Sorterande system för biogas från avlopp och matavfall Resultat från VA-tekniks delstudie och studieresa Hamse Kjerstadius VA-teknik (LTH)
Outline Bakgrund LTH s studie om matavfall och svartvatten Hållbara system för biogas från avlopp och matavfall Substraten matavfall och svartvatten Potentialer för biogasproduktion & näringsåtervinning Vart behandlas matavfall och svartvatten separat i Europa?
BAKGRUND Resultat från på LTH s delstudie inom EVAA-projektet. Hållbara system för biogas från avlopp och matavfall Studien utvärderar 5 system för insamling, transport, förbehandling, rötning och näringsåtervinning. 4 system behandlar matavfall och svartvatten separat i sorterande system Övrigt avloppsvatten från hushåll (BDT-vatten) exkluderades Även fallstudier från Europa inkluderades
Hållbara system för biogas från avlopp och matavfall VA-tekniks rapport: Studien syftade till att utvärdera vilka system som är mest lämpade för biogasproduktion från svartvatten och matavfall i H+ området och samtidigt vara lämpliga i avseende på näringsåtervinning, givna miljömål samt användarvänlighet och teknisk flexibilitet. Genomförande: Litteraturstudie och fallstudier men även labbtester. + +
Vad visade studien? Sorterande system för klosettavlopp (svartvatten) och matavfall kan öka biogasproduktionen med 70-100%. Detta gäller för vakuumsystem kombinerat med separat hantering på avloppsreningsverk. 10 000 pe ökning från 1,7 till 3,3 GWh / år (energiinnehåll biogas) Återvinningen av P kan ej ökas nämnvärt (+16%), N-återvinning kan ökas dramatiskt (30-650%) Rötrest från sorterande system håller hög kvalitet i avseende på metallinnehåll Ett fåtal områden med sorterande system finns i Europa. Vakuumsystem dominerande
Outline Bakgrund LTH s studie om matavfall och svartvatten Substraten matavfall och svartvatten Potentialer för biogasproduktion & näringsåtervinning Vart samrötas matavfall och svartvatten separat i Europa?
Matavfall och svartvatten Matavfall: - Hög andel organiskt nedbrytbart material - Hög metanpotential, åtråvärt för biogasproduktion - Samlas idag in med papperspåse (hög utsorteringsgrad på 47%!) Svartvatten: - Samlingsnamn för avföring, urin, toalettpapper och spolvatten - Är ett koncentrat av näringsämnen (P & N) - Lågt metallinnehåll (rötrest av hög kvalitet) - Hög andel av de patogener och läkemedel som lämnar hushåll (separat hantering lämplig)
Matavfall och svartvatten Varför separat? Stor andel av organiskt material & näringsämnen i hushållsavlopp (matavfall, svartvatten, BDT-vatten) COD (organiskt material) Fosfor (P) Kväve (N) Svartvatten+matavfall: 71% 80% 91% *Baserat på Kujawa-Roeleveld et al. 2006
Outline Bakgrund LTH s studie om matavfall och svartvatten Substraten matavfall och svartvatten Potentialer för biogasproduktion & näringsåtervinning - 4 Sorterande system samt konventionellt system Vart samrötas matavfall och svartvatten separat i Europa?
Konventionellt system (system 1) Sorterande system (system 2-5) Insamling Köksavfallskvarn Transport Separat ledning el. vakuumledning Förbehandling Separat sedimentering el. direkt till RK Rötning Separat rötkammare (CSTR el. slamseparerande) Näringsåtervinning Rötrest el. struvit / RO
Metanproduktion + 100 % NL CH4 / pe*dygn 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Antas 10 000 pe 3,3 GWh/år (energiinnehåll biogas) ( 1,7 GWh / år med konventionellt system ) Grundscenario Metanproduktionen ökar med sorterande system, främst beroende på minskade förluster i behandling av matavfall och svartvatten. Konventionell hantering ger förluster: Skruvpress för matavfall ( 37% organiskt material), Aktivslamhantering för svartvatten vid reningsverk ( 50% organiskt material)
Metanproduktion 40 35 + 70 % NL CH4 / pe*dygn 30 25 20 15 10 5 Grundscenario Om ändringar i nuvarande system 0 Skillnaden minskar något genom modifikationer på nuvarande system (rötning av matavfallsrejeket) samt om utsorteringsgraden av matavfall inte ökar med de antagna 9%
Näringsåtervinning Fosfor: kan endast ökas marginellt (0-16%) med sorterande system Kväve: kan ökas drastiskt med hjälp av vakuumsystem, energikrävande membranbioreaktor (MBR) och omvänd osmos (RO). 5,0 4,5 4,0 3,5 kg/pe*år 3,0 2,5 2,0 1,5 Fosfor Kväve 1,0 0,5 0,0
Metallinnehåll i rötrest Sorterande system ger en rötrest med lågt metallinnehåll (mg / kg TS) Följd av att sortera ut BDT-vatten och dagvatten från sorterande system! Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn Cd/P SPCR 120-Certifierad rötrest från matavfall (Filborna) 2 0,4 50 15 0,03 12 263 23 REVAQ-certifierat rötslam (Öresundsverket) 19 0,8 565 37 0,6 22 607 26 Rötrest sorterande system 9 0,3 36 5 0,2 3 204 8 Är rötrest från svartvatten farligt? - Kan ej certifieras som biogödsel med dagens system. - Innehåller läkemedelsrester och patogener. - Hur sluter vi fosforcykeln i framtiden? (peak-fosfor, nationella miljömål etc.)
Outline Bakgrund LTH s studie om matavfall och svartvatten Substraten matavfall och svartvatten Potentialer för biogasproduktion & näringsåtervinning Vart samrötas matavfall och svartvatten separat i Europa?
Vart samrötas matavfall och svartvatten separat i Europa? Studieresa till två fallstudieområden med EVAA-gruppen (Nederländerna & Tyskland)
Fallstudieområden LTH s rapport undersökte en rad fallstudieområden med sorterande system I mars 2013 genomförde EVAA-gruppen (representanter för Helsingborgs stad, Öresundskraft, NSVA och NSR) en studieresa till två av dessa områden Jenfelder Au (Hamburg, Tyskland) Sneek Noorderhoek (Sneek, Nederländerna) Båda systemen bygger på vakuumteknik
Jenfelder Au Hamburg Område med gamla baracker kommer att byggas om för att rymma europas största system med sorterande avlopp (2000 personer med vakuumsortering av svartvatten) Svartvatten och trädgårdsavfall kommer att rötas till biogas i området Området kommer att inkludera hållbara lösningar för lokal hantering av BDT-vatten hantering
Jenfelder Au Hamburg Hamburg har ett av europas största avloppsreningsverk (2 miljoner p.e.) Decentraliserad behandling i Jenfelder Au konstrueras för att utveckla hållbar och energineutral teknik och inte av kapacitetsbegrändingar Stark politisk vilja Krav att införa sorterande system står med då kommunen säljer tomter till byggherrar VA-taxan för användare rabatterad annars skulle 30% ökning krävas för att täcka kostnaderna för systemet
Sneek Nederländerna Sneek Lemmerweg - 32 hushåll - I drift sedan 2006 - Vakuumsystem för svartvatten Sneek Noorderhoek - 250 lägenheter - Färdigt 2013/2014 men redan i drift (60 hushåll) - Vakuumsystem för matavfall och svartvatten
Sneek - Nederländerna Projektet drivs av företaget DeSaH (sprunget ur 16 års forskning vid Wageningen Universitet, Groeningen Universitet och Wetsus center of excellence) - Samarbete med byggnadsföretag och kommun - Tydligt formulerade mål och delmål Konceptet i Sneek bygger på en övertygelse att framtidens VA-system decentraliseras bort från dagens end-of-pipe system för ökad flexibilitet Nederländerna har hårda krav på metallinnehåll i rötrest (nästan allt slam förbränns i Nederländerna i dagsläget). Därför implementerades struvitfällning för fosforåtervinning i Sneek.
Sneek - Nederländerna Komplett lokalt avloppsreningsverk - Innovativ teknik (slamseparerande biogasreaktor, anammox-process och struvitfällning) Boende nöjda med systemen - buller inte ett problem (ny design) - okunskap kring vak.system (felspolningar Kostnad beräknat till lägre än för konv. hantering (främst pga minskad kostnad för avloppskonstruktion)
Slutsatser Metanproduktionen kan fördubblas med sorterande system 10 000 pe ökning från 1,7 till 3,3 GWh / år (energiinnehåll biogas) Rötrest från sorterande system håller hög kvalitet i avseende på metallinnehåll Återvinningen av P kan ej ökas nämnvärt, N-återvinning kan ökas. Sorterande system med vakuumteknik för insamling av matavfall och svartvatten i kombination med separat behandling vid reningsverk gav bäst resultat i LTH s studie Men vad kostar det då? LTH s arbete inkluderade ej kostnadsanalys Tidigare beräkningar visar både att sorterande system sparar kostnader (rörledning, minskad luftning på ARV). eller att de ökar (lokalt ARV eller behandlingsanläggning)
Hur mycket låter det då? Jens Gille, Miljöförvaltningen Helsingborgs stad, mäter buller vid spolning av toalettstolar Resultat: 75 db för snålspolande toalett (IFÖ) 84 db för vakuumtoalett (EVAC)
Tack för er uppmärksamhet HAMSE KJERSTADIUS VA-TEKNIK, INSTITUTIONEN FÖR KEMITEKNIK hamse.kjerstadius@chemeng.lth.se