Läkemedel i avloppsvatten Marinette Hagman, NSVA och Michael Cimbritz, LTH
Svenska reningsverk vad kan de rena? Reningsverk i Kågeröd Reningsverk i Landskrona Svenska reningsverk - mekanisk rening - kemisk rening - biologisk rening Reduktion av: - organiskt material, BOD - kväve - fosfor
Läkemedel i avloppsvatten Svårnedbrytbara Oftast vattenlösliga Kan vara biologiskt aktiva Kan ge samverkanseffekter
Biologisk rening I en svensk studie identifierades 62 läkemedel i inkommande vatten till svenska reningsverk. Av dessa reducerades: 25% nästan fullständigt med befintlig teknik. 25 % i måttlig grad. Eventuellt kan reduktionen förbättras inom ramen för biologisk behandling. 25 % inte alls eller endast begränsat. Kompletterande teknik krävs om utökad reduktion ska uppnås. 25 % uppvisade negativ reduktion. Falås et al 2012
Reduktion i aktivslamprocesser med kväverening Diklofenak Etinylestradiol Estradiol Ibuprofen (Från Falås, 2012) Diklofenak, etinylestradiol och estradiol med på EUs bevakningslista
EU:s Ramdirektiv för Vatten Syftet är att skydda våra vattenförekomster som vattendrag, sjöar och kustområden genom att: Kräva bättre skydd för vattentäkter Strängare utsläppsvillkor (rening av spillvatten, dagvatten och bräddvatten) På bevakningslistan finns nu: diklofenak, estradiol och etinylestradiol Från 2015/2016 obligatoriskt att mäta dessa substanser i sjöar och vattendrag inom EU.
Vad har man gjort, hur långt har man kommit? Naturvårdsverkets rapport (2008) Stockolm Vatten projekt tillsammans med GRYAB (2005-2010) Nationell screening, IVL (2010) MistraPharma start år; 2009 Lunds Tekniska Högskola Umeå Universitet Tyskland och Schweiz
Olika tekniker som har testats Mekaniska Sandfilter Membran Aktivt kol Filtrering Nanofiltrering Omvänd osmos Kemiska Ozon Ozon + väteperoxid UV + väteperoxid Klor Klordioxid Fenton Biologiska Aktivt slam MBBR Biofilm
Ozonering Reningsgrader på över 95% rapporteras Toxicitetstester visar på risker med nedbrytningsprodukter Efterbehandling med t ex biologiskt aktiva sandfilter reducerar toxicitet Pilot och fullskaleanläggningar i Tyskland Försöksanläggningar i fullskala i Schweiz Pilotförsök i Sverige (ex Stockholm Vatten, mobila testanläggningar)
Aktivt kol Kan doseras som pulver (PAC) eller användas som kolfilter 90-98% reduktion rapporteras Separation inga nedbrytningsprodukter PAC-dosering: kolet avskiljs ofta med slammet svårt att förena med Revaq, svårt att regenerera Kolfilter: undviker slamproblematiken, fortfarande under utveckling
Bildsida Membran Nanofiltrering eller omvänd osmos 95-100% reduktion rapporteras för omvänd osmos Teknik redo att användas i fullskala men anses begränsas av kostnad Används redan för behandling av avloppsvatten i bl a Singapore och Orange County i USA
Uppdrag från regeringen Regeringen bedömer att det behövs ett brett spektrum av riskbegränsande åtgärder i hela kedjan från utveckling av nya läkemedel, via tillverkning av aktiva substanser och andra komponenter, till utsläpp via avloppet i vår närmiljö Komplettera avloppsreningsverken med avancerade reningsmetoder skulle kunna reducera utsläppen av både läkemedelsrester och andra svårbehandlade föroreningar Regeringen satsar 32 miljoner kronor på att främja avancerad rening av avloppsvatten. (Anslag: 10 miljoner kronor per år 2014 2015, 7 miljoner kronor 2016 och 5 miljoner kronor 2017) 12
Resvav Rening av svårnedbrytbara ämnen från avloppsvatten
Syfte och mål med Resvav Projektets övergripande mål är utveckling av reningsprocesser avsedda för reduktion av läkemedelsrester och andra svårnedbrytbara föroreningar som inte effektivt kan reduceras i reningsverken. Detta innebär etablering av riktlinjer och dimensioneringskriterier för drift och utbyggnad av olika typer av svenska avloppsreningsverk.
Pilotturné Startade den 11 Juli 2014 Karlshamn, Ystad, Åstorp, Torekov, Malmö, Lund, Ellinge, Kävlinge, Svedala och Halmstad Avslutades den 5 Mars 2015
Uppmärksammade försök
Utrustningen 17-20 m 3 /tim Container Process Filter Ozon Tank Process
Reduktion (%) Resultat - exempel Diklofenak Karlshamn 100% Diklofenak Ystad Åstorp Torekov Sjölunda 90% 80% 70% 60% 50% Källby 40% Ellinge 30% Kävlinge Svedala Halmstad 20% 10% 0% 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 mg O3/mg TOC
Pilotförsök på Ryaverket
Från mg/l till ng/l Ringsjön har en volym av ungefär 9*10 7 m 3 1 g av en valfri substans ger en koncentration motsvarande 10 ng/l detektionsgränsen för flera av de läkemedel som analyseras 5x
Karbendazim Propikonazol Isoproturon Diklorobezamid Diuron Terbutryn Tebukonazol Atrazin Oktylisotiazolinon Cybutryn Koncentration (ng/l) Resultat Biocider ut från Ryaverket 100,00 10,00 1,00 0,10 0,01
Koncentration (ng/l) Resultat - Ryaverket Karbendazim 45,00 40,00 35,00 30,00 Torr 1 Torr 3 Medel 1 Medel 2 Hög 1 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 mg O3/mg TOC
Iohexol Iopamidol Iomoprol Metoprolol Diklofenak Atenolol Tramadol Venlafaxin Karbamazepin Iopromid ** Ibuprofen * Ciprofloxacin ** Sotalol Citalopram Sulfametoxazol Klindamycin Diatrizinsyra ** Ertromycin Ac-Sulfadiazin Sulfadiazin Azitromycin * Roxitromycin ** Trimetoprim Propanolol Fenazon Klaritromycin Sulfametizol ** Triklosan Koncentration (ng/l) Resultat Ryaverket Läkemedelshalter före och efter ozonering med 5 mg O 3 /L 100000 10000 1000 100 10 1 Före ozonering Efter ozonering (5 mg ozon/l) 0,1 0,01
Utblick I Tyskland och Schweiz finns fullskaleanläggningar i drift med ozon och med pulveriserat aktivt kol. Planerad byggnation inom 20 år av stora verk och verk vid känsliga recipienter Kraven på reningen är minst 80 % reduktion för en rad utvalda substanser Utöver läkemedel tas andra organiska mikroföroreningar bort och vatten hygieniseras speciellt om ozon används Den totala energiförbrukningren i Schweiz antas att öka med 0,15 %
Ska vi göra som i Schweiz? Diklofenak (läkemedel) Carbamazepin (läkemedel) Sulfamethoxazol (läkemedel) Benzotriazol (anti-korrosionsmedel) Mecoprop (bekämpningsmedel) 80 % reduktion
Varför dessa indikatorer? Representativa för utgående avloppsvatten Kan analyseras med en metod HPLC-MS/MS Avskiljning kan kontrolleras genom dos av ozon eller PAC
Grafik: http://www.naturzentren.ch/ ARA ProRheno Pilotierung von O 3 und PAK Projekt am Laufen ARA Birs 150 000 EW Aquapure PAK-Dosierung und Abtrennung mit UF (Pilot) Projekt abgeschl. LeLocle / Les Brenets PAK-Dosierung in Membran- Anlage (Rückhalt durch UF) Pilotanlage mit grosstechnischer Membran Projekt am Laufen Step de Vidy 220 000 EW Pilot-Versuche O 3 + SF (bis 100 l/s) PAK + UF (10-15 l/s) Projekt abgeschl. ARA Ergolz 40 000 EW Aktifilt PAK-Dosierung auf Filter; GAK-Filtration Projekt am Laufen ARA Frenke PAK + Sedi. + SF In Planung ARA Bülach-Furt 44 500 EW GAK-Versuche (2 von 6 Sandfiltern) Projekt am Laufen ARA Regensdorf 25 000 EW O 3 -Versuche (grosstechnisch) Projekt abgeschl. ARA Kloten/Opfikon PAK Dosierung auf Filter Projekt abgeschl. ARA Werdhölzli 600 000 EW Ozonung geplant ARA Neugut 105 000 EW Ozonung, in Betrieb seit Anfang 2014 Div. Forschungsprojekte am Laufen Eawag - PAK (Pilot) - GAK (Pilot) Projekte abgeschl. - Athene (BfG) Mikrobieller Abbau Projekt am Laufen ARA Altenrhein 90 000 EW Ozonung geplant GAK-Versuche ARA Herisau 34 000 EW PAK-Stufe (+ Sedi. + SF), im Bau, Inbetriebnahme Anfang 2015 ARA Wetzikon 37 000 EW PAK-Direktdosierung in Biologie (grosstechnisch; 2 Strassen) Projekt abgeschl. ARA Aviron, Vevey 55 000 EW Ferrat-Versuche (Pilot-Massstab) Projekt abgeschl. ARA Thunersee PAK-Stufe (+ Sedi. + SF) geplant Visp PAK mit Flotation (Pilot) Projekt am Laufen ARA Bioggio PAK mit Flotation und Tuchfiltration (Pilot) Projekt am Laufen ARA Schönau-Cham PAK Direktdosierung (Pilot-Massstab) Projekt am Laufen (KomS) ARA Schönau-Cham Actiflo Carb (Mikrosand) Kompakte PAK-Stufe Projekt abgeschl.
Utökad Bildsida rening av läkemedel vad kostar det? Biologisk rening Ozonering Aktivt kol Membranfiltrering
Några exempel på kostnader Ozonering: 0,6 SEK/m 3 (>100 000 pe) (Wahlberg et al 2010) Aktivt kol (GAC): 1-1,3 SEK/m 3 ). (Ek et al 2014) Membranfiltrering (RO): 4,8 SEK/m 3 (Wahlberg et al 2010) Ozonering (5 mg O 3 /l) (FOEN 2012, i CHF=7,5 SEK) Luzern med 250 000 pe: 50 SEK/pe*år (0.3 SEK/m 3 ) Aadorf med 18 000 pe: 160 SEK/pe*år (1 SEK/m 3 ) Sandfilter för efterbehandling tillkommer med hög investeringskostnad men lägre driftkostnad.
Vad fattas för att ta beslut om utbyggnad av svenska avloppsreningsverk? Vilka läkemedel bör avlägsnas och vilka riktvärden skall gälla? Vid vilka recipienter finns behov av rening? Vilka andra miljögifter än läkemedel skall avlägsnas? Hur skall metoderna anpassas till befintliga verk? Vad kostar det?
VA-sektorns förutsättningar Höga ambitioner hos många politiker avseende läkemedelsrening. Ambition att inte öka VA-taxan väsentligt (nödvändiga kostnader). Reningskostnader och miljöbelastning kommer ändå att öka pga Klimat Stadsutveckling Åldrande infrastruktur (ledningar) Andra krav som ökar
Önskelista för villkor för organiska mikroföroreningar Relevanta för aktuell recipient Enkla att följa upp Få och standardiserade analyser Villkor över lång period (årsmedel helst) Ej begränsa teknikval Relevanta parametrar för miljöbehovet
Med stöd från HAV - utvecklar vi reningsteknik för svenska reningsverk Kretslopp Stränga villkor för fosfor Befintlig teknik Ozon eller PAC på svenska ARV- hur? Höga flöden och kallt vatten
AS add PAC Where in the process should PAC be added? Can sludge be used in agriculture including PAC? Can PAC be regenerated and reused?
Is sand filter sufficient to remove degradation products? AS add ozon
Biofilm add Ozon Ozon dose? Dissolved organic carbon after secondary settlers? MBBRs good for removing degradation products?
Vad är vårt mål? Rening av alla organiska mikroföroreningar till vilket pris som helst? Hållbart system ur livscykel- och kostnadsperspektiv?