Effekten av ozonering av utgående avloppsvatten på tre

Effekten av ozonering av utgående avloppsvatten på tre läkemedel mot influensa – nedbrytning och bildande av omvandlingsprodukter Avskiljning av tre olika antivirala läkemedel mot influensa studerades vid ozonbehandling av två utgående avloppsvatten liksom bildandet och nedbrytningen av omvandlingsprodukter genom ozoneringen.

Av: Bengt Andersson

Olika antivirala läkemedel mot influensa används i allt större omfattning dels för olika riskgrupper dels som den enda specifika åtgärden mot influensa initialt vid en pandemi innan vaccin hunnit utvecklas. Läkemedlen har påvisats i ytvatten, där sjöfågel kan exponeras, och detta kan leda till utveckling av resistenta influensavirus, som sprids till alla vilda fågelarter. Eftersom influensapandemier innehåller fågelgenetiska element kan virus, som är resistenta mot läkemedlen, utgöra en allvarlig allmän hälsorisk.

Två klasser av läkemedel finns godkända för behandling av influensa eller profylax, M2-hämmare och neuraminidashämmare. I den första gruppen finns amantadin (AM), som för närvarade endast används i Sydostasien på grund av en snabb resistensutveckling, och i den andra gruppen finns oseltamivir (OC) och zanamivir (ZA), som förhindrar att nybildade viruspartiklar sprids vidare genom att de fås att fastna på cellytan. OC är det mest använda läkemedlet mot influensa följt av ZA.

Undersökningar har visat att avskiljning av läkemedlen vid konventionell avloppsvattenrening är begränsad och mera avancerade behandlingsmetoder som ozonering erfordras för en högre avskiljning. Vid ozonering är det emellertid viktigt att även beakta och identifiera omvandlingsprodukter (TP), som kan vara mera toxiska än ursprungsprodukten.

I refererad studie undersöktes avskiljningen av tre antivirala läkemedel mot influensa (AM, OC och ZA) samt bildade TP för två utgående avloppsvatten. Avsikten var att bestämma avskiljningen av ursprungsämnena, att identifiera TP och avskiljningen av dessa samt att påvisa om avloppsvattenkvaliteten har någon påverkan på resultatet.

 Genomförande

Utgående avloppsvatten hämtades från avloppsreningsverken i Stockholm (Henriksdal) och Uppsala. Båda reningsverken är utformade med förfällning, biologisk kväveavskiljning och efterfällning. Vid Henriksdal används järnsulfat och i Uppsala används järnklorid som fällningskemikalie. Vid tidpunkten för provhämtning för försöket var järndoseringen i Uppsala cirka 40 % högre än normalt, vilket medförde en extremt låg fosforhalt i utgående avloppsvatten samt låga halter TOC och COD och ett något högre pH-värde.

Avloppsvattnen filtrerades inte före ozoneringen. Koncentrationen av AM, OC och ZA var lägre än detektionsgränsen, vilket var förväntat eftersom proven togs ut under icke influensasäsong. En blandning av ämnena tillsattes därför avloppsvattnen så att koncentrationen blev 20 mg/l för varje ämne, vilket var ungefär två gånger högre än normala referensvärden och vald så att nivån var tillräckligt hög för att detektera möjliga bildade omvandlingsprodukter.

Ett ozoneringssystem med cirkulerande vatten och en tillsats av en fördefinierad mängd ozon valdes, vilket är fördelaktigt vid studier av nedbrytningen av substrat. Uppehållstiden för försöket var 3,5 timmar för båda avloppsvattnen och den totala ozondosen uppgick till 5,95 g. Provtagning skedde före ozoneringen samt vid 15 olika tidpunkter under försöket. Analyserna utfördes genom vätskekromatografi och högupplösande masspektrometri (SPE/LC/HRPS) för bestämning av såväl ursprungsämnen som omvandlingsprodukter.

Resultat

Två, fem resp. en TP kunde detekteras med ursprung från AM, OC resp. ZA. Samtliga identifierade TP detekterades i båda avloppsvattnen som behandlats med ozon och de kunde inte detekteras i obehandlade avloppsvattenprov, vilket bekräftar att förekomsten är resultat av ozoneringen.

Vid behandling av avloppsvattnet från Henriksdal var nedbrytningen av AM långsammast. Under de första 90 minuterna var avskiljningen negativ, vilket berodde på att den initiala koncentrationen var två gånger lägre än den nominella beroende på att AM bands till det organiska materialet. Ozon frigjorde bundet AM och först efter 90 minuter började halten att minska. Halten var under detektionsgränsen efter 150 minuter. ZA uppvisade snabbast avskiljning och mer än 50 % hade avskilts efter 25 minuter och efter 55 minuter var halten lägre än detektionsgränsen. Avskiljningen av OC i avloppsvattnet började först då en signifikant del av ZA avskilts efter cirka 35 minuter. Därefter gick avskiljningen av OC snabbt och efter 65 minuter var halten lägre än detektionsgränsen.

Vid behandling av avloppsvatten från Uppsala erhölls genomgående en högre avskiljningshastighet. En negativ avskiljning erhölls även initialt för AM men endast under 10 minuter. Därefter minskade halten och var lägre än detektionsgränsen efter 25 minuter. Avskiljningshastigheten för ZA var hög och 92 % avskiljning hade uppnåtts efter 5 minuter. Efter 10 minuter var halten lägre än detektionsgränsen. Avskiljningen av OC var snabb och halten var lägre än detektionsgränsen redan efter 10 minuter.

Halten av TP ökade i båda avloppsvattnen i takt med att ursprungsämnet minskade. För varje TP observerades en progressiv minskning då halten av ursprungsämnet var lägre än 20 % av initialkoncentrationen. Samtliga TP utom en från nedbrytning av AM i avloppsvattnet från Henriksdal var lägre än detektionsgränsen vid försökets slut.

1,7 g ozon per timme per 30 mg COL/l och en uppehållstid av 3,5 timmar var tillräckligt för en fullständig avskiljning både av de valda läkemedlen i en koncentration av 20 mg/l och av bildade och detekterade TP. I en fullskaleanläggning för ozonering används normalt en uppehållstid mindre än 30 minuter och en högre dosering skulle därför erfordras för avskiljningen.

Endast två avloppsvatten testades och några statistiskt signifikanta slutsatser vad gäller påverkan av avloppsvattenkvaliteten kunde inte dras. Dock avskildes läkemedlen i avloppsvattnet från Uppsala mycket snabbare än från Henriksdal. De största skillnaderna i kvalitet var en lägre fosforhalt och högre järnhalt i vattnet från Uppsala, vilket är mera fördelaktigt vid ozonering. Dessutom var halten organiskt material lägre och pH-värdet högre i Uppsalavattnet, vilket även bör medföra en högre avskiljningshastighet.

Slutsatser

Av studien kunde följande slutsatser dras

Källa: G. Federova, R. Grabic, J. Nylén, J.D. Järhult, H. Söderström. Fate of three anti-influenza drugs during ozonation of wastewater effluents – degradation and formation of transformation products. Chemosphere 150 (2016) pp 723 – 730.

Hela artikeln från Chemosphere finns att köpa här.