Reflektioner ur några aktuella vattenperspektiv

”På sina resor han förnam, hur väl försynens nåd reglerat, som floder över allt placerat där stora städer stryka fram.” Johan Henrik Kjellgren – citat från ”Dumboms leverne”

Av Stig Morling, en ”Vattenskadad”, snart 80-årig ”Tjalle Tvärvigg”

Ett kort nutidshistoriskt perspektiv på jordens energiförsörjning av Vaclav Smil återfinns i KU. Essän har han kallat “Halfway Between Kyoto and 2050”, och diskuterar ”hur skall det gå till, att uppfylla målet 2050?” Frågan har bollats vidare av Lennart Bengtsson och Ingemar Nordin på klimatupplysningen.

Tackar, men min kompetens handlar i huvudsak om vatten ur olika aspekter. Den så viktiga frågan om energiförsörjning med olika modeller finns åtskillig kompetens inom KU.

I det följande ger jag några kommentarer till vårt ”svenska vatten-perspektiv” med några aktuella utgångspunkter. Som synes återvänder jag till en del tidigare inlägg på dessa sidor. Ja, upprepning må ibland vara nödvändig, dock framför allt för ”historieförnekare”!

1. Ett kort vattenhistoriskt perspektiv,
2. Kommentarer till vattentekniska skyddsåtgärder i Sverige. Vi har goda geohydrologer och hydrologer!
3. Vårt förakt för svaghet, speglat i vatten
4. Några frågor ”tvärs om”

1. Ett vatten-historiskt perspektiv

Vi kan gå långt (nåja) tillbaka i vår någorlunda kända historia för att finna både ”vattenhot” och övertygelser om vattnets välsignelser.

Redan tidiga vittnen några må refereras:

Såväl äldre kinakulturer som greker och de andra kända kulturerna i mellersta östern ger vittnesbörd om vattnets nödvändiga villkor för överlevnaden, som att vattnet kunde vara ett dödligt hot. Tidiga vittnen återfinns såväl från Kina, läs gärna ”The Water Kingdom” av Philip Ball (2021), eller fundera över ”Syndafloden” i 1: a Mosebok. Den grekiska tankevärlden ger åtskilliga återkopplingar till vatten. Bland de mest kända metaforerna från det antika Grekland torde vara ”man kan inte kliva ner i samma flod två gånger”, Herakleitos ca 500 år f. Kr.

En annan modern ”metaformmakare” var vår professor i vattenbyggnad, Erling Reinius: ”Man kan aldrig lura vatten”, eller ”Vattendroppen är klokare än teknologen, den följer Bernoulli lagar, det gör inte teknologen”

Romarna blev kända som goda vattenbyggare, med en uppenbart god matematisk kompetens. Milslånga akvedukter kom att anläggas runt om i det Romerska imperiet. De insåg också tidigt, att en stad inte bara behöver vatten. Flera hundra år före Kristus anlades i Rom ”Cloaca Maxima”, se Figur 1. Ja, som framgå av bilden är anläggningen fortfarande i drift som dagvattenkanal, i sanning en ”hållbar” konstruktion! Ja inte nog med detta! Kejsare Vespasianus införde kring år 72 e Kr avgiftsbelagda toaletter i Rom, under devisen ”Pengar luktar inte”! Kanske väldens första ”avloppstaxa”!

Figur 1 Cloaca Maxima i Rom, långt mer än 2400 år i tjänst!

Detta må vittna om, att staden är också en miljöstörare, och kan hotas av översvämningar ja, mer eller mindre drabbande översvämningar följt oss genom historien.

Låt oss ta ett långt steg i vår kända historia. Lämplig fortsättning är vår ”mörka medeltid”! På många sätt var arvet från den antika tiden uppenbar, inte minst i det faktum att alla städer och större befolkningscentra relaterade till vattenproblem, inte bara för försörjning och tillgång till energi utan också till en allvarlig påverkan på miljön. Redan under tidigare sekler av medeltiden lär Benediktinermunkar fått ansvar för att säkerställa Paris vattenförsörjning. Kanske var dessa århundradens människor långt klokare än vad vi vill förstå!

Att man tidigt förstått stadens stora fördelar är uppenbart, men så småningom också med problem som insågs så småningom!  Inte sällan återfinner vi sådana ”tidiga” insikter i England! Problem med stadens sanitet ”återupptäcktes” under senmedeltiden. År 1427 publicerades i England: “On Acts Regading Sewers”. Men först under 1800-talet mognade kunskapen om problemen om hälsoproblemen med spillvatten som förorenade vattentäkter, exempelvis Themsen!

Ja, vi lever alltjämt i ett inlärandes tidevarv, inte minst vad gäller vattnet! Dock är vattenfrågor inom den svenska politikersfären är knappast prioriterade samhällsfrågor! Den moderna ”lösningen” på identifierade vattenproblem har ofta varit, att säga att föreslagna åtgärder varit ”för dyra!” Eller vi förlitar oss på vårt ”mannaminne”.

1. Kommentarer till vattentekniska skyddsåtgärder

En möjlig kompletterande reflektion kan vara ”Vårt mannaminne, speglat i vatten”. Enligt gällande massmedia drabbas vi ständigt av extrema regnväder och översvämningar. Å andra sidan, så snart vi konstaterat att detta har skett och är förorsakat av klimatförändringar tycks situationen bortglömd. Ytterst sällan ser vi eftertänksamma åtgärder som övervägs. Men en lång erfarenhet är att människans egna (brist på) åtgärder ligger bakom. Att vårt stadsbyggande ofta skett utan en eftertänksamhetens reflektion vill vi helst dölja. Tidigare har jag refererat till en bok ”Normal accidents” som ger några exempel på hur varningar har viftats bort, se exempelvis katastrofen år 1976 ”Grand Teaton Dam” i USA. Ett politiskt övermod som kom att förorsaka en katastrof.

Vi har varit något mer förskonade i Sverige, men också haft olyckor relaterade till ”skyfall”.

En av det sena 1900-talets främsta VA-tekniker, Erik Isgård, berättade för mig om sitt största misslyckande som ingenjör. Han gick, djupt bekymrad, upp till det som då hette VAV (Vatten och Avloppsföreningen) och påtalade riskerna med så kallade kombinerade avloppssystem (således ledningar för sanitärt avlopp kombinerade med dag- och regnvatten). Den gode Erik blev, som han sade ”snarast utslängd från stället. Idag ser vi åtskilliga exempel på effekterna av dessa system med källaröversvämningar och bräddningar av obehandlat avloppsvatten!

Ett närbesläktat exempel på vårt övermod är följande: I samband med rekordårens intensiva utbyggnad ingick i planeringen (givetvis) ledningar för såväl renvatten som för avlopp. Dessa system skulle dimensioneras för 40 till 70 år utifrån tekniska och avskrivningsmässiga kriterier. Nåväl, idag har vi system med en förväntad livslängd om ca 100 till 800 år (inhämtad uppgift från Svensk Vatten). Ni kan begrunda sannolikheten för att denna ”hållbarhet” kommer att hålla!

2. Vårt förakt för svaghet, speglat i vatten

Låt mig först återknyta till filosofen Harald Ofstads bok från 1971 ”Vårt förakt för svaghet – Nazismens Normsystem och Värderingar – och våra egna”. Ja, varför det, då? Jo, understundom, kanske för ofta hittar vi snarast en inbyggd dumhet i en del ukaser från våra överheter. Som första exempel på ett förakt för god kunskap väljer jag:

3.1 Ett exempel på byråkratisk dumhet!! (?)

Max-MGV – Vad är det?

En uppdaterad undran om hur en byråkrati hanterar frågan om belastning på kommunala avloppsreningsverk, samt frånvaron av en god möjlighet att använda säkra mätvärden. Följande rader är en uppdatering av mina frågor från 2016 publicerade i tidskriften ”Cirkulation”.

Svenska VA-huvudmän fick ställa sig frågan hur man skall besvara en uppmaning från EU: Vilken Maximal Genomsnittlig Veckobelastning har de kommunala avloppsreningsverken inom ert verksamhetsområde haft under driftåret 2014? På drygt en vecka skulle svar levereras till Natur-vårdsverket (NV).

Det fanns och finns stor anledning att ställa Luthers gamla katekesfråga: ”Vad är det?” Den ursprungligen presenterade vägledningen från NV ger dessvärre ingen fördjupad förståelse av begreppet. Tvärt om har kommuner ställt sig frågan: ”Hur skall vi svara?” Så låt oss först studera frågan ” Max-MGV”, vad är det?” Detta kräver dock en insikt i att vi rör oss med statistiska begrepp:

# För det första innebär ordet i sammanhanget ”maximal” per definition ett högsta värde i en serie observationer.

# För det andra innebär ”genomsnittlig” ett (rimligen) aritmetiskt medelvärde av ett antal observationer.

# Med ”Veckobelastning” avses en observationstid över 7 dygn.

En andra huvudfråga gäller vad som kallas personekvivalent (PE). Enligt anvisningar från EU, avloppsdirektiv 91/271/EEG, är 1 PE = 60 g BOD₅/d (i Sverige: 70 g BOD₇/d).  Denna utgångsdefinition gäller fortfarande år 2021. Max-GVB skall beräknas som en belastning på ett avloppsrenings-verk och uttryckas som PE, och baseras på flödesproportionell dygnsprov-tagning och analys av BOD₇. Därefter skall analysvärdet multipliceras med tillhörande dygnsflöde.

Så här långt kan vi konstatera att det hela ”på ytan” är en korrekt hantering. Men nu uppstår följdproblem. Ett hänger ihop med antalet prover per tidsperiod. För anläggningar med en dimensionering om <2 000 PE skall antalet flödesproportionella dygnsprover på inkommande avloppsvatten vara 4 ggr/år. Numer är så små anläggningar möjligen undantagna från redovisningsskyldigheten. Antalet prov ökar vid större dimensionerande belastning.

Exempelvis har Gonäs avloppsreningsverk, Ludvika kommun, ett formellt krav på provtagning varannan vecka på inkommande vatten. Anläggningens kapacitet är enligt gällande tillstånd ca 80 000 PE. För inget avloppsreningsverk inom detta storleksintervall (> 2 000 till 80 000 PE) kan ett meningsfullt Max-MGV beräknas. I praktiken krävs ett flödes-relaterat dygnsprov varje dygn hela året om ett användbart värde skall kunna redovisas. 
En professionell statistiker skulle förmodligen vilja ställa ytterligare flera kritiska frågor, exempelvis: Hur relevant är ett aritmetiskt medelvärde av så få observationer som 7?

En så kallad ”förbättring” har dock införts:

Man har återinfört begreppet PE (personekvivalent) som jämförelsegrund. Begreppet är av ”gammalt” datum. PE togs fram i planeringen av avloppsreningsverk under mitten av 1900-talet, framför allt för större städer. PE kom då att omfatta inte bara fast boende, fysiska personer, utan också en andel av anslutna allmänna inrättningar inom verksamhetsområdet, som sjukhus, skolor, offentliga inrättningar, kontor etcetera. En PE är kanske relevant för en större stad, men för mindre tätorter blir ett ”likhetstecken” mellan en fysisk person och med en PE gravt missvisande.

Fel använda rapporter riskerar att alla parter, verksamhetsutövare och tillsynsmyndigheter drar felaktiga och förhastade slutsats.er. Frågan är: Skall vi använda en osäker variabel som BOD₇ (Engelska: Biological Oxygen Demand) som bas för viktiga miljöinvesteringsbeslut?  Bestämningen av BOD sker i laboratorium i en ”minireaktor” under kontrollerade former. I sammanhanget kan det vara värt att påminna om att analysoäkerheten i en enskild BOD-analys är enligt vissa ackrediterade laboratorier +/- 30%. (Parentetiskt kan nämnas, att BOD ibland av amerikanska vattenmänniskor kallas ”Bottle Of Dissatisfaction”)

Från svensk sida kan det därför vara minst sagt egenartat, att anvisningen från Naturvårdsverket anger att fosfor inte skall ingå i en redovisning av ”Max-MGV”.

Under 1900-talet växte succesivt en insikt att vattenförorening föror-sakades inte bara av organiska ämnen.  Väsentligt viktigare var (och är) okontrollerade utsläpp i våra vatten av näringssalter, särskilt av fosfor och kväve.  Detta var väl känt då professor Halvard Oedegaard, Norwegian Technical University (NTU) i Trondheim föreslog på 1980-talet en modell som kvantifierade förhållandet. Ekvationen har allt sedan dess kommit till god och viktig användning i samtliga nordiska länder, ekvationen:

OCP = Potentiell syreförbrukning i vatten (Engelska: Oxygen Consump-tion Potential), definierad som kg O₂/d, där

1. BOD = Organisk förorening i vatten, definierad som kg O₂/d;
2. 4*N = så kallad primär syrekonsumtion på grund av oxidation av ammoniumkväve till nitratkväve;
3. 14*N = sekundär syreförbrukning på grund av algtillväxt och aerob nedbrytning på grund av kvävenärvaro i vattnet, definierad som kg O₂/d;
4. 100*P = sekundär syreförbrukning på grund av algtillväxt och nedbrytning på grund av fosfornärvaro, definierad som kg O₂/d;

Sverige har under drygt 50 år haft en övertygelse om att fosforutsläppen skall begränsas med åtminstone >90 %, sannolikt framöver >95 %. Med andra ord, använd fosfor som grund för en bedömning av verklig belastning på våra anläggningar! Om reningsverk med en viss minsta dimensionerande belastning förses med en kontinuerlig on-line fosfor-mätare kan detta ge en grund för att beräkna den verkliga fosfor-belastningen i princip varje dygn, hela året. Därtill blir det möjligt att styra av den nödvändiga kemikaliedoseringen för fosforreduktionen. För några år sedan hade jag nöjet att berätta om en svensk framgång inom avancerad fosforrening vid två internationella miljökonferenser, dels i Thailand, dels på Taiwan, se “Swedish experience and Excellence in Wastewater Treatment Demonstrated Especially in Phosphorus Removal” Journal of Water Resource and Protection, 2019 no 11, 333 – 347.

Kommentar: Varför återger jag denna berättelse: Trots vissa förklarande instruktioner från NV, visar detta ett typexempel med Max-MGV på att välja ett krav inom en ”EU-koncensusram” något som passar en undersysselsatt politisk skara, men knappast är till en verklig båtnad för vattenmiljön som jag ser det!

3.2 ”Gräv ner CO₂!”

Enligt ett regeringsmeddelande i dagarna skall Sverige bistå EU med 36 miljarder SEK under en 20 årsperiod för lagring av CO₂! Detta skall ske genom havsbaserade bottenlager runt om våra kontinenter! Ett förslag: Av denna ansenliga summa, som såvitt vi kan förstå knappast är en svensk klimatklimatförbättrande insats, kunde kanske en tiondedel avsättas till fördjupad forskning till två andra miljöprojekt, se nedan!

3.3 Bort med små vattenkraftverk!

Enligt ett direktiv från EU skall små vattenkraftverk i vårt land rivas, detta för att rädda fiskens så viktiga vandringar!

Jo den goda fiskevårdens nödvändighet kan jag bara instämma i! (Uppvuxen som granne med Statens Fiskevårdslaboratorium på Lovön!)

Men några frågor dyker upp:

1. Har det över huvud taget undersökts ett alternativ med modifierade laxtrappor?
2. I de flesta fall är dessa små vattenkraftverk en gång byggts där gamla kvarnar det funnits för olika ändamål. Säkert har dessa anläggningar funnits i flera 100 år. Man kan då fråga sig om hur naturen ”själv” har utvecklat olika biotoper!
3. En referens kan kanske hittas i Ronnerstams noggranna beskrivning i boken ”Vattnets Kraft” av hur vattenhjulet har utvecklats genom historien från enkla vattenhjul till dagens moderna turbiner är en väl genomförd exposé över vattnets betydelse för vår tekniskt/industrihistoriska utveckling. Idag återfinner vi för övrigt turbinhjulet i en av de mest använda pumpmodellerna: Centrifugalpumpen. Denna pumptyp återfinns i stort sett i alla moderna distributionssystem för konsumtionsvatten. I boken ges den ”mörka medeltiden” en något motsägelsefull bild. Å ena sidan en kyrka som sägs ha lagt en våt filt över kunskapsutvecklingen, men å andra sidan återfinns många goda exempel i boken på, hur bland annat klostren var kunskaps- och tidiga industricentra, gärna kopplade till vattnets kraft! Ett välkänt exempel, som Ronnerstam lyfter fram, är “The Doomsday Book” från 1086, upprättad på order av Vilhelm Erövraren. Genom en inventering i sydöstra England kunde 5 624 olika vatten-kvarnar registreras, således var boken avsedd som och användbar för en skatteindrivning. Flertalet av dessa vattenkvarnar var med stor sannolikhet framtagna med hjälp av dåtidens ”ingenjörskår”, Benediktinerorden (Ordens devis var: ”Ora et Labora”).
4. Innan ett omfattande rivande sätts i gång, borde det finnas utrymme och eftertanke för ett flerdimensionellt forsknings-projekt!

1. 4.Några nyheter ”tvärs om”

1. Efter ovanstående ”litanior” kan det behövas några mer ”upplyftande” nyheter. Så, från vårt ständigt närvarande brosterland, det progressiva Papylonien kommer nyheter i ”den radikala framkanten”:

1. 1. Landet har stiftat en generell lag som kräver ”0-tolerans” av CO₂ -förekomst inom landets gränser.
   2. Man har inrättat en ny central avdelning inom polismyndigheten kallad ”Gaspo”, med mycket vidsträckta befogenheter.
   3. Genom en överenskommelse har också en aktionsavdelning inom justitiedepartementet, kallad ”Extinction Rebellion Commando”, upprättats, med uppgift att identifiera och just tillintetgöra ”CO₂-bekännare.”
   4. Kemikoncernen XYZ har fått ett större utvecklingsstöd för at ta fram CO₂-förintande processer!

   Ja, som Prussiluskan sa, ”Så kan det gå när inte haspen är på!”

    

   Referenser

   Hellström, B. (1924) ”Israels tåg genom Röda Havet”, A.-B. Gunnar Tisells Tekniska förlag.

   Ofstad, Harald (1971) ”Vårt förakt för svaghet – Nazismens Normsystem och Värderingar – och våra egna”

   Crosby, A.W. (1997) “The Measure of Reality: Quantification and Western Society, 1250 – 1600.” Cambridge: Cambridge University Press.

   Svensk utgåva 1999: ”Att mäta verkligheten Europa 1250 – 1600” ISBN 91-7150-784-5ende

   Ronnerstam, B.J. (2018) ”Vattnets Kraft”. Carlsson Bokförlag, ISBN 978 91 7331 921 8.

   Morling, S. (2019) “Swedish experience and Excellence in Wastewater Treatment Demonstrated Especially in Phosphorus Removal” Journal of Water Resource and Protection, 2019 no 11, 333 – 347.

   Ball, Philip “The Water Kingdom” (2021)

+23