Biofilmens roll och funktion i biologiskt aktiva kolfilter för avskiljning av organiska mikroföroreningar från avloppsvatten

Forskningsprojekt, 2025 – 2029

Vi använder alltmer kemikalier i samhället, och det har också lett till ökade utsläpp till miljön. Många av dessa kemikalier hamnar till slut i våra sjöar och vattendrag med oönskade effekter på vattenlevande organismer, människor och djur. Det har sedan länge varit känt att utsläpp av hormonstörande ämnen och läkemedelsrester har negativ inverkan på vattenlevande organismer. Dessa ämnen förekommer oftast i mycket låga koncentrationer, ner till en tusendels- till ett miljarddels gram per liter och kallas gemensamt för organiska mikroföroreningar. En grupp av ämnen som gemensamt kallas PFAS, har uppmärksammats under de senaste åren som särskilt problematiska eftersom de är mycket stabila och finns i miljön under lång tid. Många organiska mikroföroreningar är farliga eftersom de kan ackumuleras i vävnader hos organismer, och kan därför utgöra en risk trots låga halter. Utsläpp av renat avloppsvatten är en viktig källa till spridning av organiska mikroföroreningar till ytvatten. Detta har uppmärksammats som ett stort problem och inom EU finns förslag på att i framtiden ställa krav på avskiljning på reningsverk. Avloppsreningsverk är dimensionerade för att avskilja organiska ämnen och näringsämnena kväve och fosfor, inte organiska mikroföroreningar. Trots det har det visat sig att vissa ämnen, men långt ifrån alla, avskiljs i den biologiska reningsprocessen, och på så sätt fungera som en barriär för utsläpp till recipienten. Avskiljningen av organiska mikroföroreningar beror på olika processer såsom adsorption till partiklar, biologisk nedbrytning eller genom olika kemiska reaktioner. Hur bra de organiska mikroföroreningarna kan avskiljas beror på deras kemiska egenskaper. Det har visat sig att vissa ämnen är svårare att bryta ner än andra. Processer där bakterier växer på ytor i så kallade biofilmer där bakterierna kan sitta kvar länge, har visat sig vara fördelaktigt vid avskiljning av organiska mikroföroreningar.Eftersom avskiljningen av organiska mikroföroreningar i den biologiska reningen på avloppsreningsverk är ofullständig, kan en kompletterande rening, s.k kvartär rening, ta bort en bredare grupp av ämnen. Adsorption till aktivt kol har visat sig effektivt. Vanligtvis placerat the aktiva kolet i ett filter sist i reningsverket. När avloppsvatten som genomgått den biologiska reningen transporteras genom granulärt aktivt kol (GAC), börjar bakterier i vattnet att kolonisera ytan på partiklarna och det bildas en biofilm. Mängden löst organiska kol i det renade avloppsvattnet är tillräckligt för att bakterier skall kunna växa till. Det har visat sig att biofilmen kan göra att avskiljningen av organiska mikroföroreningar gradvis försämras genom att biofilmen minskar adsorptionsförmågan hos det aktiva kolet. Biofilmen kan dock även förbättra avskiljningen av mikroföroreningar genom att bakterierna kan bryta ner dem tillsammans med andra löst organiska ämnen. Detta kallas ett biologiskt aktivt filter. Trots att det gjorts många studier med granulerat aktivt kol för att avskilja organiska mikroföroreningar är det relativt lite känt om de mekanismer som styr avskiljningen när biofilmen växer i filtret.I det här projektet skall vi undersöka vilken roll biofilmen spelar för avskiljningen av mikroföroreningar i aktivt kolfilter. Vi kommer att bygga filter som vi fyller med granulerat aktivt kol som kan adsorbera organiska mikroföroreningar. Genom att undersöka hur biofilmen växer vid tillförsel av avloppsvatten med olika sammansättning och tillsats av ett antal utvalda mikroföroreningar med olika kemiska egenskaper, kan vi undersöka om avskiljningen sker genom adsorption eller biologisk nedbrytning. Vi kommer att använda avancerade analysmetoder för att kunna identifiera och kartlägga var mikroföroreningarna placerar sig i biofilmen och det aktiva kolet och på så sätt få en bättre förståelse för de mekanismer som styr avskiljningen. Den mikrobiella sammansättningen och dess funktion kommer att undersökas med DNA-baserade metoder i ko