Jag vill speciellt tacka:

Transkript

1 AVLOPPSVATTENRENING I SVERIGE VAD HAR VI UPPNÅTT OCH KAN VI MÖTA FORTSATTA UTMANINGAR? Bengt Hultman KTH, IVL, SWECO AB

2 TACK FÖR PRISET! Jag vill speciellt tacka: Sponsorer för priset: Föreningen Vatten, SWECO AB, ITT Water & Wastewater, Sverige Tidigare chefer/mentorer: Nils Westberg, Bengt Gustafsson, Bengt Lundberg, Jan Garberg, Bertil Hawerman, Erman Pearson, Lars Jansson, Ian Larsen, Per-Olof Persson, Alf-Göran Dahlberg, Vladimir Cvetkovic

3 TACK FÖR PRISET! Arbetskollegor: VAV/Svenskt Vatten, KTH (inte minst Elzbieta Plaza, Jozef Trela, Erik Levlin, Monica Löwén) Nuvarande arbetskolleger bl a KTH/IVL/SWECO AB, utökat samarbete mellan högskolor i Mälardalsregionen och många som ställt upp för att medverka vid förslag till konferensbidrag till Nordisk konferens i Odense Många kollegor internationellt t ex Polskt- Ukrainskt-Svenskt samarbete, inom Baltic University och Uganda

4 DISPOSITION AV FÖREDRAG HISTORIK Allmän historik Historik Sverige Vad har vi uppnått? TRENDER Ökade miljökrav Vägar att möta nya krav Modellering Innovativ teknik Systemteknik Försöksanläggningar Utbildning/forskning

5 HISTORIK INTERNATIONELLT/ UNDERVISNING Utveckling i Rom (och tidigare) av centrala system (akvedukter, cloaka Maxima etc) och senare utveckling främst i London. Upptäckt av kolera som vattenburen sjukdom; 1858 som the year of the great stink Diskussion om tidigare erfarenheter i västvärlden kan användas för utvecklingsländer eller i modern form för västvärlden (t ex London water ring)

6 HISTORIK POLICY UTHÅLLIGHET Lao Tse: De vise förstår att bevara det och se till att intet går förlorat Svante Arrhenius (1919). Kemien och det moderna livet Likt vansinniga slösare... och våra efterkommande skola ställa oss tillrätta för att ha förskingrat deras rättmätiga arvedel Brundlandrapporten Vår gemensamma framtid (1988): hejdlösa slöseri...minska valfriheten för kommande generation

7 HISTORIK SVERIGE/UNDERVISNING Varför systemen blev som de blev Före 1930: Drivande krafter: hygienfrågor/brandskydd Aktörer: medicinsk expertis Åtgärd: Byggande av vattenledningssystem Drivande krafter: urbanisering och standardökning, industrialisering Aktörer: främst från väg- och vatten Åtgärd: Uppbyggnad av va-infrastruktur Drivande krafter: Behov av långtgående rening Aktörer: Väg- och vatten, kemi, reglerteknik Åtgärd: Kompletterande utbyggnad av avloppsverk

8 2000 HISTORIK SVERIGE/UNDERVISNING Drivande krafter: Medinflytande, aktiv medverkan från medborgare, internationella regler, kostnads- och energibesparing Aktörer: olika grupper Åtgärder: Anpassning till olika regelverk (inkl till ev. klimatförändringar); medborgarintressen

9 VAD HAR VI UPPNÅTT? En väl fungerande infrastruktur för VA Hög standard (allmänt sett) på reningsresultat En effektiv exportindustri inom vissa delområden Publicering av resultat (speciellt tidigare) vid internationella konferenser Vanligen god kompetens hos driftpersonal

10 VÄGAR ATT MÖTA FRAMTIDA KRAV (TEKNIK) Modellering Innovativ teknik Systemteknik Försöksanläggningar Utbildning/forskning

11 MODELLERING Tidigare och fortsatt verksamhet Traditionell (suspenderade kulturer) Traditionell (biofilm) Modellering mot prioriterade projekt på Hammarby sjöstadsverk Speciella frågor kring biogasproduktion Speciella frågor kring Anammox Speciella frågor kring läkemedelsrester Nystartad modelleringsverksamhet Upplösning av fast substans med mikroorganismer

12 SPECIELLA FRÅGOR KRING BIOGASPRODUKTION Separation av organiskt material i olika komponenter: - Protein (ger vid nedbrytning ammoniumvätekarbonat som kan mätas bl a med alkalinitet och konduktivitet) - Fett och kolhydrater kan särskiljas med TOC och COD (TOC mäter organiskt kol, COD både organiskt kol och oxiderat väte till vatten) Förluster av biogas pga dess vattenlöslighet

13 SPECIELLA FRÅGOR KRING ANAMMOX Sannolikt hastighetsbegränsande förlopp diffusion genom bakteriens cellmembran Förenklade reaktionsförlopp: NH 4+ + NO 2- N 2 + H 2 O NH 3 + HNO 2 N 2 + H 2 O Modellering: Kombination av reaktionsformlerna; stor negativ effekt av metanol, etanol, acetat men inte av glukos Tillämpning av modellering/mätteknik: Uppstartning, lagring, sensorer för lustgasmätning, inympning, fullskaletillämpning

14 SPECIELLA FRÅGOR KRING LÄKEMEDELSRESTER Låga halter gör att de inte kan tjänstgöra som energikälla Biologisk nedbrytning beror på externa enzymer i vattenlösning Risk för långsam anrikning i recipienter med lång uppehållstid Många observerade effekter på miljön

15 UPPLÖSNING AV FAST SUBSTANS MgNH 4 PO 4 (nitrifikationsbakterier); ammonium är en energikälla och bildade vätejoner underlättar upplösning MnO 2 (anaerob nitrifikation); även vid mycket höga slamhalter Kombination av mangandioxid och anammox ev. även ammonium på jonbytarmaterial eller magnesiumammoniumfosfat Mikrobiell oxidation av pyrit till järnsulfat och svavelsyra

16 INNOVATIV TEKNIK BÄTTRE UTNYTTJANDE AV JÄRN-, MAGNESIUM- OCH MANGANFÖRENINGAR JÄRNFÖRENINGAR MAGNESIUMFÖRENINGAR MANGANFÖRENINGAR Delstudier lämpliga för examensarbeten; systemteknik för lic- och dr-arbeten

17 JÄRNFÖRENINGAR Traditionell teknik tvåvärt- och trevärt järn som fällningsmedel Ytterligare användning - Metalliskt järn som reduktionsmedel (t ex nitrat) - Magnetit (även som nanopartiklar) som adsorptionsmedel och utnyttjande av dess magnetiska egenskaper - Ferrat som starkt oxiderande ämne och som fällningsmedel - Mikrobiell oxidation av pyrit

18 MAGNESIUMFÖRENINGAR Effektivt flockningsmedel (utfällt som Mg(OH) 2 ) och med möjligheter till återvinning av Mg Utfällning av magnesiumammoniumfosfat och med möjligheter till upplösning (återvinning av Mg och fosfat) Tillämpning: - Utfällning av magnesiumhydroxid vid högt ph- värde avlägsnar susp, COD och patogener (lämpligt t ex för bevattning) - Utfällning/upplösning av magnesiumammoniumfosfat ger möjligheter att utvinna fosforföreningar som produkt

19 MANGANFÖRENINGAR Intressanta föreningar: KMnO 4 t ex slamkonditionering och selektivt avlägsnande av fenolgrupper (t ex hormonstörande ämnen) MnO 2 syrekälla vid anaerob nitrifikation, adsorptionsmedel Möjligheter till återvinning; Mn 2+ kan oxideras biologiskt med luft till MnO 2 och MnO 2 kan oxideras med väteperoxid till permanganat Oxidation av humusämnen och absorption av tungmetaller av mangandioxid Manganammoniumfosfat är svårlöslig

20 SYSTEMTEKNIK - KRAV Drickbart avloppsvatten (jfr The solution to pollution is dilution med its an illusion that the solution to pollution is dilution ) Klimatneutralt avloppsverk - Minskade emissioner av metangas och lustgas - Låg energianvändning - Utvinning av energi Självförsörjande avloppsverk - Energisnål teknik (t ex ökad kvot av anaerob/aerob teknik) - Kemikaliesnål teknik inkl intern kemikalieåtervinning - Syn på inkommande avloppsvatten som resurs för utvinning av produkter (inkl energi)

21 MÖJLIG SYSTEMTEKNIK I Låg andel aerob/anaerob biologisk behandling - Effektiv utfällning före ev biologiskt steg (t ex med magnesiumsalter) och överföring av utfällt slam till rötkammare - Uppkoncentrering av ammonium (t ex via magnesiumammoniumfosfat eller jonbyte) och biologisk regenerering med anammoxbakterier Effektivisering av rötkammarprocessen för biogasutvinning Utnyttjande av delflöden för processeffektivisering (t ex koldioxid från rötkammare för neutralisering av alkaliska vatten- eller slamflöden, återföring av nitrifikationsbakterier) Utvinning av olika produkter

22 MÖJLIG SYSTEMTEKNIK II Överföring av suspenderade, kolloidala och lösta ämnen till en slamfas (t ex med utfällning av magnesiumhydroxid och ammoniumföreningar t ex med jonbyte och utfällning av magnesiumammoniumfosfat) Behandling av utfällt slam för regenerering (gärna med mikrobiell teknik) Utnyttjande av reaktioner för minskning av alkalinitet (t ex nitrifikation) och för neutralisering (t ex producerad koldioxid)

23 FÖRSÖKSANLÄGGNINGAR Samordning mellan olika högskolor i mälardalsregionen Användning av Hammarby Sjöstadsverk som en gemensam resurs (även nationellt/internationellt)

24 UTBILDNING/FORSKNING I EXAMINA, MARK- OCH VATTENTEKNIK (med inriktning mot va-teknik preliminär) Jan Hultgren (dr) konsult Hans Wiksell (dr) firma, prof. KI Johan Larsson (lic) företag Peter Stahre (dr) kommun Marta Tendaj (lic) kommun Shulan Xu (lic) SKI Elzbieta Plaza (dr) högskola Anders Finnson (lic) Svenskt Vatten Agnes Mossakowska (lic) kommun Erik Levlin (dr) högskola Puhua Li (lic) - Sachida Kapilashrami (lic) - Thomas Larm (dr) konsult Jozef Trela (dr) högskola Dan Fujii (lic) ITT Lena Johansson-Westholm (dr) högskola Jonas Långmark (dr) SMI Jacob Ottosson (dr) SMI Aleksandra a Lasic (lic) ITT Kebreab Ghebreamichel (dr) högskola, Delft Kristina Stark-Fujii (dr) kommun Luisa Gut (lic) konsult England Maja Dlugolecka (lic) - Herbert Mpagi Kalibbala (lic) högskola Uganda Beata Szatkowska (dr) konsult Polen Magnus Hallberg (dr) konsult Agnieska Renman (dr) högskola

25 UTBILDNING/FORSKNING II Listan på föregående bild över examina inriktad mot VA-teknik är inte fullständig och uppgifter på anställning m m kan ha förändrats Många personer har varit huvudhandledare, främst Ian Larsen, Bengt Hultman, Elzbieta Plaza, Klas Cederwall, Einar Mattson, Gunno Renman och Per-Erik Jansson Av 27 avlagda examina har en person pensionerats, en person slutat arbete och för en person har ingen uppgift hittats 4 personer har tjänst utanför Sverige Av övriga 20 personer har anställning efter examen varit: Konsult/företag 7 personer Högskola 5 personer Kommun/Svenskt vatten 5 personer Statlig myndighet 3 personer Inom KTH har även lic- eller doktorsexamen och med inriktning mot VA-teknik skett inom kemiteknik och bioteknik (främst med handledning av Gunnel Dalhammar) Under de senaste 35 åren torde totalt minst 40 examina (lic; dr) avlagts med kommunal va-teknisk tillämpning vid KTH

26 SAMORDNING Möjligheter till klusterbildning/ordnande av stark forskarmiljö utvärderas för närvarande och förväntas leda till ökad samordning av utbildning och FoU i mälardalsregionen Internationalisering med utbyte av lärare och gästforskare förväntas öka

27 GEMENSAM UTBILDNING Utveckling av kurser i Teoretisk miljöteknik - Processteknik (material- och energibalanser, kemisk jämviktslära, reaktionskinetik etc) - Mätteknik, mätvärdeshantering, systemteknik, etc) Traineeutbildning Tillämpade kurser Genomförande av lic- och doktorsarbete Miljöteknik bör få samma vetenskapliga status som kemiteknik, bioteknik, reglerteknik etc; elever måste få möjligheter att träna sina kunskaper med tillämpningar och få praktisk erfarenhet t ex med trainee-verksamhet

28 Tack för uppmärksamheten! Några frågor /synpunkter? Kompletterande information: Hemsida Mark & Vattenteknik: Direkt till VA-tekniks publikationer: Direkt till Polskt-Ukrainskt-Svenskt samarbete: