Avloppsreningsanläggningar är idag utformade för att rena bort föroreningar i form av organiskt material, suspenderade fasta ämnen och växtnäringsämnen (exempelvis fosfater och nitrater). Myndighet i Sverige har satt upp restriktioner och lagar gällande hur mycket av de olika föroreningarna som det är okej att utgående vatten innehåller. En typ av föroreningar som dock inte blivit undersökt och som inte har lika tydliga restriktioner och utsläppslagar är utsläpp av läkemedelsrester och aktiva läkemedelssubstanser. Den största andelen av läkemedelsrester som återfinns i avloppsvatten är på grund av mänsklig konsumtion. Människan har under evolutionen alltid strävat efter att hitta nya metoder för att leva längre, må bra och undvika smärta. Under de senaste årtiondena har konsumtionen av läkemedel ökat, detta på grund av behandling av åldersrelaterade och kroniska sjukdomar, i kombination med en ändrad och mer generös receptutskrivning från sjukhusen. Läkemedlen som vi konsumerar kommer inte att brytas ner helt av våra kroppar, och restprodukterna kommer utsöndras vida urinen. Urinen kommer sedan, vi avloppen, komma till ett av de lokala avloppsreningsverken, som idag inte har förmåga att rena bort de aktiva läkemedelssubstanserna från vattnet. Det kommer sedan att påverka omgivande vattendrag, djurliv och på lång sikt även ekosystemen. Tidigare studier har genomförts med syfte att hitta miljövänliga och hållbara metoder för att rena vattnet från mikroföroreningar och läkemedelsrester. En av teknikerna som undersökts är oxidation och adsorption processer. Ett sätt att genomföra oxidation är genom ozonering, som genom sin höga oxidationspotential och miljövänliga slutprodukter i form av bland annat syre gör den till ett miljövänligt alternativ. Vad gäller adsorption processer så är aktivt kol en av de vanligaste teknikerna som används idag och det har visat på goda resultat. Ett vanligt förekommande problem med aktiva kolfilter är att det måste bytas ut när det blivit mättade vilket både kostar pengar, arbetskostnader och en avstannad vattenprocess. Denna avhandling behandlar utvärdering och process optimering av vattenrening vid behandling av ozon med avseende att rena vatten från aktiva läkemedelssubstanser. För att göra detta har två pilotanläggningar för vattenrening, placerade på två olika platser i Sverige (plats 1 och plats 2) undersökts och optimerats. Båda systemen är utrustade med ett sandfiltersteg, ozonerigssteg anst ett avslutade poleringssteg i form av aktivkolbädd. De två olika systemen är kopplade så inkommande vatten är utgående vatten från likat avloppsreningsverk. Undersökta variabler är injicerad ozonhalt (uteffekt baserat på ozongeneratorns kapacitet) och i ett av fallen, vattenflödet genom systemet. Syftet med arbetet var att hitta optimala driftförhållande med avseende på reducerad mängd läkemedelssubstanser i vatten och energiförbrukning. Resultaten visade att den parameter som influerade resultatet mest var mängden ozon som injicerades till systemet. Systemet som var installerat på plats 2 var det mest effektiva baserat på både energiförbrukning per m3 vatten och med avseende på reningsgraden på vattnet. Systemet rena vattnet från läkemedelssubstanser upp till mellan 95–100%, vid ett vattenflöde på 16 m3/h och en uteffekt av ozongeneratorn på 75%. Systemet på plats 1 hade en halverad ozonkapacitet jämfört med systemet på plats 2 och visade inte på fullt lika effektiv rening. Vattnet som bäst renat till 80%, vid ett vattenflöde på 2,5 m3/h och en uteffekt av ozongeneratorn på 100% (motsvarar 50% på plats 2). / Wastewater treatment plants today are designed to reduce pollutants in the form of organic material, suspended solids, plant nutrients (phosphates and nitrates) and microbes from the water. Governments have set up restrictions and laws around in what amount release of different pollutants is acceptable or not. But one type of pollutant that have not been investigated to the same degree is the micropollutants such as pharmaceuticals or active pharmaceutical ingredients (APIs). The biggest amount of APIs release to water is due to human consumption of medicine. Humans have during the evolution strived to find new ways to live longer, stay healthier and avoid pain. Over the last decade there has been an increased consumption of medicine, due to the need to treated ageing related and chronic diseases, together with a change in the clinical practice leading to a more generous prescription approach. The APIs that we consume will not be totally decomposed in our body, which means that we sooner or later will exude it in form of example urine. The urine will end up in the local WWTP, which today, does not have the ability to reduce APIs in large amount. Due to this, release of APIs to surrounding watercourse will come to affect the animals and eco-system. Many studies have been done with a goal to find an environmentally friendly way to reduce micropollutants from the wastewater. One of the techniques that has been investigated is oxidation (e.g., ozonation) and adsorption (e.g., activated carbon) processes. Ozonation is an ideal technique due to the high oxidation potential of ozone, environmentally friendly end-products (e.g. oxygen) and low sludge production. Several reports elucidated that application of ozonation for wastewater can have a reducing effect of APIs, and a more studied technique for removal of micropollutants and APIs is activated carbon (AC). But AC has some common struggle, one example is that it works as a filter and that it due to adsorption can be saturated. The project contained evaluation and process optimization of water purification by oxidation with ozone with aim to purifying water from APIs. To do this, two pilot plants for water purification, located in two different locations in Sweden (location 1 and location 2) will be evaluated and optimized. Both systems are equipped with a sand filter, ozonation step and a polishing step of activated carbon. The two different systems are connected so that incoming water to the system, is outgoing water from a local wastewater treatment plant. The variables evaluated are injected ozone concentration (output power based on the capacity of the ozone generator) and in one of the cases, the water flow through the system. The purpose of the work was to find optimal operating conditions regarding reduced amount of drug substances in water and energy consumption. The system installed at location 2 is the most effective system from a perspective of both micropollutants reduced and energy used per m3. The API reduction is between 95-100% for the outgoing water and the ozonation step stands for 95-100% of that reduction, which increases the lifetime of the GAC filter. For optimal process settings a water flow of 16 m3/h and an out effect of 75% from the ozone generator was determined. At location 1 the APIs reduction achieved was 80% after ozonation and 100% after the GAC filtration, and the process settings were 100% out effect (correspond to 50% at location 2) on the ozone generator and a water flow of 2.5 m3/h.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-305285 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Söderström, Frida |
| Publisher | KTH, Resursåtervinning |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2021:235 |
Page generated in 0.003 seconds