Vid avancerad avloppsrening, med speciellt intresse för separation av organiska spårämnen, östrogenicitet och icke specifik toxicitet, har effekten av kombinationen ozon plus biologiskt aktiverat kol undersökts i tre fullskaliga anläggningar för recirkulation av avloppsvatten i Queensland, Australien. Professor Jurg Keller är forskningsledare.
Av: Jörgen Hanaeus
I artikeln orienteras kort om möjligheten att separera organiska spårämnen vid avloppsverk med höga krav gentemot känsliga recipienter eller en nära återanvändning av vattnet. Utgångspunkten är vidarebehandling av ett biologiskt behandlat (ospecifierat) kommunalt avloppsvatten och de processer som anses mest lovande är ozonering, följd av filtrering genom bädd av biologiskt aktiverat kol. De ämnen i vattnet som fokuseras är ett 20-tal specifierade organiska ämnen, ex. Naproxen, Erothromycin ochMetropolol. Vidare: ospecificerade toxiska ämnen samt östrogener via biotestmetoder. Den undersökta processkombinationen visade sig framgångsrik gentemot de undersökta ämnena.
Undersökta avloppsverk
Avloppsverken i Caboolture (40 000pe), Landsborough (10 000pe) och Gerringong (11 000 pe) provtogs. De benämns ”reclamation plants”, vilket innebär höga reningsmål jämfört med svenska avloppsverk i denna storlek. Australien har stora områden med torka och där finns ett stort intresse (och även ifrågasättande) för en nära återanvändning av avloppsvatten. De nämnda avloppsverken har biologisk rening(ej angivet, men troligen inkluderande även bio-N och bio-P) följd av en utjämningstank samt för de mindre verken snabbfiltrering med sand och i det det större verket flotation+sandfiltrering. Därefter följer ozonering med 0,2-0,8 mg O3/mg DOC. Halten löst organiskt material, DOC, låg under provtagningen rätt stabilt vid 6mg DOC/l, vilket alltså ger ozondoser i intervallet 1-5 mg O3 /l. Efter ozoneringen passerade vattnet filter med biologiskt aktiverat kol, uppehållstid 9-45 min och därefter en enhet med UV-desinfektion; i Gerringong även föregången av membran med mikrofiltrering.
Avancerade anläggningar således och redan före ozoneringen är de traditionella parametrarna nere i låga värden: Totalkväve, ca 0,5 mg/l; totalfosfor ca 0,2-1 mg/l i Landsborough, övriga <0,02 mgP/l. De uppmätta spårämnena återfanns i intervallet nanogram-mikrogram per liter vatten, vilket författarna menar är indikationer på traditionella anläggningars svaghet att hantera dessa ämnen. Spårämnesreduktionen genom den konventionella biologin höll sig kring 20%. Man noterar också stora likheter i haltnivåer för de tre verken trots olika samhällen.
Mätmetoder
Mätmetoder var vätskekromatografi+ masspektrometer för de specifierade spårämnena och Microtox-test bakterien Vibrio Fischeri för ospecifierade toxiska ämnen. För östrogener användes testet E-SCREEN, som baseras på östrogenkänsliga bröstcancerceller (MCF7).
Resultat
Halten DOC påverkades knappt av ozoneringen, bara något vid den högsta ozondosen. Av de fokuserade spårämnena skedde en varierande separation. För vissa var reduktionen mycket effektiv medan den för andra var ofullständig och dos-beroende. I artikeln ges detaljer om ämnena och utfallet relateras till reaktionsdynamiken för ozon; om det är molekylärt ozon eller hydroxylradikalen som är aktiv.
Beträffande östrogenerna visade ozonet god effektivitet och mer än 87% reduktion observerades i biotestet för alla tre anläggningarna; även vid de lägre ozondoserna (1mgO3/l).
Den icke ämnesspecifierade toxiciteten (Microtox, baseline) sjönk efter ozonering med mellan 31-39% i de tre anläggningarna.
Biologiskt aktiverat kol (BAC) reducerade DOC-innehållet signifikant; mer vid längre uppehållstid (ca50% vid 45 min). Syremätningar bekräftade den bakteriella aktiviteten.
BAC-filtret var verkningsfullt för alla specifika spårämnen, men i olika hög grad. Det reducerade även östrogeniciteten, men efter ozoneringen var värdena redan nära detektionsgränsen vilket försvårade angivelser av procentuell reduktion .
Den ospecifierade toxiciteten reducerades efter ozoneringen av BAC-filtret med 54, 51 och 33% i de tre anläggningarna.
Slutsatser
Flera avloppsverk i Sverige sliter med problematik kring reduktion av spårämnen och det finns alltså kollegor i Australien som arbetar med naturvetenskap + teknik i området. Artikeln bidrar med en hel del små processtekniska funderingar kring vad som ska förväntas av hydrofobi, lättnedbrytbara ämnen och steriska likheter. Även arbetssätten för ozon och BAC-stegen diskuteras förtjänstfullt. Fullskalevärden för ett 20-tal ämnen är alltid värdefullt.
Källa: J.Reungoat, B.I. Escher, M.Macova, F.X. Argaud, W Gernjak, J.Keller (2012): Ozonation and biological activated carbon filtration of wastewater treatment plant effluents. Water Research (46)863-872.
Hela artikeln i Water Research kan köpas här.
Författarna: University of Queensland, groups AWMC and Entox.
Korrespondens: j.reungoat@awmc.uq.edu.au (Dr Julien Reungoat)
