Upload
julio
View
43
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Ozonbehandling til fjernelse af mikroforureningsstoffer i udløb fra renseanlæg. Henrik R. Andersen Lektor, Institut Vand og Miljøteknik, DTU MILJØFREMMEDE STOFFER OG NÆSTE GENERATIONS SPILDEVANDSRENSNING 5. marts 2014 / Innovationsnetværk for Miljøteknologi ,. Indhold. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Ozonbehandling til fjernelse af Ozonbehandling til fjernelse af mikroforureningsstoffer i udløb fra mikroforureningsstoffer i udløb fra renseanlægrenseanlæg
Henrik R. AndersenLektor, Institut Vand og Miljøteknik, DTU
MILJØFREMMEDE STOFFER OG NÆSTE
GENERATIONS SPILDEVANDSRENSNING
5. marts 2014 / Innovationsnetværk for Miljøteknologi,
Hvordan ozonerer man spildevand og hvordan virker ozon
Udbredelse af ozonering af spildevand
Vores arbejde på DTU: Hvor meget ozon skal man bruge?
Lidt perspektiv – hvad kan vi gøre på miljøteknologisiden
IndholdIndhold
Traditionelt renseanlæg Traditionelt renseanlæg
PreliminaryTreatment Primary
Treatment
Secondary Treatment
Air
ChemicalsFeed
Receivingwater
Dewatering
Sludgedigester
Sludge Treatment
Incineration/Land application
OO33
Renseanlæg med ozonering
2-15 g O3/m3 ~ 0.05 – 0.3 €/m3
Figure from ITT/WEDECO sales material
ozone generator
energy(400 V)
cooling water
5 - 32 °C
feed gas
O3
grounded
air / O2
electrodes
5,5 kV
offgas
reaction tank
Opbygning af et ozon system
Figure from ITT/WEDECO sales material
Ozon er først selective oxidation, og derefter ikke Ozon er først selective oxidation, og derefter ikke selektiv selektiv
3O
(Estrogenic chemical)
Ikke bioaktivt og bionedbrydeligt produkt
HOOOHO TOCpH 22,
23
HO
(Estrogenic chemical)
Ikke bioaktivt og bionedbrydeligt produkt
Tri
met
hopr
.
Sul
fam
etho
x
Ery
thro
my.
Ery
th-H
2O
Cla
rith
rom
y.
Rox
ithr
omy.
Ate
nolo
l
Sot
alol
Met
opro
lol
Pro
pran
olol
Car
bam
azep
.
Clo
fibr
ic a
c.
Ibup
rofe
n
Nap
roxe
n
Ket
opro
fen
Dic
lofe
nac
Ton
alid
e
Gal
axol
ide
Iopa
mid
ol
Iopr
omid
e
Dia
triz
oate
Con
cen
trati
on
in
µg
/L
0.01
0.10
1.00
10.00effluent5 mg/L ozone10 mg/L ozone
15 mg/L ozone
Iodinated contrast media
Musks
Lipid regulators,Antiphlogistics
Antiepileptic
Antibiotics
Poseidon: Ozonering af biologisk renset spildevand
Betablockers
Braunschweig 2001
Nedbrydning af lægemidler med ozon
- WTP BerlinEffects from different specific ozone dosages (12 mg DOC/L)
up 1.4 slight DOC-Elimination 60% decrease of UV-T(254 nm)
Removal of : Estrogens, Estrone, Ethinylestradiol
> 1.2 max. 60% removal of Iopromid, Iopamidol 30 - 40% removal of Iohexol, Diatrizoat, AOI Removal of the metabolites AMDOPH, AMPH
Zspez. = mg O3/mg DOC0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Removal of: Carbamazepin, Phenazon, Propyphenazon, Diclofenac, Naproxen, AAA, FAA Disinfection effect
Removal of Bezafibrat, Ibuprofen, Indomethacin
90% Removal of Clofibrinacid, Ketoprofen
1.2
source: C. Bahr, TU Berlin, PILOTOX
3 mg/L
9 mg/L
12 mg/L
15 mg/L
Hvordan ozonerer man spildevand og hvordan virker ozon
Udbredelse af ozonering af spildevand
Vores arbejde på DTU: Hvor meget ozon skal man bruge?
Lidt perspektiv – hvad kan vi gøre på miljøteknologisiden
IndholdIndhold
Schweitz er længst ! Det er besluttet at behandle en stor del af udløbene fra
renseanlæg for mikroforureningsstoffer.
Der er kørt fuldskale pilotforsøg med et anlæg i et år og man er ved at opføre de første permanente anlæg.
Pilotanlægget viste at det er vigtigt at have en biologisk polering efter ozoneringen.
Udbredelse af ozonering af spildevand
Tyskland er også i gang i fuld skala, men: Der er ikke en beslutning om at behandle udløb fra
renseanlæg for mikroforureningsstoffer. Der bliver kørt et fuldskale pilotforsøg i Sydtyskland på
initiativ af vandseskabet. Tyske forsøg er mere fokuserede på driftsøkonomi og
driftserfaring. Polering efter ozoneringen er bare en tank med opholdstid.
Udbredelse af ozonering af spildevand
Sverige er ikke i stor skala: Der er ikke en beslutning om at behandle udløb fra
renseanlæg for mikroforureningsstoffer, men den politiske opmærksomhed er meget bred.
Der bliver kørt projekter med mindre pilotanlæg som kan flyttes rundt.
Stort fokus på bioeffektforsøg og effekt af nedbrydningsprodukter.
Udbredelse af ozonering af spildevand
Hvordan ozonerer man spildevand og hvordan virker ozon
Udbredelse af ozonering af spildevand
Vores arbejde på DTU: Hvor meget ozon skal man bruge?
Lidt perspektiv – hvad kan vi gøre på miljøteknologisiden
IndholdIndhold
ExperimenterExperimenterVi ozonerede spildevand fra 6 renseanlæg med ½ til 12 mg/L O3
Dosis af O3 målt med indigo metode
Lægemidler analyseret med LC-MS/MS
DDO3 er den dosis af O3 der er nødvending for at nedbryde 90% af stoffet I en specifik vandprøve:
En parameter der beskriver hvert kemikalies En parameter der beskriver hvert kemikalies følsomhed for ozoneringfølsomhed for ozonering
3
3
10log3
3 DDO
DO
oo
CCDDO
DO
C
C
Bolton, J.R., et al., Pure and Applied Chemistry (2001) 73(4), 627-637.Hansen, K.M.S. et al., Water Science and Technology 2010, 62, 649-657
Effekt af OEffekt af O33 dose på nedbrydning af 45 lægemidler i dose på nedbrydning af 45 lægemidler i
spildevand fra et renseanlægspildevand fra et renseanlæg
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Vera
pam
ilLo
pera
mid
eCl
omip
ram
ine
Halo
perid
olAt
racu
rium
Risp
erid
one
Cita
lopr
amEp
rosa
rtan
Hydr
oxyz
ine
Sertr
aline
Ezeti
mib
eRo
suva
statin
Glim
epiri
deDi
ltiaz
emFe
xofe
nadi
neAm
itrip
tylin
eCi
lazap
rilM
apro
tilin
eSu
lfam
etho
xazo
leCa
rbam
azep
ine
Beclo
met
haso
neNa
prox
enFlu
oxeti
neTr
amad
olTr
imet
hopr
imOx
azep
amCo
dein
eBi
perid
enM
eman
tine
Met
opro
lol
Repa
glini
deBi
sopr
olol
Ibup
rofe
nVe
nlaf
axin
eOr
phen
adrin
eDi
clofe
nac
Fluco
nazo
leIrb
esar
tan
Levo
norg
estre
lFlu
tam
ide
Bupr
opio
nKe
topr
ofen
% Re
mov
al
O3 dose (mg/L)
10.2
6.9
5
2.6
1.3
0.6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Clom
ipra
min
eNa
prox
enKe
topr
ofen
Sulfa
met
hoxa
zole
Orph
enad
rine
Ezeti
mib
eCa
rbam
azep
ine
Dilti
azem
Glim
epiri
deRe
pagli
nide
Levo
norg
estre
lTr
imet
hopr
imEp
rosa
rtan
Beclo
met
haso
neFlu
oxeti
neIb
upro
fen
Bipe
riden
Oxaz
epam
Hydr
oxyz
ine
Vera
pam
ilCo
dein
eFe
xofe
nadi
neM
apro
tilin
eAm
itrip
tylin
eSe
rtrali
neLo
pera
mid
eFlu
tam
ide
Cilaz
april
Irbes
arta
nRi
sper
idon
eVe
nlaf
axin
eBi
sopr
olol
Tram
adol
eBu
prop
ion
Fluco
nazo
leM
etop
rolo
lM
eman
tine
Halo
perid
ole
Cita
lopr
amDi
clofe
nac
Rosu
vast
atin
% R
emov
al
O3 dose (mg/L)
Effluent 4
7.8
5.5
3.6
2.1
1.1
0.6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Vera
pam
ilLo
pera
mid
eCl
omip
ram
ine
Halo
perid
olAt
racu
rium
Risp
erid
one
Cita
lopr
amEp
rosa
rtan
Hydr
oxyz
ine
Sertr
aline
Ezeti
mib
eRo
suva
stati
nGl
imep
iride
Dilti
azem
Fexo
fena
dine
Amitr
ipty
line
Cilaz
april
Map
rotil
ine
Sulfa
met
hoxa
zole
Carb
amaz
epin
eBe
clom
etha
sone
Napr
oxen
Fluox
etine
Tram
adol
Trim
etho
prim
Oxaz
epam
Code
ine
Bipe
riden
Mem
antin
eM
etop
rolo
lRe
pagli
nide
Biso
prol
olIb
upro
fen
Venl
afax
ine
Orph
enad
rine
Diclo
fena
cFlu
cona
zole
Irbes
arta
nLe
vono
rges
trel
Fluta
mid
eBu
prop
ion
Keto
prof
en
% R
emov
al
O3 dose (mg/L)
Effluent 1
10.2
6.9
5
2.6
1.3
0.6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Sulfa
met
hoxa
zole
Clom
ipra
min
eEz
etim
ibe
Diclo
fena
cDi
ltiaz
emCi
lazap
rilCo
dein
eEp
rosa
rtan
Venl
afax
ine
Bupr
opio
nHa
lope
ridol
Orph
enad
rine
Biso
prol
olVe
rapa
mil
Napr
oxen
Repa
glini
deBi
perid
enHy
drox
yzin
eRi
sper
idon
eM
etop
rolo
lFlu
cona
zole
Fexo
fena
dine
Carb
amaz
epin
eCi
talo
pram
Trim
etho
prim
Fluox
etine
Irbes
arta
nM
apro
tilin
eKe
topr
ofen
Amitr
ipty
line
Tram
adol
Mem
antin
eOx
azep
amFlu
tam
ide
Lope
ram
ide
Rosu
vast
atin
Levo
norg
estre
lGl
imep
iride
Sertr
aline
Ibup
rofe
nAt
racu
rium
Beclo
met
haso
ne
% R
emov
al
O3 dose(mg/L)
Effluent 5
8.9
6.1
4.4
2.3
1.1
0.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Sulfa
met
hoxa
zole
Diclo
fena
cEp
rosa
rtan
Repa
glini
deAt
racu
rium
Risp
erid
one
Glim
epiri
deTr
imet
hopr
imHy
drox
yzin
eFe
xofe
nadi
neCa
rbam
azep
ine
Tram
adol
Met
opro
lol
Napr
oxen
Irbes
arta
nM
apro
tilin
eAm
itrip
tylin
eSe
rtrali
neFlu
oxeti
neEz
etim
ibe
Ibup
rofe
nBi
sopr
olol
Rosu
vast
atin
Dilti
azem
Oxaz
epam
Fluco
nazo
leCo
dein
eOr
phen
adrin
eHa
lope
ridol
Lope
ram
ide
Bupr
opio
nVe
rapa
mil
Cita
lopr
amVe
nlaf
axin
eLe
vono
rges
trel
Fluta
mid
eKe
topr
ofen
Cilaz
april
Mem
antin
eBi
perid
enBe
clom
etha
sone
Clom
ipra
min
e
% R
emov
al
O3 dose (mg/L)
Effluent 2
11.7
7.1
5.4
2.4
1.2
0.6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Vera
pam
ilLo
pera
mid
eRi
sper
idon
eHa
lope
ridol
Sertr
aline
Ezeti
mib
eCi
talo
pram
Sulfa
met
hoxa
zole
Hydr
oxyz
ine
Fluox
etine
Napr
oxen
Map
rotil
ine
Keto
prof
enAm
itrip
tylin
eRe
pagli
nide
Ibup
rofe
nEp
rosa
rtan
Trim
etho
prim
Fexo
fena
dine
Clom
ipra
min
eCa
rbam
azep
ine
Glim
epiri
deRo
suva
stati
nDi
ltiaz
emBe
clom
etha
sone
Bupr
opio
nM
etop
rolo
lCo
dein
eFlu
tam
ide
Cilaz
april
Venl
afax
ine
Mem
antin
eFlu
cona
zole
Irbes
arta
nBi
sopr
olol
Oxaz
epam
Bipe
riden
Tram
adol
Orph
enad
rine
Atra
curiu
mLe
vono
rges
trel
% R
emov
al
O3 dose (mg/L)
Effluent 3
8
5.3
3.5
2
1.1
0.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Glim
epiri
deRe
pagli
nide
Irbes
arta
nFe
xofe
nadi
neEz
etim
ibe
Napr
oxen
Orph
enad
rine
Fluta
mid
eDi
ltiaz
emAt
racu
rium
Carb
amaz
epin
eRo
suva
stati
nHy
drox
yzin
eCi
laza
pril
Trim
etho
prim
Bipe
riden
Epro
sarta
nLe
vono
rges
trel
Code
ine
Ibup
rofe
nKe
topr
ofen
Mem
antin
eFlu
cona
zole
Tram
adol
Met
opro
lol
Beclo
met
haso
neBi
sopr
olol
Cita
lopr
amVe
nlaf
axin
eOx
azep
amAm
itrip
tylin
eM
apro
tilin
eCl
omip
ram
ine
Vera
pam
ilHa
lope
ridol
Risp
erid
one
Lope
ram
ide
Sertr
aline
Fluox
etine
Bupr
opio
n
% R
emov
al
O3 dose(mg/L)
Effluent 6
7.7
6.2
4.5
2.4
1.2
0.6
Og i spildevand fra 6 renseanlæg
DDO3 (ppm O3) [DDO3/DOC]
API Eff1 Eff2 Eff3 Eff4 Eff5 Eff6 Eff1 Eff2 Eff3 Eff4 Eff5 Eff6 Ave
Easily degradable Repaglinide 2.6 3.7 1.8 4.1 8.7 1.5 0.35 0.57 0.35 0.50 0.64 0.18 0.43 Ezetimibe 3.2 4.6 1.5 3.8 8.0 2.0 0.43 0.71 0.29 0.47 0.58 0.24 0.45 Diltiazem 3.6 3.7 2.2 4.3 8.0 3.9 0.48 0.57 0.42 0.53 0.58 0.47 0.51 Eprosartan 3.2 4.9 1.9 4.5 9.1 4.2 0.43 0.76 0.37 0.55 0.66 0.50 0.55 Trimethoprim 4.0 4.3 2.1 4.4 9.7 3.9 0.53 0.67 0.40 0.54 0.71 0.47 0.55 Clomipramine 2.3 7.3 2.4 3.7 7.5 4.2 0.31 1.13 0.46 0.45 0.55 0.50 0.57 Risperidone 3.5 4.7 0.9 5.5 12.1 5.0 0.47 0.73 0.17 0.68 0.88 0.60 0.59 Hydroxyzine 3.4 5.7 1.9 4.8 10 4.8 0.45 0.88 0.37 0.59 0.73 0.57 0.60 Codeine 4.2 4.9 2.4 4.6 9.2 5.4 0.56 0.76 0.46 0.57 0.67 0.65 0.61 Carbamazepine 5.1 5.4 2.2 4.3 10.8 3.5 0.68 0.84 0.42 0.53 0.79 0.42 0.61 Naproxen 5.7 5.0 2.5 6.4 10 3.7 0.76 0.77 0.48 0.79 0.73 0.44 0.66 Fexofenadine 5.2 5.8 3.0 6.5 9.1 2.9 0.69 0.90 0.58 0.80 0.66 0.35 0.66 Orphenadrine 4.5 5.0 3.4 4.8 12.1 4.0 0.60 0.77 0.65 0.59 0.88 0.48 0.66 Diclofenac 4.7 5.8 NA* 3.5 10 NA* 0.63 0.90 NA* 0.43 0.73 NA* 0.67 Cilazapril 4.5 7.1 2.7 5.7 11 4.0 0.60 1.10 0.52 0.70 0.80 0.48 0.70
Moderately degradable Loperamide 2.0 4.5 <0.5 5.7 13.3 8.7 0.27 0.70 NA** 0.70 0.97 1.04 0.74 Glimepiride 7.0 7.6 3.6 6.7 >>8.9 0.6 0.93 1.18 0.69 0.82 NA** 0.07 0.74 Rosuvastatin 5.4 5.6 3.3 5 14.5 4.8 0.72 0.87 0.63 0.61 1.06 0.57 0.74 Haloperidole 4.8 7.8 1.5 6.3 11.8 5.9 0.64 1.21 0.29 0.77 0.86 0.71 0.75 Sulfamethoxazole 4.8 4.5 3.6 4.5 17.6 NA* 0.64 0.70 0.69 0.55 1.28 NA* 0.77 Verapamil NA* 5.4 <0.5 5.0 10.5 7.5 NA* 0.84 NA** 0.61 0.77 0.90 0.78 Tramadole 5.7 5.8 3.4 6.3 13 6.4 0.76 0.90 0.65 0.77 0.95 0.77 0.80 Citalopram 5.0 7.8 2.0 7.1 15 5.0 0.67 1.21 0.38 0.87 1.09 0.60 0.80 Sertraline 6.4 5.2 1.7 7.9 12 11.6 0.85 0.81 0.33 0.97 0.88 1.39 0.87 Venlafaxine 5.3 6.3 3.4 6.4 16.6 9.3 0.71 0.98 0.65 0.79 1.21 1.11 0.91 Maprotiline 7.3 6.9 4.1 8.3 13.6 7.2 0.97 1.07 0.79 1.02 0.99 0.86 0.95 Bisoprolol 7.2 6.0 3.3 7.3 21 7.2 0.96 0.93 0.63 0.90 1.53 0.86 0.97 Amitriptyline 7.3 9.4 3.6 8.3 13.6 7.3 0.97 1.46 0.69 1.02 0.99 0.87 1.00 Metoprolol 6.9 6.9 3.8 7.4 18.2 8.8 0.92 1.07 0.73 0.91 1.33 1.05 1.00 Biperiden 5.9 6.3 4.3 7.3 23 7.4 0.78 0.98 0.83 0.90 1.68 0.88 1.01 Levonorgestrel 6.7 7.3 6.6 6.0 18.2 6.5 0.89 1.13 1.27 0.74 1.33 0.78 1.02 Fluoxetine 6.6 6.8 3.1 7.7 20 11.3 0.88 1.05 0.60 0.95 1.46 1.35 1.05 Irbesartan 8.7 7.7 5.4 11.5 13.7 4.3 1.16 1.19 1.04 1.41 1.00 0.51 1.05 Bupropion 8.1 8.0 5.2 9.3 >>8.9 12.1 1.08 1.24 1.00 1.14 NA** 1.45 1.18
Recalcitrant towards ozone degradation Oxazepam 12.3 11.3 7.1 13.5 18.4 9.7 1.64 1.75 1.37 1.66 1.34 1.16 1.49 Ketoprofen 13.4 12.7 5.5 13.2 23.9 9.7 1.78 1.97 1.06 1.62 1.74 1.16 1.56 Memantine 11.4 12.8 7.8 14.5 21.3 10.2 1.52 1.98 1.50 1.78 1.55 1.22 1.59 Ibuprofen 11.5 10.9 7.3 14.7 27 10.4 1.53 1.69 1.40 1.81 1.97 1.24 1.61 Beclomethasone 20 18 5.8 12 >>8.9 9.2 2.66 2.79 1.12 1.47 NA** 1.10 1.83 Atracurium 3.7 6.2 4.4 11 11.1 3.9 0.49 3.13 0.85 1.35 0.81 0.47 1.18 Flutamide >>10.2 25 11.7 17.9 >>8.9 9.4 NA** 3.87 2.25 2.20 NA** 1.12 2.36 Fluconazole 15.1 18 10.7 20 >>8.9 22 2.01 2.79 2.06 2.46 NA** 2.63 2.39
1
Ozone dose der fjerner 90 % af udvalgte lægemidler i forskellige spildevand
DDO3 (ppm O3) DDO3/DOC
Pharmaceutical Eff1 Eff2 Eff3 Eff4 Eff5 Eff6 Eff1 Eff2 Eff3 Eff4 Eff5 Eff6 Ave
Let nedbrydeligeCarbamazepine 5.1 5.4 2.2 4.3 10.8 3.5 0.68 0.84 0.42 0.53 0.79 0.42 0.61
Naproxen 5.7 5.0 2.5 6.4 10 3.7 0.76 0.77 0.48 0.79 0.73 0.44 0.66
Diclofenac 4.7 5.8 NA 3.5 10 NA 0.63 0.90 NA 0.43 0.73 NA 0.67
Moderat nedbrydeligeCitalopram 5.0 7.8 2.0 7.1 15 5.0 0.67 1.21 0.38 0.87 1.09 0.60 0.80
Metoprolol 6.9 6.9 3.8 7.4 18.2 8.8 0.92 1.07 0.73 0.91 1.33 1.05 1.00
Fluoxetine 6.6 6.8 3.1 7.7 20 11.3 0.88 1.05 0.60 0.95 1.46 1.35 1.05
Tungt nedbrydeligeMemantine 11.4 12.8 7.8 14.5 21.3 10.2 1.52 1.98 1.50 1.78 1.55 1.22 1.59
Ibuprofen 11.5 10.9 7.3 14.7 27 10.4 1.53 1.69 1.40 1.81 1.97 1.24 1.61
Beclomethasone 20 18 5.8 12 >>8.9 9.2 2.66 2.79 1.12 1.47 NA 1.10 1.83
Hvordan ozonerer man spildevand og hvordan virker ozon
Udbredelse af ozonering af spildevand
Vores arbejde på DTU: Hvor meget ozon skal man bruge?
Lidt perspektiv – hvad kan vi gøre på miljøteknologisiden
IndholdIndhold
Vores nabolande er godt i gang med drift af ozonanlæg Danmark har meget lidt ozon teknologi industri Ozondoseringen afhænger af behandlingen i renseanlægget –
især TOC i udløbet Kan vi blive bedst til at optimere TOC i den biologiske
behandling og forudsige TOC så ozondosis kan reguleres dynamisk ?
Lidt perspektiv – hvad kan vi gøre på miljøteknologisiden