Notat. Besøk hos Wetsus Centre of excellence for sustainable water technology Leeuwarden, Nederland.

Transkript

1 1 av 6 Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi Institutt for vann- og miljøteknikk Notat Viggo André Bjerkelund Department of Hydraulic and Environmental Engineering Norwegian University of Science and Technology viggo.bjerkelund@ntnu.no Besøk hos Wetsus Centre of excellence for sustainable water technology Leeuwarden, Nederland. Generell informasjon om organisasjonen Wetsus Wetsus er en not- for- profit organisasjon etablert i Organisasjonen jobber med utvikling av bærekraftig teknologi relatert til vann. I 2011 mottok Wetsus til sammen 3,6 millioner euro fra 92 forskjellige selskaper. Det totale driftsbudsjettet var på 14 millioner euro. Mer enn 100 bedrifter fra hele verden er partnere, men hovedvekten av selskapene er fra EU land. I 2012 hadde Wetsus 21 forskjellige forskningstema relatert til vannforskning: 1. Clean water technology 2. Distribution 3. Priority compounds 4. Non- piped water systems 5. Applied water physics 6. Desalination 7. Capacitive deionization 8. Concentrates 9. Biofouling 10. Pressurized water 11. Aquatic worms 12. Advanced wastewater treatment 13. Algae 14. Separation at source 15. Blue energy 16. Resource recovery 17. Membrane processes and operation for wastewater treatment and reuse 18. Biomimetic membranes 19. Sensoring 20. Process monitoring and control 21. DNA based detection technologies 22. Underground water functions and well management 23. Sulfur 24. Eutectic Freeze Crystallization Five main research areas: 1. New water sources 2. Sustainable water supply 3. Waste water treatment and reuse 4. Reuse and production of components from water 5. Detection of pathogens and micro/nano pollutants

2 2 av 6 Wetsus moto: Combining scientific excellence with commercial relevance Dersom et selskap ønsker å bli medlem i et forskningstema må de søke opptak. Alle eksisterende bedrifter som allerede er medlemmer i det aktuelle tema har da vetorett. Videre er det lagt opp til en offentlig finansieringsmodell som gjør at et selskap som betaler inn f.eks euro til Wetsus gjennom et prosjekt får 2 ganger egeninnsats i ekstra offentlige midler ( euro) til prosjektet. Videre bidrar universitetene med euro i form arbeidstid knyttet til veiledning av PhD studenter. Prosjekt rammen blir da fire ganger så stor som det beløpet bedriften bidrar med, altså euro. I 2012 gjaldt følgende takster for medlemskap (per forskningstema): Company Participants: 27,000/theme/year Company Participants, turnover of less than 3 million/year: 16,200/theme/year Dersom utviklingsarbeidet leder til patenterbar teknologi søker Wetsus om patent for bedriften(e) dersom de er interessert. Bedriften(e) betaler da kun det det kostet å søke om patent, det er altså ingen overhead. Wetsus driver i tillegg til forskning også med entreprenørskap (selskaper, formidling av risikokapital, demonstrasjonsanlegg, forretningsutdanning), utdanning (BSc, MSc, talent program). Møte med Lucia Hernandez Leal koordinator for forskningstemaet «separation at source» Denne forskningsgruppen arbeider spesifikk med problemstillinger relatert til håndtering av separert avløpsvann fra husholdninger (gråvann og svartvann). Wageningen university er den forskningsinstitusjonen som vanligvis har overordnet veiledningsansvar for PhD- studentene i denne gruppen. Wetsus («separation at source» gruppen) promoterer ikke et eget konsept for separasjon og gjenbruk av avløpsvann. På tross av dette er Wetsus og deres partnere sterkt påvirket av det såkalte DESAR (Decentralized Sanitation and Reuse) konseptet som har sitt utspring fra Wageningen university. Hovedfokuset til «separation at source» gruppen er teknologiutvikling og optimalisering av renseprosesser for gråvann, samt behandling og ressursutnyttelse (fosfor, stabilisert slam og biogass) fra svartvann. De siste årene har gruppen fokusert på fjerning av organiske mikroforurensninger fra gråvann og svartvann. I tillegg har det blitt arbeidet relativt mye med behandling og utnyttelse av kombinerte avløpstrømmer av svartvann fra vakuumtoaletter og matavfall. Medlemsbedrifter knyttet til gruppen: Coram: Større internasjonalt moderselskap for salg av sanitærutstyr (mest til husholdniger). Har en omsetning på ca. 170 millioner euro. Grontmij: Stort internasjonalt konsulentfirma ca ansatte og en omsetning på ca. 1milliad euro, hvorav 20 % er relatert til vann og energi. Grontmij har omentrent samme antall ansatte som Rambøll. Landustrie: Større Nederlandsk selskap som produserer og leverer teknologi for avløpsvannshåndtering og avløpsvannsrensing. STOWA: Dutch foundation for Applied Water Research. Vitens: Nederlands største selskap for produksjon og levering av drikkevann. 5,4 millioner mennesker får vann fra dem. Foreslått renseteknologi for avløpsseparasjon Gråvannsbehandling Ifølge Hernandez Leal har det tidligere eksistert en utbrett antagelse om at gråvann er relativt lite forurenset, dette er imidlertid helt feil. I husholdninger står faktisk gråvann for ca. 50 % av den totale

3 3 av 6 organiske belastningen. De fokuserer derfor på at den organiske fraksjonen i gråvann har biogass potensiale, første trinn i gråvannsrensingen er derfor en høyt belastet membranbioreaktor (poreåpning 0.1 µm) som separerer opp mot 70 % av COD fra gråvannet. Videre etterfølger det et aerob biologisk rensesteg der resterende organisk materiale blir fjernet. Gråvannet er da ferdig renset, men har fortsatt et fargetall på rundt pt/l og inneholder fortsatt en del mikroforurensninger. Konseptet deres foreslår et ekstra poleringssteg bestående av enten ozonering eller filtrering gjennom aktiv karbon for fjerning av disse mikroforurensningene. Det rensede gråvannet har etter dette en utmerket kvalitet, og har i tester vist tilnærmet null økotoksisitet. Det kan dermed trygt slippes ut i naturen, eller gjenbrukes til irrigasjon eller toalettspyling hvor dette tillates.. Svartvannsbehandling Svartvannet kommer fra vakuumtoaletter og er derfor svært konsentrert. Svartvannet behandles i en UASB reaktor sammen med gråvannsslammet og produsert biogass samles opp. Videre sendes svartvannet til en ny reaktor hvor magnesium tilsettes og man for utfelling av fosfor som struvit. Etter utfellingen av struvit sendes svartvannet videre til en biorotor reaktor for ammonox nitrogenfjerning (Oland prosessen basert på oksygen begrenset autotrofe nitrifisering- denitrifikasjon). Mikroforurensninger i gråvann Innholdet av farmasøytiske medisin rester i gråvann er relativt lavt, siden disse i all hovedsak skilles ut gjennom urin eller avføring. For gråvann har Wetsus hovedsakelig fokusert på mikroforurensinger fra personlig pleie produkter (parfymestoffer, UV- filter, plastmyknere, konserveringsmidler og tensider). I korte trekk har forskningen deres visst at biologisk behandling alene ikke er tilstrekkelig for å fjerne disse komponentene. De anbefaler derfor som nevnt ovenfor et spesifikt rensetrinn (f. eks. ozon eller aktiv karbon) for fjerning av disse forurensingene. DeSaH konseptet I Sneek finnes det to demonstrasjonsanlegg basert på løsningene foreslått av Wetsus. Disse anleggene drives av bedriften DeSaH BV, som tar seg av implementering av teknologien for separate avløpssystemer. DeSaH (Decentralized Sanitation and Hergebruik/Reuse) er et Nederlandsk firma tilbyr løsninger for mer bærekraftige vannforsynings og avløpshåndteringssystemer. En skisse av konseptet til DeSaH er visst nedenfor. Som man ser er står gjenvinning av energi og næringsstoffer sentralt sammen med gjenbruk av vann. I praksis er konseptet ganske likt det Smart Water Community klyngen arbeider med. Fordeler med konseptet: Netto produksjon av energi God gjenvinning av næringsstoffer Mindre avløpsslam Redusert behov for infrastruktur (rørledninger) Ved gjenbruk av gråvann (vaskemaskin, toalett, hagevanning og bilvask) reduseres forbruket av vann fra naturlige kilder med ca. 50 %. Gjenvinning av varmeenergi

4 4 av 6 Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Shower Washing machine Bioreactor Digester Organic waste Toilet House Reuse of water Heat extraction Nitrogen removal Digestate Biogas People Heat Farming Fertilizer Discharge Micro pollutant removal Selskapet satser spesielt på situasjoner der det er vanskelig å implementere tradisjonelle løsninger for vannforsyning og avløpshåndtering. Dette kan være nybygging i etablerte boligområder der kapasiteten for eksisterende vanninfrastruktur er nådd, slik at en egen desentralisert løsning for nybygg er nødvendig. Demoanlegget ved Noorderhoek i Sneek I Noorderhoek skal 282 utdaterte boliger over tid rives for å gjøre plass til 232 nye boliger. I forbindelse med dette implementeres DeSaH konseptet med separat behandling av gråvann og svartvann for det nye boligområdet. På nåværende tidspunkt er to leilighetskomplekser (blokker) koblet til renseanlegget. Hovedandelen av beboerne i blokkene er eldre mennesker (eldre enn 60 år). Boenhetene varmes opp av sentralvarme. Estimert mengde gråvann skal I teorien være ca. 90 L/pe*d. Imidlertid mottar de per i dag kun 50 L/pe*d, grunnen til dette er trolig at eldre mennesker generelt har et lavere forbruk av vann enn gjennomsnittet. Gråvannet stammer fra både kjøkken og bad, og kan derfor karakteriseres som et blandet sterkt gråvann. Behandlingen av gråvannet starter med bioflokkulering i en høyt belastet MBR reaktor, en sidestrøm tas ut og slam fra denne separeres kontinuerlig ved hjelp av gjennom en fortykker. Det dekanterte gråvannet sendes så i retur til MBR reaktoren. Permeatet fra reaktoren sendes deretter til en aktiv slam bioreaktor med fosforfjerning. Overskuddsslammet fra denne prosessen separeres ved hjelp av konvensjonell sedimentering. Etter dette er det gråvannet ferdig behandlet. Før gråvannet slippes ut i naturen varme veksles det mot sentralvarmesystemet. Alt slammet fra gråvannsbehandlingen føres inn i svartvannsstrømmen. Svartvannet kommer fra vakuumtoaletter som er koblet opp mot en sentralvakuumtank. Vakuumtanken er koblet opp mot to parallelle pumper som genererer vakuum. Alle kjøkken i blokkene har egen matkvern montert i en egen vask. Disse matkvernene er koblet sammen svartvannssystemet, slik at alt organisk restavfall føres inn på svartvannsstrømmen. Slam fra gråvannsbehandlingen blir også tilført. Svartvannet behandles først i en USAB reaktor med høy oppholdstid for slammet, metangass fra reaktoren samles og brennes av og varmeenergien utnyttes av sentralvarmeanlegget. Årsaken til dette er at foredling av gassen krever relativt mye energi. I neste steg tilsettes magnesium og fosfor

5 5 av 6 felles ut som struvit. Deretter går svartvannet gjennom en biorotor reaktor for ammonox nitrogenfjerning. Til slutt føres det behandlede gråvannet sammen med gråvannet før det slippes ut i naturen. Avløpsvannet som slippes ut har da en noe gulaktig farge fra humus komponenter i det behandlede svartvannet. Det rensede vannet kan ikke gjenbrukes innendørs til f. eks. toalettspyling, siden dette er forbudt i Nederland. Videre nevnte representanten fra DeSaH nevnte at de i løpet av 2013 trolig kommer til å publisere resultatene fra en omfattende kost- nytte- analyse for demoanlegg tilsvarende det som er bygget i Sneek. Nedenfor er en skisse av renseanlegget i Noorderhoek vist. Prosjektet i Noorderhoek har en egen nokså illustrativ nettside. Med unntak av at siden er på nederlandsk er den faktisk relativt god. DeSaH sine samarbeidspartnere i prosjektet Municipality of Sneek The Province of Friesland STOWA (Dutch foundation for Applied Water Research) The Friesland Water Board Housing Association De Wieren DeSaH sine aktiviteter i prosjektet Feasibility Study S upport grant proposal Board practices Process design Detailed design Management and maintenance Bedriften bak demoanlegget i Sneek DeSaH tilbyr: Rådgiving Design Prosjektgjennomføring (bygging) Drift og vedlikehold Dersom jeg har forstått ting riktig er DeSaH BV et relativt lite datterselskap av Landustrie BV. Landustrie er et større Nederlandsk selskap som produserer og leverer teknologi for avløpsvannshåndtering og avløpsvannsrensing. De fleste reaktorene i demonstrasjonsanlegget er produsert av Landustrie. Det bør også nevnes at Landustrie er medlemsbedrift i Wetsus.

6 6 av 6 Nettsidene til DeSaH og Landustrie (førstnevnte er dessverre bare på nederlandsk): Anbefaling Miljøet i Nederland er blant de fremste internasjonalt på teknologi knyttet til seperasjon av avløpsvann og ressursutnyttelse fra disse vannstrømmene. Derfor vil jeg avslutningsvis gjerne anbefale at SWC klyngen fortsetter å sende ut representanter til både Nederland og andre steder (f. eks. Tyskland/Hamburg) for å lære mer om deres ideer, samt diskutere eventuelle muligheter for samarbeid. Både representantene fra Wetsus og DeSaH virket oppriktig interessent i å få ytterligere kontakt med miljøet vårt i Norge.