BÄSTA MÖJLIGA TEKNIK FÖR RENING AV MIKROPLASTER Enligt uppdraget från regeringen har en studie av bästa möjliga teknik för avskiljning

av mikropartiklar av plast i avloppsreningsverk genomförts. Resultaten från studien presenteras i sin helhet i underlagsrapporten Tekniska lösningar för avancerad rening av avloppsvatten (Baresel et al. 2017).89 _{Vidare har HaV beställt en liknande rapport}

om avancerad rening och teknik för avskiljning av mikroplast från avloppsvatten (Noren et al. 2016). Det här avsnittet baseras till stora delar på dessa rapporter. Som tidigare nämnts avskiljs mikroplast till stor del i ett konventionellt avloppsreningsverk, vilket har undersökts i ett stort antal studier. 90 _De

reningsprocesser som studerats och bedömts inom ramen för detta uppdrag utgör kompletterande reningssteg till den redan befintliga reningen av avloppsvatten och kan

89 _{Studien innehåller även en genomgång av tekniker för avskiljning av läkemedelsrester och andra}

oönskade ämnen. Dessa resultat har redovisats i regeringsuppdraget ”Avancerad rening av avloppsvatten för avskiljning av läkemedelsrester och andra oönskade ämnen- behov, teknik och konsekvenser”

90 _{Vollertesen och Hansen 2017; Noren et al. 2016a; Magnusson et al. 2016;Noren et al. 2016b; Magnusson}

antingen integreras i den befintliga reningsprocessen eller utgöra efterföljande reningssteg.

Bedömningen av tekniska lösningar med avseende på rening av mikroplaster visar tydligt att det endast är Ultrafiltrering (UF) som kan ge en fullständig borttagning av mikroplaster från avloppsvatten, enligt gällande storleksdefinition som avser partiklar mellan 1 μm och 5 mm. Som vi tidigare nämnt renar reningsverk redan idag bort 95- 100 % av mikroplaster större än 300 µm från vattenfasen och mellan 70 till 99 % av partiklar större än 20 µm. Hur det ser ut för minde partiklar är mindre känt, då dessa inte inkluderats i tidigare analyser. En effektiv rening med UF-tekniken avser här alltså att avlägsna de resterande mikroplasterna från avloppsvatten (Baresel et al. 2017).

Förutom storleken är det framförallt densitet, textur och laddning hos mikroplaster som styr avskiljningsgraden i olika reningssteg. Även andra reningstekniker som mikrosilning-, sedimenterings- och flotationstekniker kan användas för en separering av mikroplaster med hög respektive låg densitet. Endast en UF kan dock åstadkomma en fullständig rening oberoende av densitet (Baresel et al. 2017).

Nedan ges exempel på tillgängliga tekniker och processtekniska lösningar som bedöms ha en väsentlig reningseffekt avseende mikroplaster utöver den avskiljning som sker i ett konventionellt avloppsreningsverk (se kapitel 10. 3.1).

MBR/ULTRAFILTRERING (UF)

Ultrafiltrering (UF) är en av de olika membranfiltreringstekniker som kan användas inom vattenrening för en fysikalisk separering av föroreningar från vattnet, och är en teknik som resulterar i en fullständig avskiljning av mikroplast (Baresel et al. 2017). Ultrafilter kan beroende på membranval avskilja partiklar ner till cirka 0,1 µm (beroende på porstorlek). UF har en bra reningseffekt på partiklar, mikroplaster, patogener och bakterier och därmed även på multiresistenta bakterier, dock inte resistensbildning generellt (Baresel et al. 2017). UF renar inte bort icke partikelbundna föroreningar, vilket innebär att de flesta läkemedelsrester inte avskiljs. Däremot kan UF, separat eller i en membranbioreaktor (MBR) utgöra en bra förrening innan avancerad reningsteknik såsom ozonering eller rening med aktivt kol för avskiljning av läkemedelsrester och andra föroreningar.

MembranBioReaktor (MBR)-processer är aktivslamprocesser som använder sig av UF som separeringssteg istället för traditionell sedimentering för avskiljning av

suspenderat material. Detta möjliggör en högre slamhalt i processen och en betydligt mindre platskrävande separationsprocess än en sedimenteringsanläggning, vilket totalt sett medför en mer kompakt reningsprocess. UF integrerat i huvudreningen på

avloppsreningsverk som MBR finns i fullskala, men är mer ovanligt som separat reningssteg på avloppsreningsverk. Kalmar vatten har efter pilotförsök med UF som separat reningssteg planer på att inkludera denna investering i inriktningsbeslutet som fattas kring investering i ett nytt avloppsreningsverk som planeras att tas i drift 2023 (Ullman 2017).

Det finns olika tekniska lösningar, vanligast är filtrering i flat-sheet eller hollow-fibre membran varav den förra använder sig av ett övertryck på koncentratsidan och den senare av ett undertryck på permeatsidan (Baresel et al. 2017).

En viktig aspekt vid drift av UF är att membranytorna med tiden får en beläggning, så kallad. fouling, vilket gör att permeabiliteten minskar och mer energi krävs för att upprätthålla genomflödet. Igensättningen av membranen bestäms både av

avloppsvattnets sammansättning och reningsprocessen. Därför krävs regelbunden rengöring av membranen med olika tvättlösningar. Frekvensen beror på

driftparametrar och membranutformning.

UF kan i princip användas vid alla anläggningsstorlekar, även om storleken påverkar både den tekniska utformningen och kostnaderna (Baresel et al. 2017). UF har ett relativt litet platsbehov och integrerat i huvudreningen (MBR) ger den en väldig kompakt reningsteknik genom att biologin kan arbeta vid högre slamhalt.

UF kräver stora investeringar. Totalkostnaden uppskattas till 0,5-0,75 kr/m3 _{för stora}

anläggningar (100 00 pe), med en tydlig skaleffekt då totalkostnaden uppskattas till 1- 1,5 kr/m3 _{för mindre anläggningar (10 000 pe) (Baresel et al. 2017). Det är en}

energikrävande process, både vad gäller tillverkning av kemikalier och för membran, samt vid drift. Elförbrukningen i drift är 0,1-0,5 kWh/m3_.

MIKROSILNING MED SKIV- ELLER TRUMFILTER

Filtrerande tekniker avskiljer partiklar ner till en specifik storlek. Huvudsyftet är ofta att avskilja suspenderade partiklar (SS, suspenderad ämnen) och andra föroreningar bundna till partiklar, vilket betyder att även avskiljning av mikroplaster kan fås på köpet (Noren et al. 2016). Ju mindre filtrets porstorlek är, ju större avskiljning av partiklar. Mikrosilning sker ofta genom en vävd duk där avståndet mellan trådarna anpassas för att producera mikrosilar med olika porstorlek. Mikrosilar konstrueras till exempel som skivfilter eller trumfilter och kan användas som förrening på

avloppsreningsverk (ersätter försedimentering), eller som tertiär rening med

efterpolering av fosfor och suspenderat material vilket är den vanligaste applikationen. Mikrosilning lämpar sig även som förbehandling till ultrafiltrering/membranbioreaktor (MBR) eller tillavancerad rening för avskiljning av mikroföroreningar med aktivt kol och/eller ozonering. Förbehandlingen avskiljer partiklar som annars skulle försämra reningseffektiviteten i den avancerade reningen (Baresel et al. 2017).

Porstorlekarna varierar från 10 till 1000 μm, där alltså partiklar större än detta avskiljs. Filtren backspolas regelbundet och backspolvattnet behandlas separat eller leds tillbaka till reningsverkets inlopp. För att bibehålla filterkapaciteten och undvika igensättning behöver filtren rengöras regelbundet.

Väänänen (2017) har visat att för ett mikrofilter med porstorlek 100 μm som används som förrening var avskiljningsgraden 30-60% av mängden suspenderat material. Samma filter, men i kombination med kemisk fällning gav en markant ökad avskiljningsgrad, med > 90 % avskiljning av suspenderat material, och 95-97 % avskiljning av totalfosfor.

På Ryaverket i Göteborg har en skivfilteranläggning installerats som sista reningssteg. Anläggningen är i drift sedan 2010. Skivfilterdukarna har en porstorlek på 15 μm och tar bort partiklar innehållande fosfor, kväve och organiskt material. Huvudsyftet med att installera skivfilter var dock att reducera utgående halt av fosfor under

utsläppskravet på 0,3 mg P/l, med en yteffektiv och kompakt anläggning. Reningen resulterar i partikelavskiljning motsvarande 80 % och en utgående fosforhalt på 0,2 mg P/l (Nunes et al. 2013 ). Mikrosilar är effektiva för att avskilja partiklar som är större än mikrosilens porstorlek, däremot avskiljer de inte mindre partiklar bra. Wilen med flera (2016) visar i en studie av Ryaverkets mikrosilar att antalet partiklar < 2-5 μm ökar efter skivfiltret vilket förklaras av att större partiklar bryts ner till mindre på grund av de skjuvkrafter som uppstår vid silningen genom filterduken. Eftersom dessa partiklar är så små är bidraget till mängden suspenderad substans i utgående vatten liten.

Drifterfarenheter har visat på vikten av att optimera spolfrekvens och rengöring av skivfiltren. För att erhålla bästa resultat sker rengöringen med saltsyra och

natriumhypoklorit. Driftkostnaden för skivfilteranläggningen på Ryaverket är cirka 0,02 kr/m3_{, där största delen utgörs av elkostnad för spolpumpar (Nunes et al. 2013).}

Elförbrukningen uppskattas till 0,013 kW/m3 _{filtrerat vatten för filtrering av vatten}

med 15 till 35 mg SS/l. Totalkostnaden för reningen i skivfilter vid en

standardinstallation uppskattas till någonstans i intervallet 0,1–0,2 kr/m3 _{beroende på}

flödesförhållanden av Gryaab. Gryaabs egen installation på Ryaverket kostade dock mer på grund av komplexa lokala förutsättningar (Gingsjö och Mattsson, 2017).

BRÄDDVATTENRENING

Bräddvattenrening, även kallad högflödesrening, kan installeras vid

avloppsreningsverk för att rena en del av avloppsflödet vid tillfällen då inkommande flöde är för högt för att behandlas i anläggningens huvudrening. Istället för att leda förbi orenat vatten kan det genomgå en bräddvattenrening, där framförallt fosfor och organiskt material avskiljs. Reningsprocessen utgörs ofta av en direktfällning med kemikalier, ibland med stöd av mikrosand som accelererar sedimenteringshastigheten så kallad Actiflo-process. Reningsgraden för fosfor i denna process kan uppgå till mer än 95 %. Rening med mikrosilning i ett trum- eller skivfilter är också en applikation för bräddvattenrening.

En viktig aspekt vid bräddvattenrening är att tekniken ska kunna driftsättas med kort varsel, och snabbt ge en hög reningseffektivitet. Rening av mikroplast i

bräddvattenrening är inte så vanligt förekommande i referenslitteraturen, men i analogi med den effektiva avskiljningen av partiklar och mikroplaster i konventionella avloppsreningsverk med kemisk fällning samt med mikrosilning bör

bräddvattenrening vara ett sätt att minska utsläpp inte bara av fosfor och organiskt material, utan även av mikroplast. Teknik för bräddvattenrening skulle även kunna installeras för att rena bräddvatten på ledningsnätet. I Köpenhamn har en kombination av trumfilter, UV-behandling och skivfilter använts för bräddvattenrening på

ledningsnätet (Andersen et al. 2005). Ett komplement till bräddvattenrening är att utnyttja flödesutjämning i ledningsnätet och in till avloppsreningsverken.

VÅTMARKER

Genom att efterpolera det renade avloppsvattnet i en våtmark kan ytterligare mikroplastpartiklar avskiljas. I ett examensarbete presenteras en studie av dagvattendammar och våtmarker där alla anläggningar visade på en mikroplastavskiljning på upp emot 90-100 % (Jönsson 2016).

10.1.4. BEDÖMNING AV MÖJLIGHETERNA ATT MINSKA UTSLÄPP AV