Annons Kamstrup 2024

Regine Ullman och Roger Löfquist.

Lyckade försök med membran- och kolfilter

Cirkulation 4/19

Efter flera års arbete med försök och sammanställning/analys av data från pilot­anläggning, är det nu klarlagt vid Kalmar reningsverk att efterpolering av renat avloppsvatten med membran- och kolfilter effektivt avskiljer mikroföroreningar av olika slag. Det filtrerade avloppsvattnet uppfyller till exempel kriterierna för »utmärkt badvattenkvalitet«.

Text/Jan Andersson

Det var i början av 2017 som en befintlig pilotanläggning för ultrafiltrering genom membran, vid reningsverket i Kalmar, kompletterades med kolfilter innehållande granulerat aktivt kol (GAK). Detta blev inledningen till ett långtidsförsök över samtliga årstider med syfte att bland annat undersöka hur pass effektivt pilotanläggningens filter kunde avskilja mikroföroreningar från renat avloppsvatten under olika förhållanden som till exempel flöden och temperatur.

– Ett övergripande mål med denna studie var att skaffa oss kunskap och erfarenheter om effektivitet och drift för att kunna bedöma huruvida ett sådant poleringssteg skulle vara lämpligt vid en eventuellt framtida modernisering av reningsverket, men också att skapa dataunderlag för design av polersteg UF/GAK och visa hur även andra kommuner kan använda denna processlösning, säger Regine Ullman, projektledare Kalmar Vatten AB.

När Cirkulation senast besökte reningsverket i Kalmar hade pilotanläggningen varit i drift under bara en månad. Redan då verkade försöket bli mycket bra med god avskiljning av såväl bakterier som läkemedelsrester. Se »Lovande försök med membran- och kolfilter« (Cirkulation 3/17).

Nu är alltså försöksperioden avslutad och projektet redovisat i en rapport, Svenskt Vatten Utveckling, Rapport Nr 2019-01: »Ultrafilter och granulerat aktivt kol för avskiljning av mikroföroreningar«. En av rapportförfattarna är Regine Ullman.

– Insamlad och analyserad data från lång driftperiod och med skiftande förhållanden tillåter vetenskaplig utvärdering, och vi anser våra slutsatser vara väl underbyggda, menar hon.

Som nästan alltid i vetenskapsrapporter omnämns och tackas alla de personer som på ett sätt eller annat varit direkt involverade i aktuellt projekt. Mera sällan omnämns de, vars medverkan varit förutsättning för ett lyckat projekt, men som ändå inte deltagit aktivt med provtagning, analys, utvärdering med mera. I detta fall handlar det om pilotanläggningens placering i slamavvattningens lokaler.

– Ovärderligt är Roger Löfquists oändliga tålamod med störningar i form av kors- och tvärliggande rör inom verksamhetslokalerna samt det stora oväsen pilotanläggningen orsakat under lång tid, framhåller Regine Ullman.

Pilotanläggningen är utformad som polersteg efter en långtgående reningsprocess i det befintliga reningsverket med bland annat kvävereduktion och efterfällning. Det renade avloppsvattnet behandlas genom mikrosilning innan det leds till membranfiltret för att senare via utjämningstank föras vidare till GAK-filtret. Till anläggningen hör också utrustning för tvättning av membran samt för backspolning av GAK-filtret.

Annons Abonnemangspaket Abonnemangspaket

Arbetet med provtagning för analys av mikroföroreningar med mera blev omfattande med vattenprover för analys från flera processteg hos såväl reningsverket som pilotanläggningen. Från renings­verket togs dygnsprov regelbundet varje månad, från pilotanläggningen blandprov varje vecka. Därutöver togs fasta granuler ut från GAK-filtret.

Prover från pilotanläggningen analyserades för kemiska och biologiska parametrar av analysföretaget Eurofins, medan organiska mikroföroreningar analyserades av Högskolan i Kristianstad. Mikroskopanalyser av granuler, för studier av biofilmsutveckling, genomfördes vid Kalmar Vattens laboratorium. Avseende det senare kunde konstateras att redan efter ett par veckors drift utvecklades bakterier och filament.

Därefter tillkom till detta lilla ekosystem med tiden flera arter, efter sex veckor med exempelvis i sammanhanget högre arter som nematoder och hjuldjur. Om utveckling av biofilm i kolfilter bidrar till ytterligare rening är detta positivt. I annat fall kan beläggning av biofilm på kolgranulerna leda till försämrad adsorption hos dessa.

Så till några reningsresultat från pilotanläggningen. När det gäller avskiljning av kväve och fosfor sker ju merparten av avskiljningen av dessa ämnen vid behandling i reningsverkens biosteg och kemisk fällning, så även i Kalmar. När det gäller resthalter fosfor från reningsverket består detta till mellan 80 och 90 procent som partikelbunden fosfor, vilket effektivt till 100 procent avskiljdes i pilotanläggningen, och huvudsakligen i membranfiltret. Beträffande kväve blev det knappast någon reduktion alls av sammanlagda lösta kväve­fraktioner, vilket heller inte var väntat på samma sätt som det för fosfor. Ammonium minskade något, medan nitrat ökade i GAK-filtret, det senare kanske genom nitrifikation i den biofilm som utvecklades där.

Reduktionen av mikroorganismer visade sig bli mycket god i membranfiltret. Med en porstorlek på 0,02 µm utgör membranen en svårgenomtränglig barriär för encelliga organismer på cirka 1 µm. Vid några tillfällen (och vid höga flöden) lyckades dock E.coli- och kolibakterier passera filtren till åtminstone mätbara koncentrationer. I huvudsak och generellt var avskiljningen av mikroorganismer dock mycket god och vattnet efter filtren av »utmärkt badvattenkvalitet«.

Mikroföroreningar är ett samlingsnamn för ett mycket stort antal olika lösta organiska ämnen, exempelvis läkemedelsrester och hormoner. De är oftast för små för att avskiljas i membranfilter, men fastnar/adsorberas i kolfilter. Effektiviteten är av naturliga skäl bäst när kolfiltret är nytt, därefter avtar den på grund av mättning eller av biofilm som utvecklats i filtermassan. Backspolning av kolfilter är därför nödvändig, men till slut blir filtermassan från reningssynpunkt »förbrukad« och måste ersättas med nytt material. I stort kan dock sägas att under försökstidens första 10 000 bassängvolymer var reduktionen av mikroföroreningar närmast 100-procentig. Men även vid försöksperiodens slut och efter 18 000 bassängvolymer låg reduktionen på över 80 procent som genomsnitt för de ämnen som analyserades.

I projektet ingick även att ta fram design och kostnadsbedömning för ett tänkt eventuellt framtida poleringssteg i fullskala för Kalmar AVR.

– Vid kostnadsbedömningen av en fullskaleanläggning för 90 000 pe har vi utgått från viss överdimensionering och med parallella linjer med tanke på bland annat underhållsarbeten som filtertvätt och backspolning, berättar Regine Ullman. Totalt kom vi fram till 2,80 kronor per kubikmeter för investering och drift.

Annons Wateraid