FOSFORGJENVINNING TIL STRUVITT Erfaringer fra Århus. Norsk Vann 2014, Gardamoen Peter Balslev, Norconsult Danmark

Transkript

1 FOSFORGJENVINNING TIL STRUVITT Erfaringer fra Århus Norsk Vann 2014, Gardamoen Peter Balslev, Norconsult Danmark

2 Disposition Driftsproblemer struvit i rør struvit i rådnetank Reaktordesign - udviklingsanlæg! fra pilotskala til fuldskalaanlæg Massebalancer Århus Økonomi- drift Slamhåndtering efterfølgende tungmetaller energiudnyttelse Struvit som gødningsprodukt godkendelser nationalt affald/gødningsprodukt kemikalielovgivning, REACH Dyrkningsforsøg Potentialet for P genvinding i DK 2

3 Åby renseanlæg Aarhus Åby renseanlæg indkommende spv. Q ~ m3/d COD, PE ~ PE tot-n ~ 450 kg/d tot-p ~ 105 kg/d Proceslayout, 1 trins anlæg biologisk P-fjernelse sandfiltrering afløbskval 0,12 mg/l P, 1,3 mg/l N Rejektvand fra slutafvander ca. 100 m3/d 1300 mg/l NH4-N, 350 mg/l PO4-P -> 35 kg/d P Rejektvand fra forafvander ca. 320 m3/d 5 mg/l NH4-N, 80 mg/l PO4-P -> 25 kg/d P 3

4 Driftsproblemer med struvit på Åby Renseanlæg 4

5 Fra pilotforsøg til fuldskala 200 liter reaktor 0,1-0,8 m 3 /h 2-10 kg struvit/d % udfældning 2*5 m 3 reaktor m 3 /h kg struvit/d 80-90% udfældning 5

6 Erfaringer Århus, Åby renseanlæg Indviet 11 november 2013 Behandler rejektvand fra centrifuge og tromlesigte Samlet flow: ca 400 m3/d, 60 kg P/d 6

7 Reaktorer til udfældning af struvit ca. 4,7 m højde 2 x 5 m 3 Glasfiber med diverse fittings Ledninger i PE/rustfri stål Lager for kemikalier 4 stk. tilløbspumper 3 stk. recirkulationspumper 6 stk. doseringspumper Sigte og pumpestation til seeds Transport- og tørreanlæg for produkt Figure 1 - Struvite reactors, Aaby WWTP 7

8 0% genvinding - "før situation" % af indkommende total-p Jernklorid indløb udløb R/A 4 4% (7) SSH Forafvander Rådnetank 5 rejekt Slutafvander slam 96 96% 8

9 30% genvinding -verificeret % af indkommende total-p Jernklorid indløb udløb R/A 4 4% (7) SSH Magnesium Forafvander Rådnetank Udfældning? 4 P-genvinding 5 rejekt Slutafvander slam 64 64% 32 32% 9

10 45% genvinding -verificeret % af indkommende total-p Jernklorid indløb udløb R/A 4 4% (7) SSH Magnesium Forafvander Rådnetank P-genvinding rejekt Slutafvander slam % % 10

11 Rejektvandsmængde Åby renseanlæg 1/11-24/4 25/4-1/6 2/6-9/7 10/7-10/8 11/8-15/9 Reaktor Dekanter rejekt Flow* m3/d PO4-P, mg/l NH4-N, Ca Ca Ca Ca mg/l Forafvander rejekt Flow* PO4-P, mg/l NH4-N, mg/l 2-12 Ca. 3 Ca. 3 Ca. 5 Ca. 5 11

12 Resultater, genvinding af fosfor Tilløb til struvitanlæg 1/11-24/4 25/4-1/6 2/6-9/7 10/7-10/8 11/8-15/9 Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 Flow* m3/d PO4-P, kg/d Ca. 47 Ca ca. 25 ca. 25 NH4-N, kg/d Ca. 65 Ca. 65 Ca. 77 Ca. 77 Ca. 77 Ca. 77 Ca. 77 Ca. 77 Afløb fra struvitanlæg Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 Reak.1 Reak.2 PO4-P, mg/l PO4-P, kg/d 2,4-6,5 1,2-8, Ca. 6 Ca Genvinding*, % af tilløb på Renseanlæg Ca ca

13 Driftsomkostninger Kemikalier - magnesium, 2050 kr/tons, (500 kr/d) lud 27% 2,54 kr/kg ~ 3300 kr/m3 (160 kr/d) havvand? Vedligehold/drift - ca. 5 timer/uge overvågning - Scada analyser mv. håndtering af bigbags med magnesiumsalt og struvit El - ca kwh/d, kwh/år tilløbspumper doseringer transportbånd 13

14 Besparelser/indtægter Jernklorid (afhænger af aktuel molforhold) - mindre intern belastning Mindre slam (mindre kemisk slam) Mindre polymer (mindre kemisk slam) El til nitrifikation (mindre NH 4 ) Mere biogas (mindre DN =>mere COD til RT) Spildevandsafgift (mindre partikulært P i udløb - lavt på Åby?) Mindre vedligehold og udskift pga. tilstopninger Salg af struvit 12 kr./kgp - mindst Anlægskapacitet 14

15 Omkostninger/besparelser - Åby anlæg Driftsomkostninger, kr/år genvinding Havvand Omkostninger 30 % 60 % 60 % Magnesiumklorid (2050 kr/t) Lud (3300 kr/1000 liter)** El (0,75 kr/kwh) Vedligehold Besparelser - Fældningskemikalier (1200 kr/t) Polymer (20 kr/kg) El (mindre nitrifikation, 5 kwh/kgn, 0,75 kr/kwh) Ekstra biogas pga. N-fjernelse Mindre spildevandsafgift til P Slam disponering (320 kr/t) Vedligehold og udskiftninger Indtægter - Salg af struvit Nettoindtægt Anlægsudgift Simpel tilbagetaling,år 6,3 4,9 3,5 15

16 CO 2 -emmision fra P-genvinding på Åby 30% genvinding kg/år Ekstra CO 2 Pumpning og recirk Tørring af produkt (4.411) transport og prod.. af kemikalier Sparet CO 2 Sparet jernklorid til P-fældn Sparet beluftning til N-fjern Sparet kulstof til DN-proces Sparet lattergas ved N-fjern Sparet slamafv.+ polymer Sparet transport af slam Samlet opgørelse

17 Gødningsproduktet: Er det rent? Slam Struvit 3 prøver DM % 23,7 N % af TS 5,4 P % af TS 3,22 N % af prøve 5,8 P % af prøve 12,3 Slambek. Ja: Gødningsproduktet indeholder meget få tungmetaller ca. 0,13 % slam Mg % af prøve 10,3 TOC mg/kg ca Cd mg/kg 0,9 <0,02 0,8 Hg mg/kg 0,5 <0,1 0,8 Pb mg/kg 23 <0,2 120 Ni mg/kg 24,4 0,3 30 Cr mg/kg 17,1 <0,1 100 Zn mg/kg 580 2, Cu mg/kg 230 0, Cd mg/kgp 28 <0, Hg mg/kgp 16 <0,8 200 Pb mg/kgp 714 <1, Ni mg/kgp 758 2, og godkendelse som gødningsprodukt (Miljøstyrelsen) er kommet! Opført i gødningsfortegnelsen ved Plantedirektoratet

18 Gødningseffekt bliver dokumenteret i DK Potteforsøg i Foulum (Aarhus Universitet) Struvit fra Åby 18

19 Foreløbige resultater potteforsøg 19

20 Godkendelser Status Struvit flyttes fra slambekendtgørelsen til gødningsbekendtgørelsen Fra affald til gødningsressource PhosphorCare indføres i gødningsfortegnelsen Beskrivelse og ind i databasen Dyrkningsforsøg REACH Dokumentation på at det ikke er farligt Anmeldelse ok Presentation about Herning Vand 20

21 Hvad er potentialet i anvendelse af fosfor fra spildevand i DK? Fosfor en et begrænset råstof - ingen erstatninger! Den resterende P ressource findes kun få steder og vil være drastisk reduceret om 1-2 generationers tid. (Marokko, Syrien, Kina) Prisen på P er begyndt at stige. Dansk landbrug er præget af en stor eksport af animalske produkter og stor import af foder. Dette dækkes ca. 70 pct. af afgrødernes P-behov via husdyrgødning. Danmark importerer ca ton P i handelsgødning årligt, for at dække det aktuelle gødningsbehov I den samlede danske mængde spildevand findes ca t P /årligt. Man kan genvinde % af denne fosfor ved struvit processen. Ved processen skabes et meget rent produkt uden tungmetaller Sådan ser produktet ud grå perler på 2-3 mm 21

22 Hvorfor udvinde struvit, hvis slammet allerede udbringes på landbrugsjord? Man udvinder et rent gødningsprodukt, der kan bruges som startgødning til majs og vårbyg = høj værdi! Startgødning med struvit erstatter importeret superfosfat, da man ikke kan bruge slam eller gylle som startgødning Struvit kan placeres direkte ved frøet ved såningen uden fare for svidninger Struvit kan udnytte fosfor fra spildevand/slam hvor slammet skal afbrændes/deponeres og fosfor ville blive tabt Stuvit kan udvindes fra rejektvand på renseanlæg hvor slammet stadig udbringes på landbrugsjord. Det skaber større værdi for selskabet. Det resterende slam kan udbringes på et mindre areal => mere humus og mere kvælstof 22

23 Kemisk fældning og P-genvinding 1. Bio-P fjernelse er forudsætning for P-genvinding via struvit 2. Biogas-anlæg er forudsætning for P-genvinding via struvit 3. Simultanfældning kan reduceres (kemikaliebesparelse) 4. Primærfældning kan være et problem 5. Aluminium-fældning er et større problem Molforhold er altafgørende! 23

24 Slam efter struvitudfældning Fosforindholdet i slammet reduceres (4-3 % af TS) Slammængden reduceres (ca. 10 %) Humusindholdet og indholdet af nitrogen stiger (ganske lidt) Tungmetalmængden er uændret Tungmetal/P forholdet stiger - ikke kritisk på aktuelt anlæg I DK er det tungmetal/ts eller tungmetal/p der afgør om slam må udbringes på landbrugsjord Forbrænding af slam er "mindre kritisk" når P-indholdet er reduceret, men er det tilstrækkeligt? 24

25 Tak for opmærksomheden! Spørgsmål? 25