Magnus Arnell, RISE Erik Lindblom, Stockholm Vatten och Avfall

Transkript

1 Da rfo r anva nder vi processmodeller praktisk anva ndning och exempel pa resultat Magnus Arnell, RISE Erik Lindblom, Stockholm Vatten och Avfall

2 Linköpings avloppsreningsverk

3 COD / N / P GHG Hälsa Resursanv. Resursåtervinning Driftskostnader

4 Vad är processmodellering

5 Användning av processmodeller Prognostisering Inflöde ARV Utflöde Inflöde ARV Utflöde Diagnostisering Inflöde ARV? Utflöde? Inflöde ARV Utflöde? Utbildning

6 FALLSTUDIE Linköping UTVÄRDERA LUFTNINGSSYSTEM

7 Frågeställning Intermittent luftning i biostegen N / DN Periodvis låg syre svårförklarligt Utreda alternativ luftningsutrustning

8 Modellering

9 Resultat och slutsats Variationer i biosteget kunde beskrivas väl Begränsningar i systemet kunde förklaras Alternativ luftningsutrustning simulerades och utvärderades. [g.m -3 ] time [d] Biosteg koncentrationer Syre blå; NH 4 -N gul; NO 3 -N röd

10 FALLSTUDIE Käppalaverket NY DRIFTSSTRATEGI FÖRFÄLLNING

11 Utmaning Utvärdera alternativ för ökad belastning och hårdare krav pe 0,2 / 6 / 6 (TP, TN, BOD) Ny driftsstrategi skifta från simultanfällning till förfällning Ökad biogasbroduktion Minskad belastning på biosteg Minskade växthusgasutsläpp

12 Modellering Modellering av hela verket Rening och vattenkvalitet Förbrukning av energi och kemikalier växthusgasutsläpp Modellera förfällning Flytta doseringspunkt & ändra kem.slammängd Öka avskiljningen över försedimenteringen Dosering av kolkälla till FDN LCA utifrån simuleringsresultat Miljöpåverkan från processer utanför reningsverket

13 Simuleringsresultat Basfall Förfällning Effluent Quality Index [kg poll.eq./d] Biogasproduktion [kg CH 4 /d] Luftningsenergi [kwh/d] Fällningskemikalier [kg Fe/d] Slamproduktion [kg/d] Metanoldosering [kg COD/d] N 2 O-emissioner biosteg [kg CO 2 e/d]

14 Övergripande LCA-resultat LCA-resultat normerad till basfallet Basfallet blå, Förfällning röd Eutrofiering konstant. Klimatpåverkande utsläpp minskar (28%). Materialresursanvändning ökar: Material (77%), and Fossil (305%). Ozonnedbrytande potential ökar (450%) från låg nivå.

15 Resultat och slutsats Utvärdering av flera kriterier ger bättre förståelse av processens hållbarhet Modellen fångar dynamiska och samverkande effekter för luftning, rötning och växthusgasutsläpp Simuleringarna visat att avvägningar mellan olika mål måste göras

16 FALLSTUDIE UTVECKLING AV N-RENINGSPROCESS PÅ NYA HENRIKSDAL

17 Utvärdering av processkonfiguration TN<6 mg/l, TP<0.20 mg/l och behov av ökad kapacitet Högt recirkulationsflöde med hög halt löst syre från luftade membran (3-5 Q) krävs Hur påverkar membranrecirkulationsflödet kvävereningsprocessen? Uppehållstid i N och EDN? Q Ursprungligt förslag på konfiguration för N-rening för Henriksdals nya reningsverk 2-4 Q DEOX Ext. C FDN N EDN 3-5 Q, 2-6 g O 2 /m 3 N-nitrifikation, FDN-fördenitrifikation, EDN-efterdenitrifikation Membran

18 Modellering-vad händer när Q MBR ökas från 3 Q till 5 Q? Q 2 Q DEOX Q MBR =3-5 Q Ext. C FDN N EDN Allt annat konstant Mängd EDN ungefär samma trots kortare uppehållstid Mängd FDN minskar, en mindre andel av det totala flödet i N recirkuleras Q MBR /Q [-] Q MBR /Q [-]

19 Modellering-vad händer när Q MBR ökas från 3 Q till 5 Q? Q 2 Q DEOX Q MBR =3-5 Q Ext. C FDN N EDN NO 3 -N Börvärde & mätning Q MBR /Q [-] C-dosering styrd Mängd FDN minskar ytterligare! Q MBR innebär hög recirkulation av utgående vatten med låga koncentrationer Q MBR /Q [-]

20 Stöd vid dimensionering En annan konfiguration valdes och dimensionerades, bland annat, med hjälp av processmodell Traditionella dimensioneringsriktlinjer ibland väl enkla Ex: dimensionerande aerob slamålder+slamprod => total aerob volym En mer avancerad processmodell kan svara på var nitrifikationen sker (Det är inte så bra om den sista membranvolymen är stor i förhållande till totalt luftad volym) Rejekt Vald konfiguration för N-rening på Henriksdals nya reningsverk Q 2-4 Q Ext. C DEOX FDN N DEOX EDN 2-4 Q, 2-6 g O 2 /m 3 N-nitrifikation, FDN-fördenitrifikation, EDN-efterdenitrifikation

21 Varför använda processmodeller? Modellering för ökad processförståelse och utveckling av styrstrategier Simultanfällning av fosfor, vad händer med Fe/P i slam? Hur dosera Fe? Modellering av N 2 O i fullskala, test av hypotes, hur anpassa drift så att N 2 O-utsläpp minskar? Diagnos/felsökning följt av utvärdering av åtgärder (ex. befintligt luftningssystem) Utvärdering av styrstrategier (benchmarking) med multi-kriteriaanalys, samverkanseffekter i Simfram 2.0 används samma modell för att utvärdera miljöpåverkan av tillskottsvatten inklusive kostnader). Utvärdering av alternativa framtida processkonfigurationer (ex. Q MBR ) Väletablerad kunskap om nitrifikation/denitrifikation sedan länge (ASM1) men påverkan av yttre parametrar inte alltid uppenbar Stöd för, och verifiering av, dimensionering (ex. aeroba zoner)

22 Tack för oss!