
Vaskevann (personlig vask, klær, gulv, oppvask, osv.) også kjent som gråvann
Regnvann samlet på tak, gårdsplasser, harde overflater, o.a. (spor av olje og bensin men vanligvis rent) 
Grunnvann infiltrert i avløpsystem.
Overskuddsvann fra husholdninger (drikker, matolje, pesticider, Smøreolje, maling, rensevæsker, osv.)
Havvannsinntrengning (salt, mikroorganismer, store volumer)
 Direkte inntrengning av elvevann (mikroorganismer, store volumer)
 Direkte tilførsel av forurensende væsker (ulovlig dumping av pesticider, spillolje, osv.)
Motorveiavrenning (olje, frostvæske, gummideler)
Tilførsler ved sterk vind (nesten hva som helst inkludert biler, handlevogner, trær, kadavere osv.)
Svartvann – overflatevann forurenset av kloakk
Kildeseparering- splittet avløp i gråvann og svartvann (egnet for gjenbruk av vann, energi og plantenæringsstoffer). 
Industrielt avløp:-
Industri overflateavrenning (partikler, sand, salter, olje, kjemikalier)
Industrielt kjølevann (biocider, varme, slam, partikler)
Industrielt prosessvann
Organisk – bio-nedbrytbart – omfatter avfall fra næringsmiddelindustri.
Organisk – ikke bio-nedbrytbart eller vanskelig å behandle – for eksempel farmasøytisk industri eller pesticid-produksjon
Uorganisk – for eksempel fra metallbearbeidende industri og gruver
ekstrem pH – fra syre/base-produksjon, metallbearbeiding industri
Gift – f.eks. fra galvanisk industri, cyanid-produksjon, pesticid-produksjon 
Faste stoffer og emulsjoner – f.eks. fra trevareindustri, matvarer, produksjon av smøre- og hydraulisk olje
Landbruksavrenning – direkte og diffuse

Bestanddeler

Sammensetningen til avløpsvann varierer. Dette er en ufullstendig liste over hva det kan inneholde:
Vann ( > 95 %) som ofte er tilsatt ved spyling for å bringe avfallet ned et avløp.
 Patogener slik som bakterier, virus, prioner og  parasitter.
 Ikke-patogene bakterier (> 100 000 per ml for kloakk)
 Organisk materiale slik som faeces, hår, mat, oppkast, papirfiber, plantemateriale, humus, osv.
 Vannløselig organisk materiale som urin, fruktsukker, proteiner, medisiner, legemiddel, osv.
 Uorganiske partikler som sand, gjørme, metallpartikler, keramer, osv.
Vannløselig uorganisk materiale som ammonium, veisalt, havsalt, cyanid, hydrogensulfid, tiocyanat, tiosulfat, osv.
Dyr som protozoer, insekter, artropoder, små fisk, etc.
 Gjenstander som dopapir, våtservietter, bind, tamponger, bleie, kondomer, nåler, barneleker, døde dyr, osv.
 Gass som hydrogensulfid, karbondioksid, metan, etc.
 Emulsjoner som maling, overflatematerialer, majones, kosmetikk, olje, osv.
 Toksiner som pesticider, gift, plantevernmidler, osv.

Kvalitetsindikatorer

Ethvert stoff som kan oksideres som er tilstede i et naturlig vannløp eller i industrielt avløpsvann vil oksidere både ved biokjemiske (bakterielle) eller kjemiske prosesser.  Resultatet er at oksygeninnholdet i vannet vil avta. Reaksjonen for biokjemisk oksidasjon kan skrives som:

Oksiderbart stoff + bakterier + næringssalter + O2 → CO2 + H2O + oksidert uorganisk materiale som NO3 eller SO4

Oksygenforbruk ved reduserende stoffer som sulfider og nitritter kan skrives som:

S2– + 2 O2 → SO42–

NO2– + ½ O2 → NO3–

Siden alt naturlig forekommende vann inneholder bakterier og næringssalter, vil nesten ethvert avfallsprodukt tilsatt vannet sette igang biokjemiske reaksjoner som dem vist over. Slike biokjemiske reaksjoner skaper det som i laboratorier blir målt  som biokjemisk oksygenforbruk (BOF).

Oksyderbare stoffer (som f.eks. reduserende kjemikalier) tilført til naturlig vann vil på samme måte sette igang kjemiske reaksjoner som dem vist over. De kjemiske reaksjonene blir i laboratorier målt som kjemisk oksygenforbruk (KOF).

Prøvene av KOF og BOF gir et mål på den relative oksygenreduserende virkningen av et avfall. Begge målene har vært i omfattende bruk som tall for forurensningsgraden. I Norge er BOF vanligst som kravparameter, mens KOF kan benyttes som driftsparameter for vurdering av renseprosesser. BOF-testen måler oksygenforbruket ved bionedbrytbare forurensninger, mens KOF-testen måler oksygenforbruket ved bio-oppbyggende forurensninger og i tillegg oksygenopptaket ved ikke-bionedbrytbare oksiderende forurensinger.

BOF-5-testen måler mengden oksygen som er forbrukt ved biokjemisk oksidasjon i forurenset vann over en periode av fem dager. Det totale oksygenforbruket når den biokjemiske reaksjonen får fortsette til fullstendighet blir kalt total BOF. Utregningav total BOF er vanligvis for tidkrevende, så BOF-5, eller noen ganger BOF-7, er vanligvis akseptert som et godt mål på relativ forurensningsvirkning.

Det er også mange varianter av KOF-tester. Den kanskje vanligste er 4 timer KOF.

Det er ingen generell korrelasjon mellom BOF-5 og total BOF, og det er heller ingen generell korrelasjon mellom BOF og KOF. Det er mulig å utvikle slike korrelasjoner for en spesiell forurensning i en spesiell resipient, men en slik sammenheng vil  ikke gjelde for andre forurensninger eller andre resipienter.

Kloakkbehandling
I enkelte urbane områder blir kloakk holdt adskilt i eget kloakknett og avløp fra veier i dreneringsnett. Tilgang til disse anleggene er kummer. I regnperioder kan kloakknettet flomme over, slik at forurensningen medfører fare for folkehelse og økologisk ødeleggelse.

Kloakk kan dreneres direkte inn i store dreneringsbasseng med minimal eller ingen behandling. Ubehandlet kloakk kan gi alvorlig forringelse på kvaliteten til et miljø og på folkehelsen. Patogener kan medføre en rekke sykdommer. Enkelte kjemikalier utgjør risiko selv ved lave konsentrasjoner og kan forbli en trussel for lange perioder ved bioakkumulasjon i dyr eller mennesker.

Kildeseparering er en håndtering av kloakk som tar utgangspunkt i gjenbruk av ressurser og at det er mest ressursvennlig å sortere avfallet der det dannes. Å separere avløpet betyr at avløpet er splittet i gråvann og svartvann. Mest effektivt blir gjenbruket ved lavtspylende toaletter (inkl vakuumtoalett), sparedusjer og når gråvannet renses på stedet. Dette er ideelt i områder med vannmangel. Der hvor svartvann blandes med annet organisk matavfall fra husholdning og industri løser man et avfallsproblem samtidig som det kan omdannes til biogass og organiske plantenæringsstoffer. Biogass kan benyttes til strøm, matlaging, varme eller transport.

Behandling
Se også Kloakk og Renseanlegg Kildeseparering Gråvannsrensing

Det finnes utallige prosesser for å rense avløpsvann avhengig av type og grad av forurensning. Det meste av avløpsvann blir behandlet i industriskala renseanlegg som kan omfatte fysiske, kjemiske og biologiske behandlingsprosesser. Bruken av septiktanker og andre enkle sedimenteringsløsninger er også utbredt, og betjener 10-15 % av Norges befolkning.

Det viktigste aerobe behandlingssystemet er aktivt slam, basert på vedlikehold og resirkulasjon av en kompleks biomasse med mikroorganismer som kan bryte ned det organiske materialet i avløpsvannet. Anaerobe prosesser er i utstrakt bruk i behandlingen av industrielt avløpsvann og biologisk slam. Noe avløpsvann kan bli behandlet grundig og gjenbrukt. For noe avløpsvann kan en økologisk tilnærming ved å utnytte naturlig infiltrasjon være tilfredsstillende. Moderne systemer omfatter tertiær rensing ved mikrofiltrering eller syntetiske membraner. Etter membranfiltreringen kan avløpsvannet igjen oppnå drikkevannskvalitet. Nitrater kan fjernes fra avløpsvann ved mikrobiell denitrifikasjon. En metode er å tilsette små mengder metanol som karbonkilde for bakterier. Ozonbehandling er en annen metode, der vannet frigjør næringssaltene mens ozonbobler trenger gjennom vannet i en tank.

Avhending av avløpsvann fra industrianlegg kan være både vanskelig og kostbart. De fleste oljeraffineriene, kjemiske og petrokjemiske anlegg har egne renseanlegg for å behandle sitt avløpsvann slik at forurensningen tilfredsstiller kravene som er satt.

Gjenbruk
Behandlet avløpsvann kan gjenbrukes som drikkevann (Singapore), i industri (kjøletårn), i kunstig gjenoppfylling av grunnvannsreservoarer, i landbruk (70 % av israelsk landbruks vanningssystemer er basert på renset avløpsvann) og i rehabilitering of naturlige økosystemer (Floridas Everglades nasjonalpark). Kildeseparering hvor avløpsvannet er splittet i gråvann og svartvann egner seg svært godt for gjenbruk av vann og utnyttelse av organisk avfall (inkl svartvann) til råstoff for organisk gjødsel (fosfor, nitrogen og kalium) og biogass.

Avløpsvann i Norge
Se utdypende artikkel VAR

Norge har tradisjonelt vært vant til å ha rikelig med rent drikkevann og miljøet har vært rent. Slik er det imidlertid ikke lenger. De tettest befolkede områdene i Norge har nå bygget renseanlegg og det er satt i verk tiltak for å skåne miljøet.

Referanser

Eksterne lenker

Miljøstatus i Norge: Kommunalt avløp
 NOVATEK Norsk Vannrenseteknikk 

Avfall
Vann
VVS
Vannforvaltning