Er Zero Liquid Discharge (ZLD) muligt i fødevareindustrien?

Transkript

1 Er Zero Liquid Discharge (ZLD) muligt i fødevareindustrien? Resourcing the world Christina Sund, Krüger A/S [email protected] Inspire Food Odense 18 marts 2015

2 Vand og genbrug Nogle aktuelle udtalelser fra det internationelle miljø: Water reuse is one of the three major aspects of resource recovery along with energy and nutrients. Direct potable reuse has been topic of discussion for 50 years, but new water demands and advances in technologies such as membranes are moving it toward reality. Within the food and beverage industry, water scarcity and a drive to green operations are prompting executives to consider various options to reduce their footprint, including water reuse. 2

3 Coca-Cola s Environmental Strategy 3

4 Coca-Cola s Strategy for Water Stewardship 4

5 Fra Arlas Bæredygtighedsrapport 2013 Reduktion af vandforbrug med 3% per år Øged produktion med totalt lavere vandforbrug TITRE PRÉSENTATION / SOUS TITRE / DATE 5

6 Ikke kun fødevareindustrien: AstraZenega 2015 Targets Greenhouse gas: 20% reduction in greenhouse gas footprint. Waste: 15% waste reduction (hazardous and non-hazardous). Water: Reduce water usage by 25%. Supply chain: Understand the related footprint and prioritise reduction targets.

7 Fødevareindustriens forbrug af vand TITRE PRÉSENTATION / SOUS TITRE / DATE 7

8 Driver for genbrug af vand Eksempel: Den kombinerede vandforbrug for de førende internationale fødevareselskaber - Nestlé, Unilever, Anheuser-Busch InBev, Coca-Cola, og Danone var cirka m3/dag i 2012, ifølge flere rapporter som citerer JP Morgans vurdering. Denne mængde ville være tilstrækkelig for at forsyne alle i verden med deres daglige basale behov for vand. Produktion af fødevarer kræver store mængder vand, dertil skal meget vand bruges til rengøring af anlæg og til at fjerne affaldsprodukter. Den resulterende store mængde spildevand, der kræver behandling, er en belastende omkostninger for mange fødevareproducenter. Det er derfor som vand og spildevandsrensning udgør både en udfordring og en mulighed for fødevareproducenterne." TITRE PRÉSENTATION / SOUS TITRE / DATE 8

9 Det drejer sig ikke kun om prisen på vand True Cost of Water Carbon Footprint Water Impact Index Environment al Footprint New decision making tools for Sustainability True Cost of Water

10 True cost of water Image Lovgivning Produktion Økonomi Vandforbrug Drift og supply chain Lokal konkurrence om vand hensyn til effekt Vandforsyning begrænsning (direkte fra egen forsyning eller fra ekstern) Produktionsrisici grundet vandproblemer Tab på grund produktionsbegrænsninger, skatter og afgifter Ukontrolleret eller underskattet effekt (kundeklager) Lokale miljøkrav Ikke oveholdt Risici for produktion grundet svage led i behandling eller uheld (spild) Legale problemer bøder, retssager, erstatninger Udledning af vand egen eller via Supply chain (forsyning)

11 Vor vision: En holistisk approach En integreret løsning for fødevareindustrien: Bioenergi anlægget At reducere miljøbelastningen og samtidig sikre profitabilitet på lang sigt An integrated solution: the bioenergy plant Improving environmental footprints & long-term profitability 11

12 Driver for skift fra aerob behandling til anaerob behandling; Potentiel energigevinst 430 kwh per 100 kg COD behandlet! Heat loss Traditional High rate anaerobic technology 100 kg COD to Anaerobic BOD (25 O C 35 O C) 75% Biogas (75% Methane) ~ 280 kwh CH 4 28 Nm 3 CO 2 9 Nm kg COD 100 kg COD to Aerobic BOD Air (O 2 ) Aeration (100 kwh) 45% CO 2 50% Biomass Sludge, kg 2-10 kg COD 1 kg COD removed 0.35 Nm 3 CH 4 or 3.8 kwh Veolia Memthane Technology 100 kg COD to Anaerobic BOD (25 O C 35 O C) 5% Biomass Sludge, 5 kg 75% Biogas (75% Methane) 5% Biomass ~ 330 kwh CH 4 33 Nm 3 CO 2 11 Nm kg COD Chosen by Arla Aylesbury Sludge, 5 7 kg 12

13 TSS Concentration (ppm) 5%-10% 13 Veolia technologies for Anaerobic Digestion Technologier for Anaerobic Behandling K -100K I II II Granular sludge: Granular sludge: Biobed Advanced Biobed MP III Biobed Advanced Biobed MP Anaerobic MBR: Memthane IV Biobulk Or traditional CSTR anaerobic digester > Anaerobic Reactors Digesters COD Concentration (ppm)

14 Brygeri: Water recovery project Concept Calamity tank Existing Chemical dosing Gas Storage Gas Engine Gas desulfurization Ventilation Air treatment CIP System Disinfection CIP System COD 10 mg/l NH3 1 mg/l NO3 1 mg/l P 1 mg/l SS 1 mg/l ph 7 Chloride 50 mg/l Sulfate 10 mg/l Calcium 10 mg/l Silicium 1 mg/l Sodium 20 mg/l Screening Buffer Tank Heat Exchanger Anaerobic treatment Aerobic MBR RO feed tank RO system Clean water tank Reuse Chloride Sulfate Calcium Silicium COD N P 400 mg/l 42 mg/l 120 mg/l 12 mg/l 5000 mg/l 55 mg/l 25 mg/l Anaerobic sludge storage Aerobic sludge dewatering Reuse COD 90 mg/l NH3 1 mg/l NO3 4 mg/l P 1 mg/l SS 3 mg/l ph 7 Chloride 450 mg/l Sulfate 35 mg/l Calcium 120 mg/l Silicium 12 mg/l Sodium 110 mg/l Concentrate to Municipal WWTP or evaporation ACS/Feb 2013

15 Men: tænk strategisk - Schematisk flow sheet Natur gas supply Klassificering af spildstrømme Drier UF skids Flash tank To Sewer High Strenght ww Buffer Calamity Heat exchanger Memthane Anaerob MBR Air Medium Strenght ww Low Strength + storm water roofs Buffer Buffer Ro skids Reuse Sludge 12% TS Reuse 15

16 Proces alternativ Memthane Konditionering af koncentreret spildevand Cleaning In Place (CIP) Spildevandet ledes til den anaerobe reaktor, hvor COD konverteres til metan Biogas fakle CIP system Lagertank Anaerob Reaktor Til Biogas udnyttelse UF Membraner Recirk. Pumpe Memthane Fødepumpe Varmeveksler Permeat Overskudsslam Efter anaerob behandling separerer UF membranene biomasse fra vandfasen Hvis påkrævet findes det mange polerings-teknikker, som kan benyttes for yderligere behandling af det partikelfrie spildevand for genbrug eller udvinding af næringsstoffer. Permeatet har normalt en kvalitet, som tillader direkte udledning til kloak Biomasse returneres til den anaerobe reaktor. En lille mængde overskudsslam slam udtages og sendes til afvanding 16

17 Mejeri med Memthane anlæg Actual mg/l TITRE PRÉSENTATION / SOUS TITRE / DATE 17

18 Mange muligheder åbner sig Biogas Electricity CHP Medium/High strength wastewater Anaerob MBR/ Memthane Water Re-Use /Discharge to municipal WWTP Low COD, SS but with N &P Decanter Water Re-Use RO Treatment Boiler Feed Water Cooling Water & Other N removal Ammonia stripping / AnitaMox Ammonia for Re-use or removal P- removal Struvite & Anitamox Fertilizer

19 Hvad kan man skille fra med membranfiltrering Anaerob Aerob MBR 19

20 20

21 Water Audit Genbrugsapplikation Hvilken kvalitet vand kræver den specifikke applikation? Hvilke kvaliteter vand har man til rådighed? Water Audit Valg af efterbehandling for genbrug Aktiv kul: Fjernelse af organiske forbindelser (farve, lugt, smag) Ozon: Fjernelse af organiske forbindelser (farve, lugt, smag) Stripping: Fjernelse af for eksempel ammoniak Omvendt osmose: Fjernelse af salte / blødgøring UV Disinfektion: Bakterie og virus barrier Chloring: Bakterie og virus barriere Ionbytning: Blødgøring Kombinationer af processerne TITRE PRÉSENTATION / SOUS TITRE / DATE 21

22 Ved at polere yderligere kan genbrug øges Vandtype Brugt til hl/hl Reuse hl reuse Brygvand Brygning CIP 1,2 0,7 25% 100% 0 0,2 0,7 Blødgjort vand Bottling 0,8 25% 100% 0,2 0,8 Vand Generelt 0,4 100% 0,4 Demin Kedel 0,1 100% 0,1 Skylle vand Skyl, Regen IX 0, % 0 0,3 TOTAL 3,5 23% 66% 0,9 2,3 Fra MBR til polering med RO TITRE PRÉSENTATION / SOUS TITRE / DATE 22

23 Hvis det er mangel på vand: Nestle Cero Aqua Oct 22, 2014 Nestlé has opened its most water efficient factory in the world in Mexico, in a move that the company plans to replicate in other Nestlé factories globally. Through new processes that deliver significant efficiencies, Nestlé s Cero Agua dairy factory in the central, water-stressed state of Jalisco will move towards being a zero-water factory. The Cero Agua dairy factory takes fresh cow s milk, normally around 88% water, and heats it at low pressure to remove some of its water content. The resulting steam is then condensed and treated (RO, AC, UV, Chlorination) and used to clean the evaporating machines themselves. Once the machines have been flushed out, the wastewater is then collected once more, purified by MBR, RO, UV and recycled a second timean reused for watering gardens or cleaning. TITRE PRÉSENTATION / SOUS TITRE / DATE 23

24 Det er ikke teknologien som er begrænsende faktor for genbrug af vand i fødevareproduktion Begrænsningerne ligger i tradition, lovgivning og til dels økonomi!

25 ?