Ola Svahn och drifttekniker Stefan Borg samlar in granulerat aktivt kol vid Degeberga reningsverk. FOTO: Rasmus Holmberg

Läkemedelsrester renas i aktivt kol

Cirkulation 7/20

Som första avloppsreningsverk i Sverige bedriver sedan i våras Degeberga reningsverk i Kristianstads kommun fullskalig rening av läkemedelsrester via slutfiltrering genom granulerat aktivt kol. Resultaten hittills är mycket lovande med nära hundraprocentig avskiljning av flertalet analyserade substanser. Vidare är ett antal andra läkemedelssubstanser därutöver faktiskt under detektionsgränserna.

Text/Jan Andersson

Införandet av ett fjärde reningssteg, med filtrering genom aktivt kol-filter efter avloppsrening med biologisk behandling, kemisk fällning samt sandfiltrering, vid Degeberga reningsverk, har föregåtts av ett mångårigt samarbete mellan främst Högskolan Kristianstad (Molab), Kristianstads kommun och Malmberg Water AB. Såväl Naturvårdsverket som Havs- och vattenmyndigheten har också haft stor betydelse för projektets genomförande. De förra genom nittioprocentig kostnadstäckning av utbyggnaden i Degeberga. De senare genom beviljade anslag till det forskningsprojekt (Fram) som via fullskaliga pilotförsök visade framgång med konceptet avskiljning av läkemedelsrester genom efterfiltrering av biologiskt behandlat avloppsvatten via sand- och aktivt kol-filtrering.

– Det fanns flera skäl till att vi valde utbyggnad av reningsverket i Degeberga för rening av läkemedelsrester och andra mikroföroreningar, berättar Inger Hansson, utvecklingsstrateg, Tekniska förvaltningen, Kristianstads kommun.

– Det handlar huvudsakligen om känsligheten i recipienten Segesholmsån med dess stora naturvärden, men också om att vi skulle erhålla erfarenheter från fullskaledrift inför val av processutformning för den stora om- och nybyggnad vi nyligen har påbörjat vid det centrala avloppsreningsverket i Kristianstad. Vi såg ett tydligt samband mellan dessa båda projekt, nämner Inger Hansson.

En ansökan om investeringsbidrag för utbyggnaden av anläggningen i Degeberga skickades in till Naturvårdsverket i mitten av september 2018. Två månader senare kom beslutet om beviljade bidrag enligt ansökan. Dock med krav på snävt tilltagen tidsram för genomförandet av byggentreprenaden samt därutöver krav på redovisning av vissa erhållna reningsresultat, allt före den sista oktober 2020. Det senare blev ett bekymmer. Inom den korta tidsperioden skulle nämligen såväl framtagande av förstudie, som genomförande hinnas med.

– Vi insåg fort att traditionell upphandling av denna entreprenad knappast skulle hinnas med, inklusive risk för kanske tidsutdragen överprövning. Inte heller direktupphandling såg vi som lagligt förfarandealternativ. Däremot gjorde vi bedömningen att betrakta tillbyggnaden vid Degeberga, och dess betydelse för framtida teknikval vid om- och nybyggnad vid det centrala reningsverket i Kristianstad, som en del av detta projekt. Därför valde vi istället att genomföra tillbyggnaden i Degeberga som ett tilläggsavtal till det befintliga avtal vi har avseende vårt centrala reningsverk.  Vi trodde oss verkligen ha lagstöd för detta synsätt, säger Inger Hansson.

Konkurrensverket kom senare att intressera sig för denna lösning. Efter utredning kom myndigheten fram till att det nog ändå handlade om otillåten direktupphandling. Ett bärande skäl tycks ha varit geografisk distans mellan det centrala reningsverket och anläggningen i Degeberga. Påföljden blev förslag till ”upphandlingsskadeavgift” motsvarande 800 000 kronor. Något som senare fastställdes av förvaltningsrätten. Klädsamt nog valde Kristianstads kommun att inte begära överprövning av detta beslut. Kommunen trodde sig ha handlat rätt, men konkurrensverket hade annan uppfattning. Nu blev det ändå så att reningsverket i Degeberga byggdes ut enligt plan, och med synnerligen lyckade reningsresultat som följd.

Nu har jag gått händelseutvecklingen i förväg. Det hela startade många år tidigare och då med engagemang i dessa frågor från två fritt tänkande forskare vid Molab, Högskolan Kristianstad, Erland Björklund och Ola Svahn. Båda i arbete med forskning och utveckling inom analytisk kemi vid laboratoriet för kemisk analys av mikroföroreningar, som de båda varit med om att bygga upp från grunden. Analytisk kemi och kemisk analys är, för oss noviser i sammanhanget, måhända svårförståeliga begrepp.

– Kemisk analys är det man faktiskt gör med prov genom bestämning av kemisk sammansättning. Kvalitativ analys innebär att beståndsdelar i det studerade provet identifieras, medan kvantitativ analys innebär att mängder av ingående beståndsdelar (ämnen) bestäms, förklarar Erland Björklund.

– Med analytisk kemi avses en gren inom kemin som behandlar identifiering av kemiska föreningar och blandningar av sådana samt bestämning av proportionerna av beståndsdelarna. Det finns flera olika tekniker och metoder för att fastställa dessa, förtydligar han.

Engagemanget från de båda forskarna tycks ha ursprung i ett genuint intresse för såväl miljö som forskning. Erland Björklund menar att förhoppningsvis kan hans forskning bidra till framtida förbättringar och att Hanöbukten, och dess akvatiska miljö, framöver ska bli mera livskraftig än hittills. Ola Svahn påpekar att vi lever i ett kemikaliesamhälle, och vikten av att agera därefter, genom att bättre vårda våra gemensamma vattenresurser. Båda menar att vägen dit går genom bland annat bättre och förfinade analysmetoder. Hur annars ska kontroll och uppföljning av genomförda åtgärder inom vattenreningen kunna optimeras? Visionen tycks vara klar och handlar om att framtida utsläpp av avloppsvatten från landets reningsverk ska ha sådan kvalitet att den är bättre än den kvalitet som finns i recipienten. En annan bärande idé är den om att forskning inte enbart handlar om akademisk miljö.

Ska man vinna framgång i verkligheten bör akademisk forskning förenas i samarbete med dels industri, dels med praktiskt verksamma drifttekniker vid landets reningsverk, vilka redan utför ett förtjänstfullt arbete med syfte till ständigt pågående förbättringsarbete.

– Det var bland annat utifrån dessa synsätt vi startade arbetet med att förfina och utveckla kemiska analysmetoder, men vi ville också bidra till att lösa miljöproblemet med mikroföroreningar med hjälp av avancerad reningsteknik. Vid den tidpunkten, runt 2014, uppfattade vi det som att ozonbehandling av renat avloppsvatten var rådande standard. Men det finns en problematik förknippad med ozon som handlar om skadliga transformationsprodukter. Vi ville därför undersöka möjligheten att via en annan teknik, slutfiltrering genom granulerat aktivt kol, uppnå bättre resultat, berättar Ola Svahn.

En början var att undersöka den faktiska effektiviteten hos olika typer och fabrikat av granulerat aktivt kol (GAK) som marknaden erbjuder. För många av oss är »aktivt kol« just bara det, men så tycks det alls inte vara. Det finns skillnader som beror på kolets ursprungsmaterial, tillverkning och aktiveringsprocess. Ola Svahn och Erland Björklund tog beslutet att vidare, utifrån blott kemiska aspekter, undersöka nio olika typer av GAK och deras förmåga att avskilja mikroföroreningar, särskilt läkemedelsrester.

Undersökningen gjordes med ett unikt verktyg som utvecklats på Molab. Resultaten visade tydligt att visst »aktivt kol« tycks vara bättre än andra på att avskilja visas typer av föroreningar. Nära nog samtidigt kom en inbjudan från Havs- och vattenmyndigheten till forskare inom ämnesområdet att delta i en undersökning på detta tema. Sagt och gjort, så föddes projektet Fram med ekonomiskt stöd från Havs- och vattenmyndigheten. Utifrån övertygelsen att det är endast genom samverkan som den utövande forskningen kan få verkligt genomslag i praktiken undersöktes samarbete med andra aktörer. Så kom det sig att Måns Hansson, då hos Malmberg Water AB, numera anställd hos NCC, medverkade i utformandet och konstruerade pilotanläggningen för avancerad rening via sand- och kolfilter efter konventionell reningsteknik vid avloppsreningsverk.

Pilotanläggningen prövades i en första studie vid reningsverket i Osby (se Cirkulation 3/16). Senare, och under cirka två och ett halvt års effektiv drifttid (40 000 bäddvolymer och 40 0000 kubikmeter) inom en fyraårsperiod, arbetade piloten vid reningsverket i Kristianstad. Resultaten var mycket lovande; anläggningen fungerade problem­fritt och kolets reningsförmåga översteg den förväntade under drifttiden, vilket övertygade de båda forskarna att tekniken som den utformats i Fram var väl värd att prövas i full skala vid ett mindre reningsverk. Resultaten visade till exempel att reningsgraden för diklofenak, den verk­samma substansen i Voltaren, låg nära 80 procent eller över under hela försöksperioden. Av de undersökta ämnena visade 18 av 20 liknande eller bättre reduktion, upp till en drift av 30 000 bäddvolymer.

Samtidigt har utvecklingsarbetet med att förbättra analysmetoderna och förenkla provtagningen fortsatt på Molab. Ett nytt verktyg har utvecklats för effektivare hantering av vattenprover. För att rätt förstå finessen med detta krävs dock viss förståelse av hur processen från provtagning till analys går till. Normalt tas ett vattenprov vid reningsverket eller i recipienten. Därefter skickas proverna till laboratorier för vidare provupparbetning där proverna renas och koncentreras innan de analyseras i, och kvantifieras, i masspektrometern. Sådan upparbetning av vattenprover har hittills bara kunnat utföras vid mottagande laboratorium.

Ola Svahn har emellertid tagit fram och utvecklat en enkel och robust teknik som innebär att provtagaren redan på plats kan koncentrera vattenproverna till den typ av absorbent som krävs inför analys. När tekniken används behöver därför endast den plastpatron innehållande adsorbenten (med ämnena som ska analyseras) skickas in till laboratorierna. Därmed kan transporterna av vätskor till olika laboratorier minska väsentligt, vilket underlättar och förbättrar provhanteringen. Tekniken tillämpas fullt ut i Degeberga.

Alltnog, utbyggnaden med ett fjärde reningssteg vid Degeberga tycks vara framgångsrik. Anläggningen fungerar problemfritt enligt Stefan Borg, drifttekniker vid reningsverket, och reningsresultaten är de förväntade efter 3 000 bäddvolymer berättar Ola Svahn, men tillägger att mycket utvärderingsarbete återstår innan vi kan säga att fullskalan fungerar lika bra som pilotanläggningen. Vi är också nyfikna på resultaten från de två olika typer av kol som anläggningen är utrustad med. Stefan uppskattar att även hans synpunkter har beaktats i sammanhanget.

– Det är kul att ha varit litet medverkande i projektet och fått tillfälle att meddela synpunkter och att aktivt medverkat i det hela från början, säger Stefan Borg. Anläggningen tycks nu sköta sig själv och provtagningen löper på som brukligt.

Från Kristianstads kommun följs utvecklingen i Degeberga med spänning.

– Det ser väldigt lovande ut avseende reningsresultaten, medger Inger Hansson. Men när det gäller analys av driftskostnader med mera behöver vi längre drifttid. Frågan om hur länge kolfilterna fungerar innan de behövas bytas ut eller regenereras är ju inte oväsentlig i sammanhanget, avslutar Inger Hansson.