Application of chemical oxidation processes for the removal of pharmaceuticals in biologically treated wastewater

Abstract: Popular Abstract in Swedish Den största källan till läkemedelsrester i vattenmiljön är utgående renat avloppsvatten från våra kommunala reningsverk. Läkemedel är utvecklade för att ha olika typer av biologiska effekter. Vilka dessa är i människan är relativt välkänt, medan effekterna på vattenlevande organismer och andra djur till stor del är okända. Detta i kombination med deras resistens mot de kemiska och biologiska nedbrytningsprocesser som pågår i reningsverken gör att de utgör en potentiell risk för miljön eftersom de inte avlägsnas i reningsverken utan följer med utgående vatten till miljön. I denna avhandling undersöks om läkemedelsrester som finns i renat avloppsvatten från olika typer av avloppsreningsverk i Sverige kan avlägsnas med hjälp av några olika kemiska oxidationsmedel. De som ingick i studien var klordioxid, perättiksyra och ozon. Den senare enskilt och i kombination med väteperoxid. Bland de undersökta läkemedelsresterna ingick antiinflammatoriska, analgetiska, antiepileptiska och antidepressiva preparat, hormonstyrande substanser och betablockerare. Reningseffektiviteten kvantifierades genom hur mycket av läkemedlen som kunde nedbrytas vid en viss dos, definierat som att hur mycket av ursprungssubstansen som försvann. Ska dock noteras att detta inte säger något om hur långt nedbrytningen går, dvs om endast en del av molekylen förändras eller om omvandling sker ända ned till koldioxid och vatten. Resultaten av experimenten, som genomfördes som batch experiment i laboratoriet, visade att användning av ozon är det mest effektiva sättet att genom kemisk oxidation bryta ned (>90%) de flesta av de studerade läkemedelsresterna i utgående avloppsvatten. För att uppnå >90% reduktion krävdes en ozon dos på 5 - 10 mg/L. Där dosen både var beroende av vilken substans som studerades och vilken kvalitet som vattnet hade (primärt innehåll av organiskt kol (DOC) och graden av aromatisitet hos detta). Det kunde inte fastställas att en ökad effektivitet kan uppnås genom tillsättning av små mängder väteperoxid tillsammans med ozon. Däremot visades dessa experiment att en sådan tillsättning innebar en ökad reaktionshastighet vilket i sin tur innebär minskad behandlingstid och därmed också minskad volym av reaktionsbehållaren. Något som kan ha stor betydelse vid implementering av tekniken i praktiken. Användning av klordioxid kan jämföras med ozon då båda reagerar med elektronrika funktionella fenol- och amino grupper. Emellertid visade experimenten att för vissa av de studerade läkemedelsresterna att reaktionen med klordioxid är långsammare än motsvarande reaktion med ozon. Detta betyder att potentialen för användning av klordioxid som behandlingsmetod kommer att bero på vilka läkemedelrester som är i fokus och på om det kan vara fördelaktigt ut andra aspekter. Här kan nämnas att klordioxidtekniken skulle kunna vara fördelaktig för småskaliga avloppsreningsverk eller vid reningsverk där behandling endast krävs under en begränsad tid. Anledningen är att anläggningarna för klordioxid är enklare och billigare att bygga både med avseende på klordioxidgeneratorn som reaktionskammaren, jämfört med motsvarande anläggningar för ozonbehandling.