Tekniker som kan och bör användas vid svenska reningsverk

Nationella Konferensen Avlopp&Miljö #NAM18 Tekniker som kan och bör användas vid svenska reningsverk Christian Baresel SystemLäk-projekt

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT ME INFO Informationsbroschyrer (SV & EN) Tekniskt slutrapport & detaljerade delrapporter LADDA NE: www.ivl.se

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT ening av läkemedelsrester vid anläggningar med en MB: GAK-biofilter BAF(GAK) med CAS och mycket bra N/P/C-rening och låga partikelhalter: kombination av ozonering och GAK-biofilter O 3 -BAF(GAK) med CAS och sämre N/P/C-rening och höga partikelhalter: integrerad ozonering O 3 (int.) eller UF med efterföljande GAK-biofilter UF-BAF(GAK) med dålig N/P/C-rening: bör inte satsa på rening av mikroföroreningar utan att först fokusera på huvudreningen

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT Optimala lösning vid specifik reningsverk

TACK

MIKOFÖOENINGA VID AVLOPPSENINGSVEK ALLT DU BEHÖVE VETA OM ESUSEFFEKTIV ENING AV MIKOFÖOENINGA Presentation av SystemLäks slutrapport B2288 Handbok för rening av mikroföroreningar vid avloppsreningsverk - Planering och installation av reningstekniker för läkemedelsrester och andra mikroföroreningar som kan laddas ner under www.ivl.se eller www.hammarbysjostadsverk.se.

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT VAFÖ? Många av de över tusen aktiva läkemedelsubstanser och andra mikroföroreningar som används kan detekteras i avloppsvatten. Vid uppmätta halter har miljöstörande effekter påvisats (t.ex. könsbyte och sterilitet, beteendeförändring, sjukdomsspridning, antibiotikaresistens). Naturen är ett extremt heterogent och komplext system och därmed är det nästintill omöjligt att i miljön påvisa en viss effekt från en viss substans och/eller en specifik koncentration. Vilka av de tusentals föroreningar ska prioriteras och vilka reningsmål ska vi ha? En rening bör avse så många mikroföroreningar som möjligt till så låga halter som möjligt så länge detta kan genomföras på ett resurseffektivt och hållbart sätt. Hållbart både med avseende på kostnader, totala miljöpåverkan och flexibilitet för framtidens

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT VILKA FÖOENINGA SKA ENAS? Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS): En grupp substanser med en extrem persistens som kommer att återfinnas i avloppsvatten under lång tid framöver även om vissa av substanserna håller på att fasas ut. Dioxiner och PCB: Återfinns i avloppsvatten trots förbud då de historiskt använts i stor utsträckning och är extremt svårnedbrytbara Återfinns mest i avloppsslam p.g.a. den låga vattenlösligheten. Tungmetaller: De flesta metaller är starkt partikelbundna varför mer än 80-90 % av alla dessa metaller återfinns i avloppsslammet. Bräddvatten bedöms ge de största utsläppen av metaller till recipienter. Mikroplaster: Har kunnat påvisas i många akvatiska djurarter inte bara i utsläppsområden för AV. <99 % renas bort redan i dagens AV genom överföring till slammet. Kunskapen om miljöeffekterna är fortfarande bristfällig. Andra föroreningar: Anjoniska tensider (i rengöringsprodukter), syntetiska sötningsmedel (t.ex. sukralos), Glöm bekämpningsmedel, inte bort Att öka reningen av mikroföroreningar från avloppsvatten innebär i många fall att fler mikroföroreningar triklorbensener, hamnar kloralkaner, i slammet siloxaner, som m.m. slamhanteringen kan leda till en ökad spridning i miljön vid! användning av slammet på åkermark.

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT KATEING AV HALTE - ANALYSSVÅIGHETE Analyser av mikroföroreningar är en utmaning och stora variationer i koncentrationer förekommer mellan olika mättillfällen. Flera mätomgångar vid olika tider, rätt provtagnings- och provhanteringsrutiner är avgörande för att kunna utvärdera reningseffektivitet och utsläppsmängder. Dagens analyser av t.ex. läkemedelssubstanser underskattar faktiska halter i avloppsvatten med i genomsnitt 50 % i inkommande och 35 % i utgående vatten från reningsverk orsakat av den komplexa sammansättningen av avloppsvatten.

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT KATEING AV HALTE - ANALYSSVÅIGHETE elativa förluster i återvinning (provberedning) och jonsuppression (störning av andra substanser) vid analys av avloppsvatten. ekommendation: bygg inte planeringen av extra reningsteknik på enstaka analyser eftersom variationerna i koncentrationer kan var stora!

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT ENINGSPINCIPE Olika reningsmekanismer påverkar hur effektiv reningen är och vad som sker med mikroföroreningarna. Fysikalisk rening: Mikroföroreningar separeras från avloppsvatten och hamnar antingen i slammet eller behöver omhändertas separat. Oxidation: Mikroföroreningar omvandlas till nedbrytningsprodukter som till stor del är okända och kan vara skadligare än ursprungssubstansen. Vanligast är ozonoxidation men även väteperoxid (H 2 O 2 ), klordioxid (ClO 2 ) eller andra mer avancerade oxidationstekniker kan bli relevanta för vissa mikroföroreningar. Biologisk (enzymatisk) rening: Bryter ner organiska föroreningar med hjälp av biologiska processer inklusive enzymer. Motsvarar i princip dagens reningsmekanism i reningsverk, dock med kraftfullare eller mer specialiserade mikroorganismer för svårnedbrytbara organiska föroreningar. Adsorption: Mikroföroreningar fästs på en aktiv yta som bytes ut vid mättnad. Vanligast är aktivt kol (GAK & PAK). Används även vid dricksvattenproduktion. Biokol från organiska restprodukter är under utveckling. Kombinationer: Kombinerar minst två kompletterande reningsmekanismer för en bredare och effektivare rening.

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT ENINGSPINCIPE

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT FÖUTSÄTTNINGA SOM PÅVEKA TEKNIKVALET Varje reningsverk är unikt och att inte undersöka en anpassad lösning är att riskera att inte uppnå den mest resurseffektiva lösningen både på kort och lång sikt. Inte bara med avseende på rening av mikroföroreningar utan på hela reningsprocessen. Uppströmsarbete: punktkällor, utfasning, bräddvatten, tillskottsvatten, m.m. ecipientförutsättning: status, utspädning, vattenutbyte, m.m. Existerande reningsprocess: förbättringsbehov och potential, integrering, m.m. Arbetsmiljö: även om samtliga aspekter kan hanteras krävs accepteras vid anläggningen, m.m. Slamhantering: status, slamkvalitet, kvittblivningsmetod, alternativ hantering, m.m. Mikroföroreningskartering: krävs, gärna för flera mikroföroreningar inkl. ledningsnät och recipient Flödesdimensionering: hela flödet, sidoström, max- och minflöde, flödesutjämning, m.m.

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT TEKNIKE: OZONEING (0 3 ) Fördelar» Ger en bra rening» Känd, enkel och en jämförelsevis billig teknik (dock räknas då inte poleringssteget med)» Flera övervaknings- och styrkoncept finns med spektralabsorbans vid 254 nm (UVA254 eller SAK254) som den vanligast» Dosering kan anpassas till belastningen och flödesvariationer Nackdelar» Mindre effektiv jämfört med aktivt kol på vissa substanser» Kräver mycket energi vid reningsverk for ozonproduktion» Skapar delvis okända nedbrytningsprodukter och därmed rekommenderas ett extra poleringssteg IN» Ingen desinfektion vid relevanta ozondoser» Ozonkonsumerande ämnen (t.ex. järn, nitrit) ökar ozonbehovet/kostnader» ealtidsmätning/-styrning kräver fortsatt viss utveckling Primärslam Alt 1 O 3 Aktivslam (AS) Slamretur Försedimentering Eftersedimentering Överskottsslam 5-7 g O 3 /m 3 (0,5-0,7 mg O 3 /mg DOC) HT ~10 min Alt 2 O 3 UT

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT TEKNIKE: GAK-Biofilter Fördelar» Mikroföroreningar förstörs vid nedbrytning (och vid filtermaterialdestruktion/regenerering)» Integrerad regenerering av filterkapaciteten genom biologisk nedbrytning» Ger en effektiv rening genom adsorption och biologiskt nedbrytning» Känd teknik som kan jämföras med sandfilter» Skapar inga skadliga nedbrytningsprodukter» Kan i framtiden gynnas av biokolproduktion» Kan även köras med andra filtermaterial» Låg energiförbrukning vid reningsverk IN Aktivslam (AS) Slamretur Försedimentering Eftersedimentering BAF (GAK) UT Primärslam Överskottsslam Nackdelar» Kräver plats för filterbassänger <20 g GAK/m 3 (<2 g GAK/mg DOC) HT ~10 min» Flödesvariationer kan endast hanteras i en begränsad omfattning» Igensättning av filtret behöver övervakas och kontrolleras via backspolning» Kräver mycket energi och material vid tillverkning/regenerering av aktivt kol» Kräver en etableringsperiod för biologin, GAK som filtermaterial ger dock en omedelbar reningseffekt» ealtidsövervakning kräver fortsatt utveckling, spektralabsorbans vid 254 nm inte generellt tillämpbar

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT TEKNIKE: PAK-UF Fördelar» Dosering av PAK kan lätt anpassas till belastningen och flödesvariationer» Mikroföroreningar förstörs vid kolregenerering» Skapar inga skadliga nedbrytningsprodukter» Åstadkommer desinfektion av vattnet» Ger en effektiv rening» Kan i framtiden gynnas av biokolproduktion» Kan även integreras som PAC-MB IN Primärslam Aktivslam (AS) Slamretur Försedimentering Eftersedimentering Överskottsslam Nackdelar 20-25 g PAK/m 3 (2-2,5 g PAK/mg DOC) HT >15 min» Kräver mycket energi och kemikalier vid UF-drift» Kräver mycket energi och material vid produktion av aktivt kol» Vid en integrerad lösning leder tillsats av PAK till en slamkontaminering» Mikroföroreningar överförs till slammet/pak-slurry som kräver separat hantering» egenerering av PAK är vanligtvis inte möjligt vilket medför högre kostnader och miljöpåverkan från PAKproduktion PAK PAK-UF PAK/slam avdrag UT

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT TEKNIKE: OZONEING & GAK-BIOFILTE Fördelar» Övervaknings- och kontrollkoncept tillgängliga med spektralabsorbans vid 254 nm som den vanligaste» Ger en effektiv rening genom ozonoxidation, adsorption och biologisk nedbrytning» Belastnings-/flödesvariationer kan hanteras i viss utsträckning» Förhöjda syrehalter efter ozoneringen gynnar biofiltret» Kan i framtiden gynnas av biokolproduktion» Kombination av kända tekniker IN» Skapar inga skadliga nedbrytningsprodukter» Mikroföroreningar förstörs vid kolregenerering Aktivslam (AS) Slamretur Försedimentering Eftersedimentering O 3 BAF (GAK) UT Nackdelar» Ingen svensk tillverkning/regenerering idag» Flera processteg (som dock kan kombineras i en enhet) Primärslam» Kräver mycket energi till ozonproduktion vid reningsverket» ealtidsövervakning av teknikkombinationen under utveckling» Kräver mycket energi och material till vid produktion/tillverkning av aktivt kol Överskottsslam 5-7 g O 3 /m 3 (0,5-0,7 mg O 3 /mg DOC) & <20 g GAK/m 3 (<2 g GAK/mg DOC) HT <10 min

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT TEKNIKE: UF & GAK-BIOFILTE Fördelar» Skapar inga skadliga nedbrytningsprodukter och mikroföroreningar förstörs vid kolregenerering» Belastnings-/flödesvariationer kan hanteras i viss utsträckning» Kan i framtiden gynnas av biokolproduktion» Ger en effektiv rening med känd teknik» Enkel driftssäkerhet, -övervakning» Åstadkommer en desinfektion» Kan även integreras med MB IN Aktivslam (AS) Försedimentering Eftersedimentering UF BAF (GAK) UT Slamretur Nackdelar Primärslam Överskottsslam» Kräver förfiltrering (< 1-3mm)» Ingen svensk tillverkning/regenerering idag 10-25 g GAK/m 3 (1-2,5 g GAK/mg DOC) HT ~ 10 min» Kräver mycket energi och kemikalier vid UF-drift» Hög energiförbrukning vid reningsverk pga. UF-steget» Kräver mycket energi och material vid produktion/regenerering av aktivt kol

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT MILJÖPÅVEKAN FÅN OLIKA TEKNIKE Den viktigaste negativa miljöaspekten som samtliga reningstekniker/-kombinationer medför är klimatpåverkan på grund av en ökad energianvändning. Aktivt kol Produktion och regenerering av aktivt kol kräver stora mängder energi och resurser Svenskt biokol från restprodukter som avloppsslam kan ge en signifikant bättre miljöprofil i framtiden Viktigt att utnyttja kolkapaciteten maximalt för lägst miljöpåverkan (t.ex. flerstegsfilter, förrening) Ozonering Hög energianvändning vid AV och vid LOX-produktion Viktig med en anpassat styrning för minimal energiförbrukning isk för toxiska biprodukter Ultrafiltrering Hög energianvändning och kemikalieförbrukning vid AV

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT MILJÖPÅVEKAN FÅN OLIKA TEKNIKE

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT KOSTNADE FÖ OLIKA ENINGSTEKNIKE Kostnader för installation & drift för olika reningstekniker är beroende av olika förutsättningar och priser. Kostnader för förstudier, pilottester, planering, ansökningar, tillstånd är vanligtvis inte medräknat. Generellt Dimensioneringsflödet har en stor effekt på totalkostnader och kostnadseffektivitet Tekniker med aktivt kol Kolkostnader är dominerande, regenererat kol kan användas, i framtiden även billigare biokol Viktigt att utnyttja kolkapaciteten maximalt för lägst kostnad (t.ex. flerstegsfilter, förrening) Tekniker med ozonering Energikostnaden är dominerande, vid användning av LOX kan denna stå för en hög andel Ultrafiltrering Energikostnaden och kemikaliebehov är dominerande Membranen i sig utgör också en stor kostnad, dock finns en positiv pristrend

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT KOSTNADE FÖ OLIKA ENINGSTEKNIKE OBS! Dimensioneringsflöde på 150 m 3 /(pe, år) & förenklingar. Bör endast användas som indikation!

VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT ENINGSEFFEKT FÖ LÄKEMEDELSESTE

ENINGSEFFEKT FÖ OLIKA MIKOFÖOENINGA VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT

ENINGSEFFEKT FÖ OLIKA MIKOFÖOENINGA VAD HU MILJÖ PIS EFFEKT

SAMMANFATTNING

SAMMANFATTNING Steg 7 Steg 6 Steg 5 Steg 4 Steg 3 Steg 2 Steg 1 Finns en kartering av mikroföroreningar? NEJ Genomför en kartering. Beakta aspekter som tas upp i kapitel 4. Särskilda punkter som behöver beaktas är representativa prover och korrekta analyser. Även recipienten bör inkluderas. JA Gå till Steg 2 Finns en övergripande målsättning/prioritering för reningen? NEJ Definiera övergripande målsättning/prioritering för reningen. Beakta aspekter som tas upp i kapitel 5. Speciella aspekter är en eventuell anpassning av huvudreningen och ambitionsnivån för reningen. JA Gå till Steg 3 Har anläggningens förutsättningar som begränsar val av vissa tekniker identifierats? NEJ Identifiera anläggningsspecifika för- och nackdelar för implementering av olika tekniker. Beakta aspekter som tas upp i kapitel 5 och 6. Speciella aspekter kan vara befintlig infrastruktur, tillgång till utrymmen, m.m. JA Gå till Steg 4 Har initiala pilottester av de potentiella teknikerna genomförts vid anläggningen? NEJ Genomför pilottester av de potentiella teknikerna, vid den aktuella anläggningen. Beakta övergripande och teknikspecifika aspekter som tas upp i kapitel 5 till 8. Förlita dig inte på tester som genomförs av teknikleverantörer endast. JA Gå till Steg 5 Har offerter för installation samt drift/underhåll hämtats in från minst 3 olika teknikleverantörer? Hämta in offerter för installation från minst 3 olika teknikleverantörer. Försök även att få en underbyggd beräkning av NEJ förväntat drift/underhåll eller hör med andra anläggningar kring drifterfarenheter (bl.a. studiebesök). JA Gå till Steg 6 Har implementeringsunderlaget granskats och godkänts av en oberoende extern part? Låt implementeringsunderlaget granskas och godkännas av en oberoende extern part. Vid behov, gör anpassningar i NEJ utformningen eller andra relaterade punkter. Börja om processen vid behov. JA Gå till Steg 7 Genomför implementeringsprocessen genom att initiera relevant upphandlingsprocess eller installation. Se till att ordentliga garantier för en framgångsrik implementering finns från leverantören. Efter idrifttagandet bör en ordentlig uppföljning göras och resultaten delas med VA-Sverige. Problem och felaktigheter bör inte förskönas eller undanhållas då det inte hjälper i ett