IVL Swedish Environmental Research Institute

Behandling med ozon respektive granulerat aktivt kol (GAC) har jämförts för ytterligare rening av ett redan väl kemiskt och biologiskt behandlat avloppsvatten. Avloppsvattnet togs från försöksanläggningen Hammarby Sjöstadsverk där inkommande vatten till Henriksdalsverket behandlats genom förfällning, fördenitrifikation, nitrifikation och efterdenitrifikation i en MBR i pilotskala. Processen är den som planeras för den kommande utbyggnaden Henriksdalsverket, och ger ett partikelfritt vatten. Reningen i pilotanläggningen är mycket effektiv, men ytterligare avskiljning av en del organiska föreningar kan på sikt komma att krävas. Det gäller särskilt en del läkemedelsrester. Extra steg med ozonbehandling eller aktivt kol är de mest aktuella, och har testats i denna studie i en skala på ca 1 m3/tim. Koncentrationerna av 37 läkemedelsrester och ett antal fenoliska ämnen har analyserats före och efter behandlingarna. Ozon testades i doser mellan 3 och 13 g/m3. 9 av de 18 detekterbara läkemedlen i vattnet från MBR-piloten avlägsnades redan vid 3 g ozon/m3. Efter 5 g/m3 återstod 6 föreningar i mätbar halt, och efter 7 g/m3 endast 3 stycken (atenolol, metoprolol och oxazepam). Efter 13 g/m3 återstod endast oxazepam (18 ng/L). Bland fenolära föreningar avlägsnades triklosan och bisfenol A effektivt vid 7 g ozon/m3. Nonylfenol och oktylfenol var betydligt mer stabila, och halterna halverades bara vid 7 g/m3. 13 g ozon/m3 gav inte mycket bättre effekt. En metod att reglera ozondos efter behov diskuteras. Granulerat aktivt kol (GAC) testades i en anläggning med automatisk backspolning när bädden tenderade att sätta igen. Huvuddelen av analyserna gjordes när ca 6 800 bäddvolymer hade passerat, motsvarande ca 13 m3/kg kol. Avskiljningen avtar normalt med belastningen, men har i tidigare försök visats vara acceptabel åtminstone till 25 000 bäddvolymer eller 50 m3/kg kol. Kontakttiden i bädden (EBCT) tyckts inte påverka avskiljningen i intervallet 10 till 18 minuter. Avskiljningen av läkemedelsrester var generellt bättre med GAC än med 7 g ozon/m3, och för oxazepam även klart bättre än vid 13 g ozon/m3. Oktylfenol och triklosan reducerades bra, men inte nonylfenol och bisfenol A. Nya analyser vid högre belastning krävs dock för att bedöma avskiljningen över kolets hela tekniska livslängd. Kompletterande analyser efter runt 16 700 Empty Bed Volumes (EBV), motsvarande drygt 32 m3/kg kol, tyder dock på en fortsatt bra reningseffektivitet. Reningen med ozon och GAC jämfördes också med reningen vid omvänd osmos (RO) inom en annan aktivitet av projektet. RO var effektivare än både ozon och GAC, men är totalt sett betydligt mer resurskrävande. Avloppsvattnets färg minskade kraftigt med de två metoderna, men allra mest med ozon. Övriga parametrar påverkades mindre, men en ytterligare desinfektion av det redan ganska rena vattnet noterades med båda metoderna. Varje enskilt ämnes gränsvärde gällande möjlig påverkan på recipienten (PNEC) samt det aktuella reningsverkets initiala utspädning i recipienten bör styra reningsgraden. Vid en jämförelse mellan metoderna bör även kostnader (kapital- och driftskostnader) samt totala resursförbrukning tas i beaktan. Även en livscykel analys över den totala miljöpåverkan av dessa metoder bör ingå. Dessa beräkningar är ännu inte slutförda, men ozon blir troligen billigare än GAC vid samma grad av rening.

Treatment with ozone or granulated activated carbon (GAC) are compared for further purification of an already well treated (chemically and biologically) wastewater. The wastewater was taken from the pilot plant Hammarby Sjöstadsverk where incoming water to the main WWTP Henriksdal was treated by pre-precipitation, pre- denitrification, nitrification, and post-denitrification in an MBR pilot scale, providing particle-free water. This represents the process planned for the expanded Henriksdal WWTP. The removal efficiency of the MBR-pilot is highly effective, but further removal of some organic compounds may eventually be required. This is particularly true for pharmaceutical residues. Polishing treatment with ozone or active carbon is most relevant for the moment and has been tested in a scale around 1 m3/hr. Concentrations of 37 pharmaceutical residues and a number of phenolic substances were analyzed before and after the treatments. Ozone was tested at doses between 3 and 13 g/m3. 9 of the 18 detectable pharmaceutical residues in the effluent from the MBR pilot were removed already at 3 g ozone/m3. After 5 g ozone/ m3 remained six compounds in measurable concentrations, and after 7 g ozone/m3 only 3 pieces (atenolol, metoprolol, and oxazepam). After 13 g ozone/m3 remained only oxazepam (18 ng/L). Among phenolic compounds triclosan and bisphenol A were removed effectively at 7 g of ozone/m3. Nonylphenol and octylphenol were much more stable and levels were just halved at 7 g ozone/m3. 13 g ozone /m3 did not produce an increased reduction. A potential method to adapt the ozone dose depending on the demand is discussed. Granulated activated carbon (GAC) was tested in a pilot with automatic backwash when the bed tended to clog. Most of the analyses were made after about 6800 bed volumes had passed, corresponding to about 13 m3/kg coal. The separation efficiency decreases with load, but has been shown in previous experiments to be acceptable up to at least 25 000 bed volumes, or 50 m3/kg coal. The contact time in the bed (EBCT) appeared not to affect the reduction in the range of 10 to 18 minutes. The removal of pharmaceutical residues was generally better with GAC than with 7 g ozone/m3, and the removal of oxazepam was evidently more effective with GAC than at 13 g ozone/m3. Octylphenol and triklosan were effectively reduced, but not nonyphenol and bisphenol A. Additional analyzes at higher loads are required in order to evaluate the removal efficiency over the entire lifetime of the carbon. Supplementary analyzes after about 16 700 Empty Bed Volumes (EBV), equivalent to more than 32 m3/kg carbon, however, indicate a continued good removal efficiency. The treatment with ozone and GAC was also compared with the treatment using reverse osmosis (RO) from a parallel project. RO was more effective than both ozone and GAC, but is overall significantly more resource intensive. The color of treated wastewater declined sharply using the two methods, but most effective was ozone. Other parameters were less affected, but an additional disinfection of the already fairly clean water was recorded with both methods. The target level of removal should be determined by each substance and its impact in the receiving water (PNEC) and the individual plant's initial dilution in the receiving water. The comparison of the different treatment methods should also consider costs (capital and operating costs) and total resource consumption and environmental impacts (life cycle analysis). These calculations are under preparation, based on current tests, but are not yet completed. This report is only available in Swedish.