Delfinansierad av 2014-12-10 Vesholmsvägen 16 Upprättad av: Regine Ullman Granskad av: Qing Zhao, Ola Person Godkänd av: Lena Nilsson-Ålind
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Sammanfattning Kalmar Vatten AB genomförde under våren 2014 en MBR-utredning som redovisas med denna rapport. Utredningen omfattar noggrann genomgång av tekniken genom följande delar: Litteraturläsning Presentation av tekniken från membranleverantörer Inhämtning av information på branschmässor Utredning av den essentiella processtekniska aspekten risk för P-brist genom ett examensarbete Studiebesök på tre olika verk Komplettering av tidigare genomförd systemanalys med MBR-teknik Detaljerad information om membranfiltrering i allmänhet, om MBR-teknik från olika membranleverantörer och från studiebesöken redovisas i BILAGA 1-3 till. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx MBR står för membran biologisk rening och innebär filtrering av biologiskt renat avloppsvatten direkt efter aktivslamsteget. Tekniken ersätter därmed den sedvanliga sedimenteringen. Fördelarna är litet ytbehov och mycket god reningseffekt. Nackdelarna är teknik-, energi- och kemikalieintensiviteten. MBR kan utföras med hålfibermembran eller med plattmembran. Filtrering kan ske med gravitation eller genom skapande av undertryck med en permeatpump. Design av membranutrustningen baseras på flödesförhållanden. Höga flöden och låg vattentemperatur är styrande i fallet Kalmar. Följande specifika tekniska aspekter av MBR-tekniken innebär fördelar: möjlighet till att uppnå extremt god fosforreduktion, säker nitrifikation, möjlighet till relativt enkel komplettering för läkemedelsrestrening och möjlighet till en mycket hör reduktionsgrad för mikroplaster. Följande specifika tekniska aspekter av MBR-tekniken innebär nackdelar: ökat el-behov, risk för P-brist, AOX-bildning vid tvätt med NaOCl, spolvattenflöde. De tre olika studieobjekten har haft olika anledningar till att implementera MBR-teknik. Alla anläggningarna delfinansierades externt. Teknikintensiviteten, driftproblem och erforderlig kompetensnivå hos personalen beskrevs olika av de olika verksamhetsutövarna. Utredningens slutsats från studiebesöken är att marginal i designen och regelbunden gedigen underhållstvätt förenklar driften. Komplettering av Systemanalysen resulterade i bedömningen att MBRtekniken är den näst bästa lösningen för Kalmarsundsverket. 2 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Bedömningen av MBR-tekniken baserades på bland annat följande förutsättningar för Kalmarsundsverket: Flödesförhållanden Minimal temperatur i avloppsvattnet under senvintern Utsläppskrav på 0,2mgP tot /l Tillgänglig yta för nybyggnation Lokalisering i Tegelviken Kalmar Vatten ABs organisation I fall någon eller några förutsättningar ändras, kan det finnas anledning att undersöka MBR-tekniken igen speciellt genom kvantitativa analyser av investering, driftkostnader och miljöpåverkan. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 3 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Förkortningar ARV AS Bio-P FS KS MBR MF MS PES PS PVDF UF Avloppsreningsverk Aktivslam Aktivslamanläggning utformad för biologisk fosforreduktion Försedimentering Kemsedimentering Membran biologisk rening Mikrofiltrering Mellansedimentering Polyetersulfon Primärslam Polyvinylflorid Ultrafiltrering Begreppsförklaringar Flux Mikrosil Nitrifierare Permeat Flöde igenom membranen; enhet l/(m 2 *h) Sil med genomsläppliga dukar med porstorlek 10-300µm för filtrering av t.ex. utgående avloppsvatten. Bakterier som utför nitrifikationsprocessen i den konventionella biologiska kvävereduktionsprocessen Filtrat; rent vatten efter membranfiltrering teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 4 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Innehållsförteckning teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 1 Bakgrund 6 2 Membran biologisk rening (MBR) 6 2.1 Funktion 6 2.2 Generella för- och nackdelar av MBR-tekniken 7 2.3 Design 8 2.3.1 Typ av membran 8 2.3.2 Styrande belastning 9 2.4 Aktuellt applikationsområde för MBR inom avloppsvattenrening 9 2.5 Specifika tekniska aspekter för MBR-tekniken 9 2.5.1 Stränga utsläppskrav gällande P tot 9 2.5.2 Design flöde Kalmar 10 2.5.3 El-behov 12 2.5.4 Säker nitrifikation 14 2.5.5 Risk för P-brist 14 2.5.6 AOX bildning vid tvätt med NaOCl 16 2.5.7 Spolvattenflöde 17 2.5.8 Sammanfattning 19 2.5.9 Läkemedelsrestrening 19 2.5.10 Mikroplaster 21 2.5.11 Sammanfattning 21 3 Studieobjekt 22 3.1 Allmänt 22 3.2 Förutsättningar 22 3.2.1 Utsläppskrav 22 3.2.2 Belastningsförutsättningar 24 3.3 Tekniska lösningar 25 3.3.1 ARV Seelscheid 25 3.3.2 ARV Hünxe 27 3.3.3 ARV Mölleåverket 29 3.4 Slutsatser 32 4 Systemanalys Kalmarsundsverket 33 5 Diskussion 35 6 Slutsatser 36 7 Citerade arbeten 37 BILAGA 1 till Membranfiltrering BILAGA 2 till Membranleverantörer BILAGA 3 till Studieobjekt 5 (37)
Diarienr: Handläggare e: Regine Ullman Rapport Utredning MBR-teknik 1 Bakgrund Inför val av process för den nya vattenreningsdelen vid KalmarsundsK sverket har en systemanalys med multikriterie eanalys för fyra olika reningstekniker genomförts. En av dessa är den i Sverige hittills relativt okända MBR-teknikenstora verksamhetsutövare har be- Den har blivit aktuell i branschen på grundd av att två slutat att öka sin avloppsreningskapacitet med hjälp av den. MBR-tekniken har därför utretts av Kalmar Vatten AB under våren 2014. Denna rapport är en sammanfattns ning av utredningen, redovisar resonemang kring och resultat av multikriteriea analysen samt listar ett antal a specifika tekniska aspekter som ska ta speciell hänsyn till vid val av denna teknik. 2 Membran biologisk rening (MBR) 2.1 Funktion MBR-tekniken innebär filtrering av biologiskt renat vatten från ett aktivslam- steg (AS) genom membran av typp mikrofilter (MF) eller ultrafilter u (UF). Denna filtrering genomförs direkt efter aktivslamsteget varför den ersätter sedvanliga mellansedimenteringsbassänger (MS), se figuren nedan. Konventionell AS AS MS teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx Mall: Rapport Advanced 2010.dot ver 10 1.0 MBR AS Källa: Microdyn-Nadir, Presentation Bio-Cel English Figur 1: Funktion av MBR-teknikenn Membranfiltreringen av det biologiskt renadee vattnet resulterar i ett vatten som i princip inte innehåller några partiklar och därmed är fri från suspenderat material. I filtratet resterande näringsämnen och spårämnen är lösta. 6 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.2 Generella för- och nackdelar av MBR-tekniken I tabellen nedan redovisas för- och nackdelar för MBR-tekniken. Tabell 1: För- och nackdelar MBR-teknik Fördelar Nackdelar Foot-print/ energiförbrukning Reningsgrad/ driftsäkerhet Återanvändning av renat avloppsvatten Automation Kostnader Vid krav på badvattenkvalitet i det renade vattnet har MBRanläggningar blivit ekonomiskt konkurrenskraftiga. Läkemedelsrestrening AOX MBR-tekniken är en mycket volymeffektivprocess - det medför litet ytbehov. Det i princip helt partikelfria vattnet möjliggör låga halter totalfosfor i det renade vattnet. Ultrafiltrering innebär hög avskiljningsgrad av bakterier och virus och därmed god möjlighet för återanvändning av vattnet för t.ex. bevattning. Den moderna automationstekniken möjliggör optimal drift och minimerad energiförbrukning 1. MBR-tekniken bidrar till en något ökad nedbrytning av vissa läkemedelsrester och möjliggör enkel komplettering med ett efterföljande reningssteg för läkemedelsrestrening. H 2 O 2 kan användas som tvättkemikalie. AOX-bildning genom tillsats av tvättkemikalie kan därför förhindras. 1 Dock gäller i enlighet med rad 1 i tabellen att tekniken medför per se en högre elenergiförbrukning Den volymeffektiva tekniken medför hög el-energiförbrukning för driften. MBR-tekniken innebär att anläggningen utformas med enbart två reningssteg vilket anses resultera i minskad driftsäkerhet. Hög automationsnivå baserad på instrumentering erfordrar specialistkompetens inom organisationen och ökar därmed personalkostnader. MBR-anläggningar för anläggningar utan krav på badvattenkvalitet i det renade vattnet medför fortfarande relativt sett höga driftkostnader. MBR-tekniken anses inte som lämplig teknik för syftet att reducera läkemedelsrester. Tvätt av membran med NaOCl medför risk för bildandet av AOX, klororganiska ämnen. 7 (37)
Diarienr: Handläggare e: Regine Ullman Rapport Utredning MBR-teknik 2.3 Design 2.3.1 Typ av membran Det finns hålfibermembran eller plattmembran för att filtrera vattnet, se foton nedan. FOTO 1: membran Kassettt med GE hålfibermembran och änden på KOCH hålfiber- teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx Mall: Rapport Advanced 2010.dot ver 10 1.0 Källa: Microdyn-Nadir Power-point-presentation 2014 FOTO 2: Microdyn-Nadir plattmembran 8 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2.3.2 Styrande belastning Design av membranutrustningen styrs av hydrauliska förutsättningar. MBRdesignen baseras på flödesförhållanden, normalt på: medelflödet högt långtidsflöde (motsvarar ungefär maximal dygnsbelastning) det maximala flödet som ska passera membranen under kort tid (motsvarar högsta timflödet) det maximala flödet vid den lägsta temperaturen Föroreningsbelastningen påverkar design av doseringsutrustning för fällningskemikalie, utrustning för slamhantering samt volym och mekanisk utrustning för biosteget, dock ej membrandesignen. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.4 Aktuellt applikationsområde för MBR inom avloppsvattenrening En sammanfattning av informationen som inhämtades under utredningen visar (se BILAGA 1 till - Membranfiltrering) att MBR-tekniken ofta används vid platsbrist vid ett befintligt verk där MBR-tekniken möjliggör utökning av kapaciteten till ca det dubbla. behovet av mycket god reningsgrad på grund av utsläpp av renat avloppsvatten till en känslig recipient eller till ett badvatten. avloppsreningsverk med separerat ledningssystem och därmed hög faktor mellan normalt torrväderflöde och maximalt flöde. vattenbrist i områden där MBR-tekniken medför möjligheten för återanvändning av det renade vattnet. 2.5 Specifika tekniska aspekter för MBR-tekniken 2.5.1 Stränga utsläppskrav gällande P tot 2.5.1.1 Referenser (Karlsson, 2014) redovisar en anläggning i USA som har gällande utsläppskrav för totalfosfor på 0,1 mg/l: Broad Run Water Reclamation Facility in Virginia. GE har ovan nämnda anläggning som referens, samt ytterligare en referens på MBR-anläggning med design för totalfosforhalter i utgående vatten på 0,1 mg/l i Canada och en med design för 0,05 mg/l i staten Washington. I Sverige har Stockholm Vatten AB och SYVAB valt MBR-teknik för utbyggnad av två stora avloppsreningsverk för att kunna uppnå totalfosforhalter i det renade vattnet på 0,15 mg/l. Dessa MBR-anläggningar har dock inte kommit i projekteringsfas ännu. 9 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Mölleåverket i Lundtofte, Danmark, har en MBR-anläggning som ska uppnå 0,03 mgp tot /l under sommarmånaderna och 0,04 mg/l under vintermånaderna (se stycket 3.3.3 Mölleåverket ovan). Den anläggningen körs dock idag inte med denna låga halt ut. Därför kan reningskapaciteten i fullskala med dessa låga halter i det renade vattnet inte bekräftas ännu. 2.5.1.2 Tertiär filtrering Till skillnad mot MBR-tekniken bedöms däremot tertiär filtrering alltså membranfiltrering i kombination med kemsteget (eller efter) kunna uppnå mycket låga fosforhalter i det renade vattnet. Principen är att biologiskt renat vatten leds genom ett kemfällningssteg följt av ett filtersteg med UF. KVAB kan idag med ett kemsteg som sista reningssteg - visa upp utgående fosforhalter som årsmedel på 0,2 mg/l. Skulle detta vatten det som leds ut från kemsteget - filtreras i en UF-anläggning skulle i princip allt suspenderat material avskiljas. Det renade vattnet skulle då enbart innehålla rester av löst fosfor. Dessa resterande lösta fosforhalter är redan idag under större delen av året mycket låga. Med optimerad efterfällning genom online styrning av fällningskemikaliedoseringen, lär utgående totalfosforhalt kunna minskas betydligt med tertiär filtrering jämfört med idag. Membranleverantören GE kan visa upp ett antal referensanläggningar för tertiär filtrering som ska uppfylla reningskrav på 0,5 mg/l TSS i det renade vattnet. Dessa låga halter på suspenderat substans bekräftar möjligheten att uppnå mycket låga fosforhalter i permeatet. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.1.3 Sammanfattning Då referenser för MBR-anläggningar med mycket stränga fosforkrav i dagsläget är ganska få, finns idag viss tveksamhet gällande denna teknik för Kalmarsundsverket. 2.5.2 Design flöde Kalmar 2.5.2.1 Allmänt Då permeatet efter MBR-processen inte behöver gå igenom ytterligare behandling för att uppfylla utsläppskraven, måste allt eller nästan allt inkommande vatten ledas igenom MBR-processen. Hade man nämligen valt möjligheten att vid höga flöden kunna leda ett delflöde förbi MBR-processen (som bypass-flöde enligt nuvarande drift på Kalmar avloppsreningsverk), skulle denna delström med sina höga halter av BOD, kväve och fosfor bidra till märkbart ökade utsläpp. Val av MBR-tekniken innebär därför att design flödet för biosteget är lika eller nästan lika med maximalt inkommande flöde. Det resulterar i stora membrany- 10 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik tor samtidigt som det aktiva slammet inte mår bra av att behöva behandla det lågkoncentrerade vattnet under tillfällen med stort nederbörd. 2.5.2.2 Styrande flödesförhållanden Kalmar Designen av membranutrustningen baseras på förekommande maxflöden och flöden vid lägsta temperatur, se stycke 2.3.2 Styrande belastning i denna rapport. I Kalmar förekommer långvarigt höga flöden med låg temperatur under vårvintern vid snösmältningen. Kortvarigt mycket höga flöden förekommer under sommaren vid störtregn. Då membranen kortvarigt kan belastas med mycket högre flux än designfluxen kan kortvarigt höga flöden hanteras och därmed är förhållandena under sommaren inte styrande. Flödesförhållanden under vårvintern med långvarigt höga flöden på upp till 30 000 m 3 /d under två veckor med temperaturer som lägst på 8 grader är därmed styrande för designen. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.2.3 Referenser på MBR-design vid låga temperaturer I bedömningen av MBR-tekniken togs hänsyn till den styrande designaspekten, nämligen höga flöden vid låg vattentemperatur. Det var enbart mycket få membranleverantörer som kunde visa upp referensanläggningar med kalla vatten. Ett antal referenser har nämnts som kanske hade kortvariga temperaturer under 8 grader. Enbart Kubota kan visa upp en referens med längre perioder med vatten med en temperatur under 10 grader (ARV Nordkanal i Tyskland). Membranleverantörer har varit tydliga med att vattnets ökande viskositet vid minskande vattentemperatur påverkar designfluxen vid dessa låga temperaturer. Design ner till 10 o C är beprövad och vedertagen praxis. Referensanläggningar med långvarigt låga vattentemperaturer på ca 8 o C är sällsynta helt enkelt p g a det i dagsläget finns få MBR-anläggningar i länder med kallt klimat. Faktumet att erfarenhet av MBR-design för Kalmar-förhållanden är minimal föranleder tveksamhet gällande val av denna teknik för Kalmarsundsverket. 2.5.2.4 Påverkan av låga vattentemperaturer på design av membranutrustningen GE angav 2 att designfluxen för temperaturer kring 7 o C förmodligen ligger ca 30-35% lägre än designfluxen vid 10 o C. 2 Muntlig information vid GE-besöket på KARV vår 2014 11 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2.5.2.5 Design för Kalmar Då Kalmar avloppsreningsverk kan uppvisa vattentemperaturer på ca 8 o C under upp till två veckor vid snösmältningsperioder, betyder det automatiskt att erforderlig membranyta för att kunna filtrera vattenflödet blir avsevärt mycket större jämfört med ett verk som har 10 o C som lägsta temperatur. Bedömningen är att det skulle behövas ca 25-30% större membranyta. 2.5.2.6 Sammanfattning Styrande designflöde vid Kalmar avloppsreningsverk för MBR-teknik är det höga flödet under vårvintern vid snösmältning när vattentemperaturen samtidigt är lägst. Referenser för MBR-anläggningar i avloppsreningsverk med långvarigt höga flöden och vattentemperaturer under 10 o C är mycket få. Då vattnets viskositet ökar vid minskande vattentemperaturer under 10 o C, minskar fluxen vid minskande vattentemperatur. Membranytan för en MBR-anläggning vid Kalmar avloppsreningsverk skulle erfordra ca 25-30% större membranyta jämfört med ett verk som har 10 o C som lägsta temperatur. Det skulle innebära en ökad kostnad för själva membranleveransen på också ca 25-30% enbart på grund av den låga vattentemperaturen. 2.5.3 El-behov teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.3.1 Ökat el-behov specifikt för MBR-anläggningar MBR-lösningar medför ökat el-behov för rening av avloppsvatten i enlighet med kategoriseringen nedan: 1. Syretillförsel i AS-steg Orsak till ökat el-behov = minskad syreöverföring vid höga slamhalter Kommentar: Den stora fördelen av MBR-anläggningar är litet ytbehov. Anledning till denna är bl.a. hög slamhalt i AS; man kör ofta med slamhalter mellan 10 och 12 g/l. Ju högre slamhalter i AS, desto lägre blir dock syreöverföringen till vattnet. För samma mängd syre som ska överföras till en konventionell aktivslamprocess med ca 4 g slam/l, krävs alltså betydligt mer luftinblåsning i en MBR-anläggning som körs med 10 eller 12 g/l (i grova drag ca 3 gånger mer luft). Det betyder att den höga slamhalten i en MBRanläggning, som resulterar i mindre ytbehov, samtidigt automatiskt resulterar i ökat el-behov för syresättning. MBR-anläggningar kan teoretiskt köras med slamhalter på upp till 20 g/l. Det anses dock inte rimligt då syreöverföringen i det fallet blir så lågt att elbehovet ökar utöver det acceptabla. 12 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2. Grovblåsig luftning för rengöring av membranytan Orsak till ökat el-behov = ny funktion för avlägsning av slamkakan från membranen Kommentar: Vid filtrering av vatten genom membran bildas en slamkaka på membranytan. Den måste avlägsnas kontinuerligt eller åtminstone semikontinuerligt för att upprätthålla fluxen. Slamkakan avlägsnas i nästan alla MBRlösningar med inblåsning av luft under membranmodulerna. Då denna funktion är specifik för MBR-anläggningar tillkommer detta elbehov i jämförelse med konventionell teknik. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.3.2 Energieffektivisering Det tillkommande el-behovet för MBR-tekniken genom grovblåsig luftning under membranmodulerna har varit den betungande delen av el-förbrukningen i sådana anläggningar. Speciellt mycket har den bidragit i anläggningar där flödesvariationen mellan lågt flöde och högt flöde har varit stor: om alla modulerna är i drift för filtrering, fördelas flödet lika på alla modulerna. Vid låga flöden är fluxen under dessa perioder mycket lägre än designfluxen. Den grovblåsiga luftningen måste dock vara igång även vid låga flux. Det innebär att el-behovet för den grovblåsiga luftningen vid detta driftsätt andelsmässigt är större vid lågt flöde än vid högt flöde. För att minska på el-behovet har en optimeringsåtgärd varit att köra membranmodulerna alltid med designflux. Under perioder med låga flöden ställer man av en del av membranmodulerna/linjerna. Dessa moduler kräver då ingen grovblåsig luftning för avlägsning av slamkakan, utan enbart lite sporadisk luftinblåsning för att hålla syrehalten på acceptabel nivå och för att förhindra att slammet sedimenterar. De modulerna som är i drift med design-flux luftas som vanligt. Andelen el-behov för grovblåsig luftning vid detta driftsätt är då så lågt som det är möjligt under perioden med lågt flöde. 2.5.3.3 Jämförelse med konventionell teknik Enligt stycket ovan medför MBR-tekniken automatiskt ett större el-behov jämfört med konventionell teknik. Fördelen som detta faktum bär med sig är dock det betydligt minskade ytbehovet. Konventionell teknik däremot erfordrar inte el för de funktionerna som listas under stycke 2.5.3.1 Ökat el-behov specifikt för MBR-anläggningar. Däremot kräver den mycket större yta på grund av att slamhalten normalt inte kan höjas så mycket mer än till 4 g/l. Samtidigt är även sedimenteringsytan stor för att säkerställa god avskiljning av det aktiva slammet vid höga flöden och dåliga slamsedimenteringsegenskaper. Man kan alltså konstatera att ökat el-behov för MBR-teknik principiellt kan jämföras med ökat ytbehov för konventionella aktivslamsystem. 13 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2.5.3.4 Sammanfattning Det ökade el-energibehovet för MBR-tekniken (=driftkostnader) måste jämföras med den mycket större byggkonstruktionen (=investering) för konventionell teknik. 2.5.4 Säker nitrifikation 2.5.4.1 Avskiljning av nitrifierare genom filtrering Membranfiltrering av en aktivslam-vattenblandning innebär god separation av det renade vattnet från den bakteriemassan som man vill hålla kvar i reningsanläggningen. Det innebär att även nitrifierare bakterierna som krävs för att utföra det första steget av den biologiska kvävereduktionsprocessen tillförlitligt hålls kvar i anläggningen. Det innebär i sin tur att nitrifikationen enkelt kan säkerställas oavsett slamsedimenteringsegenskaperna. Detta är en avsevärd fördel av MBR-tekniken jämfört med konventionell reningsteknik, där det aktiva slammet måste avskiljas genom sedimentering. 2.5.4.2 Påverkan av nitrifierare genom membrantvätt Vid ARV Seelscheid verkar en ansenlig del av nitrifierarna finnas i biofilmen på membranytan. Membranleverantören nämnde att membrantvätt resulterar i försämrad nitrifikation som först är helt återställd efter några dygn (se även BILAGA 2 till Membranleverantörer, Kubota). 2.5.5 Risk för P-brist teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.5.1 Bakgrund Användning av MBR-tekniken innebär att avloppsreningsverket designas med enbart 2 reningssteg för att uppnå fullgod närsaltsreduktion: mekanisk rening och biologisk rening. För att kunna säkerställa de låga fosforhalterna på ca 0,2 mg/l 3 eller 0,15 mg/l 4 som krävs, behöver självfallet en del av den lösta fosforn fällas med fällningskemikalie. Detta måste antingen ske som förfällning eller som simultanfällning i biosteget, och vanligtvis uppnås det genom en kombination av dessa två. 3 Förväntat utsläppskrav för Kalmarsundsverket 4 Nya krav för Stockholm Vattens Henriksdals ARV och SYVABs Himmerfjärdsverket 14 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2.5.5.2 Examensarbete KVAB har under våren 2014 låtit en student från Linnéuniversitetet undersöka risken för P-brist vid installation av MBR-tekniken på befintligt Kalmar avloppsreningsverk (Karlsson, 2014). KVAB har under mer än ett decennium arbetat med utveckling av en driftstrategi som förser det biologiska steget med tillräckligt mycket fosfor för celluppbyggnad och för den biologiska P-reduktions processen. Den allmänna uppfattningen är att för lite tillgång till fosfor i biosteget kan få bakteriefloran ur balans. Då kan t.ex. trådformiga bakterier växa till i överskott eller möjligtvis nitrifierarnas effektivitet minska. I examensarbetet undersöktes frågan huruvida det skulle finnas risk för P-brist vid installation av en MBR i befintlig anläggning som körs vidare med samma driftstrategi som idag. Postulatet var att aktuell driftstrategi förser biosteget med exakt den rätta mängden fosfor för att bakteriefloran ska må och arbeta bra. Resultatet är att 0,2 mgp tot /l skulle kunna uppnås som årsmedelvärde, dock ej som kvartalsmedelvärde eller månadsmedelvärde. Det betyder att ett utsläppskrav på 0, 2mgP tot /l som årsmedelvärde skulle kunna uppfyllas med aktuell driftstrategi och därmed även utan risk för P-brist. Hårdare krav som t.ex. 0,2 mgp tot /l som kvartalsmedel eller månadsmedel skulle dock kräva ökad fällning. Det skulle automatiskt leda till risk för P-brist i biosteget då fällningen medför risken att biosteget inte får tillgång till den rätta mängden fosfor längre. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.5.3 Information från LTH Jes La Cour Jansen, en professor för Vattenreningsteknik på Lund Tekniska Högskola, gav muntlig information om att risken för P-brist är överhängande i MBR-anläggningar. Vid utsläppskrav på 0,2 mgp tot /l ansåg han att anläggningar möjligtvis skulle kunna undvika P-brist, men vid krav på 0,15 mgp tot /l uppstår per se P-brist i biosteget. Lösningen för detta anser han vara tillsats av fosfor i form av fosforsyra. 2.5.5.4 Sammanfattning MBR-teknik för utsläppskrav lägre än 0,2 mg P tot /l bedöms medföra risk för P- brist i biosteget. Då P-brist bedöms kunna leda till minskad effektivitet av bakterierna som ska utföra kvävereduktionsprocessen, ska sådana driftförhållanden undvikas. Tillsats av fosforsyra för att avhjälpa problemet anses inte som en hållbar lösning. 15 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2.5.6 AOX bildning vid tvätt med NaOCl 2.5.6.1 Bakgrund Filtrering genom membran i aktivslamsystem resulterar automatiskt i igensättning av porerna med organiskt material delvis genom att flockar kloggar igen porerna, delvis att biofilm växer på membranytan. Den så kallade biofoulingen behöver avlägsnas för att upprätthålla fluxen. Normalt uppnås detta genom paustid i filtrering, backspolning och kemikalietvätt. 2.5.6.2 NaOCl Kemikalien man använder sig av för att avlägsna biofouling är natriumhypoklorit, NaOCl. Substansen är med sin klor ett mycket starkt oxidationsmedel. Den är effektiv även i små mängder. Förutom biofilmen på membranen och organiskt material i membranporen, påverkar den vid överskottsdosering även mikroorganismerna i det aktiva slammet. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.6.3 AOX-bildning Oxiderande klor kan i system med hög andel biologiskt aktiv massa reagera med organiska molekyler till klororganiska ämnen. Det finns en mängd olika kända klororganiska förbindelser. En del av dessa kategoriseras under en summaparameter AOX = adsorberbara organiskt bundna halogener, varav många har specificerats som toxiska. En del av klororganiska förbindelser är långlivade och bryts inte ner i reningsverket efter att de bildats. Dessa leds antingen ut till recipienten med det renade avloppsvattnet eller ansamlas i slammet. Det anses därför riskfyllt att tillsätta NaOCl till det biologiska reningssteget då klororganiska ämnen där kan bildas okontrollerat. I branschen har denna risk nämnts inom sammanhanget bekämpning av filamentbildande bakterier. Då dessa påverkas mycket negativt av NaOCl tillsätts kemikalien ofta direkt i aktivslamsteget (som påverkar slamsedimenteringsegenskaperna negativt). Risken med bildandet av AOX måste dock bedömas och avvägas mot fördelarna med bekämpning av filamentbildande bakterier. AOX-bildning anses inte önskvärt i sammanhanget arbete för en giftfri miljö. Att bidra till AOX-bildandet genom att välja en specifik avloppsreningsteknik anses inte som önskvärt. En lösning vore att tvätta membranen med väteperoxid istället (se Studieobjekt ARV Seelscheid i BILAGA 3 till Studieobjekt ). Väteperoxid är också ett oxidationsmedel och överdosering resulterar i slutändan i bildandet av vatten. Väteperoxid är dock inte lika effektiv, det krävs större mängd av denna kemikalie för membrantvätt jämfört med NaOCl och väteperoxid är dyrare i inköp. 16 (37)
Diarienr: Handläggare e: Regine Ullman Rapport Utredning MBR-teknik 2.5.6.4 Sammanfattning MBR-tekniken kräver kemikalietvätt av membranen. Vid användningg av NaOCl för detta ändamål finns risk för bildning av AOXX i det biologiska sy- 2.5.7 Spolvattenflöde 2.5.7.1 Allmänt stemet. Det anses inte vara en hållbar lösning för avloppsvattenrening. All silning och filtrering kräver spolning för att avlägsna det d avskilda materialet från silnings-/filtreringsytan. Denn erforderliga mängden spolvatten s beror på mängden avskilt material, materialets egenskaper och avskiljningsytans utform- trå- ning. 2.5.7.2 Finsil MBR-anläggningar ska helst utrustas med en finsil för attt förhindra att dar/hårstrån/skräp klumpar ihop sig och sätter igen membranen. Bilden nedan visar ansamling av denna sorts material vid nfästning av hålfibermembranen. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx Mall: Rapport Advanced 2010.dot ver 10 1.0 Källa: Microdyn-Nadir presentation 2014 BILD 1: Ansamling av skräp i hålfibermembran En leverantör av hålfibermembrann anger erforderlig hålstorlek i finsilen med 1,0 mm. MBR-anläggningen på Mölleåverket är utrustad med en finsil med 0,5 mm hålstorlek (se BILAGA 3 till Studieob- flödet jekt). Denna sortens finsil erfordrar en spolvattenmängd på upp till 8% 5 avv som silas. Spolvattnet leds efter avskiljning av renset i en renspress tillbaka till t.ex. in- loppsdelen, försedimenteringen eller biosteget. 5 Egen anteckning i utredningsdokumentation; källa oklar 17 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2.5.7.3 Backspolning av membranen Filtrering genom membran medför bildandet av en slamkaka på membranens utsida och även inträngning av partiklar i membranporerna. För att enkelt återställa fluxen, kan en del membran backspolas. Strategin för backspolning beror på design av membranutrustningen å ena sidan och på sammansättning av det aktiva slammet respektive vattnets tendens att leda till biofouling å andra sidan. Backspolning sker oftast under ca 30 sekunder. Följande överslagsmässiga beräkning resulterar i procentuellt behov av spolvatten vid litet backspolningsbehov: Netto flux medel: 15 l/(m 2 *h) Backspolning: 30 sekunder = 0,5 minut Filtreringscykel med recovery: 10,5 minuter Antal filtreringscykler per backspolningstillfälle: 6 6 Backspolningsflöde: 34 l/(m 2 *h) = 0,6l/(m 2 *min) 7 Backspolningsflux medel: =, 0,5, 0,3 / 2 Procentuell andel backspolningsflöde: 0,3/15=2% Denna andel backspolningsflöde av totalflödet är lika stort som för backspolning av konventionella sandfilter. Andelen anses som mycket liten i jämförelse med andelen spolvatten för kontinuerliga sandfilter eller för mikrosilar. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.7.4 Tvätt av membranen Tvätt av membran sker som underhållstvätt och som intensivtvätt. Åtgång av spolvatten för underhållstvätt ingår i andelen spolvatten som överslagsmässigt beräknats i stycket 2.5.7.3 Backspolning av membran, ovan. Vid intensivtvätt av membran, ska tankarna som membranmodulerna är installerade i, tömmas och fyllas med permeat samt tvättkemikalie. Mängden vatten beror därmed på utformning av membrantankarna. Här nedan visas ett beräkningsexempel: Flöde Q: 100 m 3 /h Nettoflux: 15 l/(m 2 *h) Antal linjer: 4 6 Antalet är ett påhitt för ett eget beräkningsexempel. Normalt backspolas membranen antingen efter varje filtrationscykel eller vid behov när permeabiliteten inte har kunnat återskapas genom filtrationspausen. 7 (Siegenthaler N., 2014) 18 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Antal linjer för nettofluxberäkning: 3 Membranyta modul Microdyn-Nadir XL: 1 900 m 2 Uppställningsyta 1modul: ca 3*2,2 m = 6,6 m 2 Specifik membranyta (Microdyn-Nadir XL): 290 m 2 /m 2 Vattendjup: ~4 m / Erforderlig membranyta i drift för Q: 6666 Erforderlig membranyta totalt:, / =8888 / 31 Teoretisk uppställningsplats för Q: Volym vid tömning av en linje: 31*4/4=31 m 3 Tvättvattenvolym vid tvätt 2gg/år: 31*4*2=248 m 3 Andelen tvättvatten: 0,03% Andelen tvättvatten är med 0,03% av permeatet försumbart. 2.5.8 Sammanfattning Vid design av MBR anläggningen med en finsil och med backspolningsbara membran, kan spolvattenflödet för båda delarna uppgå till 10 % av filtrerat flöde. Spolvattenflödet blir en internström som måste tas hänsyn till vid design av anläggningen. Mängden tvättvatten för intensivtvätt är försumbar. 2.5.9 Läkemedelsrestrening teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.9.1 Bakgrund Forskningsresultat från senaste år har visat att läkemedelsrester förekommer i våra vattendrag med koncentrationer som resulterar i en tydlig påverkan av ekosystemet på olika sätt. Debatten om huruvida våra reningsverk ska kompletteras med ytterligare reningsteknik för att avlägsna dessa läkemedelsrester och nedbrytningsprodukter har pågått i ett antal år. Forskning och teknikutveckling tyder på att läkemedelsrestrening kan uppnås mest effektivt med oxidation genom tillsats av ozon eller absorption på aktivt kol 8, eller båda delarna. I Schweiz har det blivit lagkrav på läkemedelsrestrening för vissa anläggningar. 8 Se t.ex. http://www.pillsproject.eu/content/136/documents/pills_pilot_plant_marienhospital_gelsenkirchen_con.pdf 19 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Tekniska Verken i Linköping är den första verksamhetsutövaren i Sverige som planerar implementering av en fullskaleanläggning för läkemedelsrestreduktion genom tillsats av ozon år 2016. 2.5.9.2 MBR MBR-tekniken har också diskuterats med avseende på dess effekt på läkemedelsrestrening. Enligt en artikel i Cirkulation (Cirkulation, 2014) bidrar MBRtekniken till en ökning av läkemedelsrestrening, dock inte i önskad grad. 2.5.9.3 MBR i kombination med PAC Enligt muntlig information från en företagsrepresentant från GE, kan MBRtekniken kompletteras med tillsats av pulveraktivt kol (PAC) för adsorption av läkemedelsrester i biosteget. PAC avskiljs då tillsammans med överskottsslammet och tillförs slambehandlingen. Det betyder att de avskilda läkemedelsresterna från vattnet genom adsorption på PAC hamnar i slamfasen. 2.5.9.4 MBR i kombination med ozonering Ozonering är en annan metod för att reducera läkemedelsrester: ozonet oxiderar de stora organiska molekylerna till mindre som i sin tur förväntas vara biologiskt nedbrytbara. MBR är en mycket bra reningsteknik före ozoneringssteget, då permeatet är partikelfritt. På så sätt kan tillsatt ozon reagera enbart med lösta organiska molekyler och gör därmed bäst verkan. Nackdelen är att denna lösning kräver ytterligare ett reningssteg efter ozoneringen för att oxidera de mindre organiska molekylerna som har bildats vid ozoneringen. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.9.5 MBR i kombination med GAC Filtrering av renat avloppsvatten genom filter med granulerat aktivt kol (GAC) är ytterligare en teknik för att reducera läkemedelsrester. Dessa adsorberas på granulaten och avskiljs därmed i GAC-filtren. Granulatet blir över tiden mättat och behöver då bytas ut till nytt material. Mättad GAC tillförs en förbränningsanläggning. Vid förbränningen oxideras även läkemedelsresterna. 2.5.9.6 Sammanfattning MBR-tekniken i sig anses inte vara en aktuell lösning för läkemedelsrestrening. Den anses dock vara en bra teknik för att säkerställa fungerande läkemedelsrestrening genom antingen tillsats av PAC i det biologiska steget, eller genom efterbehandling av permeatet genom ozonering eller filtrering genom GAC. 20 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 2.5.10 Mikroplaster Under de senaste månaderna har medierapportering gällande miljöforskning haft stor fokus på ansamling av mikroplaster i våra hav. Mikroplaster släpps bl.a. ut till recipient med renat vatten från våra reningsverk. Det är därför tänkbart att även ökad reduktion av mikroplaster från avloppsvatten kommer att ingå i framtida reningskrav. Enligt N-research AB definieras mikroplaster som plastpartiklar mindre än 5 mm med lägsta gräns den storleken som tillåter tillförlitlig analys. Enligt N- research har provtagning hittills skett med planktonhåvar med maskstorlek 300 µm. Forskning har dock visat att det finns plastpartiklar med mindre storlek. Mycket god reduktion av plastpartiklar i avloppsvatten bedöms därför kunna ske med hjälp av mikro- eller ultrafiltrering. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 2.5.11 Sammanfattning Ett antal specifika tekniska aspekter gällande MBR-teknik kan leda till slutsatsen att det är en teknik som är mycket attraktiv för en framtida ny vattenreningsanläggning. Dessa är: Stränga reningskrav P tot Säker nitrifikation Läkemedelsrestrening Mikroplaster Det finns dock även ett antal specifika tekniska aspekter gällande MBRtekniken som kan leda till slutsatsen att MBR-tekniken inte kommer att vara konkurrenskraftig eller önskvärd för en framtida ny vattenreningsanläggning i Kalmar. Dessa är: Designflöde Kalmar El-behov Risk för P-brist AOX bildning vid tvätt med NaOCl Spolvattenflöde 21 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 3 Studieobjekt 3.1 Allmänt Tre objekt valdes för studiebesök: 1. ARV Seelscheid som har varit i drift som MBR-anläggning sedan 2004 2. ARV Hünxe som har en linje med konventionell reningsteknik och en linje med MBR-teknik där båda har varit i drift parallellt sedan 2010 3. ARV Mölleåverket där syftet är att rena en konstant delström med extremt hög avskiljningsgrad av näringsämnen och som har varit i drift sedan 2012 Anläggningarna Seelscheid och Hünxe är belägna i Tyskland och är relativt små med en dimensionerande belastning mellan 12 000 och 17 000 pe. Mölleåverket ligger i norra utkanten av Köpenhamn och är dimensionerad för 150 000 pe, där MBR-anläggningen renar ett konstant delflöde på 200 l/s. Anledning till val av de två tyska studieobjekt var att personalen vid ARV Seelscheid har lång erfarenhet av drift och optimering av MBR-anläggningen, medan personalen vid ARV Hünxe har erfarenhet att köra MBR-teknik parallellt med konventionell teknik under samma förutsättningar. Den danska anläggningen är enligt information den första i Norden i den storleken och utmärker sig genom mycket höga reningskrav för ett konstant delflöde. 3.2 Förutsättningar teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 3.2.1 Utsläppskrav För båda tyska studieobjekt gäller övervakning av utsläppskrav genom blandat stickprov 9. Följande halter gäller som utsläppsvillkor, se tabellen på nästa sida: 9 5 st stickprov tas med 2 minuters mellanrum under 10 minuters tid. Fyra av fem efterföljande provresultat måste understiga värden för utsläppskrav. 22 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Tabell 2: Utsläppsvillkor studieobjekt Tyskland Parameter Enhet Utsläppsvillkor ARV Seelscheid Utsläppsvillkor ARV Hünxe BOD 5 mg/l 10 10 COD mg/l 40 40 N tot * mg/l 18 18 NH 4 -N* mg/l 3 10 P tot mg/l 1 2 AOX µg/l 50 - *: gäller vid vattentemperaturer över 12 o C Trots det höga kravet med att halterna måste underskridas i princip vid vilket driftfall som helst (4 utav 5 stickprover), kan fosforkravet med 1 respektive 2 mg/l totalfosfor anses som lågt i relation till våra svenska förhållanden. Gällande totalkvävekravet kan den tuffa förutsättningen i Tyskland med stickprovskontroll innebära ett ungefär lika högt krav som det svenska kravet med 15 mg/l som årsmedelvärde. Dock är det tyska ammoniumkravet, speciellt när det gäller förutsättningen att man utvärderar stickprov, tuffare än de aktuella svenska förhållanden där ammoniumkvävekravet inte är särskilt utbrett; även om ammoniumkravet enbart gäller vid vattentemperaturer på 12 o C eller högre. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 23 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik För Mölleåverket gäller övervakning med dygnsprov. Följande halter gäller som utsläppsvillkor: Tabell 3: Utsläppsvillkor studieobjekt Mölleåverket Parameter Enhet Utsläppsvillkor ARV Mölleåverket BOD mg/l 3,5 N tot mg/l 1,3 under sommaren mg/l 1,8 mg/l under vintern P tot mg/l 0,03 under sommaren mg/l 0,04 under vintern Dessa krav är betydligt hårdare än vad man brukar jobba mot på kommunala avloppsreningsverk. Jämfört med krav för utsläpp av vatten till Öresund, innebär dessa en minskning av utsläppen med 80% för totalkväve och 97% för totalfosfor. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 3.2.2 Belastningsförutsättningar Båda studieobjekt i Tyskland har ett separerat spillvattensystem. Faktorn mellan maximalt inkommande flöde och normalt torrväderflöde är relativt liten med svenska mått mätt. På Mölleåverket är MBR-anläggningen designad för ett konstant delflöde vilket gör designen extra fördelaktig. Då hydrauliken styr MBR-designen, innebär en hög faktor mellan normalt flöde och maximalt flöde en stor fördel för denna teknik. Det var också en av orsakerna till varför denna teknik valdes för de besökta anläggningarna. 24 (37)
Diarienr: Handläggare e: Regine Ullman Rapport Utredning MBR-teknik 3.3 Tekniska lösningar 3.3.1 ARV Seelscheid 3.3.1.1 Blockschema ARV Seelscheid Av blockschemat i figuren nedan kan man utläsa att ARVV Seelscheidd är utfor- ersatt mat i enlighet med ett normalt reningsverk där membranfiltrering har bio-sedimenteringen. Grovrening 3mm galler Luftat sandfång FS AS Membran Prov+mätstation Slamförtjockning Figur 2: Blockschema ARV Seelscheid teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx Mall: Rapport Advanced 2010.dot ver 10 1.0 3.3.1.2 MBR-design ARV Seelscheid MBR-anläggningen består av 3 linjer med 2 modulsystem m i varje tank. Dessa två modulsystem kategoriseras i ett vänstra system (L i figuren nedan) och ett högra system (R i figuren nedan). Båda är uppbyggda av två t däck med moduler det övre i rött och det nedre i grönt i figuren nedan. Det vänstra systemet omfattar dock enbart sex modulerr i ett däck och det högre sju. Figur 3: Schematisk bild på en membranlinje på ARV Seelscheid 25 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Filtreringen sker genom gravitation. För att kunna reglera mot ett inställbart flux (= ett flöde genom membranen) erfordras två reglerventiler och två flödesmätare per MBR-tank, en var för de övre moduldäcken och en var för de nedre moduldäcken. För att kunna övervaka permeabiliteten (genomsläppligheten av membranen) och behov av membrantvätt, erfordras en tryckmätare per modulsystem och per däck det betyder att varje MBR-tank omfattar fyra tryckmätare. För att kunna stänga av ett modulsystem i taget för eventuell service, erfordras också en avstängningsventil per modulsystem och per däck, d v s fyra avstängningsventiler. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 3.3.1.3 Drifterfarenheter ARV Seelscheid I tabellen nedan sammanfattas de huvudsakliga drifterfarenheterna och ombyggnationerna vid ARV Seelscheid som verksamhetsutövaren informerade om: Tabell 4: Drifterfarenheter ARV Seelscheid Driftaspekt Problem Åtgärd Resterande rens Övervakning flux Styrning Noggrann programmering av tider för stängning och öppning av ventiler samt samspelet mellan de olika ventilerna Elenergiförbrukning AOX Ofördelaktig ansamling av rens i membranmodulerna Otillräcklig information från tryckmätare Driftproblem vid skift mellan cyklerna Hög elenergiförbrukning Oönskad AOXbildning vid tvätt med NaOCl Ombyggnation från Bio-P till anläggning med FS för att med primärslammet kunna avskilja större partiklar och fibrer som tenderar att klumpas ihop till större trasor. Ombyggnation från 2 till 4 tryckmätare per MBR-tank Drift med designflux på 28 l/(m 2 *h) och membranmoduler i standby vid lågt flöde för att minimera behov av luftning för membranrening Byte från tvätt med NaOCl till tvätt med H 2 O 2 26 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik 3.3.2 ARV Hünxe 3.3.2.1 Blockschema ARV Hünxe Av blockschemat i figuren nedan kan man utläsa att ARV Hünxe består av två linjer en som är utformad som ett konventionellt verk med aktivslamsteg och sedimentering och en med finsilning och MBR. AS MS Grovrening 6mm hålplåtssil Luftad sandfång Fördelning 50/50 Prov+mätstation Finsil 1,0mm hålplåt AS Membran Grav.förtj. Grav.förtj. Polymer teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx Figur 4: Blockschema ARV Hünxe Observera att ARV Hünxe i jämförelse med ARV Seelscheid är utformat med finsilning av vattnet som leds till MBR-linjen. Syftet med att inkludera båda reningstekniker i samma verk är att ha möjlighet till jämförelse av fullskaliga anläggningar under samma driftförhållanden. 3.3.2.2 MBR-design ARV Hünxe MBR-linjen vid ARV Hünxe består av fyra MBR-tankar med var sina 7 membranmoduler. Filtrering sker med hjälp av kolvpumpar som suger det renade vattnet genom membranen och pumpar det till en lagringstank för permeat. Alla fyra linjerna är utformade lika med avseende på de hydrauliska förutsättningarna. Anledning till det är negativa drifterfarenheter från verk som har olika hydrauliska förutsättningar för varje linje. 27 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik Varje linje är utrustad med följande objekt: 2 lobrotorpumpar 4 tryckmätare (på pumparnas sug- och trycksida) 4 ventiler 1 flödesmätare Kemikalieanslutning för NaOCl och citronsyra. FOTO 3: Permeatutrustning ARV Hünxe teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 3.3.2.3 Drifterfarenheter ARV Hünxe I tabellen nedan sammanfattas de huvudsakliga drifterfarenheterna vid ARV Seelscheid som verksamhetsutövaren informerade om: Tabell 5: Drifterfarenheter ARV Hünxe Driftaspekt Problem Åtgärd Luftburen deposition Gas i permeatsystemet Förbättrad avluftning av permeatledningar Elenergiförbrukning Personalinsats intensivtvätt Ansamling av löv, kvistar och liknande i MBR-tanken Fladdrande tryckmätare Hög el-energiförbrukning Lyft av en modul i taget för tvätt i separat kemtank innebar stor arbetsinsats Täckning av alla biobassängerna i MBRlinjen Drift med designflux på 28 l/(m 2 *h) och membranmoduler i standby vid lågt flöde för att minimera behov av luftning för membranrening Övergång till intensivtvätt direkt i MBR-tanken 28 (37)
Diarienr: Handläggare e: Regine Ullman Rapport Utredning MBR-teknik 3.3.3 ARV Mölleåverket 3.3.3.1 Blockschema ARV Mölleåverket Av blockschemat i figuren nedan kan man utläsa att vattnet på Mölleåverket renas i två separata linjer: efter försedimenteringen (FS) leds en delström till en anläggningsdel med konventionelll teknik (AS+MS) och en e delström till en MBR-linje. AS MS Prov- BioDenitro +mätstation Grovrening 12 mm galler Luftat SF 6 mm galler FS Till Öresund Finsil 0,5 mm hålplåt AS BioDenitro Hybrid AS/ /MBBR Membran Prov- +mätstation Polymer Polymer Förtjockare Förtjockare Avvattning teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx Mall: Rapport Advanced 2010.dot ver 10 1.0 Egen slamförbränningsanläggning Figur 5: Blockschema ARV Mölleåverket I likhet med ARV Hünxe finsilas vattnet som leds till MBR-anläggningen, här i en hålplåtssil med 0,5 mm hålstorlek. Olikt de tyska anläggningarna, renas ett konstant delflödee i MBR-anläggningen på Mölleåverket. Denna skillnad är av avgörande betydelse för såväl designen som driften: a) Då designen baseras på dee hydrauliska belastningsförhållanden innebär ettt konstant flöde att membranytan kan anpassas mycket exakt till behovet. Reservkapacitet förr extrema flödesförhållanden utgår. Det spararr kostnader. 29 (37)
Diarienr: Rapport Utredning MBR-teknik b) Då driften blir mer komplex vid behov av att klara många olika flödesförhållanden, innebär ett konstant flöde ganska jämna driftförhållanden. Det medför möjlighet till god energieffektivitet dygnet runt och minimerat personalbehov. 3.3.3.2 MBR-design ARV Mölleåverket MBR-anläggningen vid Mölleåverket består av en luftningstank, tre seriekopplade efterdenitrifikationstankar med hybridprocess 10 och fyra parallella MBRtankar. Aktivslam-vatten-blandningen efter efterdenitrifikationsbassängerna pumpas upp till MBR-tankarna. På så sätt kan returslammet ledas med självfall tillbaka till luftningstanken. Permeatet sugs igenom membranen och lagras delvis i en permeattank för backspolning. Vattnet ska sedan pumpas till Kalvemossen, som är en våtmark, och vidare ut i Öresund. Alla fyra MBR-linjerna är utformade lika med avseende på de hydrauliska förutsättningarna. Varje linje är utrustad med följande objekt: 1 permeatpump typ lobrotorpump 2 tryckvakter (på pumparnas sug- och trycksida) 2 tryckmätare 4 automatventiler vatten/luft (2 automatventiler för skift mellan filtrering/backspolning; 2 automatventiler för alternerande luftning) 5 automatventiler kemikalier (2 för saltsyra, 1 för hypokloritsyra, 1 för natriumhypoklorit och 1 för citronsyra) 1 flödesmätare Tillkommer utrustning för tömning vid intensivtvätt. teknik\utredning filtrering\utredning MBR\Rapport Utredning MBR\Utredningsrapport MBRteknik - slutgiltig handling 2014-12-10.docx 10 Hybridprocess är en kombination av aktivslamprocessen och bärarmaterialsprocessen MBBR. Plastbärare svävar i aktivslamvattnet och bidrar till ökad bakteriemassa som kan genomföra reningsprocessen. 30 (37)