Våren 2020 blev lilla Degeberga reningsverk utanför Kristianstad först i landet med en fullskalig avancerad avloppsrening genom slutfiltrering i granulerat aktivt kol. Under ett och ett halvt år har anläggningen utvärderats.
Ola Svahn på Högskolan i Kristianstad har tillsammans med sin kollega Erland Björklund utvecklat teknik för rening av läkemedelsrester i avlopp under flera år. Med en anläggning på plats för rening genom granulerat aktivt kol (GAK), finns möjligheter till fortsatt utveckling.
– När vi fick de första regeringsanslagen 2014 var vi helt ensamma om filtrering i granulerat aktivt kol. Då var ozon det som var på agendan men vi ville gå till botten med om GAK är en användbar teknik. Vi vände oss till filtreringsindustrin för att få så bra driftparametrar som möjligt, berättar Ola Svahn.
Den kunskap om filtrering som forskarna sökte fanns hos Måns Hansson som vid det tillfället var teknisk chef på Malmberg och som bidragit med sitt kunnande hela vägen.
– Vi ville också kontrollera vad vi stoppar in i anläggningen för på den tiden gjorde man ingen skillnad på olika typer av aktivt kol men det är stor skillnad på bindningsegenskaper, påpekar Ola Svahn.
Forskarna ville ha ett så bra aktivt kol som möjligt för att absorbera maximalt med mikroföroreningar.
En pilotanläggning drevs sedan på Osby reningsverk och på centrala reningsverket i Kristianstad. Genom att ha ett sandfilter innan kolfiltret skapades förutsättningar för att inte mätta kolet i förtid med organiskt material. Vattnet går genom sandfiltret och sedan ner genom kolfiltret.
– Piloten hade ett kol som vi fått fram genom att utvärdera tio kommersiella sorter på adsorbtionsegenskaper. Där såg jag stora skillnader mellan olika kol. Framförallt på svåra ämnen som bär på negativa laddningar i kombination med hög vattenlöslighet, berättar Ola Svahn.
Skillnaderna i kolet handlar dels om hur ytan är beskaffad, grafenstrukturen kan se olika ut och det är skillnad i porernas storlek. Dels kan också kol ha ett eget inslag av laddning beroende på ursprung och hur det är aktiverat.
Degeberga reningsverk blev redan 1973 Sveriges första reningsverk med efterfällning kombinerat med ett sandfilter som poleringssteg. Den känsliga bäcken Segeholmsån är recipient och krävde redan då mer långtgående rening än vanligt.
– Det var mycket studiebesök här under 1970- och 80-talen, berättar Stefan Borg som är drifttekniker.
I övrigt har verket en konventionell aktivslamrening med efterfällning med hjälp av aluminiumklorid. Volymen är cirka 250 kubikmeter per dygn. Tillståndet gäller för 2 000 pe, idag är cirka 950 personer påkopplade.
Genom att ett sandfilter redan fanns på plats på Degeberga är fullskaleanläggningen en exakt uppskalning av den tidigare pilotanläggningen.
– Det är ju viktigt att vi har en så väl fungerande filtrering innan kolfiltret, avslutar Stefan Borg.
I Degeberga används samma sorts stenkol som i pilotanläggningen i ett fack. I det andra går ett kokoskol från samma tillverkare. Kokoskolet har visat sig börja släppa igenom ämnen lite tidigare än stenkolet. Eftersom kolen har olika densitet blir också kokoskolet lite dyrare.
Utloppet från kolfiltret går till en renvattentank där som också är en resurs för eventuell backspolning av filtren.
Resultaten från anläggningen efter ett års drift är goda.
– Det vi kunnat se är att av det totala analysmaterialet på 35 ämnen var det 27 som nådde kolfiltret. Av de 27 som vi mäter är det 95 procents avskiljningsgrad. Det intressanta nu är vad som händer år två när vi ska börja få genombrott och se om vi kan hålla de goda resultaten, säger Ola Svahn.
Idag är Degeberga-anläggningen uppe i 9 000 bäddvolymer per filter under ett år. I piloten hann forskarna köra 40 000 bäddvolymer med en uppehållstid på 30 minuter och en reduktionsgrad på cirka 80 procent för majoriteten av ämnen. Sedan var det försöket tvunget att avbrytas. Något av en överraskning då det i litteraturen skrivs om att regenerering av kolet kan krävas efter 20 000 bäddvolymer.
För att kontrollera funktionen i kolfiltret plockade Ola Svahn ut kol och frös in vid ett par tillfällen. I proverna kunde han se att läkemedlet karbamazepin, som är ett inert ämne som inte bryts ned, på ett förväntat sätt ackumulerades i kolet efterhand. Till forskarnas förvåning gällde det dock inte för smärtstillaren diklofenak. Tillsammans med forskarkolleger på Lunds tekniska högskola som studerar biologisk nedbrytning gick man vidare med proverna.
– De kunde visa att biofilmen på granulerna kunde bryta ned diklofenak men inte karbamazepin. Det publicerades vetenskapligt i juni och är helt ny kunskap. Vi kunde visa att det finns en aktivitet som bryter ned diklofenak, det är inte enbart absorption, säger Ola Svahn.
Konkurrens kring inbindningsplatserna i kolet kan också vara en förklaring, eller delförklaring.
– Olika ämnen konkurrerar olika bra om inbindningsplatser beroende på faktorer som laddning, struktur och löslighet. Den andra förklaringen man då kan tänka sig är att diklofenak blir utkonkurrerat och förpassas längre ner i kolbädden, diklofenak konkurrerar lite sämre än andra ämnen, säger Ola Svahn.
Entusiastisk förklarar han att den svarta låda som kolfiltret utgör både bildligt och bokstavligt, nu är under lupp. De har tillsammans med lundensarna kunnat visa att det pågår en nedbrytning men de vet ännu för lite om hastighet och omfattning. Sedan är frågan hur länge det går att köra ett effektivt kolfilter med GAK. Skillnaderna på 10 000, 20 000 eller 30 000 bäddvolymer är stor när det kommer till ekonomin och resursutnyttjandet.
– Det som nu är på gång är att vi tar kolprover på olika djup i bädden i Degeberga för att förstå hur olika ämnen binder in olika effektivt. Då kan vi följa olika ämnens utbredning i kolbädden. Zoonering är nästa steg, säger Ola Svahn.
Parallellt tittar forskarna på en nyckelfråga för tillämpningen av tekniken. Hur ska kolet regenereras?
– Vi bör kunna halvera de temperaturer som vi behöver jobba med och ändå få en väldigt god adsorptionsförmåga i det regenerade kolet. Det är på forskningsstadiet, förklarar Ola Svahn.
Han menar att det också är dags att börja tänka på logistiken kring regenerat kol och hur många gånger kolet går att stoppa tillbaka. Allting hänger ihop med kostnaderna för en GAC-process. När det gäller dricksvatten är det långt ifrån alla vattenverk som använder aktivt kol, som regenererar det. För avloppsvatten skulle det bli en mer central fråga.
– Mig veterligt finns det kanske en anläggning i Sverige för kol i dricksvatten och ingen för avloppsvatten. Kan några gå samman för en gemensam regenereringsanläggning? Eller ska varje verk ha en egen. Det vore en intressant diskussion att få igång när nu tekniken fungerar väl så behöver infrastrukturen kring kolet också fungera, säger Ola Svahn.
Den anläggning som finns för regenerering (dricksvatten) finns hos kommunala Kretslopp och Vatten i Göteborg. Även inom avfallshantering används en del aktivt kol för lakvattenrening. I Göteborg kommer framöver förmodligen aktivt kol som regenererats vid Göteborgs vattenverk att gå vidare för slutanvändning vid lakvattenrening i staden.
Ett underhåll för att få längre livslängd på kolet som Ola Svahn testat är att tvätta det för att få bort ämnen på ytan. Löst organiskt kol (DOC) tar upp platser i kolet där mikroföroreningar skulle kunnat fästa. Tvätten reducerar den bundna DOC:n.
– Att vi nådde 40 000 bäddvolymer i piloten är anmärkningsvärt så det kan ha haft betydelse. Vi har inte publicerat något ännu om hur tvättningen görs men det kan vara ännu ett sätt att öka livslängden på kolet och minska kostnaderna, säger Ola Svahn.
