Några av våra aktuella eller nyligen avslutade projekt
Här presenteras information om några projekt som relaterar till eller bygger på verksamheten vid SWIC, Sjöstadsverket Water Innovation Centre.
Främby avloppsreningsverk i Falun stod inför en kraftig utökning av sin kapacitet för att möta framtiden utmaningar i form av en befolkningstillväxt och nya reningskrav. Sedan 2018 har Falu Energi & Vatten (FEV) och IVL haft ett FoU-samarbete som syftar åt en kunskapsöverföring och implementering i Nya Främby reningsverk. Detta innebär bl.a. stöd i processutvecklingen men även pilottester för att möta eventuella framtida krav på t.ex. läkemedelsrening.
Under år 2019 genomfördes en förstudie om läkemedelsrening på Främby reningsverk med syftet att utreda behovet och förutsättningarna för en fullskaleanläggning för läkemedelsrening på reningsverket. I projektet genomfördes pilotförsök där avloppsvatten filtrerades genom granulerat aktivt kol (GAK). I projektet ingick också en kartläggning av läkemedelsrester och andra organiska mikroföroreningar i avloppsvattnet, samt en riskbedömning av utsläpp till recipienten. Läkemedelsprojektet var en del i FEV:s större projekt Fördjupad Förstudie Framtidens Främby, som är en förberedande studie inför en uppgradering av hela reningsverket och ansökan om ett nytt miljötillstånd.
IVL byggde upp en pilotanläggning som placerades i slutet av reningsprocessen på Främby reningsverk. Först renades vattnet från suspenderade partiklar genom mikrofiltrering, i syfte att skydda GAK-filtren från igensättning. En del av vattnet renades också i en luftad reaktor med biobärare (MBBR) för att efterlikna kväverening som kan bli aktuellt på Främby i framtiden. Slutligen leddes vattnet genom fyra parallella GAK-filter med olika uppehållstider. Pilotförsöket pågick i 36 veckor mellan april och december 2019 och under denna tid utfördes analyser på avloppsvattnet på reningsverket och i pilotanläggningen vid sex tillfällen och på ytvatten i recipienten vid två tillfällen.
I kartläggningen ingick ett fyrtiotal läkemedelssubstanser, inklusive flera hormoner och antibiotika. Dessutom analyserades högfluorerade ämnen (PFAS), siloxaner, fenoler och bromerade difenyletrar (BDE). De flesta PFAS, de cykliska siloxanerna samt oktylfenol och nonylfenol kunde uppmätas i recipienten vid minst ett tillfälle. För fenolerna var halterna högst nära reningsverkets utlopp, medan halterna av siloxaner var högre uppströms och PFAS uppvisade liknande halter i båda provpunkterna. De uppmätta halterna var lägre än gällande gränsvärden för ytvatten. Drygt tio av de undersökta läkemedelssubstanserna kunde uppmätas i recipienten och alla dessa påträffades nära reningsverkets utlopp i Främbyviken. En riskbedömning baserad på utsläppen från reningsverken visade att utsläppen av det antidepressiva läkemedlet citalopram och det lugnande medlet oxazepam hade störst risk för oönskade miljöeffekter.
De flesta undersökta läkemedelssubstanserna kunde uppmätas i halter över detektionsgränsen i det inkommande vattnet till reningsverket, men endast ett fåtal renades bort på det befintliga reningsverket. Nitrifikationen bidrog inte heller till att rena bort läkemedelsrester. Vid filtrering med GAK reducerades de flesta läkemedelssubstanser till en början med minst 90 %, oavsett uppehållstid. Efter åtta månaders drift fungerade reningen fortfarande bra för GAK-filtret med uppehållstid på runt 30 minuter, medan reningen försämrats avsevärt för GAK-filtret med runt 7,5 minuters uppehållstid. En jämförelse mellan GAK-filtrering av dagens utgående vatten och nitrifierat vatten visade inga tydliga skillnader.
För de övriga organiska mikroföroreningarna varierade resultaten. Koncentrationerna av siloxaner i det inkommande vattnet till reningsverket var höga, men dessa renades bort med upp till 99 % redan på det befintliga reningsverket, och därefter ytterligare med GAK-filtrering. Nästan alla högfluorerade ämnen (PFAS) kunde uppmätas både i inkommande och utgående vattnet på reningsverket. Resultaten varierade mycket mellan olika ämnen och olika provtagningstillfällen, men totalt sett minskade koncentrationerna av PFAS något både på det befintliga reningsverket och vid nitrifikation. Vid filtrering med GAK reducerades ungefär hälften av PFAS-ämnena konsekvent, med upp till 80 %. De fenoler som kunde uppmätas i det inkommande vattnet renades också till viss del bort på det befintliga reningsverket och vid nitrifikation. Tre fenoler reducerades även bra vid GAK-filtrering.
Förstudien inkluderade även aspekter kring en optimering av GAK-filterlösningen vid implementering i fullskala. En första grov kostandsskattning för en fullskaleimplementering baserat på pilotresultat och nuvarande vattenflöde ger en indikation på en total årskostnad på 6,5 Mkr och en specifik kostnad på 1,25 kr/m³.
Projektdokumentationen finns här:
Recipientpåverkan, behov av avancerad rening och integrering i Sundsvalls framtida avloppsvattenhantering
Under 2019 - 2021 genomförde MittSverige Vatten & Avfall i samarbete med WSP Environmental och IVL Svenska Miljöinstitutet en förstudie med syfte att utreda behovet av läkemedelsrening vid de tre största reningsverken i Sundsvall samt vid ett nytt centraliserat reningsverk och om behovet fanns utreda förutsättningar för att bygga ut för avancerad rening vid antingen tre reningsverk eller vid ett stort. Projektet genomfördes med finansiellt stöd av Naturvårdsverket.
Några slutsatser är:
En läkemedelsrening utifrån recipientpåverkan bedöms inte som nödvändigt förutom för Tivoli ARV där etinylöstradiol och eventuellt oxazepam riskera att påverka Sundsvallsfjärden negativt vid nuvarande drift. Vid implementering av kväverening bedöms dock påverkan av etinylöstradiol reduceras. För reduktion av oxazepam räcker dock inte kväverening och en kompletterande rening för reduktion av läkemedelsrester kan behövas.
Om avancerad rening ändå ska implementeras visar kostnadsberäkningarna för de olika scenarierna tydligt att en implementering av läkemedelsrening vid ett nytt centraliserat reningsverk blir billigare än investering vid de tre befintliga reningsverken.
Även driftkostnaderna per år beräknas vara högre sammanslaget för de tre befintliga verken (>5,5 Mkr/år) än för Kubikenborg ARV (>2,8 Mkr/år).
Specifika kostnader för en avancerad rening som inkluderar både investerings- och driftkostnader vid det tre befintliga reningsverken respektive ett centraliserat verk beräknas till 0,8 kr/m³ respektive 0,4 kr/m³.
Jämfört med kostnader för huvudreningen (konventionell rening) skulle driftkostnaden öka med 9 - 27 % vid de olika anläggningarna. Investeringen i en avancerad rening skulle utgöra <2 % av totalinvesteringen för Kubikenborg ARV och 9 - 13 % av nyinvesteringen vid de tre befintliga reningsverken.
En erfarenhet från det genomförda projektet är att det ur ett miljöjuridiskt perspektiv finns försvårande omständigheter att identifiera en relevant reningsnivå av läkemedelssubstanser utifrån ett recipientperspektiv. Oklarheter finns kring hur stor påverkan (försämring) av recipienten som är acceptabel eller innebär ett äventyrande av möjligheterna att uppnå rätt kvalitet på vattenmiljön. Därmed är det en oklarhet kring skäligheten att investera i en viss nivå av rening, utifrån ett recipientbehov, och den kommer att finnas tills dess att ett antal frågetecken utretts kring den svenska implementeringen av icke-försämringskravet inom svensk vattenförvaltning.
IVL:s egenutvecklade beröringsfria sensor testas i en testbädd för sensorutveckling. Testbädden inkluderar bland annat en 4 meter djup brunn för att efterlikna förhållanden på ledningsnät. Det finns möjlighet att späda avloppsvatten med kranvatten till olika koncentrationer för att skapa förutsättningar för att enkelt kalibrera och validera olika sensorer.
Sensorn som nu testas använder bild- och dataanalys för att mäta turbiditet och vätskenivå i brunnen utan att behöva vara i kontakt med själva vattnet. Just att sensorn är beröringsfri medför stora fördelar när det kommer till underhåll av sensorn.
En läkemedelsrening utifrån recipientpåverkan bedöms inte som nödvändigt förutom för Tivoli ARV d
En tillämpning vi har identifierat är förebyggande underhåll av en stads ledningsnät för spill och dagvatten. Inom EU projektet SCOREwater (https://www.scorewater.eu/) utvärderar vi just nu 6 stycken sensorer i Göteborgs stad. Förebyggande underhåll baserat på sensorn kan leda till följande nyttor:
- Ökad kapacitet vilket leder till mindre miljöpåverkan och färre översvämningar
- Färre manuella inspektioner vilket man sparar tid/resor genom och skapar färre trafikstörningar
- Längre livslängd på ledningsnätet då man endast spolar vid behov
- Förbättrat underlag för när man planerar renovering av sitt ledningsnät
- Snabbare respons genom mätning i realtid vilket kan minska utsläpp eller undvika översvämningar
Indikation för att utföra förebyggande underhåll nås med hjälp av:
- Turbiditet i kombination av nivå över tid vilket ger uppskattning av belastningen eller avvikelser i nätet.
- Bildanalys som ersätter manuell inspektion av brunnar
2015 tog Simrishamns kommun vid Hanöbuktens kust ett initiativ för att genomföra konkreta åtgärder för vattenmiljön. Tillsammans med IVL Svenska Miljöinstitutet beslutade Simrishamn att starta ett projekt för att designa, implementera och utvärdera en fullskalig anläggning för avlägsnande av mikroföroreningar som läkemedelsrester och hormonstörande ämnen ur det kommunala avloppsvattnet.
Denna ambition gick i uppfyllelse inom ett VINNOVA-baserat program, Utmaningsdriven Innovation och genom ett beslut i fullmäktige om att investera i en fullskalig demonstrationsanläggning. Eftersom regionen, inklusive Simrishamn kommun, har upplevt vattenbrist de senaste åren beslutades att också utvärdera möjligheten att återanvända det behandlade vattnet genom infiltration till grundvattnet.
Fullskaleanläggning som uppfördes under 2018 och stod färdig i januari 2019 består av tre parallella avancerade behandlingsystem; ett som endast består av granulerat aktivt kol (GAC), ett med ozonering i kombination med sandfilter och ett bestående av ozonering i kombination med aktivt kol. De tre systemen visar en tydlig avskiljning av läkemedel men även av andra föroreningar.
Detta överensstämmer med tidigare studier av dessa system och särskilt att kombinationen av ozonering med GAC framstår som det mest effektiva behandlingsystemet. Förbehandlingen med mikrofiltrering ( utgör en viktig del för en robust drift men bidrar även till avskiljningen av oönskade ämnen över systemet som helhet.
Den utökade utvärderingen av det behandlade vattnet för återvinningsändamål visade också goda resultat. Avlägsnandet av läkemedel, hormonstörande ämnen och antibiotika var nästan hundraprocentig och indikerar att vattnet bör kunna återanvändas, exempelvis genom infiltration till grundvattnet.
Projektdokumentationen finns här:
Dagens samhälle står inför en rad olika utmaningar relaterat till miljö- och klimatfrågor. Flera olika miljöparametrar är starkt sammankopplade och påverkar varandra. Klimatför-ändringarna och den pågående föroreningen av vattenmiljön kommer till exempel att ytterligare öka trycket på naturliga vattenresurser och leda till ökad brist på tillgång till rent vatten i många regioner i världen; så även på Gotland. Därför ökar behovet av återvinning av avloppsvatten.
Vi har i detta projekt utvärderat om återvinning av avloppsvatten samtidigt kan förbättra möjligheterna att avskilja oönskade ämnen i den koncentratström som återstår efter återvinningen och som är tänkt att ledas till recipient.
Innovativ rening av läkemedelsrester vid återvinning av avloppsvatten vid Visby reningsverk
Pilotprojektet har visat att återvunnet vatten med drickvattenkvalité kan produceras och att en effektiv rening av RO-retentat för läkemedelsrester kan åstadkommas med olika reningstekniker. Detta innebär att det går att åstadkomma en attraktiv process där merparten av avloppsvattnet kan hållas kvar på land och att den mindre volymen som släpps till recipienten kan renas från läkemedelsrester.
Projektet genomfördes med hjälp av en pilotanläggning för recirkulation av renat avloppsvatten vid Region Gotlands reningsverk i Visby med hjälp av avancerad membranteknik. Vid produktion av ett återvinningsbart vatten avskiljs mikroföroreningarna som läkemedelsrester till ett koncentrat (retentat) som därefter kan vidarebehandlas innan det leds till recipienten.
Resultaten från pilotförsöken visar att aktivt kol framstår som den mest kostnadseffektiva tekniska lösningen som skulle kunna implementeras för behandling av retentat. Projektet har visat att om läkemedelsrening ska implementeras kan det vara både resurseffektivt och kostnadseffektivt att recirkulera avloppsvatten och rena en mindre ström med avseende på läkemedelsrester.
Förutom att visa de tekniska möjligheterna beskriver och diskuterar projektet även andra aspekter för recirkulering av renat avloppsvatten och ett minskat utsläpp av mikroföroreningar.
Projektdokumentationen finns här:
Ett axplock av större projekt som genomförts vid Sjöstadsverket
- Systemförslag för rening av läkemedelsrester och andra prioriterade svårnedbrytbara ämnen
- R3Water - Demonstration of innovative solutions for Reuse of water, Recovery of valuables and
- Resource efficiency in urban wastewater treatment
- Ombyggnad av aktivslam reningsverk till MembranBioReaktor
- Softsensor
- ReUse - Utveckling och optimering av vattenreningsprocesser och -system för en uthållig återanvändning av renat avloppsvatten i samhället
- Effektivisering av biogasproduktion
- Anammoxteknik för kvävereduktion
- Silvernanopartiklar i reningsverk
- Membrandestillation för uppkoncentrering/rening av olika vattenströmmar
- Minska utsläppen av växthusgaser från svensk hanteringen av avloppsvatten och avloppsslam
- ITEST - energieffektivare och förbättrat avloppsrening genom använding av spillvärme
- Systemförslag för rening av läkemedelsrester och andra prioriterade svårnedbrytbara ämnen
- R3Water - Demonstration of innovative solutions for Reuse of water, Recovery of valuables and Resource efficiency in urban wastewater treatment
- Ombyggnad av aktivslam reningsverk till MembranBioReaktor
Softsensor - ReUse - Utveckling och optimering av vattenreningsprocesser och -system för en uthållig återanvändning av renat avloppsvatten i samhället
- Effektivisering av biogasproduktion
- Anammoxteknik för kvävereduktion
- Silvernanopartiklar i reningsverk
- Membrandestillation för uppkoncentrering/rening av olika vattenströmmar
- Minska utsläppen av växthusgaser från svensk hanteringen av avloppsvatten och avloppsslam
- ITEST - energieffektivare och förbättrat avloppsrening genom använding av spillvärme