Cirkulär vattenanvändning i Simrishamns kommun ur en kvalitetsaspekt - Möjligheterna för återanvändning av vatten för dricksvattenändamål och bevattning av åkermark efter konstgjord infiltration

Abstract

Sufficient quantity and quality of fresh water is crucial for human survival and quality of life. Water resources in water scarce areas can be efficiently managed by water reuse. In the Swedish municipality of Simrishamn, water scarcity is already a fact. Therefore, indirect water reuse by artificial infiltration is considered. The aim of this project is to examine the chemical quality and thereby the possibility of reusing treated wastewater in Simrishamn municipality. The analysis was performed by in vitro bioassays, before and after artificial infiltration. Three wastewater treatment plants (WWTP) were sampled to evaluate their Nrf-, anti-AR-, AR-, ER-, and AhR-activities as well as genotoxicity. Additionally, a fourth WWTP where artificial infiltration is already performed was sampled and analyzed to evaluate the quality influence of the infiltration process. The results from the bioassays of the effluents were compared with threshold values and effects in existing raw water sources. The effluents are of raw water quality for some activities, but not for all. Before water reuse for irrigation, the water quality needs to be evaluated according to the related EU regulation. There is no clear way of monitoring the chemical quality of the complex and varying chemical mixture that is wastewater.

Abstract (Swedish)

Färskvatten av god kvalitet och kvantitet är avgörande för mänsklig överlevnad och livskvalitet. För att ta vara på befintliga vattenresurser vid vattenbrist kan renat avloppsvatten återanvändas. Simrishamns kommun i östra Skåne upplever redan idag vattenbrist och återanvändning av vatten genom konstgjord infiltration övervägs därför. Syftet med det här arbetet är att klargöra den kemiska kvaliteten av Simrishamns kommuns renade avloppsvatten med in vitro effektbaserad analys före och efter konstgjord infiltration. Baserat på detta utreds om återanvändning för dricksvattenändamål och bevattning inom jordbruket är möjlig. Prover för effektbaserad analys av Nrf-, anti-AR-, AR-, ER- och AhR-aktivitet samt genotoxicitet togs vid tre avloppsreningsverk i kommunen. För att analysera infiltrationens påverkan på vattenkvaliteten togs även prover vid en infiltrationsanläggning i Sjöbo vilka analyserades med samma metoder. Resultatet från effektbaserad analys av effluenterna jämfördes med gränsvärden och kvaliteten i befintliga dricksvattentäkter för att avgöra om de går att använda som råvatten för dricksvattenproduktion. Effluenterna uppnår råvattenkvalitet för vissa aktiviteter, men inte för andra. För återanvändning av avloppsvattnet för bevattningsändamål behöver kvaliteten vidare utvärderas mot kontrollparametrarna i den relaterade EU-förordningen. Det finns idag inget tydligt tillvägagångssätt för övervakning av ett avloppsvattens kemiska kvalitet på grund av dess komplexa kemiska sammansättning som varierar över tid.

Popular Abstract (Swedish)

Dricksvatten av renat avloppsvatten?

På flera platser i världen där det är torka används återvunnet avloppsvatten bland annat som dricksvatten. På senare år har vattenbrist i Sverige lett till att återanvändning av vatten övervägs även här. Hur säkerställs egentligen att det återvunna vattnet är tillräckligt rent?

Återanvändning av vatten har blivit aktuellt i Simrishamns kommun efter att akut vattenbrist upplevts. Sommaren 2021 ställdes vattenbristen på sin spets då grundvattennivåerna var rekordlåga, enligt en artikel i DN (2021-07-31). Genom att återanvända renat avloppsvatten behöver skulle kommunen inte behöva förlita sig på den osäkra naturliga påfyllningen av grundvattnet. Renat avloppsvatten produceras kontinuerligt och är därmed en stabil komplimenterande vattenkälla.
Kvaliteten på det renade avloppsvattnet är självklart avgörande för om det går att återanvända eller inte. Utöver dricksvattenlagstiftningen finns det ingen lagstiftning för dricksvattenåteranvändning i Sverige idag. En utmaning uppkommer därmed när det ska beslutas om ett vatten är tillräckligt rent eller inte. För bevattning med återvunnet vatten i jordbruket finns en EU-förordning där kvalitetskrav anges. Återanvändning för detta syfte är därmed enklare.

När kvaliteten av renat avloppsvatten ska kontrolleras, analyseras ofta individuella substanser var för sig. Eftersom det är omöjligt att veta exakt vilka ämnen som är närvarande i ett renat avloppsvatten är risken att upp till 90% av föroreningarna inte analyseras. Detta enligt flera vetenskapliga studier. Efter en sådan analys är det alltså fortfarande okänt om vattnet är tillräckligt rent eller inte.

Genom att utsätta levande celler för det renade avloppsvattnet går det att mäta den biologiska effekt som alla föroreningar i provet ger upphov till, enskilt och gemensamt. För att avgöra om effekten är skadlig den med gränsvärden eller med vatten av accepterad kvalitet. Effektbaserad analys är dock relativt ny och därmed inte helt oproblematisk.

Resultaten visar att det renade vattnet från avloppsreningsverken med läkemedelsrening har nästan samma kvalitet som två av Sveriges största dricksvattentäkter – Mälaren och Göta älv. Föroreningarna som fanns kvar i det renade avloppsvattnet uppvisade exempelvis en lika stor eller lägre effekt från könshormonet östrogen. Förekomsten av inflammatoriska och cancerframkallande substanser hade också en effekt som motsvarade den i svenska dricksvattentäkter. I två av tre undersökta reningsverk förekom dock föroreningar som skulle kunna ge kromosomdefekter. Innan det renade avloppsvattnet i Simrishamns kommun kan återanvändas som dricksvatten behöver alltså dessa ämnen avskiljas.

Med denna studie har förbättringsområden för vattenkvaliteten tydliggjorts. Svårigheten att avgöra vad som är en tillräckligt bra vattenkvalitet har också belysts. Simrishamns kommun är nu ett steg närmre att leverera ett säkert återvunnet vatten!

Visste du att återanvändning av vatten i Sverige egentligen inte är något nytt? Renat avloppsvatten släpps idag ut i sjöar och åar. Dessa ytvatten används senare för dricksvattenproduktion. Exempel på detta är just Mälaren och Göta älv. Detta kallas de facto återanvändning.

• author: Swenningson, Emelie
• supervisor: Kenneth M Persson
• organization: Division of Water Resources Engineering
• alternative title: Circular use of water in Simrishamn municipality in the aspect of quality – The possibilities of potable water reuse and water reuse for irrigation after artificial infiltration
• course: VVRM05 20221
• year: 2022
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Återanvändning av vatten, vattenåtervinning, effektbaserad analys, bioanalys, vattenkvalitet, dricksvattenkvalitet, bevattning, organiska mikroföroreningar, konstgjord infiltration
• publication/series: TVVR22/5013
• report number: 22/5013
• ISSN: 1101-9824
• language: Swedish
• additional info: Examiner: Catherine Paul
• id: 9091808
• date added to LUP: 2022-08-09 08:23:23
• date last changed: 2022-08-09 08:23:23