IVL Swedish Environmental Research Institute

Denna rapport redovisar resultat från en omfattande långtidspilotstudie av teknikkombinationen membranbioreaktor och granulerat aktivt kol (MBR-GAK) för avancerad och kvartär rening av avloppsvatten vid Himmerfjärdsverket. Studien adresserar ett identifierat forskningsgap avseende långtidsprestanda, resurseffektivitet och driftstabilitet för MBR-GAK-system, vilket i tidigare studier huvudsakligen har belysts genom kortare försök eller begränsade driftperioder. Pilotförsöken visar att MBR-GAK-kombinationen är en mycket effektiv, robust och driftsäker lösning för avloppsvattenrening som inkluderar kvartär rening.

Kombinationen av partikelfritt MBR-permeat med GAK-filter i två steg möjliggör en långsiktigt hög reningseffektivitet för breda grupper av mikroföroreningar, inklusive indikatorämnen enligt det nya avloppsdirektivet, prioriterade ämnen enligt vattendirektivet samt ämnen identifierade i tidigare riskbedömningar. Resultaten visar även att reningen kan uppnås utan negativ påverkan på driftstabilitet, vattenkvalitet eller hydraulisk kapacitet. Ett särskilt fokus har legat på kolets livslängd och resurseffektivitet. Pilotförsöken visar att upp till 70 000 bäddvolymer (BV) kan behandlas innan byte av filtermaterial krävs, vilket är mer än en tredubbling jämfört med konventionell GAK-design. Detta innebär att kolförbrukningen och relaterade kostnader samt miljöpåverkan från kolproduktionen kan minska med mer än 70 %. Även behovsanpassad backspolning har testats med gott resultat, vilket bidrar till minskad resursförbrukning, energianvändning och färre driftstopp.

Resultaten utgör därmed ett unikt forskningsunderlag som visar hur teknikkombinationen kan dimensioneras och drivas mer resurseffektivt än vad som hittills varit dokumenterat i litteraturen. Slutsatsen är att teknikkombinationen MBR-GAK uppfyller framtida lagkrav, såsom de definieras i det reviderade avloppsdirektivet, med god marginal. Detta skapar förutsättningar för en mer hållbar och kostnadseffektiv implementering. Flera aspekter, såsom optimering av kolanvändning, biologisk nedbrytning, användning av biogena kol och andra kvartära tekniker, har identifierats som intressanta för framtida utveckling. En fortsättning av försöken rekommenderas för att ytterligare öka kunskapen och förfiningen av tekniken inför en potentiell implementering i fullskala samt parallellt med fullskaledrift. Sammantaget bidrar studien med ny vetenskaplig och tillämpad kunskap som minskar osäkerheterna kring långsiktig drift och resursbehov för MBR-GAK, och stärker underlaget för framtida policy- och investeringsbeslut inom avancerad avloppsvattenrening.