Hur påverkar mängden tillskottsvatten kostnader och miljöpåverkan från reningsverken? Catharina Grundestam
VA-kluster Mälardalen Ett forsknings- och utbildningskluster inom vatten och avloppsområdet. Samarbete mellan forskare och VA-organisationer. Medlemmar är universitet och högskolor, VA-organisationer och forskningsinstitut. Mälardalsklustret arbetar med stöd från Svenskt Vatten Utveckling. Klustret har också finansiellt stöd från ett antal VA-organisationer i Mälardalsregionen. Klustret bildades 2010.
18 medlemsorganisationer 5 akademiska institutioner Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) Lunds universitet (LU) Mälardalens högskola (MDH) Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU) Uppsala universitet (UU) 2 Forskningsinstitut Svenska Miljöinstitutet () RISE Research Institutes of Sweden (RISE) 11 VA-organisationer Enköpings kommun (EK) Eskilstuna Miljö och Energi (ESEM) Käppalaförbundet (KF) Mälarenergi NODRA Stockholm Vatten och Avfall SYVAB (SYV) Tekniska Verken i Linköping (TV) Uppsala Vatten (UV) Växjö kommun (VK) Örebro kommun (ÖK)
Forskningsområden 2019-2021 System och reningstekniker med närings- och resursåterföring. Metodik, teknik och kunskap för uppströmsarbete och hållbara kretslopp. Digitala tekniker för resurseffektiva avloppssystem.
Hur påverkar mängden tillskottsvatten kostnader och miljöpåverkan från reningsverken?
Hur påverkar mängden tillskottsvatten kostnader och miljöpåverkan från reningsverken? SIMFRAM 1: Vilka effekter får skärpta reningskrav på miljön? SIMFRAM 2.0 Vilka effekter får skärpta reningskrav på miljön när man även tar med ökad mängd tillskottsvatten?
3 Fallstudier 3 reningsverk Kungsängsverket, Västerås 128 000 anslutna 47 000 m 3 /d (2012) Käppala, Lidingö 782 000 anslutna 284 000 m 3 /d (2012) Henriksdal, Stockholm 782 000 anslutna 284 000 m 3 /d (2012)
Förutsättningar SIMFRAM1 Genom modellering undersöka miljöeffekterna då reningsverk får hårdare krav på utsläppshalter. Antagande om framtida belastning. Framtida processkonfiguration modellerades. Antagande om framtida utsläppskrav.
Scenarier SIMFRAM 1 Referens: Nuvarande krav Nuvarande process Nuvarande belastning Jämför effekt av nya utsläppsvillkor Scenario krav: Framtida krav Framtida process Nuvarande belastning Jämför effekt av ytterligare belastning Scenario belastning: Framtida krav Framtida process Framtida belastning
Metodik Scenarier simuleras i dynamiska processmodeller Data från processmodellerna används för att göra en LCA Ett mått på hur nya utsläppskrav påverkar miljön!
Processmodellering Benchmark Simulation Model No. 2 Greenhouse gas (BSM2G) Activated Sludge Model No 1 (ASM1) Modeller över växthusgasutsläpp Anaerobic digestion model No. 1 (ADM1) Nedbrytning av organiskt material, nitrifikation, denitrifikation (inte fosfor) Avgång av lustgas (nitrifierares denitrifikation, denitrifikation), avgång av CO2, indirekta utsläpp Hydrolys, syrabildning, ättiksyrabildning, metanproduktion LCA-modellering
Resultat - SIMFRAM 1 Alla tre verken måste tillsätta kolkälla för att klara framtida krav. Aktivslamprocesssen bidrog mest till klimatpåverkan, förbrukning av fossila resurser och materialresurser. Kolkällans ursprung har stor betydelse. Slamlagret bidrog mest till ökad försurning.
SIMFRAM 2.0 Ett av de modellerade scenarierna från SIMFRAM 1 valdes till basfall : Framtida processkonfiguration Framtida belastning Framtida förväntade utsläppskrav
SIMFRAM 2.0 - Inflödesmodell Högupplöst data! Simulerade inflöden: Basfall 50% mer hårdgjord yta 50% mindre hårdgjord yta 50% mer infiltration 50% mindre infiltration
m 3 /d SIMFRAM 2.0 - resultat För alla tre verken hade infiltrationen störst betydelse. Andelen vatten från hårdgjord yta utgör liten del av det totala inflödet och har nästan ingen påverkan. Alla verken klarade utsläppskraven trots det ökade flödet. 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 Kungsängen snabb avrinning infiltration industri hushåll
m 3 /d m 3 /d SIMFRAM 2.0 - resultat Henriksdal Käppala 700000 600000 500000 400000 250000 200000 150000 300000 200000 100000 0 snabb avrinning infiltration industri hushåll 100000 50000 0 snabb avrinning infiltration industri hushåll
SIMFRAM 2.0 resultat miljöpåverkan Viktigaste orsaker till förändringar i miljöpåverkan som resultat av förändrat inflöde till Kungsängsverket. Funktionell enhet 1 kg avskilt kväve. Ökad infiltration Minskad infiltration Ökad snabb avrinning Minskad snabb avrinning Kategori Förändr. Viktigaste orsak Förändr. Viktigaste orsak Förändr. Viktigaste orsak Förändr. Viktigaste orsak Klimat Direkt N 2 O Direkt N2O - - Inl.pumpar El biosteg Inl.pumpar El biosteg Material-resurser Kolkälla Kolkälla - - Polymer mellansed Polymer mellansed Kolkälla Kolkälla Fossila resurser Polymer mellansed Polymer mellansed - - Försurning NH 3 -avgång från slamlager NH 3 -avgång från slamlager ( ) ( ) NH 3 -avgång från slamlager ( ) ( ) NH 3 -avgång från slamlager Över-gödning Utg. N tot Utg. N tot ( ) ( ) Utg. N tot ( ) ( ) Utg. N tot
SIMFRAM 2.0 - resultat löpande kostnader Kostnad per m 3 vatten renat. Basfall 50% mer infiltration 50% mindre infiltration 50% mer hårdgjord yta 50% mindre hårdgjord yta
SIMFRAM 2.0 - resultat löpande kostnader Kostnad per kg N avskilt. Basfall 50% mer infiltration 50% mindre infiltration 50% mer hårdgjord yta 50% mindre hårdgjord yta
SIMFRAM 2.0 - beräkningsverktyg Excelverktyg för att beräkna kostnader för olika val av kemikalier framtaget för de respektive verken.
Tack för uppmärksamheten! catharina.grundestam@ivl.se