Behovet av en ny avloppsstrategi forskning från enskilda avlopp Prof. Gunno Renman, KTH gunno@kth.se Uppströms teknik i kretslopp 20 mars 2013 Stockholm
Det ska handla om: Inledande ord och forskningsperspektiv på enskilda (små) reningsverk (avlopp) Hållbara kretsloppsmetoder exemplet filterteknik Återvinning av näringsämnen möjligheter och kostnadseffektivitet Avloppsstrategi för mindre än 200 (?) PE anslutna
Uppströms lösningar börjar redan i människokroppen! Exemplet fosfor (P) Coca Cola innehåller 18 mg fosfat-fosfor/l Vi dricker 35 L/ person i Sverige (USA 199 L) Genererar ett totalt utsläpp av 6 500 kg per år. Mängden räcker för att höja medelkoncentrationen av P i hela Vättern från 6 till 10 µg/l Slutsats: Reduktion av P-tillsatser i livsmedel kan ge upp till 60% lägre koncentration av fosfatfosfor i spillvattnet
Enskilda reningsverk Medvetenhet, attityder och fokus FÖRR: Torrtoa (reell återföring) kvittblivning hälsa/sanitet NU: övergödning av ytvatten NÄRA FRAMTID: återföring näringsämnen hållbara lösningar Från State-of-the-art till nya, innovativa reningsmetoder för småskaliga system (5-4000 pe)
Tekniksprång i utvecklingen av små spillvattenlösningar? Upphöjd markbädd Indrän Septic tank/slamavskiljare Långsam eller obefintlig teknikutveckling SMEs har små/inga resurser att svara för teknikutveckling Ingen branschorganisation för de små reningsverken
Småskalig teknologi för rening av spillvatten 1 Markbaserade system: Infiltration eller markbädd Passiv reningsprocess, ej kontrollerbar rening. Provtagning omöjlig/möjlig 1 Källsorterade system berörs i föredrag av H. Jönsson
Småskalig teknologi för rening av spillvatten Minireningsverk m. kemisk fällning Aktiv reningsprocess, kontrollerbar rening. Provtagning möjlig
Småskalig teknologi för rening av spillvatten Filtrering i reaktiva material (sorbent) Passiv/semiaktiv process, kontrollerbar rening. Provtagning möjlig Polonite
Hur mycket av fosforn i spillvattnet kan bindas och återvinnas? Riktvärden för beräkning: P koncentration i spillvatten från enskilda hushåll = 10 mg/l (enl. Ek m fl, 2011) Antal personer per hushåll: 5 Max vattenförbrukning = 160 L/pe x dygn Potentiell mängd P att binda från ett enskilt hushåll per år: 2,9 kg Markbaserat system binder 320-870 g/m 3 material (natursand): 9-3,3 m 3 material/år Kemisk fällning kräver ca 125 L fällningskemikalie/år (90% reningsgrad) Reaktivt filter binder 2000-30000 g/m 3 material: 1,5-0,10 m 3 material/år (90% rening)
Återvinning och återföring av näringsämnen, främst P Förebild: Struvit-utfällning enligt OSTARA-metoden P intag ca 60% mer än vad människokroppen behöver Teoretisk återvinning: 20-25% av inkommande fosfor http://www.ostara.com/sustainability
Hur binds fosforn i filtermaterial? Dominerande fosforform i avloppsvatten HPO 4 2- OH - PO 4 3- Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) Ca 2+ Filtermaterial (1-15 mm) Bild: Jon Petter Gustafsson, 2012
Dominerande fosforform i avloppsvatten HPO 4 2- OH - Ca 2+ Filtermaterial Högt ph (9 12,5) i materialet ett krav Materialet ska släppa mycket kalciumjoner Flera typer av kalciumfosfater kan bildas Bild: Jon Petter Gustafsson, 2012
ph 13 ph ändring efter filtrering av avloppsvatten genom reaktiva material 12 Högt ph, P avskiljning 99% Upplösning av CaO 11 10 9 Filter material 1 Filter material 2 8 7 P avskiljning 95% Upplösning av Wollastonite 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 22 24 30 Tid (månader) ph avskiljning 85-90% ph 7,5. Hög tid för filterbyte. Ingen P avskiljning
ph Inte bara fosfor 13 12 Bakteriereduktion 100% 11 10 9 Ökande kväveavskiljning Enstaka kolonier hittas Filter material 1 Filter material 2 Godtagbar reduktion 8 7 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 22 24 30 Tid (månader)
Motiv för att fånga fosfor i spillvatten från enskilda hushåll och mindre bebyggelse med reaktiva filtermaterial Kostnadseffektivt. Ca 200-1000 kr/kg återvunnen fosfor (Gäller Polonite) Små förluster, ca 70-80% av spillvattnets P fastläggs i filtermaterialet Uppströmsmetod som minskar risken för annan kontaminering Nyttjaren är medveten om sitt reningssystem Byte av material garanterar funktionskrav
Filtermaterial ett hushållsavfall Det ska betraktas som en resurs! Fosfor, liten andel kväve Makronäringsämnen Mikronäringsämnen Kalkeffekt
Avloppsstrategi för enskilda reningsverk- slutord Reningsanläggningar för 5 4000 pe anslutna är strategiska enheter för effektiv återvinning av näringsämnen, särskilt fosfor. Därvid finns det inte plats för s k infiltration i framtidens lösningar. Riktade satsningar bör göras mot teknikutveckling av små reningssystem med kretsloppsfunktion. Lokalt omhändertagande av kretsloppsprodukter bör stimuleras. Globalt behov av sanitet, återföring av näringsämnen till odling samt rent vatten är en utmaning som kräver teknikutveckling och innovationskraft.