Avskiljning av läkemedelsrester i våtmark, med eller utan

Avskiljning av läkemedelsrester i våtmark med olika strömnings- och syreförhållanden har undersökts i laboratorie- och fullskala. Ett tiotal läkemedel har provats och resultaten är överlag goda.

Av: Jörgen Haneus

Våtmarker med horisontell eller vertikal strömningsriktning (infiltration) är vanliga avloppsenheter i rurala områden. I stora delar av Europa mynnar utflödena i små vattendrag. I sådana fall kan koncentrationerna av läkemedelsrester störa det akvatiska livet.

Undersökning har gjorts i fullskala av en hybridvåtmark som tar emot avloppsvatten från en vårdinrättning. Komplettering har genomförts i satsvis laboratorieskala där inverkan av luftning och hydraulisk uppehållstid har testats. I våtmarken blev avskiljningen av de utvalda läkemedelsresterna utmärkt; > 90 %. Avskiljningen av några läkemedel gynnades av luftning i samband med våtmarkspassagen.

Bakgrund

Flera läkemedelsrester är så persistenta i vattenmiljön att de kan användas som indikator på avloppsvattenutsläpp. Koncentrationerna är dock vanligen mycket låga; i nivåer på ng/L. I små vattendrag med ringa utspädning har dock halter av något vanligt ämne detekterats på µg/L-nivå.

Våtmarker (CW – Constructed Wetland) används mest till avloppsvattenbehandling för mindre bosättningar. De kan ha ytligt flöde eller undermarksflöde eller kombinationer därav.

De har visats åstadkomma avskiljning av läkemedelsrester i god, men varierande omfattning, Dock är detaljkunskaperna ännu måttliga.

Artikeln vill därför visa avskiljningen av ett tiotal läkemedelsrester (i avloppsvatten från en vårdinrättning i Antwerpen-regionen)) efter passage av en våtmark med undermarksflöde och effekten på mottagande, mindre vattendrag. Inverkan av luftning och uppehållstid har studerats i separata labratorieexperiment.

Försök

Fullskaleanläggningen byggdes 2015 och består av en infiltrationsvåtmark följd av en våtmark med horisontellt flöde under mark. Sammanlagd yta 40 * 6 m² och med ett djup av 110 cm. Båda delarna är vattenmättade. Bäddmaterialet är LECA Φ 8/16 mm, men delen med horisontellt flöde är delvis också fylld med tobermorite; ett kalciumsilikathydrat. Luftning sker via perforerade rör (FBA) och kompressor (150 m³/h), som styrs av inloppspumpen. Bäddarna är planterade med bladvass och svärdsliljor. En utloppsbrunn skickar vattnet mot recipienten, en liten bäck som bara för vatten vid regnväder och tidvis är stagnant.

Anläggningen är projekterad för 340 invånare, men under försöksperioden var belastningen klart lägre och gav en hydraulisk uppehållstid av 10 d jämfört med projekterade 3-4 d. Avloppsvattnet kom från en slamavskiljare och flödet varierade under försöksperioden mellan 6 och 16 m³/d. Provperioden var 5 dygn och ett prov på inflöde och utflöde togs dagligen som sammansatt av fem delprov (stickprover). Ur bäcken togs prov vid två tillfällen efter 50 resp 100 m från utsläppspunkten. Lufttemperaturen var ca 10 °C. pH och löst syre analyserades i fält och COD och kväveparametrar på upptagna prov enligt ovan.

Tolv läkemedelsrester analyserades (med LC-MS/MS) i studien: atenolol, bisoprolol, carbamazepine, diazepam, DCF, gabapentin, metformin, metoprolol, sotalol, telmisartan, tramadol och valsartan.

Resultat

Vattnet syremättades under våtmarkspassagen; från 0,7 mg/L till 11,3 mg/L. pH steg från 7,5 till 8,6. COD sjönk från ca 500 till 11 mg/L och NH₄⁺-N från 68 mg/L till <2 mg/L medan NO₃^–-N steg från <3 till 33 mg/L.

Högsta medelkoncentration av läkemedelsrester in till våtmarken hade metformin (51 µg/L) och tramadol medan diazepam, telmisartan och valsartan var knappt detekterbara.

Reduktionen av nämnda läkemedel i våtmarken var god; i allmänhet > 90 %. De med högsta ingående värden, metformin och tramadol, var nu under 30 ng/L. Högsta medelkoncentration i utgående vatten höll carmazepine med 1,3 µg/L, För atenolol, bisoprolol och DCF var utgående halter lägre än 100 ng/L och övriga fyra var inte detekterbara. I mottagande bäck kunde av ovanstående endast carmazepine och tramadol detekteras.

I de satsvisa labförsöken reducerades gabapentin signifikant vid luftning oavsett uppehållstiden (2 d eller 6 d). Även metforminavskiljningen förbättrades med luftning och också med uppehållstiden utan luftning. För carmazepine var uppehållstiden viktig (från 65 till 80 %), inte luftningen. För tramadol förbättrades avskiljningen av både tid och luftning. Avskiljningen av valsartan var svag i alla fallen, max 20 %, och sämst vid luftning.

Slutsatser

Våtmarken avskiljde organiskt material bra och gav en god kväveomvandling. De flesta av de tio provade läkemedlen separerades till 90 % och gynnades – i olika utsträckning – av längre hydraulisk uppehållstid i våtmarken. Några av läkemedlen reducerades bra med luftning.

God effekt alltså, men viktigt att notera att läkemedlen reagerar olika och artikeln bidrar med kunskap i den saken.

Källa: Auvinen, H.^1,2), Gebhart, W.³⁾, Linneman, V.³⁾, Du Laing, G.²⁾, & Rousseau, D.P.¹⁾ (2017): Laboratory- and full-scale studies on the removal of pharmaceuticals in an aerated constructed wetland: effects of aeration and hydraulic retention time on the removal efficiency and assessment of the aquatic risk. Water Science & Technology, Vol 76, No 6, pp 1457-1465.

Hela artikeln finns att köpa här.

Författarna från: 

1)    Laboratory of Industrial Water and Ecotechnology, Ghent University Campus Kortrijk Graaf Karel De Gobbelan 5, Kortrijk 8 500, Belgium

2)    Laboratory of Analytical Chemistry and Applied Ecochemistry, Ghent University, Coupure Links 653, Ghent 9000, Belgium.

3)    The Institute of Environmental Engineering,

RWTH Aachen University, Mies-van-der-Rohe-Str. 1, Aachen 52074, Germany.

Kontakt:  diederik.rousseau@ugent.be