Analysis of rainwater harvesting and its effect on pollution transport and water savings in the future Sydöstra Stadsdelarna, Uppsala

Vatten är en viktig resurs för människor och natur. I städer minskar den naturliga infiltrationen till grundvatten och föroreningsmängder i dagvattnet ökar. En teknik för att ta vara på vatten är regnvatteninsamling, där det insamlade vattnet kan ersätta dricksvatten till syften som toalettspolning. Syftet med examensarbetet är att analysera hur Uppsalas framtida utbyggnad av de Sydöstra Stadsdelarna skulle kunna använda regnvatteninsamling för att minska dricksvattenanvändningen och vilka miljöeffekter som tekniken skulle ge på föroreningstransporten till vattendrag i närheten. Teknikens effekt jämfördes även med behovet av spolvatten och energibehovet för dricksvattenproduktionen. För att beräkna insamlingsytan i stadsdelen kategoriserades alla byggnader utifrån användning och storlek. Nederbördsmängd beräknades med en klimatfaktor för år 2050 med medelvärden från en 10-årsperiod. Förbrukningen av spolvatten baserades på modellerade spillvattenvärden i området och statistik av dygnsförbrukning. Energiförbrukningen av tekniken beräknades med värden från litteratur. En känslighetsanalys utfördes för insamlingsytan och energiförbrukningen för att se variation av resultatet. Föroreningsmängderna modellerades i StormTac för att se effekten av en minskad dagvattenvolym för hela området och enskilda byggnadskategorier. Den potentiella volymen dagvatten som kan samlas in i hela området visades vara 294000 m3 i medel. Resultatet visade en potentiell vattenbesparing på 22 – 42 % med regnvatteninsamling i området, beroende av exploateringsgrad. Byggnadskategorierna Skolor och Centrumbebyggelse visades ge störst vattenbesparing på 68 % och 44 % i medel. Känslighetsanalysen av systemets energiförbrukning visade en besparing på 13 – 64 % jämfört med energin för dricksvattenförbrukning. Modelleringen visade att belastningen av föroreningar på recipienterna skulle minska upp till 27 % med regnvatteninsamling i Sydöstra Stadsdelarna. Regnvatteninsamling i området skulle innebära vattenbesparing, minskning av föroreningar till recipienterna och potentiell energibesparing beroende på hur tekniken installeras och utformas. Fler undersökningar behövs för att ge förslag på lagringsstorlek och investeringskostnad. Water is an important resource for nature and humans. Natural infiltration into groundwater is hindered by impervious surfaces in cities. The amount of pollution in stormwater is also increased. Rainwater harvesting is one technique used for water-saving. Collected stormwater can then be used for flushing toilets instead of using drinking water. The purpose of this thesis is to analyze how the future expansion of Uppsala, the district of Sydöstra Stadsdelarna could use rainwater harvesting. How much drinking water could be reduced and how the system could affect the pollution transport to nearby streams are also investigated. The effect of the system was also compared with the water demand for flushing toilets and the energy needed for the production of drinking water. To calculate the collection area in the district, all buildings were categorized based on use and size. The amount of precipitation was calculated based on averages from 10 years with a climate factor for the year 2050. The water demand for flushing toilets was based on wastewater values modelled for the area and statistics on daily consumption. The energy consumption of the system was calculated based on values from the literature. A sensitivity analysis was performed for the collection area and energy consumption to analyze the variation of the results. StormTac was used to model the systems' effect on pollution levels. This was done both for the entire district and individual building categories. The potential volume of stormwater that could be collected throughout the district was found to be 294,000 m3 which would replace 22 – 42 % of the total water demand for flushing toilets. The categories schools and downtown area were shown to provide the largest savings of water with 68 % respectively 44 % on average. The energy consumption of rainwater harvesting was shown to provide a saving of 13 – 64 % compared to the energy demand for producing drinking water. The StormTac model of the district showed a reduction of up to 27 % in pollution amounts. Rainwater harvesting in Sydöstra Stadsdelarna would contribute to water savings, reduction of pollution to the recipients, and potential energy savings. These would depend on the design and implementation of the system. More research is needed to provide suggestions on storage tank sizes and the costs of the system