Vad gör de i Europa med slammet och hur bra blir det? Ulrika Lindberg (f.d. Olofsson), Umeva, och Cecilia Bertholds, Käppalaförbundet Magdalena Svanström, Chalmers; deltog i ROUTES
Agenda ROUTES - Bakgrund och syfte Vad gör de i Europa med slammet? Från labbförsök till livscykelanalys Verktyg för teknisk, ekonomisk och miljömässig bedömning Utvärdering av nya slambehandlingsalternativ Sammanfattning
Bakgrund ROUTES Möta utmaningar inom slamhantering och användning EU-projekt 2011-2014 Totalt 18 partners Budget ca 80 miljoner, varav 50 miljoner i EU-bidrag
Syftet med ROUTES-projektet Att utveckla nya processvägar och tekniker för att: Förbättra slamkvaliteten för att kunna sprida slam på åkermark Minska slammängderna Öka material- och energiåtervinning Minimera utsläpp av oönskade ämnen vid slamavsättning Utvärdera våtoxidation av slam Utvärdera ev. påverkan på jordbruksmarken vid slamgödsling Bedöma hållbarheten i de föreslagna teknikerna m a p ekonomi, teknik och miljö
Slamanvändning i Europa Stora skillnader i användning mellan olika länder, Schweiz förbränner 90 % och Sverige 1 % slam Faktorer: Opinion, folktäthet, behov av växtnäring och lagstiftning Ökad medvetenhet om fosforfrågan Oro för organiska föreningar och smittspridning Stort intresse för nya processlösningar för att uppnå ett effektivt kretslopp Uppdatering av EU:s slamdirektiv 86/278 EEC efterfrågas
Från labbförsök till livscykelanalys (LCA) Försök i labb-, pilot- och fullskala utfördes för att bl.a. undersöka: Risker vid slamspridning på åkermark Lämpliga indikatorbakterier och analysmetoder för att mäta hygieniserande effekt Metodernas påverkan på bl.a. slamkvalitet och slammängder Resultat från försöken användes som indata när de olika metoderna utvärderades m h a teknoekonomisk benchmarking och livscykelanalys
Teknoekonomisk och miljömässig bedömning iterativ metodik
Bedömda aspekter Tekniska aspekter Ekonomiska aspekter Miljöaspekter Teknikens pålitlighet Avskrivning av ny utrustning Klimatpåverkan Komplexitet och integrering Ordinära underhållskostnader Försurning med existerande anläggning Flexibilitet/Modularitet Avfall och utvunnet material Konsumtion av material och kemikalier El-användning Personalkostnader El-kostnader Inkomster från försäljning av el och värme Kostnader för extra analyser för processkontroll Övergödning i sötvattenekosystem, marina ekosystem respektive landekosystem Smogbildning (Ozonnedbrytning) (Patogenrisker) Värme-användning Kostnader för material och (Humantoxicitet) Energiöverskott för extern kemikalier (Ekotoxicitet i sötvattenekosystem, använding Inkomster från utvunnet material marina ekosystem Sociala och legala aspekter Kostnader för slutlig slamhantering Transportkostnader respektive landekosystem) operatörsperspektiv organisationsperspektiv livscykelperspektiv
Fallstudier och förutsättningar pe Recipient kg BOD / kg SS, d Problem Utvärderade metoder Stora ARV Medelstora ARV Små ARV 15 000 Icke-känslig 0,3 Dålig slamkvalitet SBBGR (Sequencing Batch Biofilter Granular Reactor) 15 000 Icke-känslig 0,3 Dålig slamkvalitet 70 000 Icke-känslig 0,3 Överbelastad rötkammare MBR (Membrane Bio Reactor) med integrerad sidoströmprocess Sekventiell anaerob rötning aerob stabilisering 30 000 Känslig 0,1 Dålig slamkvalitet ACSL (Alternative Cycle process in Sludge Line) 70 000 Känslig 0,1 Hög kvävebelastning Air-stripping 70 000 Icke-känslig 0,3 500 000 Icke-känslig 0,3 500 000 Känslig 0,1 500 000 Känslig 0,1 500 000 Känslig 0,1 Ingen slambehandling Hög slamproduktion, dålig slamkvalitet Hög slamproduktion, dålig slamkvalitet Dålig slamkvalitet, delvis stabiliserad Underbelastad rötkammare Pumpning av slam till en central anläggning Våtoxidation och biopolymerproduktion Slamavskiljning och förbättrade stabiliseringsprocesser Hybrid slamförbehandling och mesofil/termofil rötning Samrötning med organiskt hushållsavfall
Jämförelse två fallstudier (stora ARV) Slamavskiljning och förbättrade stabiliseringsprocesser Förutsättningar: Resultat ekonomi: Känslig recipient Minskad slammängd Hög slamproduktion Förbättrad slamkvalitet Dålig slamkvalitet Ökat utbyte av biogas Teknik LCA Låg/Hög kemikalieförbrukning Hybrid slamförbehandling och mesofil/termofil rötning Teknik LCA
Resultat benchmarking och LCA Fallstudie Ekonomi Teknik LCA Avskrivningsmöjlighet Slamavsättning Kemikalieförbrukning Minskade transporter Ökad biogasproduktion Stora ARV Medelstora ARV Små ARV SBBGR x x MBR x x Anaerob/aerob x x ACSL x x Air-stripping x x Pumpning slam x x Våtoxidation x x Slamavskiljning 1 x x Slamavskiljning 2 x x Slamavskiljning 3 x x Mesofil/termofil x x Samrötning Genererar intäkter vid samrötning med matavfall x
Kommentarer till LCA-resultat Uppgradering av tänkt existerande anläggning; svårt att se olika uppgraderingars separata bidrag ofta infördes även CHP; kompenserar ofta för ökad elanvändning SBBGR, MBR och anaerob/aerob se upp för ökade P-halter i effluent Ammoniak-strippning, pumpning (efter sonication eller termisk hydrolys) och samrötning med organiskt avfall se upp för ökade utsläpp av ammoniak till luft Ökad användning av el och kemikalier kan vara viktigt Utnyttjande av resurser i slammet viktigt växtnäring och energi Toxiska effekter på ekosystem och människans hälsa av slam på åkermark fortfarande svårbedömt i LCA bedömningsmetodik och data saknas
Uppdateringar efter projektets slut Fallstudie 2.1 med sekventiell anaerob rötning aerob stabilisering; beskrivs i manuskript av Tomei et al som färdigställs under våren Fallstudie 3.1 med våtoxidation; beskrivs i artikel Bertanza et al, Environmental Science and Pollution Research 2014 Fallstudie 3.1 med PHA-produktion; beskrivs i manuskript av Heimersson et al som färdigställs under våren Fallstudie 3.2 med slamseparering och våtoxidation av primärslam och termisk hydrolys och termofil rötning av sekundärslam; beskrivs i manuskript av Gianico et al, skickat till Journal of Environmental Management, 2014
Humantoxicitet (USEtox) och patogenrisker (ny metod) preliminär bedömning Referensfall med förbränning av slam; uppgradering som möjliggör användning i jordbruk Toxicitet är troligen viktigare än patogenrisker Toxicitet framför allt kopplat till tungmetaller i slammet men karakteriseringsfaktorer osäkra De flesta kemikalier ej med i bedömningen brist på data och karakteriseringsfaktorer Toxicitet bedöms i Formas LiCRA
Slutsatser EU:s slamdirektiv bör uppdateras, bl.a. kring smittskydd Avloppsrening, slamhantering och avsättning bör hanteras under en gemensam lagstiftning Metoder som minskar slammängder leder för flera av metoderna till ökad energiåtgång och ökade fosforutsläpp Utmaningar som striktare lagstiftning, opinion mot slamspridning och fosforbrist gör utvecklingen av nya metoder för slamhantering nödvändig
För mer information SVU Rapport Nr 2014-23 Nya processvägar för effektiv slamhantering ROUTES hemsida: http://www.eu-routes.org/ ulrika.lindberg@umeva.se, cecilia.bertholds@kappala.se, magdalena.svanstrom@chalmers.se
Svenskt LCA-projekt på slamhantering genomförs under 2015 Finansierat av SVU, Käppala, Stockholm Vatten, Gryaab, Uppsala Vatten, Syvab och VA SYD. Samfinansiering med Formas LiCRA (LCA och QRA för Göteborgs slam) Avser skapa strategiskt beslutsunderlag avseende miljöpåverkan från slamhanteringsalternativ med fosforutnyttjande Projektledare: Magdalena Svanström; magdalena.svanstrom@chalmers.se
Tack för att ni lyssnade!
Utvärdering av alternativ Benchmarking Användes för att utvärdera hur de nya slambehandlingsalternativen påverkar ekonomi och teknik Alternativen jämfördes med definierade referensalternativ Livscykelanalys - LCA Användes för att få en helhetsbild över hur alternativen påverkar miljön För att minimera risken att en förbättringsåtgärd utförs på ett miljöområde som leder till en försämring på ett annat miljöområde
Referensalternativ Små ARV < 20 000 pe Medelstora ARV 20 000 100 000 pe Stora ARV > 100 000 pe
Riskanalys av organiska föreningar vid slamspridning Labb-, batch-, kolonn- och fältförsök, Braunschweig, Tyskland Climbazol, triklosan mm Absorberas hårt till både slam och jord Återfanns inte i grundvattnet Fältförsök, Ontario Canada Viss bioackumulation av triklosan i maskar men ingen negativ påverkan på populationen Försämring av återväxten hos nematoder
Hygienisering Utvärdering av lämpliga indikatorbakterier och gränsvärden Föreslagna gränsvärden: E.coli < 500 cfu/g, Salmonella <1 cfu/50g Utvärdering av metoder för att detektera patogener i slam Kultivering: hög precision, tar lång tid och stor materialåtgång FISH: hög precision, snabb och billig metod qpcr: lägre precision, risk för att även döda celler analyseras, snabb metod, resultat kan avläsas automatiskt