Fremtidens energiproducerende renseanlæg i Egå.

Transkript

1 Fremtidens energiproducerende renseanlæg i Egå. Dansk Vand Konference november 2015 EnviDan - Bjarne Hjorth Petersen Aarhus Vand - Lise K. Hughes

2 Det overordnede mål Aarhus Vand ønsker at gennemføre en udbygning af Egå renseanlæg med henblik på at realisere den størst mulige energiudnyttelse fra et renseanlæg. Projektet er et led i Aarhus Vands strategi om at blive energi- og CO 2 - neutral. Det overordnede mål med udbygningen af Egå Renseanlæg er at opnå en elproduktion, der er 50% større end elforbruget og samtidig geninvinde 50% af den indkomne fosfor..

3 Innovation ind i projektet, så tidligt som muligt For at nå dette ambitiøse mål, gennemførte Aarhus Vand et udbud, der sætter fokus på størst mulig innovation så tidligt i projektet som muligt. Trin 1: Få flere idéer og parter i spil Trin 2: Find de rigtige parter til at drive processen Trin 3: Find det rigtige team og projekt Trin 4: Skab udvikling og fremdrift i projekterings- og byggeforløbet Trin 5: Tag løsninger i brug og dokumenter effekt Første trin i dette udbudsforløb var, at få så mange ideer og parter i spil som muligt. Vi inviterede derfor leverandører og idemagere fra hele verden til at komme med deres ideer i forhold til den opstillede udfordring. Resultatet blev et Idekatalog med 63 forslag. 3 vindere blev kåret.

4 Udvælgelse af de rigtige parter til at drive den innovative proces Ved prækvalifikationen var ét af udvælgelseskriterierne dokumenteret evne til at drive en innovativ proces Trin 1: Få flere idéer og parter i spil Trin 2: Find de rigtige parter til at drive processen Trin 3: Find det rigtige team og projekt Trin 4: Skab udvikling og fremdrift i projekterings- og byggeforløbet Trin 5: Tag løsninger i brug og dokumenter effekt Resultatet var prækvalifikation af 3 virksomheder :

5 Igennem flere forhandlingsrunder blev tilbudsgivernes tilbud optimeret igennem dialog Trin 1: Få flere idéer og parter i spil Trin 2: Find de rigtige parter til at drive processen Trin 3: Find det rigtige team og projekt Trin 4: Skab udvikling og fremdrift i projekterings- og byggeforløbet Trin 5: Tag løsninger i brug og dokumenter effekt Vinderen af tilbuddet blev Konsortiet Egå Renseanlæg bestående af : Det energiproducerende renseanlæg

6 Vi skaber innovation igennem partnering Trin 1: Få flere idéer og parter i spil Trin 2: Find de rigtige parter til at drive processen Trin 3: Find det rigtige team og projekt Trin 4: Skab udvikling og fremdrift i projekterings- og byggeforløbet Trin 5: Tag løsninger i brug og dokumenter effekt

7 Biologiskoverskudsslam SF Fremtidens energiproducerende renseanlæg Nordlige opland Polymer Bypass Jernklorid Til Studstrupværket AN/DN 15 Egåen 1 Egåen Sydlige og vestlige opland 4 Ristestof 6 Grease Sand 25 RB Ude af drift Primærslam AN/DN Returslam Overskudsslam Anammoxslam Rejektvand Eksternt slam El El og varme RT slam Primær vandflow Anammox slam Sekundært vandflow Slam Biogas Sand and grease Screenings Chemicals 1: Grov rist 2: Indløbspumpestation 3: Ristebygværk 4: Ristegodspresse 5: Sand- og fedtfang 6: Sandvasker 7: Salsnes filtre 8: Samletank 9: Anoxic tank (Bio-P tank) 10: Procestanke, Kold Anammox 11: Efterklaring 12: Sandfilteranlæg 13: Udløbspumpestation 14: Iltningstrappe 15: Hydrolysetank 16: Cyklon til selektering af Anammox bakterier 17: Forafvander 18: Rådnetank 19: Gaslagertank 20: Gasrensning 21: Gasmotor 22: Organic Rankine cycle 23: Buffertank 24: Slutafvanding 25: DEMON -tank 26: Buffertank 27: Kemikalietanke

8 Indpasning på det eksisterende anlæg

9 Biologiskoverskudsslam SF Fremtidens energiproducerende renseanlæg COD-høst over Salsnes filtre Nordlige opland Polymer Bypass Jernklorid Til Studstrupværket AN/DN 15 Egåen 1 Egåen Sydlige og vestlige opland 4 Ristestof 6 Grease Sand 25 RB Ude af drift Primærslam AN/DN Returslam Overskudsslam Anammoxslam Rejektvand Eksternt slam El El og varme RT slam Primær vandflow Anammox slam Sekundært vandflow Slam Biogas Sand and grease Screenings Chemicals 1: Grov rist 2: Indløbspumpestation 3: Ristebygværk 4: Ristegodspresse 5: Sand- og fedtfang 6: Sandvasker 7: Salsnes filtre 8: Samletank 9: Anoxic tank (Bio-P tank) 10: Procestanke, Kold Anammox 11: Efterklaring 12: Sandfilteranlæg 13: Udløbspumpestation 14: Iltningstrappe 15: Hydrolysetank 16: Cyklon til selektering af Anammox bakterier 17: Forafvander 18: Rådnetank 19: Gaslagertank 20: Gasrensning 21: Gasmotor 22: Organic Rankine cycle 23: Buffertank 24: Slutafvanding 25: DEMON -tank 26: Buffertank 27: Kemikalietanke

10 Installation af 8 Salsnes Filtre 8 filtre, hver med en hydraulisk kapacitet på 250 m 3 /h ved maks. fjernelse Vi forventer at kunne høste omkring 60% af den indkomne kulstof over Salsnes filtrene Primær slammet fra Salsnes Filtrene vil have et tørstofindhold på omkring 6-7 %, og vil blive pumpet direkte på rådnetanken uden forafvanding Ved en maksimering af COD-høsten over Salsnes filtrene bliver COD/N-forholdet i tilløbet til procestankene for lavt til traditionel kvælstoffjernelse ved nitrifikation/denitrifikation.

11 Pilottest med Salsnes filtre Oktober/November 2015

12 Resultater fra pilottest med Salsnes filtre på Egaa Renseanlæg

13 Resultater fra test af online COD-måler i indløbet

14 Hvad har vi fået ud af Pilottesten med Salsnes filtre på Egaa Renseanlæg Vi venter stadig på de sidste resultater før vi kan konkludere helt, men. Vi er overbeviste om at vi kan nå i mål uden brug af fældningskemikalier Erfaringer med 2 forskellige duge hvilket gør valget mere kvalificeret Vi har fundet ud af hvilken polymer vi skal bruge Vi har fundet ud af, at polymerdoseringen er meget vigtig. For en optimal CODfjernelse skal polymerdoseringen justeres ud fra hvor meget SS der bliver ledt til Salsnes filteret. Et fast set punkt med X g/m 3 er ikke nok. Vi har registeret en højere opløst COD end vi tidligere har set hvilket vi vil følge nærmere i den kommende tid. Vi fjerner meget lidt af fosforen hvilket øger potentialet for fosforgenvinding. BONUS: Vi får erfaringer med UV-baseret COD-online måler hvis den kan bruges kan vi spare i både investerings- og driftsomkostninger.

15 Biologiskoverskudsslam SF Fremtidens energiproducerende renseanlæg Nordlige opland Introduktion af Polymer kold Anammox- Bypass process Jernklorid Til Studstrupværket AN/DN 15 Egåen 1 Egåen Sydlige og vestlige opland 4 Ristestof 6 Grease Sand 25 RB Ude af drift Primærslam AN/DN Returslam Overskudsslam Anammoxslam Rejektvand Eksternt slam El El og varme RT slam Primær vandflow Anammox slam Sekundært vandflow Slam Biogas Sand and grease Screenings Chemicals 1: Grov rist 2: Indløbspumpestation 3: Ristebygværk 4: Ristegodspresse 5: Sand- og fedtfang 6: Sandvasker 7: Salsnes filtre 8: Samletank 9: Anoxic tank (Bio-P tank) 10: Procestanke, Kold Anammox 11: Efterklaring 12: Sandfilteranlæg 13: Udløbspumpestation 14: Iltningstrappe 15: Hydrolysetank 16: Cyklon til selektering af Anammox bakterier 17: Forafvander 18: Rådnetank 19: Gaslagertank 20: Gasrensning 21: Gasmotor 22: Organic Rankine cycle 23: Buffertank 24: Slutafvanding 25: DEMON -tank 26: Buffertank 27: Kemikalietanke

16 Kold Anammox ved implementering af EssDe -processen fra Grontmij EssDE = Energy self sufficient by DEMON Hvorfor Kold Anammox: Mulighed for at drive den biologiske kvælstoffjernelse ved et lavere C/N-forhold Større COD-høst til energiproduktion Reducerer iltbehov med 40-70%. AOB er Hvis der er NOB er og O 2 tilstede dannes der Nitrat (nitrifikation), hvor efter der er behov for kulstof for at denitrificere. Anammox bakterier

17 Kold Anammox ved implementering af EssDe -processen fra Grontmij Hvordan: Podning med anammox bakterier fra DEMON -anlæg (rejektvandsbehandlingsanlæg) Intermittent beluftning Streng slamalderstyring for at undertrykke væksten af NOB er (Nitrit Oxiderende Bakterier ). Overskudsslam med AOB er Overskudsslam med NOB er DEMONrejektvandsbehandling RB Anammoxslam Anammoxbakterier EssDe I hovedstrømmen Ved omlægning af processen på anlægget, går vi endvidere fra 4 procestanke til 3.

18 Kold Anammox ved implementering af EssDe -processen fra Grontmij

19 Cykloninstallationen på Egå Renseanlæg På Egå installerer vi 4 cykloner, hver med en kapacitet på 10 m 3 /h Cyklonerne placeres inde i slamafvandingsbygningen mellem forafvanderne.

20 Biologiskoverskudsslam SF Fremtidens energiproducerende renseanlæg Nordlige opland Polymer Bypass Jernklorid Til Studstrupværket AN/DN 15 Egåen 1 Egåen Sydlige og vestlige opland 4 Grease Ristestof DEMON-anlæg 6 Sand 25 RB Ude af drift Primærslam AN/DN Returslam Overskudsslam Anammoxslam Rejektvand Eksternt slam El El og varme RT slam Primær vandflow Anammox slam Sekundært vandflow Slam Biogas Sand and grease Screenings Chemicals 1: Grov rist 2: Indløbspumpestation 3: Ristebygværk 4: Ristegodspresse 5: Sand- og fedtfang 6: Sandvasker 7: Salsnes filtre 8: Samletank 9: Anoxic tank (Bio-P tank) 10: Procestanke, Kold Anammox 11: Efterklaring 12: Sandfilteranlæg 13: Udløbspumpestation 14: Iltningstrappe 15: Hydrolysetank 16: Cyklon til selektering af Anammox bakterier 17: Forafvander 18: Rådnetank 19: Gaslagertank 20: Gasrensning 21: Gasmotor 22: Organic Rankine cycle 23: Buffertank 24: Slutafvanding 25: DEMON -tank 26: Buffertank 27: Kemikalietanke

21 Principperne bag the DEMON -anlægget Volumen er ca. 435 m 3 Kontinuert tilledning og afledning af rejektvand Teknologien er baseret på aktiv slam Processen styres ud fra ilt og ph

22 Biologiskoverskudsslam SF Fremtidens energiproducerende renseanlæg Nordlige opland Polymer Bypass Jernklorid Til Studstrupværket AN/DN 15 Egåen 1 Egåen Sydlige og vestlige opland 4 Ristestof 6 Grease Sand Ude af drift RB Primærslam AN/DN 17 Rådnetank og gassystem Returslam Overskudsslam Anammoxslam Rejektvand Eksternt slam El El og varme RT slam Primær vandflow Anammox slam Sekundært vandflow Slam Biogas Sand and grease Screenings Chemicals 1: Grov rist 2: Indløbspumpestation 3: Ristebygværk 4: Ristegodspresse 5: Sand- og fedtfang 6: Sandvasker 7: Salsnes filtre 8: Samletank 9: Anoxic tank (Bio-P tank) 10: Procestanke, Kold Anammox 11: Efterklaring 12: Sandfilteranlæg 13: Udløbspumpestation 14: Iltningstrappe 15: Hydrolysetank 16: Cyklon til selektering af Anammox bakterier 17: Forafvander 18: Rådnetank 19: Gaslagertank 20: Gasrensning 21: Gasmotor 22: Organic Rankine cycle 23: Buffertank 24: Slutafvanding 25: DEMON -tank 26: Buffertank 27: Kemikalietanke

23 Rådnetanketank og gassystem Volumen af rådnetanken er øget i løbet af projektet, idet Aarhus Vand har indgået en aftale om at modtage og udrådne alt det biologiske overskudsslam fra Syddjurs Spildevand (svarende til slam fra omkring PE). Rådnetank ender således på omkring m 3 Mesofildrift (39-40 ºC) Gaslager til omkring 12 timers drift Gasrensning, Siloxa filter Gasmotoranlæg 355 kw

24 Placering af ORC Ca. 90 C Ca. 70 C Fordele ved at inkorporere ORC-anlægget som mulighed 1: Størst mulig el-produktion på årligbasis, lig med bedre rentabilitet. Fast fremløbstemperatur til ORC-anlægget, hvilket betyder at det er nemmere at lægge kompressor ud for et fast omdrejningstal.

25 ORC - Organic Rankine Cycle anlæg Et fuldautomatisk Organic Rankine Cycle anlæg (ORC), der omdanner 98 % af den termiske energi (udstødning fra gasmotor ) til elektrisk energi (ca %) og varme (78-83%). Processen består af (1-2) Pumpning af drivmiddel (2-3) Ekstraktion af varme fra udstødningsgas (3-4) Udvidelse af drivmiddel til at generere akseleffekt El Ca. 90 C (4-1) Køling af drivmiddel Varme El Varme ORC består af : 1. Pumpe 2. Kedel / Fordamper 3. Turbine / Expander ( generator ) 4. Kondensator Ca. 70 C

26 Hvad opnår vi? Med de igangværende om- og udbygninger forventer vi at kunne gå fra et elforbrug på omkring 31 kwh/år/pe til en nettoelproduktion på 14 kwh/år/pe hvilket repræsenterer en nettoelbalance på over 150 %. Overskudsvarmen forventes solgt til fjernvarmenettet, således at vi samlet set forventer en nettoenergiproduktion på omkring 250%. Vores mål om at genvinde 50% af den indkomne fosfor arbejder vi fortsat med og vi har i designet af anlægget fokus på, også at ind tænke fosfor.

27 Spørgsmål kan rettes til: Lise K. Hughes, Aarhus Vand tlf Bjarne Hjorth Petersen, EnviDan A/S tlf

28