Mikroforurenende stoffer tilbageholdes kun begrænset i konventionelle biologiske renseanlæg

Gennemgang af international litteratur peger på begrænset fjernelse af mikroforurenende stoffer igennem konventionelle biologiske renseanlæg med aktiv slam. Biofilmsteknologier viser lovende takter og kan være fremtiden set i forhold til fjernelse af mikroforurenende stoffer.

Spildevand løber ud i naturen

Kontakt

Anita Rye Ottosen

Project Manager, Wastewater Treatment Studies
Karolina Monika Furgal

Karolina Monika Furgal

Ingeniør
T: +45 51612171
René Bjerregaard

René Bjerregaard

T: +45 5161 2789

Af Anita Rye Ottosen, Karolina Furgal og René Bjerregaard, November 2017

Rambøll har for nyligt udarbejdet miljøprojekt nr. 1929 om "Pesticiders skæbne i biologiske rensningsanlæg" for Miljøstyrelsen, som omfatter en international litteraturundersøgelse, der sammenstiller eksisterende viden på området. Litteraturundersøgelsen har desuden givet et godt overblik over andre mikroforurenende stoffers skæbne i biologiske renseanlæg. 

International litteraturundersøgelse

Der findes megen litteratur der vurdere stoffernes skæbne ud fra laboratorieundersøgelser, mens litteratur, der vurderer stoffernes skæbne ud fra fuldskalaundersøgelser på renseanlæg, er mere begrænset. 
Blandt de fundne fuldskalaundersøgelser er der to omfattende undersøgelser, der undersøger skæbnen for mange mikroforurenende stoffer i biologiske rensningsanlæg i Europa og USA.


Fuldskalatest i 17 europæiske lande

Den første undersøgelse (1) har i 2010 gennemført en overvågning af 156 organiske mikroforurenende stoffer i udløbsprøver fra 90 renseanlæg fra 17 forskellige europæiske lande. Danske renseanlæg er ikke med i undersøgelsen, men der er 11 renseanlæg fra Norden. Undersøgelsen er den største af sin slags i Europa og har medført et omfattende datasæt på stoffer, som hidtil kun har været undersøgt lokalt. 

Resultatet af undersøgelsen viser, at 80% af de undersøgte mikroforurenende stoffer findes i udløbsspildevandet. Det kan derfor konkluderes, at mange af stofferne passerer igennem renseanlæggene. De stoffer, som er fundet i højeste gennemsnitskoncentrationer, tilhører stofgrupperne kunstige sødemidler, korrosionsinhibitorer, flammehæmmere, blødgørere, lægemiddelstoffer og pesticider. 

Fuldskalatest i Europa og USA

Den anden undersøgelse (2) har for nyligt samlet resultatet fra flere nationale og internationale undersøgelser om 168 forskellige mikroforurenende stoffers skæbne igennem renseanlæg. 
Fjernelsesgraderne er bestemt ud fra nationale studier fra renseanlæg i Europa og USA. De gennemsnitlige udløbskoncentrationer er bestemt ved anvendelse af 4 nationale studier fra 10-28 anlæg i Schweiz, 55 anlæg i USA, 90 anlæg i Europa og 162 anlæg i Storbritannien. 

Af Tabel 1 ses en opsummering af resultaterne fra undersøgelsen vist som gennemsnit for de enkelte stofkategorier, samt for udvalgte stoffer. Det ses, at husholdningskemikalier, lægemiddelstoffer og pesticider har de dårligste fjernelsesgrader igennem renseanlæggene. Forfatteren påpeger imidlertid, at gode fjernelsesgrader ikke altid er tilstrækkeligt, da nogle af stofferne er skadelige selv ved meget lave koncentrationer. Her kan eksempelvis nævnes hormonet østrogen, som trods en fjernelsesgrad på 76% har gennemsnitlige udløbskoncentrationer, der ligger langt over dens respektive foreslåede PNEC (Predicted No-effect Concentration) på 3,6 ng/L. 

Samlet set viser undersøgelsen, at 55 af de undersøgte mikroforurenende stoffer er fundet i udløbsspildevandet i højere koncentrationer end de foreslåede PNEC. 


Konventionel rensning er ikke tilstrækkeligt

De nævnte undersøgelser viser, at konventionelle biologiske renseanlæg fra Europa og USA ikke er i stand til effektivt at fjerne alle mikroforurenende stoffer. 

Tidligere undersøgelser udført på danske renseanlæg (fx NOVANA) viser, at de danske renseanlæg, som er blandt de mest moderne i verden, heller ikke effektivt fjerner alle mikroforurenende stoffer. 

Resultatet er ikke overraskende da konventionelle biologiske renseanlæg er designet til at fjerne fast affald, suspenderet stof, let nedbrydelige opløste organiske stoffer og næringsstoffer (fosfor og kvælstof). De sværere nedbrydelige stoffer er renseanlæggene ikke designet til at fjerne fra spildevandet. 

Forskellige studier har vist, at de fleste mikroforurenende stoffer kan nedbrydes effektivt med efterpolering med en kombination af ozon og aktiv kul, men det er en meget dyr løsning. 

Biofilm kan være fremtiden

Biologisk rensning med biofilm er en anden mulighed, som viser lovende resultater overfor nedbrydning af svært nedbrydelige stoffer, samtidig med lave driftsudgifter. Ved at øge den biologiske nedbrydelse af de mikroforurenende stoffer med biofilmsteknologier, vil behovet for efterpolering med eksempelvis ozon og aktiv kul være mindre og dermed reduceres de samlede driftsudgifter til fjernelse af de mikroforurenende stoffer. 

En af de mest kendte biofilmsteknologier er MBBR "Moving Bed Biofilm Reactor", mens andre teknologier som MABR "Membrane Aerated Biofilm Reactor" er under udvikling. 

Biofilm kan opstå alle steder i et renseanlæg, da de mikroorganismer, der findes i renseanlæg, ikke lever i monokulturer bestående af enkeltceller, men samler sig i polykulturer som vi kender som flokke, granuler eller biofilm. 

Biofilm består af ekstracellulært materiale, der omslutter mikroorganismerne. Mikroorganismerne har en høje opholdstid i biofilmen som gør, at man ser en høj koncentration og en stor diversitet. 

Biofilmen danner bro mellem forskellige mikroorganismer således, at det er muligt for cellerne at indgå i fælleskaber, hvor der kan dannes synergier mellem de enkelt cellers metabolismer. 

Dette gør, at biofilmen kan nedbryde svært omsættelige stoffer fra omgivelserne. De nedbrudte stoffer kan efterfølgende optages af organismerne i biofilmen. 

Biofilm i eksisterende anlæg

Biofilm er som sagt ikke noget nyt, men findes alle steder på vores renseanlæg og benyttes i renseprocessen. Med et øget fokus på biofilm vil man på eksisterende anlæg kunne øge mængden af biofilm uden at investere i et helt nyt procesanlæg. 

Et godt eksempel er skævefiltre, som har været benyttet og stadig benyttes nogle steder. Skærverne virker som bæremedier for biofilmen og som beluftere for spildevandet på dets vej ned gennem filtret. Studier viser, at skærvefiltre har en effekt på nedbrydningen af mikroforurenende stoffer. De viser også, at trickling filtre, hvor skærverne udskiftes med et medie der tilbageholder en større biomasse, har en større effektivitet. 

Sandfiltre med høj gennemstrømningstid er også et eksempel på en renseproces, hvor man vil finde biofilm og hvor studier har vist, at filtret har en effekt på nedbrydningen af mikroforurenende stoffer. 

Vi vil på den baggrund opfordre til, at man på de danske renseanlæg ikke kun har fokus på langsigtede udviklingsprojekter med biofilmsteknologier, men også overvejer og undersøger, hvilke resultater, der vil kunne opnås ved at skabe mere biofilm. Derved vil vi allerede nu kunne bidrage til mindre udledningen af mikroforurenende stoffer og således mindske behovet for eventuelt yderligere rensning med fx ozon og aktiv kul.  


Referencer

  1. Loos R. et al. EU-wide monitoring survey on emerging polar organic contaminants in wastewater treatment plant effluents. Water Res. 2013, 47(17), 6475-87
  2. Margot, J. et al. A review of the fate of micropollutants in wastewater treatment plants. WIREs Water 2015, 2.457–487

Rambøll Danmark

Rambøll Danmark
Hannemanns Allé 53
DK-2300 København S
Tel: +45 5161 1000
Fax +45 5161 1001

Mail: ramboll@ramboll.dk

CVR numre

CVR numre

Rambøll Danmark
35128417

Rambøll Energi
35128417

Rambøll Gruppen
10160669

Rambøll Management Consulting
60997918