ICEU: Intelligent udnyttelse af kulstof og energi på renseanlæg

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "ICEU: Intelligent udnyttelse af kulstof og energi på renseanlæg"

Finn Kristensen
7 år siden
Visninger:

1 ICEU: Intelligent udnyttelse af kulstof og energi på renseanlæg Gert Petersen, EnviDan A/S 1.November 2013 Døgnkursus

2 Udviklingsprojektet: Intelligent udnyttelse af kulstof og energi på renseanlæg er delt op i 4 dele: Optimering af forbehandling (del 1) Optimering af rådnetanksdrift (del 2) Optimeret rejektvandsbehandling (del 3) Optimeret udnyttelse af gasproduktion fra rådnetanksdrift (del 4) Udviklingsprojektet er udarbejdet af EnviDan med støtte fra Miljøstyrelsen (miljøeffektiv teknologi) Gert Petersen 2

3 Forbehandling Forfældning Indløb RB SF BS PT N/DN ET Udløb RAS RV Rejektvandsbehandling Slamudtag KT Gasudnyttelse Rådnetanksdrift GB GM Overskudsvarme El produktion RT FA SA Slamudtag Rejektvand Mulighed for P-udvinding Hovedparametrene i projektet er COD i spildevandet og behovet til COD i det biologiske anlæg, samt den maksimale biogasproduktion og energiproduktion fra resten af COD

4 ICEU Basis Data fra danske RA Renseanlæg med rådnetanke Alle anlæg i DK Data modtaget i dette projekt Anlæg med gasmotoranlæg 55 RA 23 RA 15 RA Lab experimenter (BMP og restgas) Fuldskala experimenter (forbehandling) Model simulering, rejektvand (WEST) ICEU koncept anvendelse ( PE anlæg) Projekt partnere: EnviDan, danske RA, DTU, Aarhus Universitet and Waterways srl (WEST simuleringer) Gert Petersen 4

5 Hvordan fordeles energiforbruget på renseanlæg? Energiindholdet kommer fra COD i spildevandet Denne energi fordeles som en massebalance mellem COD tilført rådnetank (metan), COD forbrugt til omsætning med ilt eller til denitrifikation (COD/N- afhængig) og COD i det slutafvandede slam Gert Petersen 5

6 Energiforbrug Nøgletal for energi til aerob omsætning: 1 kg COD omsat kræver 1 kg ilt (AOR) 1 kg ilt i renseanlæg koster 0,5 0,75 kwh COD + O 2 -> CO 2 + H 2 0 NH O 2 -> NO H+ NO COD -> 0,5 N 2 + CO 2 + H2O 1 kg N omsat kræver 1,7 kg ilt (AOR) 1 kg N koster 0,85 1,28 kwh Gert Petersen 6

7 Energiproduktion Nøgletal for energi fra anaerob omsætning: 1 kg COD omsat i rådnetank producerer 0,35 Nm 3 metan (CH 4 ) 1 Nm 3 metan= 36 MJ = 10 kwh (brutto) 1 kwh= 3,6 MJ (1 W= 1 J/sek) 1 kg COD omsat= 12,6 MJ= 3,5 kwh (brutto) Gert Petersen 7

8 Hvordan udnytter vi det organiske stof optimalt i et dansk renseanlæg? ANLÆGSTYPER: Aktiv slam uden rådnetank (ca. 35% af COD) Aktiv slam med rådnetank +/- FKT (ca. 55% af COD) og dette omfatterisær de store anlæg Anlæg med specielle forbehandlingsanlæg for industrispildevand (ca. 10% af COD) Gert Petersen 8

9 Gert Petersen 9

10 Energi optimering, aktiv slamanlæg Bedste energimæsige tiltag er: Bedre forbehandling (COD reduktion) Forbehandling af bioslam før udrådning Online styring (energiminimering til aktiv slam) Slamhydrolyse af biologisk slam (letomsætteligt COD til DN og BIO-P) Gert Petersen 10

11 Hvad er vigtigt? COD/N 11 9 C O D / N 7 5 Kritisk COD/N forhold Med eller uden online styring/slamhydrolyse COD reduktion %, forbehandling COD/N FKT COD/N 1 trins Kritisl I Kritisk II 16.April 2012 FVC Gert Petersen 11

12 Hvad er vigtigt? Start COD/N C O D / N 9 7 Kritisk COD/N forhold 5 Med eller uden online styring/slamhydrolyse COD reduktion %, forbehandling COD/N FKT COD/N 1 trins Kritisl I Kritisk II Gert Petersen 12

13 ICEU del 2 (Fuldskala resultater) Mesofile anlæg Temp. [ C] TS ind [% DS] TS ud [% TS] HRT [dage] Mixer drift [%] Middel ± std. 38 ±2 6,1 ±1,7 3,5 ±1,3 30 ±8 89 ±11 Thermofile anlæg Temp. [ C] TS ind [% TS] TS ud [% TS] HRT [dage] Mixer drift [%] Middel ± std. 54 ±4 5,1 ±0,5 3,6 ±0,4 21 ±14 81 ± 19 Gert Petersen 13

14 ICEU del 2 (Fuldskala + Lab) Forbedret drift af rådnetanke Højere tørstof I rådnetanken Hydraulisk opholdstid kan formindskes Højere procestemperatur, også uden fedttilsætning Forbehandling af bioslam før rådnetank Gert Petersen 14

15 ICEU del2 Gert Petersen 15

16 ICEU del 3 (WEST modellering) Rejektvandsbehandling (N-fjernelse) ARP proces og ANAMMOX proces Energi behov pr. kg N fjernet Effekt ved hæmning af nitrifikationen Gert Petersen 16

17 ICEU del 3 (WEST modellering) ARP =Aktiv Returslam Proces N/DN FST ARP RAS RAS side strøm Anammox Rejektvand fra udrådnet slam N/DN RAS FST ANAMMOX Rejektvand fra udrådnet slam

18 ICEU part 3 (WEST resultater) 120 Inhibering af nitrifikation Koncentration of autotrofe i AS 100 Koncentration [g/m3] AUT ANAMMOX AUT ARP Time (days) Gert Petersen 18

19 ICEU del 3 Energi forbrug 1 kg N (NH 3 - N -> N 2 ) bruger: 24/14= 1,71 kg oxygen/kg N 0,85-1 kwh/kg N, ved diffusorbeluftning Omsætningskapacitet ARP 0,3 0,4 kg N/m 3 /day ANAMMOX typer 0,7 2 kg N/m 3 /day Gert Petersen 19

20 ICEU del 3 Driftsformer ARP= normalt aktiv slam ANAMMOX= specielt anlæg Gert Petersen 20

21 ICEU del 4 (Biogasudnyttelse) BIOGAS KVALITET på danske renseanlæg Biogas Components Aver. Max. Min. Unit Methane (CH 4 ) 63,3 67,0 59,5 % Carbondioxide (CO 2 ) 35,4 40,0 33,0 % Ammonia (NH 3 -N) ppm Hydrogen Sulphide (H 2 S) ppm Siloxanes SiO(C n H 2n+1 ) ppm Gert Petersen 21

22 ICEU del 4 Biogasudnyttelse Gasmotorer skal være mere effektive Opgradering til naturgaskvalitet (OK) Iblanding af biogas i bygasnettet(ok) Brændselsceller (fremtidig mulighed) Gert Petersen 22

23 Gert Petersen 23

24 Konklusioner (ICEU) Holistisk og intelligent spildevand og slambehandling kan nedbringe nettoenergiforbruget væsentlig. Herved kan man få renseanlæg med energiproduktion i stedet for energiforbrug Gert Petersen 24

25 Tak for opmærksomheden Gert Petersen 25

26 16.April 2012 FVC Gert Petersen 26

Relaterede dokumenter

Hydrolyseprocesser på renseanlæg

Hydrolyseprocesser på renseanlæg *, Thomas R. Jensen*, Tomas Lastra Milone** * EnviDan A/S, DK-2770 Fuglebækvej 1A, Kastrup, gep@envidan.dk ** DTU Miljø, eksamensprojekt Slamhydrolyse hvad er det? Biologisk