Anaerob membranfiltrering AnMBR til opkoncentrering af rådnetanksslam? Ved Maj Møller Sørensen og Jakob Søholm Udviklingsprojektet Med støttet fra Formål Kan membraner anvendes til opkoncentrering af slammet i en rådnetank der behandler kommunal spildevandsslam? 2 1
Potentialet Udviklingen af AnMBR til energioptimering af rådnetanksdrift på kommunale renseanlæg har store potentialer: Effektivisere biogasproduktionen på renseanlæg Forøge kapaciteten på eksisterende rådnetanke Større omsætning af slam Minimere carbon footprint 3 Potentialet Slamopholdstid (SRT) = Hydrauliskopholdstid (HRT) Rådnetank Gaslager Forafvander 5 % TS Rådnetank 3 % TS SRT = 15 døgn 3 % TS Slutafvander Rejektvand Afvandet slam 23 % TS Hvordan forøges gasproduktionen fra rådnetanken? 4 2
Metanproduktion [ml] 20-11-2014 Potentialet Er der gas i længere (slam)opholdstid i rådnetanken? Mesofil udrådningsforsøg med primær og biologisk slam 600 500 400 + 15-20 % gas 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Tid [d] 5 Potentialet med AnMBR AnMBR koblet på rådnetank Rådnetank Gaslager Forafvander 5 % TS Rådnetank 5 % TS MBR reaktor SRT = 25 døgn 5 % TS Slutafvander Afvandet slam 25 % TS Rejektvand - uden SS! Rejektvand SRT differentieres fra HRT Slamopholdstiden øges fra 15 til 25 døgn (66 %) 6 3
Membranfiltrering 7 Udfordringer AnMBR er velkendt på industrianlæg AnMBR teknologien er anvendt på meget få anlæg til opkoncentrering i rådnetank behandlende kommunalt slam Tilstopning af hår og ristegods? Hvor høj flux kan vi opnå? Hvor ofte skal membranerne renses? Hvordan driver vi membranen? Højere slamkoncentration Lavere permeabilitet Højt Trans membrane pressure (TMP) Høje driftsudgifter 8 4
TMP bar 20-11-2014 Membrantyper til test Industrispildevand Slam fra rådnetank Roterende keramiske skiver Flat sheet Hollow fibre 9 Resultater Flat sheet pilotanlæg Forsøgsperiode 4 md 0,045 0,030 Drift 6 % TS 5,9 % TS (std afv 0,04) 0,015 0,000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Netto Flux l/(m 2 h) Max. flux på 2,5 l/m 2 h ved 25 cm VS Drift/pause med 10 min. drift og 1 min. pause Gas indblæsning til renholdelse af membran Ingen back wash Ingen kemisk rensning (CIP) i forsøgsperioden Ingen udfældning i forsøgsperioden, fuld reversibel 10 5
Resultat Roterende keramiske filtre GRUNDFOS BIOBOOSTER 11 Resultat Roterende keramiske filtre fra GRUNDFOS BIOBOOSTER mini MFU pilot unit wagon med keramiske membraner Retentat 0-2 bar TMP control Permeate BW/CEB Rådnetank Recirculationsflow 12 6
Resultat Roterende keramiske filtre / Driftsperiode fra Marts til Maj 2014 250 200 Netto flux (l/m 2 *h) TSS (kg/m 3 ) rpm 150 100 50 0 Mar 2014 Apr 2014 Maj 2014 50-70 kg TS/m 3 kan holdes konstant over lang tid Flux på 25-30 l/m 2 h En MFU kan håndtere ca. 1 m 3 /h Højere omdrejningshastighed giver større flux men det koster energi! Energiforbrug ca. 2 kw/m 3 13 Resultat Roterende keramiske filtre / Driftsperiode Juni 2014 Netto flux (l/m 2 *h) TSS (kg/m 3 ) rpm 22 dage i juni 2014 Ny let ændret konstruktion (flere skiver med mindre mellemrum) 50-70 kg TS/m 3 Flux på 50-90 l/m 2 h ved 180 rpm Der var rengjorte skiver i den nye MFU, men dette forklarer ikke hele forbedringen. Ingen forklaring pt. for den bedre performance. 14 7
Resultat Permeat er mørkebrunt og uden indhold af suspenderet stof.. og derfor velegnet til rejektvandsbehandling i Anammox anlæg COD/N = 1-2 Partikler (SS) 0 Temp. ca. 25 C 15 Økonomi Opgørelse af anlægsinvestering og driftsomkostninger Kapacitetsforøgelse af den eksisterende rådnetank på hhv. 50 % og 100 % Løsning Omkostninger 1.000 kr. 60 m 3 /d permeat Scenarier 120 m 3 /d permeat AnMBR - Rotating disc system AnMBR - Flat sheet system CAPEX 2.000 2.500 OPEX per år 70 120 CAPEX 3.000 5.200 OPEX per år 200 300 Forafvanderløsning: Lavere CAPEX, men væsentlig højere OPEX! 16 8
Økonomi CAPEX + OPEX set over 10 år i mio. kr. Løsning Scenarier 60 m 3 /d 120 m 3 /d permeat permeat Forafvanding Tromle/skruepresse* 4,0 5,3 AnMBR - Rotating disc system 2,7 3,7 AnMBR - Flat sheet system 5,0 8,2 * Polymerforbrug: 7 kg/tons TS 17 Opsummering AnMBR er ikke tidligere anvendt til opkoncentrering af kommunalt slam. AnMBR er en nem (og billig) metode til at øge kapaciteten på eksisterende rådnetanksanlæg. Roterende keramiske membraner er flat sheet membraner overlegen i både kapacitet og driftsøkonomi Ristegods har i pilotforsøgene ikke været show stopper Produceret rejektvand uden suspenderet stof og dermed oplagt til rejektvandsrensning i Anammox anlæg 18 9
Tak for opmærksomheden! Se yderligere information på http://vtu-fonden.dk/projektzonen Kontaktinfo: Jakob Søholm GRUNDFOS BioBooster A/S E-mail: jasoeholm@grundfos.com Maj Møller Sørensen EnviDan A/S E-mail: mms@envidan.dk 19 10