Nya EU-regler finns nu för återvinning av kommunalt avloppsvatten. De strängaste kraven gäller för bevattning av växande grödor som kan ätas i rått tillstånd. Reningsteknik som baseras på membran ger goda möjligheter att uppfylla de nya kraven.
Av: Hans Holmström
Återvinning av renat kommunalt avloppsvatten i jordbruk och industri medför alltid vissa risker. Det renade vattnets innehåll av oönskade restföroreningar (t ex mikroorganismer, organiska mikroföroreningar, plastpartiklar, näringsämnen och salter) måste anpassas till det aktuella användningsområdet.
EUs minimikrav för vattenåteranvändning
Minimikrav för återanvändning av renat avloppsvatten till olika användningsområden har av EU fastställts år 2020 (EU 2020/741). Förslag på lämpliga behandlingsmetoder anges även i reglerna, som inom något år ska inarbetas i medlemsländernas egna regelverk. Lokala myndigheter ges dock möjlighet att i enskilda fall ställa hårdare krav på vattenkvaliteten än vad som anges i minimikraven.
Det skarpaste kvalitetskravet (kategori A) gäller för växande grödor som kan konsumeras råa. I detta fall ska halten av E. koli ligga under 10 KBE per 100 ml (KBE = kolonibildande enheter). Rening med membranteknik gör att detta krav bör kunna uppfyllas i de flesta fall. En annan möjlighet att uppnå < 10 KBE/100 ml är givetvis att placera ett desinfektionssteg efter ett konventionellt avloppsreningsverk.
Membranfiltrering som separationsteknik för aktivt slam (MBR, membranbioreaktorer) medför att avskiljningsgraden för t ex E. koli, enterokocker och olika virus blir flera tiopotenser bättre än för ett konventionellt biosteg med aktivt slam.
Metoder att avlägsna oönskade organiska ämnen
Halterna av organiska mikroföroreningar (t ex läkemedelsrester, kosmetika, konserveringsmedel m m) i avloppsvatten kan i varierande grad sänkas med hjälp av ozon och/eller aktivt kol som granuler (GAK) eller pulver (PAK). I princip kan även nanofiltrering (NF) och omvänd osmos (RO) användas. Dessa filtreringsmetoder ger dock problem med hög energiförbrukning och avyttring av koncentraten från filtreringen med höga föroreningshalter.
PAK kan doseras till en MBR för att ytterligare förbättra avskiljningen av organiska ämnen, som då hamnar i slammet. Ett annat användningssätt för PAK i detta syfte är att utnyttja ett separat slutsteg, där ultrafilter (UF) används för att separera bort kolet från vattnet. I ett sådant PAK-steg kan man välja en PAK-produkt med liten partikelstorlek. Det medför att adsorptionshastigheten blir hög och reningsstegets storlek kan begränsas.
I en MBR räcker vanligen en PAK-dos på 10 – 20 mg/l för att uppnå en avskiljningsgrad på 80 % för en grupp indikatorämnen. Dosen styrs i första hand av kvoten mg PAK/mg DOC (DOC = Dissolved Organic Carbon). Membranens egenskaper påverkar dock inte dosen av PAK.
Avskiljning av mikroplast
Med mikroplast avses i artikeln plastpartiklar mindre än 5 mm. Man skiljer på primär och sekundär mikroplast. Den förstnämnda typen framställs industriellt och används i t ex kosmetika. Sekundär mikroplast bildas från större aggregat genom t ex slitage, exponering för UV-ljus och tvätt av textilier. Mikroplast kan anrikas i vattenmiljön. Den skadliga effekten på miljö och djurliv är dock enligt artikeln både oklar och omstridd. Med membran i reningskedjan för kommunalt avloppsvatten blir avskiljningsgraden för mikroplast minst 99 %.
Uppgifter från tre tyska MBR
I en tabell redovisas ett stort antal anläggningsuppgifter och driftresultat från tre tyska kommunala avloppsreningsverk med MBR. Två har trådmembran (Kaarst och Monheim) och det tredje membranplattor (Seelscheid). Kaarst i Ruhrområdet togs i drift redan år 2004 (torrvädersflöde ca 8000 m3/d). Seelscheid är nyare och betydligt mindre (torrvädersflöde ca 1350 m3/d).
Permeatflödet anges till 30 – 45 (Kaarst) och 30 l/m2, h (Seelscheid). Kemisk rengöring av trådmembranen (på plats) sker veckovis i Kaarst och 1 – 2 gånger per år för plattmembranen i Seelscheid. Membranens livslängd anges till 10 – 17 år för trådarna och större än 17 år för plattorna. Trådmembranen returspolas i 60 sekunder efter 900 sekunder i drift (Kaarst). Plattmembranen i Seelscheid returspolas däremot inte.
Energibehovet för hela reningsverken anges till i medeltal 0,65 kWh/m3 (Kaarst) och 0,61 kWh/m3 (Seelscheid). Enbart membranfiltreringen uppgick enligt artikeln till 0,20 respektive 0,22 kWh/m3.
Egen kommentar
De angivna energibehoven är anmärkningsvärt låga. Energidata från mitten av 2010-talet säger att en MBR behöver 0,7 – 1,5 kWh/m3. Ett konventionellt biosteg med aktivt slam förbrukar vanligen 0,2 – 0,4 kWh/m3. Några mer detaljerade uppgifter om energibehovet i de två tyska reningsverken finns dock inte i artikeln.
Slutsatser
Fördelar med membranteknik i kombination med aktivt slam är litet platsbehov, modulär uppbyggnad och effektiv vattenrening. Denna teknik lämpar sig därför väl då återvinning av renat avloppsvatten övervägs. Energibehovet sjunker gradvis genom teknikutveckling.
Källa: DWA fackgrupp KA-7 ”Membranverfahren” (2021): Membrantechnik in der kommunalen Abwasserbehandlung – eine Antwort auf neue Herausforderungen in der Wasserwirtschaft? Korrespondenz Abwasser, vol 68, nr 12/21, sid 993 – 1003.
