Optimerad kemisk efterfällning för låga fosforutsläpp och reduktion av DOC

Abstract (Swedish)

Behovet av avancerad rening genom till exempel ozonering eller aktivt kol på avloppsrenings-verk blir tydligare i världen som följd av höga uppmätta nivåer av läkemedelsrester i recipienter. I länder som Schweiz är implementeringen redan idag lagstadgad och också i Sverige förväntas inom en överskådlig framtid krav införas på avlägsning av organiska mikroföreoreningar från avloppsvatten. I dagsläget utformas ozonering och dosering av aktivt kol utifrån dimension-eringsparametern DOC-innehåll i vatten. För att en så kostnadseffektiv som möjligt avancerad rening ska kunna bedrivas på reningsverk skulle det därför kunna vara till nytta att sänka mäng-den organiskt material i vattnet innan det behandlas med avancerad rening. Detta examensarbete har visat att det med hjälp av kemisk fällning på ett effektivt sätt går att sänka mängden DOC i avloppsvatten. Denna slutsats kunde dras med laborationsarbete som bakgrund, i vilket Jar Tes-ter och en optimeringsprocess för fällningskemikalier ingick. Resultaten av fällningsförsöken kvantifierades med mätning av bland annat DOC-innehåll och UVA. Både DOC-innehåll och UVA kunde reduceras genom fällningsförsöken, UVA visade dock på en mer konsekvent re-duktion vilket tyder på att kemisk fällning fungerar bättre för avskiljning av vissa delar av DOC-innehållet än för andra. I vilken utsträckning och på vilket sätt som förekomsten av organiskt material ökar belastningen på avancerad rening kunde inte avgöras genom examensarbetet men det finns anledning att tro att nuvarande tillvägagångsättet för dimensionering av avancerad re-ning bör ses över.

Abstract

The need for advanced wastewater treatment using for example ozonation or activated carbon is becoming exceedingly apparent because of high measured concentrations of pharmaceutical res-idues in recipients all over the world. In Switzerland for example there is legal requirements for the implementation of advanced treatment and within the foreseeable future also in Sweden the demands on the removal of micropollutants from wastewater is expected to be implemented. Presently the design of processes for ozonation and activated carbon is done by taking the amount of DOC in water into account. For advanced treatment to be carried out at treatment plants in a cost-effective way, it could therefore be useful to reduce the amount of organic mate-rial in the water before it is treated with advanced treatment. This thesis has shown that with the help of chemical precipitation it is possible to reduce the amount of DOC in wastewater in an effective way. This conclusion could be drawn with laboratory work as a background, in which Jar Tests and an optimization process for precipitating chemicals were included. The results of the precipitation experiments were quantified by measuring, among other things, DOC content and UVA. Both DOC content and UVA could be reduced by the precipitation experiments, however, UVA showed a more consistent reduction, which indicates that chemical precipitation works better for the separation of certain parts of the DOC content than for others. To what ex-tent and in what way the presence of organic material increases the load on advanced treatment could not be determined through the degree project, but there is reason to believe that the current approach for design of advanced treatment should be reviewed.

Popular Abstract (Swedish)

Är kemikalier lösningen på toxiska utsläpp från avloppsreningsverk? Kan kemisk fällning användas för att effektivisera avancerad rening av till exempel läkemedelsrester? Vi har undersökt om det igenom små justeringar i dagens processer är möjligt att minska priset som behöver betalas för avancerad rening. Det finns forskning som tyder på att redan etablerade metoder för borttagning av fosfor även kan användas för att avskilja organiskt material på ett effektivt sätt. Detta betyder att genom att justera doser av kemikalier som redan idag används för fällning av fosfor kan även andra typer av föroreningar tas bort utan att reningsverk nödvändigtvis behöver byggas ut. Kemisk fällning innebär att partiklar som är lösta i en vätska övergår till solida partiklar genom kemiska reaktioner. Vår undersökning visade att det är möjligt att bara genom att öka mängden kemikalie som doseras, avlägsna en betydande del av det organiska innehållet från vattnet. De ekonomiska fördelarna med detta visade sig igenom beräkningarna och försök i arbetet däremot inte vara jättestora. Främst beräkningar är dock baserade på osäkra antaganden som till exempel elkostnader och flöden av vatten in till reningsverk, slutsatserna kring detta kan av den anledningen inte tas för sanning. Tester av pulveriserat aktivt kol visade att även om mängden organiska ämnen hade minskat blev inte ökningen av läkemedelsrester som adsorberades, det vill säga fäste sig på det aktiva kolets yta, lika stor. I vissa fall blev adsorptionen något bättre för det vatten som genomgått kemisk fällning men i andra fall blev resultatet sämre. Det blir därför intressant med framtida studier som mer i detalj kan beskriva vilka organiska ämnen som reduceras med kemisk fällning och om det finns en koppling till huruvida avancerad rening effektiviseras. Våra resultat visade även att fosfor-reduktionen troligen inte påverkas negativt av högre doser vilket är viktigt då utsläpp av fosfor leder till övergödning i sjöar och hav.

Reningsverk har en stor och viktig uppgift i att reglera det vatten som har använts i samhället innan det förs tillbaka till naturen och återgår i vattnets kretslopp. Avancerad rening på avloppsreningsverk blir en mer och mer aktuell fråga på grund av en växande oro för mikro-organiska föroreningar där till exempel rester från läkemedel kan räknas in. Att motivera införandet av avancerad rening är dock inte alltid det lättaste eftersom sådana processer ofta blir dyra att köpa in och driva. Vid dimensioneringen av avancerad rening är det vanligt att utgå från mängden organiskt material som finns i vattnet. Utefter detta bestäms till exempel hur mycket aktivt kol eller hur mycket ozon som behöver tillsättas för att nå en önskad reduceringsgrad av organiska mikroföroreningar. Ju större mängd organiska material desto större mängd av den avancerade reningen krävs, vilket i praktiken betyder att den avancerade reningen blir mer kostsam. Den stora fördelen som alltså kanske skulle kunna fås av att öka mängden organiskt material som avlägsnas i redan existerande faciliteter på avloppsreningsverk är att implementeringen av avancerad rening skulle kunna bli billigare. Examensarbetets resultat och övrig forskning tyder dock mycket på att sättet att dimensionera avancerad rening är en modell som förenklar verkligheten. Att reducera mängden avancerad rening lika mycket som mängden organiskt material som man har reducerat i andra steg skulle enligt modellen för dimensioneringen fungera men kommer leda till att man inte tar bort lika mycket läkemedelsrester som tänkt. Med det sagt finns det fortfarande anledning att tro att ökad kemisk fällning kan vara positivt för att avancerad rening och därmed kostnadseffektivt, frågan som kvarstår är bara till vilken grad.

• author: Lennklev, Lina and Nilsson, Elin
• supervisor: Michael Cimbritz
• organization: Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
• course: VVAM05 20221
• year: 2022
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: WWTP, DOC, fosfor, avloppsvattenrening, kemisk fällning, kemisk efterfällning, turbiditet, jar test, UVA, vattenförsörjnings- och avloppsteknik
• language: Swedish
• id: 9085351
• date added to LUP: 2022-06-16 11:01:28
• date last changed: 2022-06-16 11:01:28