Dagvatten på biomassaeldade kraftvärmeverk Magnus Larsson Värme- och Kraftkonferensen, 10 November 2015
Agenda Bakgrund Studiens mål Metod Övergripande metodik Fallstudie (Idbäckens KVV) Avrinning från anläggning Experiment Resultat Analys Avrinning från biomassa Experiment Resultat Analys Sammanfattning 2
Introduktion Dagvatten diffus mekanism för spridning av föroreningar EU: Införa reglering för dagvattenkvalitén på nationell nivå till 2015 Sverige: Riktlinjer från Riktvärdesgruppen (2009) Trend: På senare år har ett skifte skett från centraliserad hantering av dagvattenutsläpp till decentraliserad utsläppskontroll vid källan Trend: Renat dagvatten ses alltmer som en hållbar dricksvattenkälla Infrastruktur för dagvattenhantering i urbana områden redan etablerad Utvärdering av dagvattenutsläpp från industriområden nödvändig Källa: Europeiska Kommissionen (Direktiv 2000/60/EC); Riktvärdesgruppen, 2009; Rauch et al., Environmental Modelling and Software, 2011; Barbosa et al, Water Research, 2012 3
Dagvatten från lagrad biomassa Ej fullständig förståelse för dagvattenutsläpp från lagrad biomassa > 20 % av Sveriges energi kommer från biomassaförbränning Lagring sker huvudsakligen utomhus av ekonomiska skäl Trend: Bättre återvinningsstandarder ökad användning av returflis Miljöpåverkan genom avrinning från lagrad biomassa Stora variationer í sammansättning beroende på olika faktorer Klimat (temperatur, nederbördsintensitet) Biomassa (sammansättning, partikelstorlek, täthet, kompaktering) Lagringsområde (topografi, yta, permeabilitet) Kemiska- och biologiska processer under lagring Variation i hanteringssätt på anläggning Källa: Energimyndigheten; Kaczala et al., Environmental Technology, 2012 4
Studiens mål Karakterisera dagvatten från biomassaeldade kraftvärmeverk Utvärdera lakningskarakteristika hos returflis lagrad utomhus Öppna möjligheter för effektiviseringar rörande biomassabaserade energisystem med stort hydrologiskt fotavtryck 5
Övergripande metodik 6
Fallstudie (Idbäckens KVV) Kraftvärmverk av medelstorlek i centrala Sverige Huvudsaklig bränsletyp: returflis (~ 90 %) Lagring av biomassa utomhus (5.000-37.000 m 3 ) Total årlig nederbördsmängd: 520 mm (90 % regn, 10 % snö) Källa: Vattenfall, Google Maps 7
Experimentellt arbete Mätningar baserat på total avrinning från anläggning under ett år Utvärdering av lakningskarakteristika med regnsimulator 8
Resultat: Avrinning från anläggning (mängd) Huvudsakliga faktorer med inverkan på avrinningsmängd Nederbördsmängd Retentionskapacitet hos biomassa Avdunstning 9
Analys: Inverkan från avdunstning på avrinningsmängd 10
Resultat: Avrinning från anläggning (kvalitet) Högt ph jämfört med litteraturdata över en längre period förmodad lägre nivå av organisk nedbrytning i samband med lagring Källa: Tao et al., Water Quality Research, 2005 11
Resultat: Avrinning från anläggning (kvalitet) Värden för SS, BOD och N-tot inte höga men uppvisar stor variation Genomsnittliga tungmetallkoncentrationer lägre än vad som tidigare rapporterats för dagvatten härrörandes från trafikerade områden Källa: Göbel et al., Journal of Contamination Hydrology, 2007 12
Resultat: Avrinning från anläggning (kvalitet) Beräknade totalmängder ej att betrakta som slutgiltiga Återcirkluation av dagvatten till flishögarna möjlig 13
Resultat: Avrinning från anläggning (kvalitet) 180 Heavy metal concentrations related to sample SS content 1200,0 SS sample content [mg/l] 160 140 120 100 80 60 40 20 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 Heavy metal concentrations [μg/l] SS Hg Cd Ni Pb Cu Cr Zn Tl As 0 23 25 26 27 34 39 42 43 46 48 13 15 20 21 Week No. 0,0 14
Analys: Inverkan av SS-halt på tungmetallkoncentration Vanligtvis särdeles hög korrelation mellan tungmetallkoncentration och SS-koncentration för Zn, Pb och Cu Maskstorlek hos använt filter: 0.2 µm Källa: Morquecho et al., World Water and Environmental Resources Congress, 2005 15
Analys: Spädningseffekt Spädning: TOC, Cu, Cr, Zn, As Koncentrering: N-tot, Pb 16
Experimentellt arbete Mätningar baserat total avrinning från anläggning under ett års tid Utvärdering av lakningskarakteristika med regnsimulator Källa: Abudi et al., Journal of Hydrology, 2014 (Bild a + b) 17
Resultat: Avrinning från biomassa (mängd) 18
Resultat: Avrinning från biomassa (mängd) Största undersökta biomassahög = 1000 kg (ca. 4,5 m 3 ) Större högar Större procentuell retentionskapacitet Exempel: Högar > 1.000 m 3 tenderar att ha en större horisontal yta högre retentionskapacitet 19
Resultat: Avrinning från biomassa (kvalitetsaspekt) 20
Analys: Hur stor andel av tungmetallerna lakar ut? Trend liknande den för relativa tungmetallkoncentrationer med avseende på dagvatten från urban miljö: Zn > Ni > Cd > As > Cu > Cr Källa: Lamprea and Urban, Environmental Technology, 2011 21
Sammanfattning Dagvattenmängd påverkas avsevärt av lokala lagringsförhållanden Låg ytterligare kontamination från förment mer förorenad returflis Lakning av organiska föreningar från returflis förväntas vara lägre som en följd av lägre biologisk nedbrytningstakt i samband med lagring Fyra huvudsakliga trender för lakning från biomassa identifierade Studiens resultat användbara för optimering av biomassabaserade energisystem med avseende på hydrologiskt fotavtryck 22
Tack till... Jinying Yan Carl Nordenskjöld Kerstin Forsberg Longcheng Liu Linda Nylén Janne Strand Ulf Nordqvist Lars-Ove Börjars Stefan Wilander Esa Koskinen 23
Tack för uppmärksamheten 24
Vill du veta mer? M. Larsson, J. Yan, C. Nordenskjöld, K. Forsberg, L. Liu, Characterisation of Stormwater in Biomass-Fired Combined Heat and Power Plants Impact of Biomass Fuel Storage, Applied Energy, 2015 (Pending publication) 25
Backup: Energiförsörjning, Sverige 26
Backup: Fältstudier 27
Backup: Avrinning från anläggning (mängd) 28
Backup: Avrinning från anläggning (mängd) 29
Backup: Utsläpp från virkeslager Stora variationer beträffande BOD, COD samt TSS Lagringstid viktig faktor Säsongsvariationer Fysisk och kemisk sammansättning Källa: Tao et al., Water Quality Research, 2005 30