Läkemedel och per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) har identifierats i utgående vatten från avloppsvattenverk där förekomsten av dessa mikroföroreningar har fått mycket uppmärksamhet då dessa ämnen har visats kunna leda till negativa effekter på den akvatiska miljön. De traditionella reningsteknikerna som idag används på avloppsreningsverk (ARV) har begränsad reningseffekt på mikroföroreningar där ett särskilt reningssteg för avancerad rening av mikroföroreningar krävs för att minska utsläppen av dessa till miljön. Denna studie syftade till att undersöka reduktionen av mikroföroreningar vid kombination av granulärt aktivt kol (GAK) och anjonbytare (AIX). Samt att undersöka vilken utformning, uppströmsflöde med fluidiserad bädd eller nedströmsflöde med fixerade bäddar, som fungerade mest effektivt med avseende på driftstabiliteten. Vidare syftade arbetet till att utifrån tidigare insamlade data från liknande kolonnförsök på Uppsala Vatten utreda eventuell korrelation mellan totalt organiskt kol (TOC), löst organiskt kol (DOC) och UVA med läkemedel och PFAS som skulle kunna användas som uppföljningsmetod i det senare fullskaliga reningssteget på Kungsängsverket. Kolonnförsöken bestod av sju kolonner vilka delades in i tre driftlinjer. Driftlinje ett bestod av ett GAK-filter med Cyclecarb 401 följt av ett AIX-filter med Purolite 694E, liknande utformning användes för driftlinje två men där GAK-filter med Filtrasorb 400 användes i stället för Cyclecarb 401. Samtliga filter i driftlinje ett och två drevs med nedströmsflöde. Den sista driftlinjen som undersöktes bestod av Cyclecarb 401 följt av två AIX-filter med uppströmsflöde och fluidiserade bäddar. Till varje driftlinje pumpades utgående vatten från Kungsängsverket ARV genom en förbehandling bestående av två patronfilter. I GAK- och AIX-filtren med nedströmsflöde användes en kontakttid på 15 respektive 5 minuter medan en kontakttid på 2 minuter användes för de fluidiserades AIX-filtren. Reningseffektiviteten undersöktes med avseende på PFOS, diklofenak, citalopram, metoprolol och oxazepam vid två tillfällen motsvarande 100 respektive 5 000 behandlade bäddvolymer i GAK-filtren. Utifrån analyserna beräknades reduktionsgraden över de enskilda filtren samt över varje driftlinje. Driftstabiliteten undersöktes genom att jämföra backspolningsbehovet för de tre driftlinjerna samt genom att undersöka reduktionen av TOC, DOC och UVA över dessa. Resultaten visade på god reduktion av mikroföroreningar över samtliga driftlinjer, där reduktionen var över 80 procent. Vid jämförelse av de olika GAK-filtren uppvisade Cyclecarb 401 högre reduktion av PFOS och diklofenak jämför med Filtrasorb 400. Seriedrift av GAK- och AIX-filter visades komplettera varandra där mikroföroreningar som avskildes sämre av GAK avskildes i efterföljande AIX vilket medför ett mer resurseffektivt användande av adsorbenterna. Stabiliteten med avseende på backspolningsbehov och reduktion var högst för driftlinje tre och viss korrelation mellan TOC och UVA och några mikroföroreningar kunde ses men där fler analyser skulle behövas för att undersöka detta närmare. / Pharmaceuticals and poly- and perfluoroalkyl substances (PFASs) have been detected in outgoing water from wastewater treatment plants (WWTPs) where the presence of these micropollutants (MPs) has received much attention as these substances have been shown to lead to negative effects on the aquatic environment. The traditional treatment techniques currently used at WWTPs have a limited treatment effect on MPs, where an alternative treatment step for advanced treatment of MPs is required to reduce the emission of these to the environment. This study aimed to investigate the reduction of MPs for the combination of granular activated carbon (GAC) and anion exchange resin (AE) and to investigate which design (i.e., upstream flow with fluidized bed or downstream flow with fixed beds), worked most effectively in terms of operational stability. Furthermore, the work aimed to investigate, based on previously collected data from similar column experiments at Uppsala Water and Waste AB, correlation between total organic carbon (TOC), dissolved organic carbon (DOC) and UVA with pharmaceuticals and PFAS that could be used as a follow-up method in the later full-scale treatment step at Kungsängsverket. The column experiments consisted of seven columns which were divided into three operating lines. Operating line one consisted of a GAC filter with Cyclecarb 401 followed by an AE filter with Purolite 694E, similar design was used for operating line two but with Filtrasorb 400 instead of Cyclecarb 401, both lines with downstream flow. The last operating line consisted of Cyclecarb 401 followed by two AE filters with upstream flow and fluidized beds. Outgoing water from Kungsängsverket WWTP was pumped to each operating line through a pre-treatment consisting of two cartridge filters. In the GAC and AE filters with downstream flow a contact time of 15 and 5 minute respectively, was used, while a contact time of 2 minutes was used for the fluidized AE filters. The reduction efficacy was examined for five selected MPs PFOS, diclofenac, citalopram, metoprolol and oxazepam on two occasions corresponding to 100 and 5 000 treated bed volumes in the GAC filters. Based on the analyzes, the degree of reduction was calculated over the individual filters and over each operating line. Operational stability was examined by comparing the backwashing need for the three operating lines and by examining the reduction of TOC, DOC and UVA over these. The results showed a good reduction of MPs for all operating lines, where the reduction was over 80 percent. Cyclecarb 401 showed a higher reduction of PFOS and diclofenac compared to Filtrasorb 400. Series operation of GAC and AE filters was shown to complement each other, where MPs that showed lower separation in GAC were separated in subsequent AE, which results in a more resource-efficient use of the adsorbents. The stability seen to backwashing needs and reduction was highest for operating line three. The correlation study showed correlation between TOC and UVA with some of the MPs, but more samples would be needed to investigate this further.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-477801 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Olofsson, Lovisa |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC W, 1401-5765 ; 22017 |
Page generated in 0.0023 seconds