Avloppsrening, Vattenrening Vattenburna sjukdomar

1
Avloppsrening, Vattenrening Vattenburna sjukdomar

• Sofia Andersson

2
Vatten
Cirka 70 procent av jordytan är täckt med vatten.
Endast en procent utgörs av sötvatten som kan
drickas.
Man började bygga avloppsledningar i Sverige för
drygt 100 år sedan. Tidigare lät man vattnet
rinna ut orenat i närmaste vattendrag. På
1930-talet började man rena avloppsvattnet.
Varje person i Sverige förbrukar i snitt 180
liter vatten per dygn. I många U-länder är
förbrukningen bara 20 liter per dygn, i USA är
den över 300 liter
3
Avloppsrening i Sverige

• gt2000 kommunala reningsverk
• 1,5 km3 avloppsvatten renas / år
• 240 000 ton slam (TS) produceras / år
• 92 000 km kommunala avloppsledningar (nästan tre
  varv runt ekvatorn)
• Sveriges VA-verksamhet omsätter 14,3 miljarder
  SEK/år

4
Avloppsvattnets sammansättning

• Organiskt material
• COD, chemical oxygen demand
• BOD7, biochemical oxygen demand
• Närsalter
• kväve
• fosfor
• Metaller
• Hg, Cd, Cr etc.
• Mikroorganismer (patogener)
• Partiklar (TSS)

5
Varför renar vi avloppet?

• Hygien
• Förhindra utbrott av vattenburna sjukdomar
• Vattenkvalitet för bad/fiske
• Minska Övergödning/Bottendöd
• Utsläpp av N/P ? övergödning
• Förhöjd halt organiska kolväten (COD, BOD) och
  TSS ? syrebrist ? bottendöd
• Förhindra förgiftning
• Tungmetaller/Miljögifter/Läkemedelsrester
  skadliga för många djur och växter ?
  bioackumuleras

6
(No Transcript)
7
Avloppsrening

• Primärrening mekanisk rening (1) (4)
• Sekundärrening biologisk nedbrytning av
  organiskt material (3), aerob, anoxisk eller
  anaerob
• Tertiärrening kemisk och fysikalisk rening (2)
• Biologisk rening av kväve och fosfor (3)

8
Typer av biologisk avloppsrening

• Småskaligt
• Hushåll (SBR, trekammarbrunn, septisk tank),
  småindustrier
• Storskaligt
• Kommunala verk (gt1 miljon PE)
• Low-tech
• Dammar, våtmarker, trickling filter
• High-tech
• Moving bed biofilm reactor (MBBR), membran
  reaktorer, fluidiserad bädd, upflow anaerobic
  sludge blanket (UASB) reaktor
• Skräddarsydda processer

9
Mekanisk rening
10
(No Transcript)
11
Kemisk rening
12
Kemisk rening

• Flockulerande kemikalier tillsätts
• ALUM (Al2(SO4)3)
• Järnsulfat
• Syfte
• Fälla ut fosfor
• Ta bort icke-sedimenterbara partiklar
• Förfällning/Simultanfällning/Efterfällning

Processutformning på Henriksdalverket -
FÖRFÄLLNING
13
Biologisk rening
14
Biologisk rening av organiska ämnen

• Aerob nedbrytning
• Org. material O2 ? CO2 H2O biomassa
• Anaerob nedbrytning
• Org. Material ? CO2 CH4 biomassa

15
Aerob rening
Organisk material syre koldioxid vatten
biomassa

• Aktivslamprocessen
• Biofilmsprocesser
• Trickling filter
• MBBR (moving bed biofilm reactor)
• Membran filter

16
Aktivslamprocessen
17
(No Transcript)
18
Mikroorganismer i aktivslamprocessen

• Heterotrofa (kemoorganotrofa) bakterier
• bryter ner organiskt kol
• Denitrifierare
• Autotrofa (kemolitotrofa) bakterier
• Nitrifierare
• Svaveloxiderare
• Svampar
• bryter ned även svårnedbrytbara kolföreningar
• Protozoer
• äter upp döda bakterier, primär nedbrytare
• Metazoer (flercelliga djur)

19
Slamegenskaper
20
Biologisk Kväverening

• Nitrifikation autotrofa, aeroba, långsamväxande,
  små (0.2-1.0µm)

AOB Amonium oxiderande bakterier
(Nitrosomonas) NH4 O2 ? NO2-
NOB Nitrit oxiderande bakterier
(Nitrobacter) NO2- O2 ? NO3-
Denitrifikation heterotrofa, aeroba men kan
andas NO2/NO3 under anoxiska förhållanden.
Oftast gram-negativa stavar
NO3- ? NO2- ? NO ? N2O ? N2
21
Biologisk Kväverening

• Nitrifikation
• Låg COD/BOD-halt, hög NH4-halt (producerar NO3)
• Denitrifikation
• Hög COD/BOD-halt, hög NO3-halt
• Avloppsvatten
• Hög COD/BOD-halt, hög NH4-halt, låg NO3-halt

22
Biologisk kväverening
23
Biologisk Fosforrening

• EBPR Enhanced Biological Phosphorus Removal

PAO polyphosphate-accumulating bacteria VFA
volatile fatty acids
24
Biologisk Fosforrening
Öresundsverket
25
Slamhantering

• Avvattning
• Filterpress
• Centrifug
• Stabilisering avdöda patogener
• Kemisk
• kalk
• Biologisk
• Rötning
• Kompostering
• Användningsområden
• Markfyllnad (parker, golfbanor)
• Gödsel/Jordförbättring
• förbränning
• Problem
• Tungmetaller
• Opinionen

26
Biofilmsprocesser

• Mikroorganismer växer på en yta bildar en
  film
• Bakterier i biofilm är skyddade mot giftämnen,
  ojämna flöden etc.
• Tar mindre plats än aktivslam reningsverk
• Hög biodiversitet pga hög slamålder

27
Biofilm
28
Biofilmsprocesser - Tricklingfilter
29
Biofilmsprocesser Moving Bed Biofilm Reactor
Utflöde
Inflöde
Luftning
Överskottsslam
30
Anaeroba processer
Org. C ? nya celler (5) CH4 CO2 H2 NH3
H2S

• CH4 Biogas Energi
• Ingen luftning
• Hög kolbelastning
• Kan bryta ner svårnedbrytbara substanser
• Låg slamproduktion
• Långsam och känslig process
• Mikroorganismer
• Bakterier dominerar (svampar, protozoer)
• Metanproducerande - Arkebakterier
• Obligat anaeroba
• Långsamväxande (delningstid 3-50 dagar)

31
Vattenrening
32
Vattenrening

• gt 2000 kommunala vattenverk
• 1 km3 dricksvatten produceras per år
• Källa
• Ytvatten (ca 200 ytvattenverk)
• Grundvatten

33
Vattenrening

• Syftet är att reducera
• Patogena mikroorganismer
• Turbiditet
• Smak o Lukt
• Besvärande kemikalier

34
(No Transcript)
35
Vattenburna sjukdomar

• Indikator organismer
• Coliformer
• Patogena protozoer
• Giardia lamblia
• Chryptosporidium parvum
• Entamoeba hystolytica
• Patogena bakterier
• Vibrio cholerae
• Legionella pneumoniae
• Salmonella typhi
• Virus
• poliovirus

36
Koliformer

• Krav på Indikatororganismer
• Finnas i tarmar hos varmblodiga djur
• Inte patogena
• Motståndskraft/Livscykel/Förekomst
• som motsvarar patogen
• Detekterbar
• Totala/Fekala koliformer
• Fakultativt anaeroba
• G
• inga sporer
• Stavformade
• fermenterar laktos under gasbildning inom 48 h i
  35?C/44 ?C
• Oxidas negativa
• Echerichia coli, Enterobacter, Klebsiella,
  Citrobacter

37
Koliformer

• Detektion av koliformer
• most-probable-number, MPN
• membrane filter, MF
• Selektiva/Diffrentierande medium
• reagenskit, snabb detektion

MPN
MF
Rekomenderade max-halter av Fekala Koliformer
Dricksvatten 0 per 100 mL Badvatten 200 per
100 mL Fiske 1000 per 100 mL Renat
avloppsvatten 200 per 100 mL
38
Protozoer Giardia lamblia

• Flagellat m. 8 flageller
• Parasit (tunntarm, tolvfingertarm)
• 2 cellkärnor
• Livscykel
• Trophozoites (15?m) vegetativa celler
• Cystor (11?m) resistent mot torka, kemikalier
  (Cl-)
• Fäster vid slemhinnor med sugskiva
• Orsakar Giardiasis akut gastroenteritis
• Symptom diarré, magkramp, illamående,
• gaser, viktminskning
• Detektion Cystor i avföring, ELISA

39
Protozoer Cryptosporidium parvum

• Coccidier
• Små (2-5?m)
• Parasiter (magsäck, tarmar)
• Livscykel (asexuell/sexuell)
• Merogoni vegetativ förökning, i värdcell
• Gamogoni produktion av 2 sorters könsceller, i
  värdcell
• Sporogoni sporproduktion, i värdcell eller
  utanför värdcell
• Oocystor (4 sporer), resistenta mot klorin
• Symptom mild diarré
• Diagnos oocystor i avföring

40
Protozoer Entamoeba histolytica

• Anaerob amöba
• Parasit Växer på och i tarm slemhinnan
• Livscykel
• trophozoiter (i värdceller)
• cystor
• Ofta asymptomatisk
• Kan orsaka amöba-dysenteri
• bryter ner vävnad
• ? blodomloppet ? lever, lungor, hjärna

41
Bakterier Vibrio cholerae

• G-, svängd stav
• Orsakar kolera (Afrika, Sydostasien, Indien,
  Central- o Sydamerika)
• Elimineras helt i avloppsrening/vattenrening
• Infektionsdos 108-109 bakterier (känslig mot
  magsyra)
• Fäster vid slemhinna i tunntarmen, utsöndrar
  enterotoxin
• Symptom Diarré ? Dehydrering ? 60 dör utan
  behandling, 1 dör med behandling
• Behandling Antibiotika Vätskeersättning

42
Bakterier Legionella pneumophila

• G-, tunn stav, höga näringskrav (Fe)
• Relativt resistent mot värme och klor
• Sprids via aerosoler
• Elimineras m. chock klorering el. gt63C
• Asymptomatiska infektioner/ Pontiac feber
• Sällsynta fall ? lunginflammation
• Detektion antigen i urin, prov från luftrör
• Behandling Rifampin, erythromycin

43
Bakterier Salmonella typhi

• G-, kort stav, flageller
• Orsakar tyfoidfeber hög feber, diarré,
  svettningar, sårbildning i tarmar
• Detektion Blod-/Avföringsprov
• Behandlas med antibiotika (lt1 dödlighet)

44
Virus

• Virus förekommer i avloppsvatten
• Elimineras i vattenrening, klorkänsliga
• Enterovirus (RNA-virus, finns i tarmar)
• Poliovirus
• Norwalk virus
• Hepatit A virus

45
Sammanfattning

• Biologisk avloppsrening använder bakterier för
  att avlägsna kolföreningar (COD, BOD) samt även
  kväve och fosfor
• Vattenrening är oftast inte biologisk (utan
  mekanisk och kemisk)
• Patogener kan spridas med vatten och orsaka
  sjukdomar. Motverkas med avloppsrening och
  vattenrening