IVL Swedish Environmental Research Institute

Mellan 2020 och 2023 har Vivab i samarbete med IVL Svenska Miljöinstitutet genomfört en förstudie om avancerad rening vid Getteröverket i Varberg. Förstudien genomfördes med bidrag från Naturvårdsverket i två olika etapper. Den första etappen omfattade en påverkansanalys av vattenmiljön, en behovsutredning och initiering av pilottester medan den andra etappen handlade främst om en fortsättning och komplettering av pilottester samt framtagandet av beslutsunderlag. Denna rapport redovisar etapp nummer två och kompletterar redan utfört arbete från etapp ett. Den första rapporten som avser etapp ett skickades till Naturvårdsverket i slutet av 2021.

Syftet med den förstudien var att utreda förutsättningarna för en fullskaleinstallation av lämplig teknik för rening av organiska mikroföroreningar såsom läkemedelsrester vid Getteröverket. Målet med studien var att ge ett väl underbyggt underlag för aktuella beslutsfattare för en eventuell implementering av en fullskaleanläggning inom befintligt verksamhetsområde.

För att uppnå ovan nämnda mål genomfördes kompletterande screeningar av organiska mikroföroreningar i föreliggande rapport. Provtagning har genomförts över avloppsreningsverket, potentiella punktkällor uppströms och i mottagande ytvatten som utgör Getteröverkets recipient. De tidigare startade långtidsförsöken från etapp 1 fortsatte under etapp 2. Försöken har utvärderat teknikkombinationen ultrafiltrering och granulerat aktiv kol (UF-GAK) och inkluderade även kompletterande pilottester med teknikkombinationen ozonering efterföljt av GAK (O3-GAK).Resultaten för den genomförda och kompletterande kartläggningen av i) mikroföroreningar över Getteröverket, ii) bidragande källor till inkommande avloppsvatten och iii) olika recipientpunkter, visade tydligt att Getteröverket är den dominerande transportvägen för läkemedelsrester till mottagande recipient inklusive Inre Farehammarsviken, som är ett känsligt och skyddat naturområde. För andra mikroföroreningar såsom PFAS (per- och polyfluorerade alkylsubstanser) och fenoler, finns även andra källor än Getteröverket. Vid undersökningar av lakvattnet från Bösarp deponi, konstaterades att det endast bidrar med en mindre del av den totala PFAS-belastningen till Getteröverket.De genomförda pilottesterna med de olika teknikkombinationerna UF-GAK och O3-GAK visade att en mycket bra reduktion av läkemedelsrester och andra organiska mikroföroreningar kunde åstadkommas.

Långtidsförsöken som pågick i ca 30 månader visade också att reduktionen kan åstadkommas med en signifikant mindre kolförbrukning i UF-GAK-lösningen jämfört med en traditionell design av kolfilter. Principförslaget som inkluderar dimensionering och tekniskt utförande för UF-GAK visar hur en fullskaleimplementering kan utföras. Projektgruppen valde att fokusera på teknikkombinationen UF-GAK i principförslaget, eftersom denna tekniklösning utvärderades under en längre tid och utifrån flera aspekter. En annan anledning till ett ökat fokus för kombinationen UF-GAK, var att den även ger ökade möjligheter för en återanvändning av vatten. För alternativet med O3-GAK gjordes endast en förenklad bedömning av resursbehovet. Utifrån den genomförda kostnadsbedömningen skulle en implementering av avancerad rening med UF-GAK vid Getteröverket generera en specifik reningskostnad på ca 2,3 kr/m3.Utöver analyser av olika organiska mikroföroreningar för pilotprocesserna genomfördes det även ett antal olika aktiviteter såsom aktivitetstester av vattenprover över olika reningssteg, flödescytometri, karakterisering av den mikrobiella sammansättningen i GAK-filter, antibiotikaresistens med mera, vilket återfinns i rapporten.

A techno-economic assessment and environmental and social sustainability assessments of novel Fischer–Tropsch (FT) biodiesel production from the wet and dry gasification of biomass-based residue streams (bark and black liquor from pulp production) for transport applications are presented. A typical French kraft pulp mill serves as the reference case and large-scale biofuel-production-process integration is explored. Relatively low greenhouse gas emission levels can be obtained for the FT biodiesel (total span: 16–83 g CO2eq/MJ in the assessed EU countries).

Actual process configuration and low-carbon electricity are critical for overall performance. The site-specific social assessment indicates an overall positive social effect for local community, value chain actors, and society. Important social aspects include (i) job creation potential, (ii) economic development through job creation and new business opportunities, and (iii) health and safety for workers.

For social risks, the country of implementation is important. Heat and electricity use are the key contributors to social impacts. The estimated production cost for biobased crude oil is about 13 €/GJ, and it is 14 €/GJ (0.47 €/L or 50 €/MWh) for the FT biodiesel. However, there are uncertainties, i.e., due to the low technology readiness level of the gasification technologies, especially wet gasification. However, the studied concept may provide substantial GHG reduction compared to fossil diesel at a relatively low cost.

A techno-economic assessment and environmental and social sustainability assessments ofnovel Fischer–Tropsch (FT) biodiesel production from the wet and dry gasification of biomass-based residue streams (bark and black liquor from pulp production) for transport applications are presented. A typical French kraft pulp mill serves as the reference case and large-scale biofuel-production-process integration is explored. Relatively low greenhouse gas emission levels can be obtained for the FT biodiesel (total span: 16–83 g CO2eq/MJ in the assessed EU countries). Actual process configuration and low-carbon electricity are critical for overall performance.

The site-specific social assessment indicates an overall positive social effect for local community, value chain actors, and society. Important social aspects include (i) job creation potential, (ii) economic development through job creation and new business opportunities, and (iii) health and safety for workers. For social risks, the country of implementation is important. Heat and electricity use are the key contributors to social impacts.The estimated production cost for biobased crude oil is about 13 €/GJ, and it is 14 €/GJ (0.47 €/L or50 €/MWh) for the FT biodiesel. However, there are uncertainties, i.e., due to the low technologyreadiness level of the gasification technologies, especially wet gasification. However, the studiedconcept may provide substantial GHG reduction compared to fossil diesel at a relatively low cost.

Landfill leachate is one of the major point sources of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) pollution. In this study, powdered activated carbon (PAC), granular activated carbon (GAC), anion exchange resin (AIX), nanofiltration (NF), ozonation, and foam fractionation were tested for treatment of the same leachate.

These methods were compared in terms of PFAS removal efficiencies and treatment cost. More than 75% removal of long-chain PFAS (6-9 CF2) could be achieved with all the studied methods, though with high resource consumption. It was demonstrated that PFAS breakthrough was up to 27 times faster when the leachate was treated with GAC and AIX compared to groundwater treatment. Nanofiltration was the only method which could be practically applied for removal of PFAS with the shortest fluorinated carbon chain (3-4 CF2). Foam fractionation and AIX offered the most economical treatment, with an estimated cost of < 1 €/m3 for PFOS and PFOA reduction to ≥90%. The cost of treatment was shown to increase exponentially if the goal of > 60% ΣPFAS11 removal was applied. It was also discussed that composite parameters that include expected toxicity of different PFAS, such as ΣPFOAeq, should be used to obtain a cost-efficient reduction of PFAS-induced water toxicity.

Rening av PFAS-förorenat lakvatten med jonbytarfilter testades i flera pilotstudier och visade bra resultat, särskilt vid krav på reduktion av PFAS med längre kolkedjor. Den största utmaningen i användning av jonbytarmassa för rening av lakvatten är att det antingen krävs en väldigt avancerad förbehandling eller att filtret behöver backspolas ofta för att undvika igensättning. Backspolning av filter blandar om jonbytarmassan, vilket gör att kolonnverkan förloras.

Målsättning med projektet var att testa en utformning där lakvatten strömmar uppåt i en filterbädd med tillräckligt flöde för fluidisering av bädden. Rapporten beskriver försök som genomförts i en större pilotskala på Sivik avfallsanläggning samt försök i mindre pilotskala på Löt avfallsanläggning. På Sivik har ett standard DynaSand filter fyllts med jonbytarmassa och körts under 9 månader. På Löt har jämförande försök med nedströms jonbytarfilter och två seriekopplade uppströmsfilter genomförts.Försök på Sivik visade att det var avgörande att omsätta jonbytarmassa i filtret genom att driva mammutpumpen för att bibehålla bra rening. Det var dock utmanande att hitta en balans mellan omsättning av massan och risken för förlust av massan med spolvatten. Det upptäcktes även att flödet i försöken var för lågt för homogen suspendering av massan vilket troligen skapade kortslutningar av flöde genom filtret. Det ledde till varierande rening av PFAS med  kortare kolkedjor. Trots utmaningarna var reduktion av PFOS i genomsnitt 94% som medel vid behandling av 14 300 bäddvolymer (BV) av vatten. Utgående PFOS-halter var ca 13 gånger lägre än respektive målsättningsvärde för anläggningen. Satsvisa labbförsök visade att jonbytarmassan hade mycket kapacitet kvar när försöken avslutades och reducerade PFOS och andra längre PFAS nästan lika bra som ny jonbytarmassa.

I försök på Löt visade 2-stegs uppströmsfilter liknande rening som ett nedströmsfilter, vilket bekräftar att kapacitetsutnyttjande av jonbytarmassa kan vara liknande med de två processutformningarna.Förlust av massa noterades både med nedströmsjonbytare (i försök på Löt vid backspolning) och uppströmsjonbytare (i försök på Sivik). Orsaken till förlusten av jonbytarmassa härrör till att ett standard DynaSand filter nyttjats. Detta filter i standardutförande är avsett för media med en betydligt högre densitet än den jonbytarmassa som nyttjats i Sivik.

I projektet testades några modifieringar och driftsinställningar som gynnade funktionen i DynaSand filtret. Ytterligare modifieringar och tänkbara förbättringar och åtgärder för minskad risk av förlust av jonbytarmassa med låg densitet samt vikten av polerande rening från eventuella mindre mängder jonbytarmassa som kan följa med utgående vatten diskuteras i rapporten.

Syftet med detta projekt var att studera rening av PFAS-förorenat lakvatten från avfallsanläggningar genom praktiska försök i labb- och pilotskala och genom sammanfattning och utvärdering av försök som genomfördes på andra avfallsanläggningar. Försök med ett brett spektrum av olika reningstekniker genomfördes på fyra avfallsanläggningar.

En generell slutsats för alla tekniker som ger en rimlig reningskostnad är att de PFAS som har en kortare fullfluorerad kolkedja avskiljs sämre än de med en längre kedja. Ett stort fokus i utvärderingen av resultaten var därför att demonstrera hur olika reningsgrader för olika PFAS kan påverka reningskostnader. Utvärderingen av samtliga försök visade att skumfraktionering, rening med GAK och jonbytare är de mest lovande teknikerna som ger liknande kostnader vid samma reduktionsgrad. Om reningen ska utformas utifrån dagens krav blir reningskostnaderna lägst vid användning av jonbytare. Skumfraktionering ger bra reduktion av PFAS med sex eller fler helfluorerade kolatomer och är den mest kostnadseffektiva tekniken för reduktionen av de mest toxiska PFAS. Rening med GAK bedöms vara motiverat vid låga inkommande DOC-halter och om rening av andra organiska miljögifter behövs. Kostnad för rening av PFAS-förorenat lakvatten beräknas till 5-13 kr/m3 för en mellanstor avfallsanläggning.

Syftet med projektet var att studera rening av PFAS-förorenat lakvatten med jonbytare med fokus på avskiljning av substanser med kort och medellång kolkedja. Dessa substanser avskiljs dåligt med de flesta tekniker. Tidigare studier har visat att jonbytarfilter avskiljer substanserna initialt när filtret tas i drift men reduktionsgraden minskar snabbt. För att behålla bra avskiljning av dessa substanser behöver jonbytarmassan därför bytas ofta, vilket medför en hög reningskostnad. Några studier har visat att jonbytarmassa kan regenereras från PFAS och användas flera upprepade gånger, vilket har potential att minska reningskostnaden och behålla bra reduktion av de kortare PFAS.

Regenerering av jonbytare har dock inte testats tidigare vid rening av lakvatten, bara vid rening av andra vattenströmmar. Dessutom behövde hantering av den förbrukade regenereringslösningen som innehåller höga PFAS halter studeras.I föreliggande studie gjordes litteraturgenomgång, försök i labb-, bänk-, och pilotskala samt processberäkningar och kostnadskalkyler för att studera hur regenerering av jonbytare och återvinning av regenereringslösningen kan tillämpas vid rening av PFAS-förorenat vatten. Försöken utfördes vid Ragn-Sells avfallsanläggning Högbytorp.Kortvariga labbförsök visade att det finns flera typer av jonbytare från de flesta stora leverantörer som fungerar bra vid rening av lakvatten från PFAS. De mest lovande av dessa testades avseende regenerering med två olika regenereringslösningar. En indikation från labbförsöken var att det är möjligt att regenerera jonbytarna och behålla liknande kapacitet i fler cykler av sorption-regenerering.

Pilotförsöken genomfördes i en anläggning bestående av förbehandling av lakvatten genom fällning, sedimentering, och ultrafiltrering följt av två jonbytarfilter som kördes i serie eller parallellt. Förbehandlingen fungerade för det mesta bra och producerade ett partikelfritt vatten, dock med en hög dos av en fällningskemikalie. Jonbytarfiltren renade det förbehandlade vattnet tills genombrott av medellånga PFAS observerades. Sedan regenererades ett av jonbytarfiltren och filtret togs i drift igen för att undersöka hur regenereringen påverkade kapaciteten för PFAS-reduktion.

Resultaten visade att det mesta av sorberade PFAS tvättades bort från massan och att den regenererade massan hade en kapacitet som liknande en ny.Den regenereringslösning som visade sig fungera bra i labb-, bänk-, och pilotskaleförsöken var 1% NH4Cl i 80%vol etanol. För regenerering av 1 m3 jonbytarmassa krävdes minst 13 m3 av lösningen. Att regenerera jonbytare och skicka lösningen på destruktion kostar  mer än att köpa ny jonbytarmassa. För att regenereringen ska vara ekonomiskt motiverad behöver den förbrukade regenereringslösningen återanvändas och/eller kemikalier från den behöver återvinnas. I projektet studerades två alternativ för återvinning av lösningen – destillering och nanofiltrering. Båda metoderna fungerade bra och separerade >98% av PFAS från regenereringslösningen. Koncentratet, som innehåller PFAS i halter 1 000 – 1 700 gånger högre än i inkommande lakvatten, kan då skickas på destruktion medan den renade regenereringslösningen återanvändas.

En grov kostnadsanalys visade att för de flöden och halter som förekommer i lakvatten på Högbytorp skulle regenerering och återvinning av regenereringslösningen med nanofiltrering vara ekonomiskt motiverad om en bra reduktion av medellånga PFAS eller väldigt höga reduktionsgrader (>95%) av de längre PFAS skulle krävas. Däremot, om 90% reduktionsgrad  eller lägre bedöms vara tillräckligt för ΣPFAS4 eller ΣPFOAekv så bedöms regenerering och återvinning av regenereringslösningen i en egen anläggning att inte vara ekonomiskt motiverat. Däremot finns en stor potential för en gemensam anläggning för regenerering av jonbytare från flera avfallsanläggningar eller andra verksamheter, liknande som det görs idag med reaktivering av aktivt kol.

Töreboda avloppsreningsverk (ARV) är ett mindre reningsverk i Västra Götaland som tar emot avloppsvatten från Töreboda tätort, en livsmedelsindustri samt en liten andel från en nedlagd deponi i kommunen. Reningsverkets recipient är Friaån. Tidigare undersökningar av vattenkvalitén i Friaån har vid ett provtillfälle indikerat höga koncentrationer av mikroföroreningarna diklofenak, östradiol och perfluorooktansyra (PFOS), som är ett vanligt förekommande ämne inom ämnesgruppen perfluorerade alkylsubstanser (PFAS). Någon detektion av etinylöstradiol, ett ämne som har stark östrogen effekt i den akvatiska miljön, gjordes inte, utan detta ämne rapporterades under rapporteringsgränsen.

För de kvantifierade ämnena gällde särskilt att de påträffats vid halter som överstiger bedömningsgrunder för godkänd ekologisk status för inlandsytvatten enligt Havs- och vattenmyndighetens författningssamling. IVL Svenska Miljöinstitutet (IVL) har genomfört en kartläggning av mikroföroreningar för att bedöma risker och åtgärder som kan bli aktuellt för Töreboda ARV i framtiden avseende avancerad rening av mikroföroreningar såsom antibiotika, läkemedel och hormoner. Riskbedömningen utgår från hur ARV påverkar recipienten.Kartläggningen av mikroföroreningar har genomförts genom provtagning vid fyra tillfällen under ett års tid vid i) reningsverket och ii) i recipienten.

Inkommande och utgående avloppsvatten vid reningsverket provtogs genom veckoprover. Recipientprover uppströms och nedströms reningsverkets utsläppspunkt togs som stickprover. Analyser inom projektet har avsett läkemedelsrester, hormoner, antibiotika, fenoler, östrogen effekt samt PFAS-ämnen. Utöver ARV och recipient, har analys av lakvattenprover också genomförts avseende PFAS ämnen, som ett led i att utvärdera påverkan från källor uppströms ARV. För att bedöma recipientpåverkan har två tillvägagångssätt använts. Dels har recipienthalten predikterats genom en beräknad utspädning av halten i utgående avloppsvatten, dels har uppmätta halter i recipienten nyttjats. Beräkning av utspädningen i recipienten gjordes med hjälp av aktuellt flöde ut från ARV och aktuellt flöde i recipienten. Det senare erhölls genom att använda flödesdata från SMHI:s flödesmodell S-hype.

Recipientbedömning har genomförts genom att beräkna riskkvoter (PEC/PNEC-kvoter där PEC står för predicted environmental concentration och PNEC står för predicted no effect concentration). När kvoten överskrider 1 indikeras att det föreligger en risk i recipienten.Kartläggningen av mikroföroreningar från Töreboda ARV samt upp- och nedströms i recipienten visade att halterna av mikroföroreningar, i tre fall av fyra, var högre nedströms jämfört med provpunkten uppströms reningsverkets utsläppspunkt. Halterna av PFAS-ämnen in och ut från reningsverket indikerade också att de låg relativt högt vid jämförelse med medelhalten för andra svenska reningsverk.

Uppströmskällor till Töreboda ARV som kan bidra med PFAS-ämnen är den nedlagda deponin i Borreboda, som bidrar med lakvatten motsvarande ca 1 % av det årliga inflödet. PFAS-belastningen från lakvattnet visade sig motsvara ca 12,1 % av den totala årsbelastningen in till reningsverket.Recipientbedömningen indikerade att det råder hög miljörisk för sex mikroföroreningar nedströms recipienten, inklusive PFOS och diklofenak som det finns nationella bedömningsgrunder för god status för. PFOS återfanns dock både upp- och nedströms Töreboda ARV och det finns därmed uppströms källor för denna förekomst. Sammantaget, och sett till aktuella bedömningsgrunder, kan det därmed inte uteslutas att det finns ett behov av avancerad rening vid Töreboda ARV. PFOS-förekomsten bör dock åtgärdas vid källan och inte primärt vid Töreboda ARV. När förslaget till nytt EQS-direktiv beaktas utgör även bisfenol A en risk för recipienten, samt PFAS24, uttryckt som PFOA-ekvivalenter, vilka observeras med hög risk både upp- och nedströms Töreboda ARV. Även diklofenak tillkommer som ett ämne som utgör hög risk eftersom det befintliga gränsvärdet föreslås att sänkas i nya EQS direktivet.

Sett till befintliga och möjliga tekniker för Töreboda ARV fungerar både i) ozon efterföljt av efterbehandling i form av exempelvis GAK-filtrering, och ii) GAK som ett ensamt reningssteg. GAK står för Granulerat Aktivt Kol. För ozon är det ämnet oxazepam som kan verka begränsande och särskilt vid så låg utspädning som fem eller lägre. I detta fall resulterar det i att ozondosen behöver ligga inom intervallet 0,7 - 1,0 mg ozon/mg DOC. För GAK är det ämnena diklofenak, oxazepam och furosemid som kan verka begränsande vid låg utspädning i förhållande till högflöde, och eventuellt resultera i att ett filterbyte sker tidigare än 20 000 bäddvolymer. Avseende PFOS gäller för båda teknikerna att det är begränsande vid låg utspädning. Detta ämne, och PFAS11 i sin helhet, bör dock åtgärdas uppströms och därför har inget större fokus ägnats åt PFOS-åtgärd vid reningsverket. Ett avancerat reningssteg föreslås placeras sist i den befintliga reningsprocessen och kan med fördel föregås av ett filtersteg såsom sandfilter och/eller mikrosil för att minska risken för att partiklar går in i det avancerade reningssteget.

Om ozon efterföljs av GAK-filtrering kan fler mikroföroreningar avskiljas jämfört med när ozon efterföljs av sandfilter. Det behövs ca fyra GAK-filter om de dimensioneras med en volym på 50 m3 och årligen uppskattas det att ca 52 ton aktivt kol förbrukas.Framgent rekommenderas Töreboda ARV att genomföra en teknikutredning för att i detalj förstå teknikernas kostnad, möjlighet och eventuella miljövinst. PFAS källor uppströms reningsverket bör också utredas. Det kan även vara av vikt att förstå hur reningsverkets flöde påverkar recipientflödet över ett helt år, när det både råder låg- respektive högflöde