Faglig dag Orbicon Leif Hansen Og Grundfos BioBooster 18. maj, 2010 GRUNDFOS BIOBOOSTER Decentralt spildevandsrensning til mindre bysamfund Per Krøyer Kristensen, Jesper Ravn Lorenzen
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
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
Grundfos BioBooster Bæredygtig løsning til decentral rensning af spildevand: 500-5000 PE
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
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
Reference anlægget i Bjerregrav har en kapacitet svarende til 800 indbyggere Grundfos BioBoosters reference anlæg kommunale spildevand Viborg kommune
Bjerregrav renseanlæg, Viborg Kommune
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
Bæredygtig anvendelse af renset spildevand
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
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.
Film Indvielse af BioBooster MBR, Bjerregrav 25 januar 2010
GRUNDFOS BIOBOOSTER MBR MEMBRANE Membranteknologi BIOLOGICAL Biologisk behandling med UF-filtrering og beluftning REACTOR Lukket reaktorproces O2 H2O WW
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
MBR Ultra Filtration Bacteria free permeate BioBooster cut-off
Anlægslayout - eksempel 1000 PE
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
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
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
Viborg Bjerregrav Danmarks første kommunale MBR anlæg Fuldrensningsanlæg Max indløb (kun proces) 5-10 m3/h Max indløb inkl. regnvand 35 m3/h Kapacitet 500-800 PE 5 containere: Control Pre-treatment Supply/pump MBR and N (16 enheder) DN and Bio-P
Kontrol container Komponenter: Bord og stol Computer Forsyningstavle Mulighed for køleskab til opbevaring af prøver
Forbehandlings container Komponenter Båndfilter Vask og komprimering af ristegods Ristegods plast emballering Automatisk prøvetagning
Forsynings container Komponenter Kompressor Kul filter Afluftning Recirculationspumpe Trykpumpe
MBR container Komponenter: 16 MBR / N reaktorer
Denitrifikation og Biologisk P fjernelse Komponenter: 16 m3 tank Intern recirkulation
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
Anlægs dimensionering
Indløbsbelastning og udløbskrav COD BOD 5 N-tot P-tot SS ph mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Indløb 770 350 77 17 750 6,5 8,5 Udløb 75 15 8 1 30 6,5 8,5 BioBooster 75 15 8 < 0,25 < 5 6,5-8,5
Anlægskonstanter Procesvolumen: 6 m 3 (MBR) + 16 m 3 (DN og Bio.P-tank) SS : 20-25 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
Forbehandling: Max flow inden overløb på ren side af båndfilteret : 37 m3/h
Båndfilter test periode fre-man 12-15/2 man- tirs 15-16./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 4 6 8 10 12 14 16 60 40 20 0-20 -40-60 -80-100 15-02-2010 16-02-2010 17-02-2010 18-02-2010 Fjernelse i % 19-02-2010 20-02-2010 21-02-2010 22-02-2010 COD tot TotN totp SS COD tot Tot N Tot P SS gn.snit fjernelse % 15 3 5 26 forudsat fjernelse 30 10 10
Flow - permeabilitet Flow - Permeabilitet Bjerregrav 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 12-08-2009 26-08-2009 09-09-2009 23-09-2009 07-10-2009 21-10-2009 04-11-2009 18-11-2009 02-12-2009 16-12-2009 30-12-2009 13-01-2010 27-01-2010 l/h*m2*bar, m3/d 10-02-2010 24-02-2010 10-03-2010 dato Membranrensning: December 2009 og februar 2010 perm. l/h*m2*bar flow m3/d
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
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
SS Bjerregrav 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2009 SS 29-03-2010 15-03-2010 01-03-2010 15-02-2010 01-02-2010 18-01-2010 21-12-2009 04-01-2010 07-12-2009 23-11-2009 09-11-2009 26-10-2009 17-08-2009 31-08-2009 14-09-2009 28-09-2009 12-10-2009
09-04-2010 02-04-2010 26-03-2010 19-03-2010 12-03-2010 COD fjernelse Bjerregrav COD 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 COD mg/l 01-01-2010 08-01-2010 15-01-2010 22-01-2010 29-01-2010 05-02-2010 12-02-2010 19-02-2010 26-02-2010 05-03-2010 date COD inlet COD after PTB COD permeate
Resultater P-total PO4-P 9 8 7 Konc. ( m g / ( L ) 6 5 4 3 PO4 - Før PTB PO4 - Efter PTB Permeat 2 1 0 17-08-2009 20-08-2009 23-08-2009 26-08-2009 29-08-2009 01-09-2009 04-09-2009 07-09-2009 10-09-2009
Nitrifikation MBR Bjerringbro RA N i permeat 25 20 15 10 5 0 NH4 NO3 06-07-2009 29-06-2009 22-06-2009 27-04-2009 04-05-2009 11-05-2009 18-05-2009 25-05-2009 01-06-2009 08-06-2009 15-06-2009
Resultater for bakterie reduktion Obtained from BioBooster MBR, project SAFIR, Bologna, Italy
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
Decentrale renseanlæg BioBooster som alternativ til centralisering/lukning
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
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 3000 5000 Mio. DKK 3 5 0,0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 10000 10 Afstand 15000 15 Gravitationsledning Trykledning bakket terræn Trykledning fladt terræn
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"
Viborg strukturplan Klejtrup RA Klejtrup RA. 1400 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
Viborg strukturplan: pumpestationer eller decentrale renseanlæg? Renseanlæg PE Udgift til transportanlæg Stoholm 6.000 32,2 mio.kr. Fiskbæk 4.400 10,3 mio.kr. Ørum 4.000 11,5 mio.kr. Skals 3.500 13,6 mio.kr. Trevad 3.000 12,1 mio.kr. Hammershøj 2.500 9 mio.kr. Klejtrup 1.400 10 mio.kr. Løvel 850 5,4 mio.kr. Vammen 850 4,8 mio.kr. Vejrumbro 850 10,8 mio.kr. SUM 119,7 mio. kr Hvor meget miljø får man 119,7 mio. kr.?? Kunne moderne MBR anlæg give mere miljøeffekt?
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.
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
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: 500-5000 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 : > 5.000 PE, NY ELLER REHAB., CENTRALE ANLÆG
Arla Mejeri, Hobro Forrensningsanlæg Kapacitet: 7.500 PE Idriftsat: 2006
Thise Mejeri Kombineret forrensningsog vandgenbrugsanlæg Container Kontrol Forsyning Forbehandling Pumpe PBR 12 (+4) Efterbehandling MBR 4 + CIP Kapacitet: 6.000 PE Idriftsat: 2008
Hoogesteger Holland Forrensningsanlæg BOOT løsning Flow: 300 m3/dag Kapacitet: 10.000 PE Idriftsat: 2009
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
Tak for Deres opmærksomhed