Vandets kredsløb

Vand er i evig cirkulation, og det vand som vi drikker i dag, har sandsynligvis været i gennem systemet mange 1000 gange før. Jordens vandressourcer er et lukket system, hvor vandet bliver genbrugt igen og igen. I dag kommer vores drikkevand direkte fra et vandværk, og er derfor renset og klart. For os fremstår det altså som ”nyt” vand, når det kommer ud af hanen, men det vand som vi drikker i dag, er faktisk ældgammelt og det samme vand, som eksisterede for millioner af år siden. Samtidig kan vandet sagtens have været gennem flere personer før dig. Alt jordens vand indgår i et lukket system, og bliver genbrugt igen og igen, også selvom det er blevet drukket før. Mennesket er nemlig også en kilde til vand; 70% af vores krop består af vand. Når vi engang dør og bliver begravet, ryger vanddelen af vores kroppe igen videre i det system, der kaldes vandets kredsløb.

Ovenstående illustration viser vands kredsløb på en nem og forenklet måde. I følgende afsnit, vil denne blive beskrevet uddybende.

Lad os starte med den proces, som vi kom fra, altså der hvor vandet bliver drukket. Dette er den del af processen, som vi kalder forbrug. Udover menneskets indtag af vand, kan forbrug også være meget andet. Eksempelvis har hver husstand et vandforbrug i den almindelige husholdning. I gennemsnit bruger hver dansker 130 liter vand i døgnet¹ i husholdningen. Det kan være tøjvask, personlig hygiejne, toiletskyl, rengøring eller havearbejde. Derudover har mennesket også en hel del af det, som kaldes skjult vandforbrug. Betegnelsen dækker over det vand, der forbruges til at producere vores dagligvarer. Det er netop det vandforbrug, som vi ikke tænker så meget over, men som ikke desto mindre løber op i langt flere liter pr. person. På eksempelvis et almindeligt glas mælk (1,5 dl) er der et skjult vandforbrug på 150 liter vand².

Under forbruget opstår der en stor mængde såkaldt spildevand, som er den del der skylles ud i kloakken efter brug. For eksempel er det ved et bad nærmest alt vandet, der ryger videre ned i baderisten, og der dannes meget spildevand. Derimod bevares der under madlavning ofte noget vand i maden, som vi så indtager, eller det bliver til vanddamp ved opvarmning. Dette vand forsvinder andre steder hen end i kloakken, men optages senere i det naturlige kredsløb uden om rensningsanlægget. Spildevandet transporteres videre gennem kloakken fra husholdningen, virksomheden eller landbruget til renseanlægget, hvor det renses. I Danmark har vi omkring 1000 renseanlæg³. Det er dog ikke alt spildevand, der ryger gennem netop disse renseanlæg. Spildevandet fra et stort antal industrivirksomheder ryger direkte ud i søerne eller havet fra virksomhedens egne udledninger. Enhver udledning kræver dog tilladelse ifølge miljøbeskyttelsesloven, og bliver i langt de fleste tilfælde renset af virksomhedens eget udstyr. Der er altså ret høje krav til vandets renhed, før det kan sendes videre ud i havet.

Renseprocessen

Vandets vej til renseanlægget foregår gennem kloaksystemet, som er et rørsystem under jorden. Stort set alle huse i Danmark er tilsluttet det offentlige kloaksystem, så fra hver husstand løber der en lille strøm af spildevand. Gradvist sammenflettes strømmene fra de mange huse og flyder gennem tykkere og tykkere rør, der til sidst ender i kæmpestore gangsystemer.

Når vandet kommer til renseanlægget gennemgår det overordnet set tre forskellige rensninger. Først i den mekaniske rensning frasorteres de faste ting i en stor rist. Det kan være utroligt at se, hvad der rent faktisk ender her. Gebisser, metaldåser og andre underlige ting er, hvad der af og til bliver fundet her i risten. Den mekaniske rensning, er derfor vigtig, så alt dette affald kan blive affaldshåndteret rigtigt, og ikke ender i vores have og søer. I anden del af den mekaniske rensning fjernes fedt, sand og grus. Disse er ikke store nok til at blive fanget i risten, så her udnytter man, at fedt flyder ovenpå, da det er har en lavere massefylde end vand, og sand og grus falder til bunds. Med skrabere i henholdsvis top og bund af vandbassinet, skraber man disse uønskede elementer væk fra vandet, før den sidste del af den mekaniske rensning går i gang. Her fjernes det sidste større ting, som forurener vandet, nemlig det organiske materiale, herunder afføringsrester og endnu ikke opløste madrester. Dette kaldes slam. For at fjerne det, ledes vandet ud i en tragtformet tank, hvor slammet naturligt synker til bunds, for derfra at blive pumpet videre til rådnetankene (hvor det bruges til at producere biogas). Overfladevandet, som nu er frit for større genstande, løber over kanterne og videre til den biologiske rensning.

Under den biologiske rensning fjernes al den forurening, som vi ikke umiddelbart kan se med det blotte øje, men som ikke desto mindre ville forurene, hvis vandet blev sendt direkte ud i havet uden rensning. Dette er opløst organisk stof, nitrogen samt bakterier og mikroorganismer. Det opløste organiske stof er så småt, at det ikke kan fjernes med selv den fineste si, så for at fjerne dette udnytter vi det faktum, at bakterier lever af organisk stof. Ved omrøring af vandet, danner man luftbobler og skaber dermed gode levevilkår for bakterierne, der kun behøver ilt og organisk stof for at leve. Bakterier indånder ilt (O₂), og udånder kuldioxid (CO₂) ligesom os mennesker. Derfor omdannes dannes der, når bakterierne spiser af det organiske stof, kuldioxid i vandet, der bobler opad og ud i atmosfæren. En del af det organiske stof giver også vækst til bakterierne, så der dannes flere bakterier i vandet. Det organiske stof bliver altså til kuldioxid, som forsvinder opad i loftbobler, og flere bakterier, så der kan omdannes endnu mere organisk stof. Et særligt specielt stof, der findes i urin og andet organisk materiale, er næringsstoffet nitrogen. Hvis for meget af dette sendes videre ud i havet, kan det forårsage iltsvind. Frit kvælstof er derimod ikke farligt, da det allerede udgør 78% af vores atmosfære og den luft vi indånder. Processen ser således ud:

Nitrogen(N)  (bakterier)

ammonium(NH₄+)  (nitrificerende bakterier)

nitrat (NO₃^–)  (denitrificerende bakterier)

frit kvælstof (N₂)

Dette er en fuldstændig biologisk naturlig proces, som vi kan udnytte til at fjerne uønskede stoffer fra vores spildevand.

Efter nitrogen og organisk materiale er omdannet til luftarter, der siver ud af vandet, skal vandet gøres rent for alle de bakterier, der er blevet dannet under processen. For at gøre det ledes vandet videre til en anden tank, hvor bakterier og andre materialer falder til bunden og indfanges. Dette stof er slam og sendes tilbage til den første del af biologisk rensning, så der hele tiden holdes et højt antal bakterier i denne del af processen. En del af det sendes også videre til rådnetanke, hvor det bliver brugt til at producere biogas.

Den sidste rensning kaldes kemisk rensning. Her fjernes fosfat, som kommer fra de vaskemidler, vi bruger i husholdningen. For at fjerne fosfat tilsættes jernklorid (FeCl₃). Jernet tiltrækker kemisk fosfat-ionerne, og derved dannes der jernfosfat. Dette stof er tungt og falder til bunds, hvorfra det indgår i det biologiske slam og kan skrabes væk. Det rene vand er nu i toppen af tanken, hvorfra det flyder over kanten og for at kunne blive sendt videre ud i havet og det naturlige kredsløb.

Der stilles altså en række krav til vandet, før det kan sendes ud i havet og søerigen. Alle stoffer, der kan betegnes som forurenende eller forstyrrende for naturen, skal sorteres fra, så vi ikke slider mere end nødvendigt på vores vandressourcer, og så vi ikke forstyrrer dyrelivet i havet og søer. 75 % af jorden er dækket af vand, hvoraf 97% er saltvand og kun 3% er ferskvand. En meget stor del af vores ferskvand er fanget på polerne som is. Reelt set kan faktisk kun 3 promille af jordens vand bruges som drikkevand. Dette er den del af vandet, der findes i grundvandsmagasinerne samt i floder og ferskvandssøer⁴.

Den naturlige proces

Processen i naturen er netop naturlig, og sker derfor i naturens tempo. Det går altså en del langsommere end den kontrollerede proces i renseanlægget. Det vand, der fra renseanlægget ender i havet, kan godt være forblive dér i flere tusinde år, før det stiger til vejrs og kommer videre i systemet.

Fra havet og søer fordamper vandet op i luften. Fordampningvil sige, at det bliver lettere, og dermed stiger til vejrs. Det er ikke kun fra havet og søer, at vand fordampes, men også fra jordens beplantning, som suger vand fra landjorden op gennem rødderne og giver vandet videre til luften ved fotosyntese. Når vandet stiger til vejrs, er det fordi densiteten falder. Dette sker for det meste ved varmetilførsel, når solen skinner på vandets overflade. Varme får molekyler til at bevæge sig hurtigere, og stoffet udvider sig dermed og bliver lettere. Det betyder, at de varme molekyler svæver opad. Fordi luften efter et vist punkt bliver koldere, jo længere du kommer op i atmosfæren, vil molekylernes densitet på et tidspunkt begynde at stige igen, og dermed danne skyer. Man siger at vandet kondenserer. Dannelse af skyer kan også ske ved, at vandmolekylerne fylder så meget i luften, at luftfugtigheden rammer 100 %.

Når skyerne bliver for tunge, vil de begynde at give nedbør som eksempelvis regn eller sne. Nedbøren vil enten falde over havet, hvormed vandet igen vil ende i havet og ryge et trin tilbage i processen, eller falde over landjord. Noget af dette vand bliver også ført tilbage ud i havet eller i søer med små overfladestrømme, og noget bliver suget op ad planternes rødder, hvorfra det gentager fordampningsprocessen op i atmosfæren. En stor del af den faldne nedbør synker dog ned til grundvandet gennem jordens mange lag. Dette kan godt tage lang tid alt efter hvilke jordlag det er. I sandlag falder vandet ca. 4 meter pr. år, mens det i lerjord kun er ca. ½ meter pr. år. På vej ned gennem de forskellige jordlag renses vandet igen. I Danmark borer vi efter fersk grundvand i cirka 20-100 meters dybde. Graver vi dybere, risikere vi at støde på noget, der er for salt til at kunne bruges som drikkevand⁵. Det ferske grundvand er det vand, som vi normalvis pumper op og bruger som drikkevand.

Vandværket

Et vandværk fungerer som en gammeldags brønd. Begge kaldes en vandboring, som betyder, at det er en boring ned til grundvandet, hvorfra man kan hejse vand op til jordoverfladen. Forskellen på en gammeldags brønd og et vandværk er blot, at mens brønden kun bidrager med vand til få husstande, kan et vandværk give vand til mange hundreder husstande og virksomheder. Samtidig bruges der ved en vandværksboring oftest mere moderne udstyr og pumper, selvom der selv i dag findes mindre, moderne brønde, der kun giver vand til få husstande. Fordi vandværket skal levere meget mere vand end den enkle brønd, hentes der tit vand gennem mange forskellige boringer. Ikke alt drikkevand er dog pumpet op fra grundvandet og går gennem vandværket. Nogle steder udspringer grundvandet naturligt i kilder over jorden, der er er så rene, at vandet der fra oftest kan drikkes. I Danmark har vi sådanne kildevæld, hvor en del er blevet opkøbt af virksomheder, der sælger vandet på flaske til dyre penge.

Når vandet kommer til vandværket, skal det igen gennemgå en proces, før vi kan drikke det. Først ilter vi vandet. Iltning af vand udføres ved, at man lader det oppumpede vand løbe ned af en trappeformet konstruktion. Når vi gør det, slipper vi både af med de metan- og svovlbrintgasser, der kan være i vandet, og som giver det en rådden smag. Derudover gør vi det for at ilte de jern- og manganrester, der kan være i vandet. Når disse iltes, bliver de synlige som små fnug, og gør vandet en smule grumset, og kan dermed filtreres fra senere i processen. Dette gøres gennem sandfiltre, som er store bassiner med sand. Når vandet bliver sendt i gennem her, opfanges fnuggene af sandet, og vandet bliver klart. Herefter er vandet faktisk i de fleste tilfælde drikkeklart. En del af vandet er dog så forurenet, at det må renses yderligere i en mere kompliceret proces, eller blandes op med ikke-forurenet vand, indtil det ikke længere er sundhedsfarligt for mennesker og dyr at drikke.

Uheldigvis bliver forurenet drikkevand mere og mere normalt i vores drikkevand. Faktisk lukkes der hvert år omkring 100 vandværksboringer pga. forurening⁶. Denne forurening skyldes blandt andet gødning af landbrugsjord, som sender pesticider ned i grundvandet, fejlagtigt håndteret kemikalieaffald eller når, der går hul på kloakledninger med urenset spildevand. Selvom vandets kredsløb er et lukket system, og vandet derfor ikke bare forsvinder, så er det alligevel værd at passe på jordens vandressourcer. Vandet er en nødvendig ressource for jordens fortsatte liv, da både planter og dyr er afhængigt af rent og drikkeklart vand. I Danmark er vi så heldige, at vi har et af verdens reneste grundvande. Når det har været gennem vandværkets sandfiltre, kan det i langt de fleste tilfælde sendes direkte ud i landets vandhaner og endnu engang indgå i vandets kredsløb.

Kilder: