UV-behandling av avloppsvatten – utvärdering av två svenska fullskaleanläggningar

1. 2014-09-30 UV-behandling av avloppsvatten – utvärdering av två svenska fullskaleanläggningar Magnus Bäckström Vatten & Miljöbyrån AB

2. Bakgrund • Tidigare SVU-projekt 2012-2013 (Rapport nr 2013-22) • UV-behandling - potential för desinfektion av avlopp • Två svenska anläggningar i drift en längre tid • Nytt SVU-projektfokus på UV för avlopp 2013-2014

3. Var sätter vi det mikrobiella staketet?

4. Verktygslåda (SVU-rapport 2013-22)

5. Mål • Övergripande projektmål: att utvärdera två befintliga anläggningar för UV-behandling av utgående avloppsvatten från avloppsreningsverk som metod för inaktivering av mikrobiella föroreningar • Mål för UV-behandlingen: att utgående avloppsvatten uppnår kraven för utmärkt badvattenkvalitet enligt badvattendirektivet (Intestinalaenterkocker 200 cfu/100 ml, E.coli 500 cfu/100 ml)

6. Fullskaleanläggningar Huskvarna avloppsreningsverk Arvika avloppsreningsverk Dimensionerat för 30 000 pe Mekanisk (galler, sandfång), biologisk (aktivslam) kemisk rening (för- och efterfällning m Al-klorid) Ingen partikelavskiljande förbehandling UV-anläggning liknande som Huskvarna, men med 32 lampor Drifttid UV: maj-september, sedan 2010 • Dimensionerat för 43 000 pe • Mekanisk (3 mm galler, sandfång), biologisk (aktivslam inkl N-rening) och kemisk rening (Järnklorid/Al-klorid) • Skivfilter Hydrotech HSF2212-2FN (porstorlek 20 μm) • UV-anläggning TROJAN UV 3000, 48 lampor, total UV-effekt är 400 J/m2 • Drifttid UV: juni-augusti, sedan 2007

7. Huskvarna

8. Arvika

9. Principskiss UV-anläggning 1/ Bänk 2/Moduler 3/Lampor 4/Strömförsörjningsenhet 5/Automatisk rengöring 6/Viktad lucka för nivåreglering

10. Huskvarna INK

11. Arvika INK

12. Provtagning Huskvarna 2007-2013 Anm. Manuella prov (stickprov) hanterade enligt rekommendationer från lab

13. Provtagning Arvika 2010-2013 Anm. Frekvensens av vattenanalyser var intensivare under drifttagning (2010) och under 2013. Stickprov pss som i Huskvarna.

14. Utökad provtagning Huskvarna 2012-2013 • Provtagning vid 4 tillfällen ”genom verket” (Inkommande, Efter Bio, Före skivfilter, Efter skivfilter, Efter UV) – indikatorbakterier • Dygnsprov inkommande och utgående, samt intensivprovtagning före och efter skivfilter/UV augusti-september 2013 (Analys LabRyhov, Jönköping) • Virus: Sapo, Rota, Astro, Noro G1, Noro G2 • Parasiter: Giardia, Cryptosporidium, Entamoeba dispar • Clostridium perfringens • Kolifager (analysGöteborgVatten)

15. Belastning på UV-anläggningen • Flöde • Suspenderade ämnen • ”Mikrobiologisk belastning” Kommentar: En logreduktion på minst 2 log uppmättes efter mekanisk, biologisk och kemisk rening, i huvudsak sker reduktionen över det biologiska reningssteget

16. Flöde och susp • Huskvarna • Arvika

17. Flöde och susp Huskvarna (före skivfilter) Arvika (före UV)

18. Mikrobiologisk belastning • Huskvarna E.coli före skivfilter och UV • Huskvarna Intestinala enterokocker före skivfilter och UV

19. Mikrobiologisk belastning • Arvika E.coli före UV • Arvika Intestinala enterokocker före UV

20. Detekterat före UV-behandling

21. ”Tidsserie” Huskvarna 2007-2013 • E.coli, före och efter UV

22. ”Tidsserie” Arvika 2010-2013 • E.coli, Intenstinala Enterokocker, • Före UV (blå linje) och efter UV (röd linje) • Flöde (blå linje) och susp (röda punkter)

23. Inaktivering av patogener? • Virus svårtolkat (fortsatt arbete krävs) • Parasiter detekterbara? • Clostridier och kolifager detekterbara och stabilt lägre halter efter UV (kan i högre grad nyttjas som indikatorer?)

24. Logreduktion UV avlopp • Indikatorbakterier ca 2 log, stor variation Kommentar: provsvar < eller > påverkar

25. Logreduktion UV avlopp forts • Kolifager (ca 2 log) • Virus och parasiter; oklart • Clostridier (ca 0,5-1 log)

26. Kostnader Arvika Huskvarna Investeringskostnad; själva UV-anläggningen ca 875 000 kr, totalt med skivfilter och betongarbeten mm ca 4 Mkr (2007) Driftkostnad ca 125 000 kr/år (2013) El ca 40 000 kWh/år (3 mån) • Investeringskostnad; ca 1 Mkr (2010) • Driftkostnad uppskattas till 61 000 kr/år (2010), exkl monteringsarbeten före och efter sommarperioden

27. Diskussion – hur uppnås stabila resultat? • Driftproblem • Hydrauliska störningar (se figur) • Lamprengöring • Redundans • Behövs skivfilter? • Badvattenkvalitet OK som krav?

28. Slutsatser • Mekanisk, biologisk och kemisk rening ger en avsevärd reduktion av mikrobiella föroreningar, men med UV-behandling kan kraven för utmärkt badvattenkvalitet uppnås innan avloppsvattnet släpps ut i recipient • En genomsnittlig logreduktion för E.coli på ca 2,2-2,4 log och för Intestinala enterokocker på ca 1,6-1,9 log har uppmätts. • Fortsatta studier av inaktivering av patogener samt kompletterande indikatororganismer (ex. kolifager) behövs

29. Slutsatser forts. • UV-behandlingen har svårt att kontinuerligt ge en tillräcklig reduktion eller konstant låga utgående halter av viabla mikroorganismer. • Överskridande av badvattendirektivets gränsvärde för E.coli (500 cfu/100 ml) inträffade vid ca 10 % av provtagningstillfällena vid Huskvarna avloppsreningsverk för perioden 2008-2013. • Anläggningskostnad för de studerade UV-anläggningarna var ca 1 Mkr, driftkostnaden (inkl kapitalkostnad) är ca 0,1kr/renad kubikmeter

30. Slutsatser forts. • Möjliga orsaker till tidvis sämre inaktivering är hög flödesbelastning, igensättning av lampor/blockering av UV-ljus, haveri av lampor/elsystem och olika typer av hydrauliska störningar. • Behovet av partikelavskiljande förbehandling i form av skivfilter kan ifrågasättas • Vid projektering av nya anläggningar bör redundans i systemet övervägas eftersom det är sannolikt att UV-anläggningen då och då drabbas av driftavbrott