Analyse af potentialer for ressourceudnyttelse i vand- og spildevandsforsyningen

Transkript

1 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spildevandsfrsyningen 2015

2 Titel: Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spildevandsfrsyningen Frfattere: Marianne Thmsen DCE Danish Centre fr Envirnment and Energy Trben With Ottsen Lars Nyrup Drejer DHI Grup Udgiver: Miljøstyrelsen Strandgade København K Illustratin: År: Krt: 2015 ISBN nr Ansvarsfraskrivelse: Miljøstyrelsen vil, når lejligheden gives, ffentliggøre rapprter g indlæg vedrørende frsknings- g udviklingsprjekter inden fr miljøsektren, finansieret af Miljøstyrelsens undersøgelsesbevilling. Det skal bemærkes, at en sådan ffentliggørelse ikke nødvendigvis betyder, at det pågældende indlæg giver udtryk fr Miljøstyrelsens synspunkter ligesm andre leverandører g frsyninger kan have andre synspunkter. Offentliggørelsen betyder imidlertid, at Miljøstyrelsen finder, at indhldet udgør et væsentligt indlæg i debatten mkring den danske miljøplitik. Må citeres med kildeangivelse. 2 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

3 Indhld Frrd Opsummering CO2-fdaftryk Energineutralitet Øget recirkulering af ressurcestrømme Hvr strt er vand- g spildevandsfrsyningens ptentiale samlet set Indledning CO2-fdaftryk Frskellen på energi- g klima-neutralitet Ressurce-effektiv udnyttelse af COD, N g P i indløbsspildevand g ekstern bimasse Metdebeskrivelse ressurcetab g genvinding Teknlgibeskrivelser TEK01 Sekundavand TEK02 Bigas fra frbehandlet affald TEK03 Industrielle udledninger TEK04 Smart Grid i vandfrsyningen TEK05 Kalk fra blødgjrt vand TEK06 Metan afbrænding på vandværkerne TEK07 Energifrbrug i vandfrsyningen TEK08 Udbredelse af septiktanke TEK09 Lkal afledning af regnvand TEK10 Energiptimale pumper TEK11 Vandturbiner TEK12 Effektiv pgradering til naturgas TEK13 Knverter CO2 til naturgas TEK14 Varmepumper til udvinding af varme fra renset spildevand TEK15 Smart Grid på renseanlæg TEK16 Fsfrgenvinding bilgisk fsfrfjernelse g struvit fældning TEK17 Lattergas TEK18 Alger CO2 fiksering mm TEK19 Høst af fsfr g kvælstf TEK20 Prduktin af biplymer TEK21 Prces CO2-fdaftryk TEK22 Beluftning styring g system TEK23 Anammx Indbyrdes afhængighed Energigevinster i vandfrsyningen Slamlinje g gasprduktin Emissinsfaktrer Energigevinster på renseanlægget Selvstændige emner (TEK01,TEK03,TEK20 OG TEK14) Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 3

4 6. Sammenlignende LCA af effektiviteten af udnyttelsen af ressurcer i spildevand Systemafgrænsning Teknlgiscenarier Livscyklus Input-utput data Mdellering af bitilgængeligheden af fsfr LCA metde g resultater Prces CO2-fdaftryk Kulstf frvaltningsstrategi g luftemissiner N g P frvaltningsstrategi Det ttale CO2-fdaftryk Optimering af energiprduktin hhv. minimering af energifrbrug Teknlgiernes ptentiale i frhld til danske renseanlæg Allerede etableret kapacitet af nye teknlgier i Danmark Opgørelsesmetde Perspektivering Knklusin Klima g Energineutralitet Øget recirkulering af ressurcestrømme Teknlgiernes mdenhed g ptentiale Barrierer Litteraturliste Indledning, metdebeskrivelse g sammenlignende LCA...73 Teknlgibeskrivelser COD regnskab fkus på luft emissinerne CO2 g CH COD msætning til CH4 g CO2 ved mekanisk g bilgisk rensning COD msætning til CH4 g CO2 prduktin hhv. luftemissin ved slamudrådning N massebalance N2O emissin N2 emissin Fsfr massebalance Bilag 1: Verifikatin af metanmdannelsesfaktren, fan *MCF*B, fr danske renseanlæg Bilag 2: Metan-emissinspgørelse 4 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

5 Frrd Histrisk set har spildevandsrensning haft et strt ressurcefrbrug, en str udledning af CO2 g andre drivhusgasser, samt en str affaldsprduktin i frm af spildevandsslam. Det betyder samtidig at frsyningsvirksmhederne på vand g spildevandsmrådet har et strt ptentiale til at yde et vigtigt bidrag til at reducere det danske energifrbrug, øge andelen af vedvarende energi samt reducere emissinen af drivhusgasser. Frsyningerne på vand- g spildevandsmrådet anvender mellem 1-2 pct. af det samlede energifrbrug i Danmark g står fr 14% af drivhusgasbelastningen fra affaldssektren, da spildevandsselskaberne i dag udleder en mængde lattergas g metan svarende til 9 hhv 36% af emissinen fra affaldssektren. Lattergas emissinen fra spildevandsbehandling er faldet 31% siden 1990, mens emissinen af metan er steget med 13% (Nielsen et al., 2014). Nedbringelse af emissinerne af lattergas er særligt vigtig, idet denne er 298 gange så belastende fr klimaet sm CO2, mens metan er 25 gange så belastende. Sammen kan de udgøre ver halvdelen af de reelle udledninger af drivhusgasser fra renseanlæg. Der er ptentiale fr, at vand- g spildevandsfrsyningerne kan reducere sine samlede emissiner af drivhusgasser væsentligt g samtidig blive nett prducenter af energi. Derfr kan særligt spildevandsselskaberne, udver at bidrage til at sikre vandmiljøet gennem rensning af spildevandet, gså medvirke til at gennemføre ngle af Danmarks målsætninger på energi g klimamrådet. Nye teknlgiske muligheder Med en række nye teknlgier samt flere under udvikling kan frsyningsselskaberne på vand- g spildevandsmrådet yde et betragteligt bidrag til regeringens målsætninger på energi- g klimamrådet, samt i frhld til Ressurcestrategien. Flere af de større danske spildevandsselskaber 1 er allerede i dag CO2 g energineutrale eller har interne mål m at blive det 2. Der er flere prjekter på vej, hvr der satses på, at spildevandsselskabet kan blive egentligt energiprducerende g samtidig bidrage til at mindske tab af ressurcer i frm af N g P via brug af ressurceeffektive N g P ekstraktins- g genanvendelsesteknlgier. Ud ver reduktin af energifrbrug g drivhusgasser er der flere teknlgier på vej, der kan udvinde andre stffer g materialer fra vand g spildevand g dermed bidrage til en øget grøn prduktin i Danmark. Udvinding af disse stffer understøtter målene i Ressurcestrategien, men der kan gså være betydelige energi g CO2-mæssige reduktinsptentialer i en sådan grøn prduktin. 3 Naturstyrelsen har derfr fået udarbejdet nærværende udredningsrapprt, der dels giver et verblik ver en str del af de nye teknlgiske løsninger, der arbejdes på, samt en vurdering af teknlgiernes mdenhed g ptentiale. Prjektet er gennemført af DHI, Aarhus, i samarbejde med DCE, Aarhus Universitet, i periden maj september ) Fx Aalbrg Renseanlæg, Billund BiRefinery 2) Fx Ejby Mølle, Odense, Egå Renseanlæg Aarhus, Bifs Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 5

6 Prjektet er gennemført sm et partnerskabsprjekt g er således gennemført i samarbejde med en lang række væsentlige aktører inden fr vand- g spildevandsbranchen. Deltagerne i partnerskabet udver DCE g DHI har været: Krüger A/S Envidan A/S Niras A/S Cwi A/S Grundfs A/S DONG Energy A/S Aarhus Vand Vandcenter Syd Krüger A/S Envidan A/S Niras A/S Cwi A/S Grundfs A/S DONG Energy A/S Aarhus Vand Vandcenter Syd Bifs Billund Vand Kalundbrg Frsyning Dansk Miljøteknlgi Dansk Industri DANVA. Udvælgelse af teknlgier til nærværende analyse er fretaget af partnerskabets parter, sm efterfølgende har stillet materiale herm til rådighed fr nærværende analyse. Udvælgelse af de teknlgier, der skulle medtages i nærværende analyse, er sket i tæt samarbejde med Naturstyrelsen g deltagerne i partnerskabet fr derved at sikre, at prjektet dækker så bredt sm muligt. Samtidig er det teknlgier, sm en eller flere af de deltagende virksmheder er i gang med at undersøge eller implementere g derfr har haft mulighed fr at stille materiale til rådighed fr undersøgelsen. Analysen mfatter i alt 23 frskellige teknlgier indenfr såvel vandfrsyning sm spildevandshåndtering g spænder fra fuldt kmmercielle prdukter til løsninger, hvr der kun findes data fra de første piltfrsøg. Der vil i sagens natur kunne findes andre teknlgier, sm gså vil kunne bidrage til en bedre ressurceudnyttelse i vandsektren; men sm partnerskabet ikke deltager i g derfr ikke har kunnet stille materiale til rådighed m. Nærværende screening mfatter ikke en egentlig vurdering af den enkelte teknlgi, idet det ligger uden fr prjektets rammer; men det er tilstræbt at lave en verrdnet vurdering af det ptentiale, den vil kunne have på natinalt plan ud fra en verrdnet betragtning. Beskrivelserne g vurderingerne af de udvalgte teknlgier er således primært sket på baggrund af materiale mdtaget fra partnerskabskredsen samt enkelte supplerende kilder. Dette skal endvidere ses i sammenhæng med, at det primære fkus fr nærværende rapprt er at belyse ressurceptentiale. Selv dette har imidlertid vist sig vanskeligt da en str del af teknlgierne er så nye eller har et afgrænset gegrafisk ptentiale, sm ikke har gjrt det muligt at lave sådanne vurderinger. Det mdtagne materiale har ikke muliggjrt nærmere vurderinger af de øknmiske frhld i relatin til implementering. Prjektledelsen er blevet varetaget af DHI, v/trben With Ottsen, sm sammen med Lars Nyrup Drejer har sikret dataindsamling, teknlgibeskrivelser inden fr vandsektren bredt samt benchmarking af teknlgierne. Metdebeskrivelse g livscyklusanalyse er gennemført af Marianne Thmsen, DCE (Natinalt Center fr Miljø g Energi) sm er en del af Aarhus Universitet. 6 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

7 1. Opsummering Nærværende rapprt beskriver resultaterne af en kmprimeret screening af 23 udvalgte teknlgier, sm har ptentiale til at reducere ressurcefrbruget g CO2-fdaftrykket i vand- g spildevandsfrsyningen samt bidrage til en øget udnyttelse af de ressurcer, der befinder sig i spildevand. Tabel 1. Oversigt ver de undersøgte teknlgier. Frkrtelse Betegnelse Frventet anvendelsesmråde Teknlgisk stade TEK01 Sekundavand Vandfrsyning Kmmercielt tilgængeligt TEK02 Bigas fra frbehandlet affald Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt TEK03 Industrielle udledninger Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt TEK04 Smart Grid i vandfrsyningen Vandfrsyning Under afprøvning TEK05 Kalk fra blødgjrt vand Vandfrsyning Kmmercielt tilgængeligt TEK06 Methan på vandværk Vandfrsyning Under afprøvning TEK07 Energifrbrug i vandfrsyningen vandfrsyning Kmmercielt tilgængeligt TEK08 Reducere septiktanke Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt TEK09 TEK10 Lkal afledning af regnvand Energiptimale pumper Spildevandsfrsyning Vand- g spildevandsfrsyning Kmmercielt tilgængeligt Kmmercielt tilgængeligt TEK11 Vandturbiner Vandfrsyning Under udvikling TEK12 Bigas til naturgas Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt TEK13 CO2 til naturgas Spildevandsrensning Under udvikling TEK14 Varmepumper til spildevand Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt TEK15 Smart Grid på renseanlæg Spildevandsrensning Under afprøvning TEK16 Fsfr-genvinding Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt TEK17 Lattergas Spildevandsrensning Under udvikling TEK18 Alger CO2 fiksering Spildevandsrensning Under udvikling TEK19 Høst af fsfr g kvælstf Spildevandsrensning Under afprøvning TEK20 Prduktin af Biplymer Spildevandsrensning Under udvikling TEK21 Carbn Ft print Spildevandsrensning Under udvikling TEK22 Beluftning styring g system Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt TEK23 ANAMMOX Spildevandsrensning Kmmercielt tilgængeligt Teknlgierne er udvalgt af en lang række frsyningsvirksmheder, rådgivere, prducenter mv. inden fr vand- g spildevandsmrådet, sm gså har indgået i et partnerskab mkring prjektet Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 7

8 samt har stillet materiale til rådighed fr nærværende screening. Prjektet har således en bred frankring i vand- g spildevandsbranchen g spænder fra fuldt kmmercielle prdukter til løsninger, hvr der kun findes data fra de første piltfrsøg. Følgende virksmheder g rganisatiner har indgået i partnerskabet. Krüger A/S Envidan A/S Niras A/S Cwi A/S Grundfs A/S DONG Energy A/S Aarhus Vand Vandcenter Syd Krüger A/S Envidan A/S Niras A/S Cwi A/S Grundfs A/S DONG Energy A/S Aarhus Vand Vandcenter Syd Bifs Billund Vand Kalundbrg Frsyning Dansk Miljøteknlgi Dansk Industri DANVA. Beskrivelserne g vurderingerne af de udvalgte teknlgier er sket på baggrund af materiale mdtaget fra partnerskabskredsen samt enkelte supplerende kilder. Sm det fremgår af venstående versigt ver teknlgier er der str frskel på teknlgiernes mdenhed, g det afspejler sig i det datagrundlag, der er til rådighed i relatin til reduktins- g ressurceptentialer, øknmi g barrierer. Samtidig fremgår det dg gså, at der fr ganske mange teknlgier findes kmmercielt tilgængelige løsninger på markedet. En bedre udnyttelse af de teknlgier, der allerede findes, vil kunne medvirke til en betydelig reduktin af vand- g spildevandsfrsynings energifrbrug, CO2-fdaftryk g øget recirkulering af ressurcestrømme. Hvr strt et ptentiale den enkelte teknlgi har i frhld til den enkelte frsyningsvirksmhed afhænger i høj grad af den eksisterende g planlagte infrastruktur. Dette vanskeliggør en generel vurdering af teknlgiernes øknmiske bæredygtighed, idet den afhænger af de specifikke lkale frhld. Samtidig vil den gegrafiske udbredelse af flere af de undersøgte teknlgier være begrænset pga. specifikke lkale frhld, g frdi det ikke har været muligt at fremskaffe data fr det samlede natinale ptentiale. Sm det fremgår af versigten er langt de fleste teknlgier rettet md reduktin af energifrbrug g nedbringelse af CO2 emissinerne fra vand- g spildevandsfrsyningerne. Dette skal ses i sammenhæng med, at der i frsyningsvirksmhederne er et meget strt fkus på netp dette. Sm knsekvens heraf er der i rapprten lagt særlig vægt på disse mråder. Samtidig fremgår det, at cirka 2/3 af teknlgierne er relateret til rensning af spildevand. Dette harmnerer fint med, at renseanlæg står fr cirka 80% af energifrbruget inden fr vand- g spildevandsfrsyningen, ligesm det gså er her, der er størst mulighed fr at sikre en øget recirkulering af ressurcer. Derfr er der gså i nærværende prjekt lagt særlig vægt på det ptentiale, der findes inden fr spildevandsrensning. Da renseanlæg er meget kmplekse, vil indførelse af nye teknlgier typisk influere på stfbalancerne i anlægget. Fr at kunne illustrere effekterne af anvendelse af nye teknlgier har DCE udbygget den mdel, de anvender til at beskrive disse sammenhænge. Udbygningen af mdellen er beskrevet i selve rapprten. 1.1 CO 2-fdaftryk En str del af teknlgierne, vil kunne bidrage til såvel lavere energifrbrug g højere energiprduktin g dermed en højere grad af selvfrsyning med energi i vandsektren samt en højere udnyttelse af vindmøllestrøm. Dette kan ptentielt have en væsentlig effekt i frhld til at nedbringe vandsektrens CO2 emissin, f.eks. fr de beskrevne SMART-grid løsninger. 8 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

9 Ngle af de barrierer, der nævnes i frhld til en sådan udvikling, er: Nemmere adgang til vindmøllestrøm Bedre mulighed fr energiprduktin/afsætningsmuligheder Bedre mulighed fr varmeprduktin/afsætningsmuligheder Inddragelse af natinale klimamål/samfundsøknmi ved rentabilitetsvurdering. Ud ver den CO2 emissin, der er direkte frbundet med energifrbruget, er der imidlertid en række prces-relaterede kilder til CO2 emissin inden fr vandsektren. I visse mråder indehlder grundvandet metan, sm fjernes på vandværket ved hjælp af luftning, hvrved det udledes til atmsfæren; men med ny teknlgi kan denne emissin helt fjernes. Septiktanke er en anden væsentlig kilde til CO2 emissin, idet der udledes metan til atmsfæren sm følge af msætning af tilført rganisk materiale under anaerbe frhld. På renseanlæg med rådnetanke sker den tilsvarende prces under kntrllerede frhld til prduktin af bigas, der psamles g nyttiggøres, f.eks. til prduktin af grøn energi. Den prces-relaterede CO2 emissin fra renseanlæg skyldes især udledning af metan g lattergas. Disse udledninger sker i sammenhæng med prduktin af bigas samt i frbindelse med kvælstffjernelse. Selv m der på bigas-prducerende renseanlæg sker en effektiv psamling g udnyttelse af bigassen, kan et mindre prduktinstab ikke undgås. Tilsvarende sker der på renseanlæg med kvælstffjernelse en mindre emissin af lattergas. I frbindelse med LCA en, sm indgår i nærværende rapprt, er det beregnet, at lattergasemissinen fra kvælstffjernelsen udgør mellem 33 g 87% af det samlede prces-relaterede CO2-fdaftryk. I frbindelse med venstående skal det nævnes, at den prces-relaterede CO2 emissin typisk er af samme størrelsesrden sm CO2-fdaftrykket fra det fssile energifrbrug til at drive renseanlæggene. Indførelse af ny teknlgi til at måle g nedbringe prcesemissinerne vil således kunne bidrage markant til at nedbringe renseanlæggenes samlede CO2-fdaftryk. De pstillede teknlgier kan kmbineres på en lang række frskellige måder, g lkale frhld vil derfr være afgørende fr valg af løsning til det enkelte renseanlæg. I denne rapprt er der pstillet en række frskellige kmbinatiner i LCA en, sm illustrerer effekten af at indføre nye teknlgier. Ved at kmbinere flere af de nye teknlgier viser LCA en, at renseanlæggene har ptentiale til ikke bare at blive CO2 neutrale, men kan bidrage til en egentlig nedbringelse af CO2-fdaftrykket. Baseret på et samlet renseanlægsptentiale på 9,1 mi. PE er der beregnet en teretisk psitiv CO2 effekt på henhldsvis 0,3 mi. t CO2 g 1,5 mi. t CO2. Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 9

10 Tabel 2. Illustrering af det ttale CO2-fdaftryk fr traditinelle renseanlæg g anlæg med nye teknlgier. T1: 1-trins anlæg uden rådnetank T2: 1-trins anlæg uden rådnetank T3: 2-trins anlæg med rådnetank K: Kemisk fældning B: Bilgisk P-fjernelse S: P-fjernelse sm struvit A: Anammx til N-fjernelse CO2: Knvertering af CO2 til metan H: Hydrlyse af slam EksC: Tilførsel af rganisk affald Såfremt vandsektren kan få bedre adgang til afgiftsfritaget vindmøllestrøm, vil denne kunne anvendes til f.eks. varmeprduktin via varmepumper eller frøget bigasprduktin via pgradering af CO2, hvilket vil kunne medføre en meget markant psitiv påvirkning af renseanlæggenes CO2 regnskab. Ud fra de udførte LCA er fremgår det tydeligt, at der her er et endg meget strt ptentiale. 1.2 Energineutralitet En mdernisering af pumpesystemerne til vanddistributin g spildevandsafledning vil kunne medføre betydelige reduktiner i energifrbruget. De resultater, der har været til rådighed ved udarbejdelsen af denne rapprt, indehlder desværre ikke en samlet pgørelse af ptentialet på natinalt plan, men de prjekter der er gennemført indikerer, at ptentialet er mindst 25% energibesparelse. Flere af de øvrige teknlgier inden fr vanddistributin g spildevandsafledning har et dkumenteret ptentiale fr energibesparelse, men størrelsen heraf kan ikke vurderes ud fra de relativt få erfaringer, der findes på nuværende tidspunkt. Omkring 80% af energifrbruget i vand- g spildevandsfrsyningen stammer sm nævnt fra frbrug på renseanlæggene; der findes dg flere eksempler på energineutrale g energiprducerende renseanlæg. Nedbringelse af energifrbruget på renseanlæggene er derfr helt essentielt, hvis den samlede vand- g spildevandsfrsyning skal være energineutral. En str del af de teknlgier, der er mfattet af nærværende screening, vil kunne bidrage til en betydelig reduktin af energifrbruget, ligesm der er mulighed fr at frøge den bibaserede gasprduktin på renseanlæggene. En str del af dette ptentiale kan realiseres ved at kmbinere kendte teknlgier med nye. Eksempelvis vil mlægning til bundbeluftning g indførelse af ptimerede styringer på mange renseanlæg kunne reducere energifrbruget markant. Dette energifrbrug udgør nrmalt 40 60% af renseanlæggets energifrbrug på traditinelle renseanlæg. Mange renseanlæg har allerede indført denne teknlgi, men der er et ptentiale fr teknlgien på cirka halvdelen af de større danske renseanlæg. 1.3 Øget recirkulering af ressurcestrømme Udnyttelse af spildevandets indhld af rganisk stf til prduktin af bigas har været anvendt i årtier. Der findes imidlertid en række nye teknlgier, sm muliggør en mere effektiv anvendelse af det rganiske stf til prduktin af bigas. Indførelse af disse teknlgier er særdeles vigtige, idet de 10 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

11 både medfører øget energiprduktin i frm af bigas g mindre energifrbrug til drift af renseanlægget. Anvendelse af nye teknlgier muliggør tilførsel af rganiske affaldsstrømme til renseanlæg, hvilket kan bidrage til en markant frøgelse af bigasprduktinen. Det freliggende materiale beskriver imidlertid ikke, hvr stre mængder rganisk affald, der er tilgængelig g hvr str en del af denne, der udnyttes allerede i dag på bigasanlæg. Øget indførelse af srtering af dagrenvatin vil imidlertid kunne frøge mængden af tilgængeligt rganisk affald. Spildevand indehlder kvælstf g fsfr, sm med frdel kan recirkuleres sm gødning til landbrugsprduktin. Dette sker i dag primært ved udbringning af slam på landbrugsjrd, men med ny teknlgi kan fsfr udvindes fra slammet sm et rent gødningsprdukt. Dette åbner p fr nye muligheder i frhld til afsætning g anvendelse af fsfr, helt uafhængig af m slammet verhlder slambekendtgørelsens krav. Dg kan reglerne fr miljøgdkendelse g anvendelse være en barriere fr udbredelsen af denne teknlgi. Nye teknlgier sm bilgisk fsfrfjernelse g struvit fældning af fsfr sikrer en bedre bitilgængelighed g dermed bedre gødningsværdi sammenlignet med fsfr, der fjernes ved kemisk fældning. Øget anvendelse af disse teknlgier vil derfr sikre en bedre ressurceudnyttelse, ligesm de vil kunne medvirke til at nedbringe kemikaliefrbruget til spildevandsrensning væsentligt. På sigt kan vandsektren muligvis medvirke til prduktin af andre høj-værdi prdukter i tillæg til rganisk gødning g grøn energi. Der er nye teknlgier på vej, sm frventes at kunne muliggøre prduktin af bi-plast ud fra rganisk stf i spildevand, ligesm der arbejdes med indvinding af højværdiprdukter fra algeprduktin, sm samtidig anvendes til efterplering af renset spildevand. Det er frtsat usikkert, i hvilket mfang regler fr anvendelse vil være en barriere fr udnyttelse af sådanne prdukter. 1.4 Hvr strt er vand- g spildevandsfrsyningens ptentiale samlet set Da der er tale m en screening, er det ikke muligt at vurdere, hvr strt det samlede ptentiale i frhld til energineutralitet g CO2-fdaftryk samt øget recirkulering vil være på landsplan fr alle undersøgte teknlgier. Der er dg ikke tvivl m, at der ved anvendelse af nye teknlgier i vandsektren er et endg meget strt ptentiale fr at reducere CO2-fdaftrykket g brugen af kemikalier, ligesm der er et strt ptentiale fr frbedret udnyttelse af eksempelvis fsfr. En bedre udnyttelse af spildevandets indhld af rganisk stf til prduktin af bigas vil ved samtidig tilførsel af supplerende mængder rganisk affald give mulighed fr, at renseanlæggene kan blive selvfrsynende med energi. Øget anvendelse af energiptimale pumper vil, sammen med bedre styring af disse sm beskrevet i flere teknlgier, kunne nedbringe energifrbruget i vandsektren generelt g ikke mindst inden fr vandfrsyning g spildevandsafledning. Opgørelser af det samlede ptentiale er desværre ikke tilgængelige. Det samlede CO2 prcesfdaftryk fra spildevandsrensning i Danmark blev i 1995 pgjrt til 176 Gg CO2 ekvivalenter (svarende til 0,18 mi. tn CO2), mens det i 2010 er pgjrt til 150 Gg CO2 ekvivalenter (svarende til 0,15 mi. tn CO2), svarende til en reduktin på cirka 15%. Septiktanke er en væsentlig bidragyder, idet udledningen fra disse er estimeret til cirka 84 Gg CO2, svarende til 56% af den samlede emissin af klimagasser. Udfasning af septiktanke kræver imidlertid en mfattende klakering i det åbne land, hvilket er i visse mråder kan være vanskeligt g kræve stre investeringer. Der bør dg sættes større fkus på, at en højere grad af klakering i det åbne land vil Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 11

12 kunne give en markant reduktin af spildevandssektrens prces-relaterede CO2-fdaftryk, eksempelvis ved at medtage værdien af CO2 reduktin i en samlet vurdering. Nærværende screening viser, at renseanlæggene har en central rlle i frhld til udvikling af vandsektren i retning md at blive CO2 neutral g energineutral, idet ptentialet her er klart størst. De nye teknlgier, der er beskrevet, vil kunne medvirke til både en øget energiprduktin g et lavere energifrbrug, hvilket kan medvirke til at gøre renseanlæggene energiprducerende. Samtidig viser LCA beregningerne udført sm en del af denne rapprt, at der kan pnås en betydelig reduktin af CO2-fdaftrykket ved at kmbinere de nye teknlgier, så renseanlæggene ikke alene bliver CO2 neutrale, men gså kan bidrage til en egentlig nedbringelse af CO2- fdaftrykket. Etablering af flere af de beskrevne teknlgier retter sig md renseanlæg med rådnetanke, sm typisk kun er etableret på de større renseanlæg. Set i frhld til frdelingen af kapacitet viser vres analyse, at såfremt disse nye teknlgier implementeres på de 245 største danske renseanlæg, vil det dække mere end 80% af den samlede rensekapacitet i Danmark. Ptentialet fremgår af følgende tabel. Natinalt ptentiale fr CO2 reduktin på renseanlæg ved udnyttelse af udvalgte teknlgier eller kmbinatiner heraf. Tabel 3. Ptentialet fr CO2 besparelser fr syv kmbinatiner af nye mulige teknlgier på rensningsanlæg. CO2 ptentialet er pgjrt i tn undgået CO2 emissin fra anlæggets prcesser. Teknlgi Nuværende udbredelse Ptentiale Prces-relateret CO 2- fdaftryk (tn CO 2 ekvivalenter) Bundbeluftning g styring 47% Fsfrgenvinding med struvit 1% Kvælstffjernelse med Anammx 9% Knvertering af CO 2 til bigas + Anammx 0% Hydrlyse af slam + Anammx 0% Bigas fra frbehandlet affald + Anammx 1% Ptentiale Ttal CO 2 - fdaftryk (tn CO 2 ekvivalenter) De mange tiltag med udvikling g afprøvning af nye teknlgier viser, at der i vandsektren arbejdes intenst på at finde løsninger til bedre udnyttelse af de ressurcer, der findes i spildevandet, samt til at reducere energifrbruget i alle dele af vand- g spildevandsfrsyningen eller reducere det samlede CO2 aftryk fra sektren. Sidstnævnte er imidlertid en udvikling, der ikke er understøttet af natinale krav eller mål, hvilket sm nævnt kan være en barriere fr indførelse af teknlgier, der alene nedbringer CO2-fdaftrykket. En mulig løsning kunne være at supplere kravene til effektivisering af vandsektren med krav m, at effekt i frhld til pfyldelse af natinale mål fr klimagasser medtages ved rentabilitetsvurdering af nye teknlgier. 12 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

13 2. Indledning Vand- g spildevandsfrsyningen har et relativt højt energifrbrug, ligesm der i frbindelse med rensning af spildevand sker en emissin af klimagasser. Sm følge heraf vil tiltag til reduktin af energifrbrug g emissiner samt øget anvendelse af vindmøllestrøm kunne have en str betydning fr pnåelse af de danske klimamål. En str del af de undersøgte teknlgier har netp dette frmål; men af hensyn til frståelsen af rapprten er det vigtigt fastslå de anvendte definitiner i frhld til CO2-fdaftryk samt energi- g klimaneutralitet. 2.1 CO 2-fdaftryk Prces CO2-fdaftryk Et prces CO2-fdaftryk måler effektiviteten af frvaltningen af spildevand sm ressurce g medtager ikke det fssile energifrbrug til selve driften af anlægget, dg rummer CO2-fdaftrykket mængden af undgåede emissiner ved substitutin af fssil energi indenfr såvel sm udenfr anlægget. De direkte prcesemissiner, sm bidrager til CO2-fdaftrykket er CH4 g N2O, mens CO2 prcesemissin regnes fr klimaneutral (dvs. af bigen prindelse). En vergang fra brug af tunge fældningskemikalier (Al g Fe) til mere klimavenlige teknlgier sm struvit-udfældning g fsfrbiakkumulerende bakterier vil sænke CO2-fdaftrykket fra brugen af fældningskemikalier samt øge substitutinsraten af handelsgødning grundet en øget gødningsværdi af slutslammet (Nier et al., 2014; Jensen et al., 2014). Sidstnævnte er dg endnu ikke implementeret i dansk lvgivning, idet slamdirektivet regulerer udspredning af slam på marken ud fra det ttale indhld af fsfr, uanset dets nytteværdi sm gødningsprdukt. Prces CO2-fdaftrykket er således defineret sm den ttale nett mængde af drivhusgasemissiner (fssilt CO2 hhv. CH4 g N2O), sm udledes fra spildevands- g slambehandlingsprcesserne på anlægget. Bigas såvel sm gødningsprduktin hører til i kategrien Carbn Capture and Reuse, hvrimd prduktin af et rganisk gødningsprdukt tillige har ptentiale fr at tilhøre i kategrien Carbn Capture and Strage (Seghetta et al., 2014). Et anlæg med et neutralt eller negativt CO2- fdaftryk defineres sm et anlæg, hvr prcesrelaterede klimagas-emissiner (fssil CO2, CH4 g N2O) ikke verstiger den undgåede emissin ved substitutin af fssile prdukter. På nuværende tidspunkt er hvedprdukterne fra de danske renseanlæg bienergi g gødning, men fremadrettet kunne andre prdukter såsm biplymerer indgå i beregning af CO2-fdaftrykket på anvendelsen af spildevand sm ressurce. Ttal CO2-fdaftryk I beregning af spildevandsanlæggenes ttale CO2-fdaftryk medtages i tillæg til prces CO2- fdaftryk gså det fssile energifrbrug til drift af anlægget. Fr at kunne beregne et CO2-fdaftryk er det nødvendigt at kunne redegøre fr klimaneutralt CO2 samt CH4 g N2O emissinen fra de enkelte behandlingstrin; uudnyttet (f.eks. fra de bilgiske prcesser) så vel sm udnyttet (f.eks. metan afbrændt i bigasdrevet mtr) til luften i frm af CO2. Sm en del af CO2-fdaftrykket beregnes, fx, metan emissinen ud fra viden m indhld g msætning af rganisk nedbrydeligt kulstf målt i frm af kemisk iltfrbrug (COD). Fr at kunne verificere krrektheden af størrelsen på de emissinsfaktrer sm anvendes på natinal skala (Nielsen et al., 2014), samt muligheden fr at differentiere imellem frskellige anlægsknfiguratiners indflydelse på størrelsen af de anvendte emissinsfaktrer, har vi søgt at Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 13

14 pstille et verrdnet regnskab fr spildevandets indhld af rganisk stf, kvælstf g fsfr (COD, N g P), hvilket er nærmere beskrevet i Bilag Frskellen på energi- g klima-neutralitet Energineutralitet Et energineutralt anlæg frstås derimd udelukkende sm et anlæg, der prducerer mere energi end det frbruger, eller er selvfrsynende med grøn energi. En sådan situatin kan pnås ved mlægning til grøn energi (vind, sl eller genvinding af varme fra egne vandstrømme i tillæg til bigasprduktin) (Udviklingssamarbejdet, 2011; DANVA, 2012). J mindre energikrævende spildevands- g slambehandlingsprcesser er, j mindre egenprduktin eller køb af grøn energi skal der til fr at pnå energineutralitet. I pgørelsen af energibalancer indgår prcesemissiner ikke. Klimaneutralitet Et klima- (=CO2) neutralt anlæg defineres analgt til et anlæg med et nul eller negativt ttal CO2- fdaftryk. Således defineres et klimaneutralt anlæg sm et anlæg, hvr de energi- g prcesrelaterede klimagas-emissiner (fssil CO2, CH4 g N2O) ikke verstiger den undgåede emissin ved substitutin eller udfasning af brugen af fssile prdukter. De t pgørelsesmetder beskrevet i afsnit 2.1 g 2.2 er således kmplementære til hinanden, frstået således at pgørelse af CO2-fdaftrykket beregnes ud fra prcesemissiner alene, mens graden energineutralitet alene pgøres ud fra balancen i hhv. fssil g grøn energiprduktin g frbrug alene. Sidst rummer klimaneutralitet begge aspekter g kvantificeres i LCA ved impact kategrien Klimafrandringer. I tilfælde hvr prces CO2-fdaftrykket er nul eller negativt er der tale m en CO2 neutral frvaltning af ressurcer i spildevand. Såfremt det ttale CO2-fdaftryk er nul eller negativt er der tale m en klimaneutral anlægsdrift g frvaltning af ressurcer i spildevand. Resultaterne af denne analyse af ressurce g energieffektive teknlgier er præsenteret i afsnit Ressurce-effektiv udnyttelse af COD, N g P i indløbsspildevand g ekstern bimasse Ressurce-effektivitet er blevet et centralt element fr de danske vandfrsyninger igennem de seneste år grundet deres ptentielle rlle i anvendelse g prduktin af grøn energi hhv. recirkuleringen af højværdikmpnenter sm f.eks. bi-tilgængeligt fsfr. Herudver har ressurceplanen fr affaldshåndtering fkus på reduktin af affaldsfrbrænding ved re-allkering af fx. hushldningsaffald fra frbrænding til bigasprduktin med genanvendelse af restprduktet (MST, 2014). Dette betyder, at de danske renseanlæg arbejder på højtryk fr at pnå øget grøn energiprduktin i synergi med recirkulering af næringsstffer til landbruget uden at kmprmittere deres prindelige servicefunktin, sm er prduktin af renset udløbsspildevand. Dimensinering g design af teknlgitrin er af afgørende betydning fr levering af venfr beskrevne prdukter g serviceydelser. Lige så vigtigt er det, at der findes et fælles metdegrundlag til at pgøre effektiviteten af brugen af ressurcer i spildevandet. Fr at kunne kvantificere effektiviteten af udnyttelsen af ressurcer i spildevand tages der udgangspunkt i massebalancer fr rganisk stf, kvælstf g fsfr (COD, N g P) til at beskrive udnyttelse g tab af de ressurcer der findes i spildevandet. Udver at dkumenterer udnyttelsesgraden anvendes massebalancerne til at verificere de emissinsfaktrer, sm anvendes i en vurdering af et sæt udvalgte teknlgiscenariers miljø- g ressurceeffektivitet (se afsnit 6.1.1). De spildevands- g slambehandlingsteknlgier, sm er medtaget i nærværende prjekt, er illustreret i Figur Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

15 Figur 1. Visualisering af hvilke behandlingstrin g mdannelsesprcesser, der kan være i spil på de danske renseanlæg. Bundbeluftning reducerer energifrbruget til beluftning af bitanke, Installatin af varmepumpe på efterklaringstanken til prduktin at varmeenergi, Slamhydrlyse til ptimering af bigasbaseret energiprduktin, Struvit sm eksempel på fældningsteknlgi til prduktin af bitilgængeligt fsfr, Anammx sm alternativ N-fjernelsesteknlgi g eksternt tilført bimasse sm kilde til øget bienergiprduktin hhv. øget N g P berigelse af slutslam sm blandingsprdukt. (Fri gengivelse fra Jensen et al., 2014 g Petersen, 2013) Fr at belyse effektiviteten af udnyttelsen af det rganiske materiale, med samtidig ekstraktin g recirkulering af næringsstffer samt verhldelse af udledningskrav, er anvendt følgende antagelser i frhld til COD. Frmålet med COD massebalancen er at verificere eksisterende knverteringsfaktrer fr de enkelte prcestrin fra indløbsspildevand g ekstern bimasse til udløbsspildevand hhv. slutslam. På t-trinsanlæg (med frklaringstank) antages det at der udtages ca % af spildevandets indhld af COD til udnyttelse i rådnetanken. På Figur 1 er samtidig illustreret termisk hydrlyse sm en af flere mulige frbehandlingsteknikker, der er i stand til at øger effektiviteten af bigasmdannelsen 4. Anammx er en nu prces, der kan anvendes til at fjerne kvælstf uden at der samtidig frbruges rganisk stf. Dette giver mulighed fr en højere grad af udnyttelse af spildevandets indhld af COD til prduktin af bigas. På anlæg sm mdtager eksternt bimasse, vil behandling af rejektvandet med Anammx prcessen kmpensere fr den øgede tilførsel af N med rejektvandet i et mfang, sm hlder COD/N frhldet i det bilgiske behandlingstrin ver 6. Dette anses sm værende minimum fr at pnå en velfungerende knventinel bilgisk N-fjernelse. Bemærk at venstående er simplificeret i frhld til virkeligheden på et centralrenseanlæg, idet der findes mange kmplekse sammenhænge imellem de enkelte teknlgier g teknlgiudvidelser i frhld til ptimering af ressurceudnyttelsen på renseanlæggene med samtidig vandrensning. 4 Exelys prducerer 50 % mere bigas g reducerer slammængden med yderligere 30 % ( Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 15

16 3. Metdebeskrivelse ressurcetab g genvinding Fr at kvantificere effektiviteten af frvaltningen af ressurcer i indløbsspildevandet er det afgørende at kunne følge ressurcestrømmene COD, N g P igennem renseanlægget samt effektiviteten af anvendelsen heraf. Mdellens virkemåde g brugen af de viste matematiske funktiner er beskrevet i detalje i bilag 1 g er DCE s phav (Nielsen et al., 2014; Thmsen, 2014). Ressurce effektivitet er direkte relateret til minimering af tabet af ressurce g set i frhld til CO2- fdaftrykket er tabet af ressurcer til luften i frm af drivhusgasserne CH4 g N2O emissin særdeles vigtigt. Metan Tab af energiressurcen metan frekmmer i mindre grad fra de mekaniske g bilgiske spildevandsbehandlingstrin, mens det største tab frekmmer fra anaerbe prcesser. Metan emissinen beregnes ifølge ligning 1: CH4 emissin= CH4,MB + CH4, anarb,nett (1) Metan emissinen beregnes sm funktin af COD indhldet i indløbsspildevandet hhv. rejektvand fra afvandet slam fr anlæg sm mdtager ekstern bimasse til deres rådnetank (afsnit 6.1.1) CH4,MB= EFMB (CODindløb+CODrejektvand) (2) hvr EFMB=0,00075 kg CH4/kg COD i indløbsspildevandet Nett metan emissin fra anaerbe prcesser udgøres af metan tabt via udluftningsventil g/eller via afgasning fra slutslammet g beregnes sm angivet i ligning 3: hvr CH4,anaerb,nett = CH4,anaerb,brutt (B S)-CH4,energiprd CH4, gasfakkel (3) CH4,anaerb,brutt kvantificerer den ttale metan mdannelse; tabt såvel sm anvendt til energiprduktin S [kg COD/år] kvantificerer mængden af COD fjernet med slutslammet CH4,energiprd kvantificerer mængden af metan anvendt til energiprduktin CH4, gasfakkel kvantificerer mængden af metan afbrændt i fakkel Lattergas Fr N2O emissinen anvender vi en emissinsfaktr på 4,99 g N2O per kg N i indløbsspildevandet svarende til 0,32 vægtprcent N2O-N af ttal N indhldet i indløbsspildevandet (Nielsen et al., 2014). I nærværende prjekt beregnes et yderligere bidrag til N2O emissin fra Anammx på rejektvandet sm en funktin af N indhldet i rejektvandet. Fr Anammx anvendes samme emissinsfaktr sm fr knventinel aerb bilgisk N-fjernelse jf. ligning 4: N2Odirekte = EFN2O,direkte * (mn,indløb+mn,rejekt) *44/28 (4) 16 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

17 hvr EFN2O,direkte er lig 0,0032, mn,indløb er det ttale N indhld in indløbsspildevandet, mn,rejekt er indhldet af ttal N i rejektvandet. Sidstnævnte varierer i de enkelte teknlgiscenarier afhængig af m der tilføres ekstern bimasse til rådnetanken eller ej samt m der anvendes en Anammx prces til behandling af rejektvandet fra det afvandede slam. Sidst mregnes emissinen fra N2 til N2O ved at gange med massefrhldet mellem de t mlekyler (dvs. 44 g/ml/28 g/ml). Endvidere beregnes en indirekte lattergas emissin fra udløbsspildevandet fr hvilken emissinsfaktren er 0.05% af det ttale N indhld. N2Oindirekte = EFN2O,indirekte * (mn, udløb) *44/28 (5) hvr EFN2O,indirekte er lig 0,005 kg N2O-N / kg N i udløbet g 44/28 mregner emissinen fra masse enheden N2 til N2O. Tab af klimaneutral CO2 såvel sm N2 udgør en signifikant andel af det samlede ressurcetab. Beregningsmetden g resultaterne er beskrevet i bilag 1 hhv. Tabel 12. Fsfr Fr fsfr er ekstraktin, genvindingsteknlgi g den resulterende nytteeffekten af anvendelsen af slutprduktet sm et rganisk gødningsprdukt afgørende fr substitutinsraten (Nier et al., 2014) g dermed undgået emissin ved substitutin f prduktin handelsgødning. Den undgåede emissin er beregnet ud fra indhldet af bitilgængeligt fsfr i slutslammet der betragtes sm et blandingsprdukt sm vist i Tabel 13. Fsfrgenvindingseffektiviteten er ver 90% af indløbsspildevandets P indhld, idet mellem 94 g 96% af det fsfr der er i indløbsspildevandet fjernes. Det, sm er afgørende fr ressurce effektiviteten hvad angår fsfr er ekstraktinsteknlgierne, idet det har betydning fr bitilgængeligheden af fsfr i slutprduktet. Bilgisk P fjernelse såvel sm struvit-udfældning resulterer i høj bitilgængelighed, hvilket resulterer i en nytteeffekt på 100% indenfr et år. Dette betyder at den fraktin af fsfren sm ekstraheres ved Bi P eller struvit teknlgien har en handelsgødningssubstitutinsrate på 1 (Jensen et al., 2014). Fsfr sm er kemisk fældet med aluminium eller jernxid har derimd lav bitilgængelighed g en substitutinsrate på 0% indenfr et år. Ved implementering af Bi P g struvit skal der udføres tertiær behandling i frm af efterplering af det rensede spildevand før udledning til recipienten fr at prethlde en fsfrgenvindingsprcent på 95%. Alternativt er kemisk støttefældning nødvendigt. Fr en detaljeret gennemgang af fsfr ekstraktins g genanvendelsesteknlgier henvises til Jensen et al., Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 17

18 4. Teknlgibeskrivelser Prjektet mfatter screening af 23 teknlgier relateret til vandfrsyning, spildevandsafledning g spildevandsrensning. Udvælgelse af teknlgier til nærværende prjekt er sket i tæt samarbejde mellem Naturstyrelsen g deltagerne i partnerskabet fr derved at sikre, at prjektet dækker så bredt sm muligt. Samtidig er det teknlgier, sm en eller flere af de deltagende virksmheder er i gang med at undersøge eller implementere. Beskrivelserne g vurderingerne af teknlgierne er således primært sket på baggrund af materiale mdtaget fra partnerskabskredsen samt enkelte supplerende kilder. Dette skal ses i sammenhæng med, at det primære fkus fr nærværende rapprt er at belyse ressurce- g energibesparelsesptentialer ved øget udnyttelse af nye teknlgier baseret på den nuværende viden. De udvalgte teknlgier fremgår nedenfr: TEK01 Sekundavand TEK02 Bigas fra frbehandlet rganisk affald TEK03 Industrielle udledninger TEK04 Energiptimering med Smart Grid i vandfrsyningen TEK05 Kalk fra blødgjrt vand TEK06 Metan afbrænding på vandværkerne TEK07 Energifrbrug i vandfrsyningen TEK08 Udbredelse af septiktanke TEK09 Lkal afledning af regnvand TEK10 Energiptimale pumper TEK11 Vandturbiner TEK12 Effektiv pgradering til naturgas TEK13 Knverter CO2 til naturgas TEK14 Varmepumper til udvinding af varme fra renset spildevand TEK15 Smart Grid på renseanlæg TEK16 Fsfrgenvinding TEK17 Lattergas TEK18 Alger CO2 fiksering mm. TEK19 Høst af fsfr g kvælstf TEK20 Prduktin af biplymer TEK21 Prces CO2-fdaftryk TEK22 Bundbeluftning styring g system TEK23 Anammx I det følgende er der en krt beskrivelse af hver teknlgi, samt hvilken effekt der er pnået under test. lign. Beskrivelserne er sm nævnt i indledningen baseret på det materiale der er stillet til rådighed af partnerskabets parter; men det har i en del tilfælde været nødvendigt at finde g medtage supplerende materiale. Det fremgår af litteraturlisten, hvilket materiale der har været til rådighed fr den enkelte teknlgi. Oplysningerne under teknlgibeskrivelserne referer således til plysninger fra referencerne. 18 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

19 4.1 TEK01 Sekundavand Sekundavand, eller gråt spildevand, står sm en ressurce, der i flere prjekter søges udnyttet. I dette afsnit beskrives tre anvendelses cases, sm er stillet til rådighed fr prjektet. De mhandler: 1. Det vandløse mejeri, hvr vand i prduktinen genbruges i støttefunktiner. 2. Integrering i ny infrastruktur i Nrdhavnsmrådet i København. 3. Generel udredning fr anvendelsesmuligheder. I mejerisektren ses intern genanvendelse af vand sm et strt ptentiale fr ressurcebesparelse. Der skelnes dg mellem frskellige typer mejerier, hvr ste- g pulverprduktiner vurderes væsentligt bedre end prduktiner med lavt tørstfindhld. En af de fremhævede anvendelser er muligheden fr at bruge restvand fra prduktinen, sm kndensater g permeat, til at skylle systemerne igennem. Dette gøres fte i tre trin: Fr-, mellem- g slutskyl, hvr imellem kemisk rensning fretages. Vigtige betragtninger er m selve vandet er bilgisk stabilt (typisk varmebehandling), g m pågældende rensetrin ligger før eller efter den endelige g afgørende pasteurisering af prduktet. En klar begrænsning fr denne type teknlgi er at det er p til en individuel vurdering på den enkelte virksmhed m anvendelse af denne type løsning skal implementeres. Fr Nrdhavnsmrådet har DTU m.fl. lavet en frundersøgelse belyser mulighederne fr inddragelse af sekundavand i almen bebyggelse med fire kncepter: 1. Let frurenet grundvand til tøjvask g tiletskyl. 2. Afsaltet brakvand til alt andet end drikkevand. 3. Afsaltet brakvand på anvendelsesniveau sm drikkevand. 4. Opsamling g rensning af regnvand g gråt spildevand til samme frmål sm kncept 2. Kncepterne er vurderet i frhld til en traditinel vandfrsyning baseret på grundvand. Oplægget til udredningen har været at belyse mulighederne fr anvendelse af kvartervise sekundavandsystemer. Herunder afdække hvilke alternative vandkilder der kan anvendes samt afdække hvilke lvgivningsmæssige barrierer der er fr at anvende sekundavand. Den generelle udredning ser mere bredt på mulighederne g supplerer derfr de mere knkrete prjektfrslag. Grundlæggende er anbefalingerne ikke ulig dem fra Nrdhavnsprjektet. Det er således gruppens vurdering, at alle fire kncepter fr implementering af sekundavand vil medføre en øknmisk g miljømæssig belastning, der er større end ved traditinel vandfrsyning. Under de nuværende frhld er anvendelse af sekundavand indenfr vandfrsyningsmrådet frbundet med større øknmiske g miljømæssige mkstninger end ved traditinel vandfrsyning. Frundersøgelserne fr Nrdhavnsmrådet viser imidlertid, at implementering af regeringens målsætninger m bæredygtig elprduktin vil medføre en væsentlig reduktin af miljøbelastningen, så de alternative kncepter har mindre mkstninger en traditinel vandfrsyning. Knklusin: Der synes på nuværende tidspunkt ikke at være en samlet øknmiske g miljømæssige frdel fr frsyningsvirksmhederne ved sekundavand-løsninger. Resultaterne fra Nrdhavnsprjektet viser dg, at sådanne løsninger med frdel kan vervejes i særlige situatiner. Ikke mindst når der tages hensyn til det de planlagte fremtidige ændringer indenfr elfrsyningen. Ressurceptentiale: Sekundavand har et strt ptentiale i mråder med vandmangel, mens ptentialet i Danmark synes at være begrænset, idet grundvandsressurcerne generelt har en gd kvalitet. Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 19

20 Mdenhed: Afsaltningsanlæg findes i dag meget udbredt i mråder med begrænsede vandressurcer. Tilsvarende gælder fr anlæg til behandling af gråt vand g til recirkulering af spildevand i prduktinsvirksmheder sm f.eks. mejerier. Barrierer: Anvendelse af sekundavand til sekundære frmål kræver, at det fremføres i et separat ledningssystem. Derved bliver løsningen fr dyr, selv i nye bligmråder sm Nrdhavnen i København selvm der er langt til anvendelige grundvandsfrekmster. 20 Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen

21 4.2 TEK02 Bigas fra frbehandlet affald På Grindsted renseanlæg behandles rganisk affald sammen med spildevandsslam i anlæggets anaerbe behandlingstrin. Derved frøges prduktinen af bigas væsentligt i frhld til knventinelle renseanlæg. Indhldet af rganisk nedbrydeligt kulstf i indløbsspildevand på Grindsted Renseanlæg er 632 tn COD. Grindsted mdtager derudver ca tn våd bislam fra Billund til deres rådnetank med et TS indhld på ca. 20 % g et COD indhld på 1,1 kg COD/kg TS, dvs. ca tn COD. Herudver mdtg Grindsted i 2013 hushldningsaffald svarende til et 729 tn COD, Affald fra Dupnt svarende til 930 tn COD g ethanl/glykl affald fra Billund lufthavn svarende til 516 tn COD. Der tilføres således væsentlig mere COD fra eksterne kilder end med indløbsspildevandet. Fr Billund Vand er der udført en massebalance ver metan prduktin g tab sm funktin af bigasptentialer i tilført COD med indløbsspildevand, eksternt kulstf g i slutslam. Den anvendte metde følger IPPC guidelines (IPPC, 2006) g er beskrevet i afsnit 3 hhv. i Bilag 2. Nett bigas emissinen ser fr Billund scenariet således ud: CH4,anaerb,nett = CH4,anaerb,brutt (B*S)-CH4,energiprd CH4, gasfakkel = 705,5 tn CH4 (0, ) 541 tn CH4 = 95 tn CH4 (6) Metan emissinen svarer her til 1,3 % af metan prduktinen g på niveau med den emissinsfaktr der anvendes i de natinale emissinspgørelser (afsnit 3). Dette indebærer at den øgede metan prduktin på Grindsted renseanlæg, sm følge af tilsætning af rganisk affald, medfører en tilsvarende større metan emissin g dermed højere CO2-fdaftryk fr prces emissiner. Fr Billund Vand er mængden af eksternt tilført kulstf 170% af COD i indløbsspildevandet. Det eksternt tilførte kulstf bidrager til en frøgelse af bigasprduktinen på 120 prcent fr Billund Vand. Energimæssigt er Billund Vand energineutral, idet energifrbrug til drift af anlæggene Billund g Grindsted tilsammen udgør kun 36 % af energiprduktinen sm vist i Tabel 4. Tabel 4. Energiregnskab fr Billund Vand Parameter Enhed Værdi Energi frbrug kwh Energi prduktin kwh Frbrug i % af bigas energiprduktin % 36 Billund Vand repræsenterer et lille renseanlæg med en mer-bigasprduktin sm resulterer i at anlægget er energineutralt g har et negativt klima g CO2-fdaftryk (Tabel 4). Sidstnævnte er sm anført i afsnit 2.2 et udtryk fr psitiv ressurcefrvaltning. De beregnede metan-mdannelsesptentialer er verført til den sammenlignende teknlgiscenarieanalyse; blt på et renseanlæg med en behandlingskapacitet på PE, mens Grindsted renseanlæg efter udbygning vil have en størrelse svarende til en behandlingskapacitet på PE g en aktuel belastning på ca PE. I de efterfølgende analyser er der anvendt en tilført mængde kulstf på ca. 40% af COD. Knklusin: Resultaterne fra Billund Vand viser at der kan være et betydeligt ptentiale ved at indføre denne teknlgi. Dette vil dg medføre en samtidig frøgelse af renseanlæggenes prces CO2-fdaftryk pga. øgede metan emissiner. Samtidig vil det lede til en tilsvarende frøgelse af den interne belastning; hvilket i Billund er løst ved indførelse af ngle af de nye teknlgier der indgår i denne undersøgelse. Analyse af ptentialer fr ressurceudnyttelse i vand- g spilde-vandsfrsyningen 21