Faglig dag Orbicon Leif Hansen Og Grundfos BioBooster 18. maj, 2010

Transkript

1 Faglig dag Orbicon Leif Hansen Og Grundfos BioBooster 18. maj, 2010 GRUNDFOS BIOBOOSTER Decentralt spildevandsrensning til mindre bysamfund Per Krøyer Kristensen, Jesper Ravn Lorenzen

2 Agenda Grundfos & New Business BioBooster Vision om decentrale renseanlæg Hvordan virker en MBR? (Membran Bio Reaktor) Gennemgang af Viborg Bjerregrav MBR Driftserfaringer og udfordringer Referenceanlæg Diskussion

3 Grundfos New Business Grundfos New Business Seeking radical ideas within Clean Tech to supplement the Grundfos core business. BioBooster MicroRefinery Infarm Lifelink Compact decentralised wastewater treatment solutions for municipal and industrial sites Sludge treatment and utilisation into biodiesel, minerals, and water Solutions that prevent the evaporation of ammonia from animal slurry Water systems designed to provide safe drinking water to small BOP communities in rural areas

4 Grundfos BioBooster Bæredygtig løsning til decentral rensning af spildevand: PE

5 BioBooster MBR anlægs-illustration 1500 PE Grundfos BioBooster anlægsdesign: 6 x 20 containere 1 kontrol 1 forbehandling 1 forsyning 2 MBR 1 DN/Bio-P 1 x slam lager tank 3 % TS 1 x 200 m3 balance tank

6 Flow diagram 530 mg COD/liter 50 mg N/liter 10 mg P/liter Sibånd 0,5 mm Balance tank 300 m3 FeCl Luft kompressor <75 mg COD/liter <8 mg N/liter < 1 mg NH4-N <0,25 mg P/liter Rist 5 mm PBR DN/Bio.P PBR MBR Ind pumpning Ristegods i plastpose GBB plant Slam tank 3% TS slam Slam Afløb fra landsby

7 Reference anlægget i Bjerregrav har en kapacitet svarende til 800 indbyggere Grundfos BioBoosters reference anlæg kommunale spildevand Viborg kommune

8 Bjerregrav renseanlæg, Viborg Kommune

9 Hvad kan BioBooster MBR? Driftsikkert og automatiseret anlæg til lokalt spildevandsrensning. Bedre rensekvalitet end de store anlæg pga. membraner Sikkerhed mod slamflugt, SS, P og bakterier i det rensede vand Fleksibelt og modulært køb eller leje Bakteriefrit renset vand takketvære nyudviklet MBR teknologi. Overholdelse af fremtidige afløbskrav Lukket vandrensning: lugt og støj gener er minimale Høj lokal miljøbeskyttelse Vandet holdes i nærmiljøet. Vandgenbrug til teknisk genbrug, vanding eller rekreative områder

10 Bæredygtig anvendelse af renset spildevand

11 Bæredygtighed og miljø i lokalsamfundet BioBooster MBR er et alternativ til nedlæggelse af små decentrale renseanlæg Et BioBooster MBR spildevandsrenseanlæg egner sig til nyetablering af udtjente decentrale renseanlæg: Sikrer fremtidige krav til bedre vandrensning (f.eks. SS, P, bakterier) Kan placeres i lokal området i det anlægget er kompakt, støjfrit og uden lugtgener. Kan udvides i takt med at befolknings tilvæksten i området Vandkvaliteten sikrer højeste krav til miljøbeskyttelse og det rensede vand kan anvendes til: Rekreative formål såsom sø og vandløb i lokal området eller genbrug og dermed besparelse af grundvandsressourcer. Kan være billigere end at nedlægge anlæg og centralisere via lange kloakledninger. En bæredygtig løsning - Selvom rensning af vandet til genbrugskvalitet forbruger elektricitet kan det være en bæredygtig løsning i det der spares ressourcer og energi til bort-transport af spildevand til fjerntliggende renseanlæg og der kan ved genanvendelse spares på grundvands - Vandet vil bidrage til flora og fauna liv i nærmiljøet. Sikrer lokal vandføring i vandløb. Vi holder vandet i lokal-miljøet Rekreative vandmiljøer i byen søer, kanaler Skabelse af grønnere områder (parker og skov) - Næringssalte i vandet kan bruges som plantegødning hvorved der spares ressourcer til gødning. Giver de lokale beboer et øget incitament til at tænke på vand og miljø

12 SAFIR EU projekt omkring genanvendelse af spildevand BioBooster har dokumenteret erfaring med genbrug af renset spildevand til landbrugsproduktion BioBooster MBR har vært opstillet i 3 år i forbindelse med et EU projekt i Bologna, Italien renset spildevand til brug ved markvanding Tungmetaller er immobiliseret BioBooster renset vand er bakteriefrit men nitraten holdes plantetilgængelig Øget plante udbytte på 20% pr. ha.

13 Film Indvielse af BioBooster MBR, Bjerregrav 25 januar 2010

14 GRUNDFOS BIOBOOSTER MBR MEMBRANE Membranteknologi BIOLOGICAL Biologisk behandling med UF-filtrering og beluftning REACTOR Lukket reaktorproces O2 H2O WW

15 Grundfos BioBooster MBR operation Keramisk ultrafiltreringsmembran med 60 nm cut-off Mekanisk rensning via rotation og spulings- sekvenser Op til 6 x højere slamkoncentration (SS op til 30kg/m3) og 6 x mindre procesvolumen Driftstryk op til 3 bar

16 MBR Ultra Filtration Bacteria free permeate BioBooster cut-off

17 Anlægslayout - eksempel 1000 PE

18 Alternativt design arkitektonisk tilpasning Kompaktheden af anlægget muliggør at det kan indbygges i bygninger som passer til det omkringliggende arkitektonisk miljø Industriel applikation: BioBooster anlægget, Arla Mejeri, Hobro

19 Kompakt, modulært og mobilt renseanlæg Kort leveringstid (3-4 måneder) Hurtig implementering -1-2 måneder Mulighed for flytning Fordele Væsentligt reduceret byggearbejde Nemt at udvide Kan leveres på kontraktvilkår (lejekontrakt 5-10 år) Outsourcing af drift og service til Grundfos BioBooster

20 Hvad kan BioBooster MBR? Renser mere effektivt end det centralt renseanlæg -på grund af Membraner (MBR) Meget stabil proces ingen tab af slam, = lav SS og P Bakteriefrit renset vand, sikre badevandskvalitet Er fuldt automatiseret, fjernovervåget, og kræver minimal service. Eneste fleksible renseanlæg -kan udvides eller flyttes til anden placering Er en ekstrem kompakt totalløsning til spildevandsbehandling Kræver kun lidt anlægs- og byggearbejder Lugtfri proces (lukket og tryksat, aktiv kulfilter) Hurtig implementerings tid Giver mulighed for særlig miljøbeskyttelse Kan skabe økonomiske eller miljømæssige fordele for forsyningerne ved fleksibel investering i anlæg Grundfos kan udleje anlæg og varetage drift/service

21 Viborg Bjerregrav Danmarks første kommunale MBR anlæg Fuldrensningsanlæg Max indløb (kun proces) 5-10 m3/h Max indløb inkl. regnvand 35 m3/h Kapacitet PE 5 containere: Control Pre-treatment Supply/pump MBR and N (16 enheder) DN and Bio-P

22 Kontrol container Komponenter: Bord og stol Computer Forsyningstavle Mulighed for køleskab til opbevaring af prøver

23 Forbehandlings container Komponenter Båndfilter Vask og komprimering af ristegods Ristegods plast emballering Automatisk prøvetagning

24 Forsynings container Komponenter Kompressor Kul filter Afluftning Recirculationspumpe Trykpumpe

25 MBR container Komponenter: 16 MBR / N reaktorer

26 Denitrifikation og Biologisk P fjernelse Komponenter: 16 m3 tank Intern recirkulation

27 SRO On-Line styring BioBooster anlægget har fuldautomatisk styring og fjern overvågning Adgang til SRO via internet Fuld proces dokumentation og historik rapporter Automatisering sikrer lavt service behov

28 Anlægs dimensionering

29 Indløbsbelastning og udløbskrav COD BOD 5 N-tot P-tot SS ph mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Indløb ,5 8,5 Udløb ,5 8,5 BioBooster < 0,25 < 5 6,5-8,5

30 Anlægskonstanter Procesvolumen: 6 m 3 (MBR) + 16 m 3 (DN og Bio.P-tank) SS : g/l Slamalder: 11 dage Temperatur: 10 grader Filterareal membraner: 81 m 2 Flux på membraner: max: 40 l/m 2 *h*bar Max flow: 10 m 3 /h ved 3 bars tryk Hydraulisk opholdstid v. 5 m 3 /h: cirka 4 timer Reaktortryk: max 4 bar Antal luftskiver: 160

31 Forbehandling: Max flow inden overløb på ren side af båndfilteret : 37 m3/h

32 Båndfilter test periode fre-man 12-15/2 man- tirs /2 tirs-ons 16-17/2 ons-tors 17-18/2 tors-fre 18-19/2 fre-lør 19-20/2 lør-man 20-22/2 flow ind på BF m3/t Fjernelse i % COD tot TotN totp SS COD tot Tot N Tot P SS gn.snit fjernelse % forudsat fjernelse

33 Flow - permeabilitet Flow - Permeabilitet Bjerregrav 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, l/h*m2*bar, m3/d dato Membranrensning: December 2009 og februar 2010 perm. l/h*m2*bar flow m3/d

34 Membranrensning / CIP Metoder: Forlæns CIP (stor CIP) Slammet tages ud og røret fyldes med CIP væske Baglæns CIP (lille CIP) CIP væsken tilføres via permeatstreng Kemikalier: Base og Syre Resultater: Forlæns CIP har den største effekt CIP med syre har vist sig som det eneste effektive i Bjerregrav- Problemer med jern i indløbe

35 Flux/permeabilitet Konklusion: Permeabiliteten er pt. ca. 20 l/h*m2*bar ved 2 bar Permeabiliteten falder med trykket mest når trykket kommer over 2 bar Fremover holdes et driftstryk på 2 bar. Fluxen kan optimeres og der tilstræbes en netto flux på gennemsnitligt 60 l/m2*h

36 SS Bjerregrav SS

37 COD fjernelse Bjerregrav COD COD mg/l date COD inlet COD after PTB COD permeate

38 Resultater P-total PO4-P Konc. ( m g / ( L ) PO4 - Før PTB PO4 - Efter PTB Permeat

39 Nitrifikation MBR Bjerringbro RA N i permeat NH4 NO

40 Resultater for bakterie reduktion Obtained from BioBooster MBR, project SAFIR, Bologna, Italy

41 Konklusioner og videre tiltag: God COD/BOD fjernelse God bakteriereduktion Flux skal optimeres -Fouling (Jern?), CIP giver ikke tilfredsstillende flux Nitrifikation / denitrifikation skal forbedres Kemisk P-fjernelse skal igangsættes

42 Decentrale renseanlæg BioBooster som alternativ til centralisering/lukning

43 Hvad driver centralisering af renseanlæg? Rationalisering : Den samlede økonomi i investering og drift af afløb + renseanlæg Lavere investeringsudgifter (i alt fald nogle gange..) Lavere driftsudgift på m3 på store anlæg Reduceret omkostning til service og drift af færre anlæg Kloakering /spildevandsløsning af det åbne land Lang afskrivnings tid på kloakanlæg ift. renseanlæg. (forventning til) Nye rensekrav: De centrale renseanlæg er bedre fremtidssikret til nye afløbskrav som måtte komme Ny renseteknologi er enklere at implementere på store centrale anlæg

44 Centralisering af spildevand Small plants <20000PE Driftsudgifter er lavere på større anlæg Large plants >100000PE men vandet skal jo også flyttes: Transportsomk. spildevand Rørlængde Kapitalinvestering kr/m3 4,0 3,0 2,0 1,0 Meter Mio. DKK 3 5 0, Afstand Gravitationsledning Trykledning bakket terræn Trykledning fladt terræn

45 Kommunal centralisering Viborg strukturplan - centralisering fra 22 til 4 renseanlæg Samlet investering kr. 600 mio. Kr. 160 mio. i infrastruktur Kr. 440 mio. i renseanlæg Besparelse i år 2034 ift. decentral løsning: Kr. 3,8 mio./årligt = kr. 0,225/m3 Andre kommuners strukturplaner vedr. økonomi i centralisering: Gribskov kommune: "Økonomisk ikke signifikant bedre" Mariagerfjord kommune: "Økonomisk ligeværdigt" Billund kommune: "Forskel ikke ret stor" Silkeborg kommune: "Tilbagebetalingstid = 28 år" Norddjurs kommune: "Beskeden økonomisk fordel" Herning kommune: "Ens udgifter"

46 Viborg strukturplan Klejtrup RA Klejtrup RA PE centraliserings eksempel Centralisering (kloakering + udvidelse Bjerregrav RA) Investering: kr. 13,2 mio., driftsudgift: kr. 3/m3 Nyt RA i Klejtrup, traditionel teknologi (aktiv slam) Investering: kr. ca. 7-8 mio., Driftsudgift: kr. 4-5/m3 Grundfos BioBooster Investering: kr. 6,75 mio., Driftsudgift: cirka kr. 4/m3 Længde: 9,5 km Pumpe energi: 0,51 kwh/m3

47 Viborg strukturplan: pumpestationer eller decentrale renseanlæg? Renseanlæg PE Udgift til transportanlæg Stoholm ,2 mio.kr. Fiskbæk ,3 mio.kr. Ørum ,5 mio.kr. Skals ,6 mio.kr. Trevad ,1 mio.kr. Hammershøj mio.kr. Klejtrup mio.kr. Løvel 850 5,4 mio.kr. Vammen 850 4,8 mio.kr. Vejrumbro ,8 mio.kr. SUM 119,7 mio. kr Hvor meget miljø får man 119,7 mio. kr.?? Kunne moderne MBR anlæg give mere miljøeffekt?

48 Hvorfor er decentrale MBR anlæg måske en overvejelse værd? Decentrale renseanlæg kan være billigste investering MBR giver bedre rensning end de centrale renseanlæg Ny teknologi kan give nye muligheder: Automatiseret og drift-stabil anlæg Fleksibilitet måske ændrer vejen sig forude. Centralisering kan føre til at store investeringer begraves i u-fleksible systemer og med lille positiv miljøeffekt.

49 Hvorfor BioBooster som decentralt renseanlæg Ny teknologi giver nye muligheder: Bedre rensning end det centrale renseanlæg fremtidssikret mod større rensekrav: SS, P, bakterier, miljøfremmede stoffer Lavt servicebehov, automatiseret og fjernovervåget GBB MBR er en ekstrem kompakt totalløsning til spildevandsbehandling, der kræver ingen eller meget lidt infrastruktur. Kan placeres tættere på kilden i lugtfri container, og har hurtig implementerings tid og Grundfos kan servicere Flexibel og modulære system, der kan udvides eller flyttes når behov ændrer sig. Undgå investering i lange transportledninger, og risiko for svovlbrinte problemer Bevarer vandføring i lokale vandløb, søer og rekreative vandmiljøer Vores argument: Moderne decentrale MBR anlæg kan i den konkrete situation være en bedre løsning end centralisering! Skabe økonomiske eller miljømæssige fordele for forsyningerne når de investerer. Muliggør bedre miljøbeskyttelse skaber en ny vandressource

50 Grundfos BioBooster renseløsninger med MBR Kompaktanlæg med MBR til fuldrensning af kommunalt eller industrielt spildevand. Fuld integreret og lukket system Tryksatte proces og membran reaktorer SEGMENT: PE DECENTRALE ANLÆG Opgradering/kapacitetsudvidelse og nybygning af aktiv slam anlæg med membran filtrering. ingen klaringstanke 2-3 x større kapacitet stofmæssigt Optimal rent vands kvalitet Membran separation i tryksat side-stream SEGMENT : > PE, NY ELLER REHAB., CENTRALE ANLÆG

51 Arla Mejeri, Hobro Forrensningsanlæg Kapacitet: PE Idriftsat: 2006

52 Thise Mejeri Kombineret forrensningsog vandgenbrugsanlæg Container Kontrol Forsyning Forbehandling Pumpe PBR 12 (+4) Efterbehandling MBR 4 + CIP Kapacitet: PE Idriftsat: 2008

53 Hoogesteger Holland Forrensningsanlæg BOOT løsning Flow: 300 m3/dag Kapacitet: PE Idriftsat: 2009

54 KMC Derivat - Brande Denmark MBR-filtration unit retrofit upgrade of an exiting WWTP Hardware - 3 containers: - Control - Supply/pump - MBR container (16 BioBooster MBRs) Flow: 384 m3/d Delivery ultimo 2009

55 Tak for Deres opmærksomhed