Direkte membranfiltrering - en konsept for fremtidig avløpsrensing i Norge?

Transkript

1 Direkte membranfiltrering - en konsept for fremtidig avløpsrensing i Norge? 1

2 Bagrunn av Tobias Hey Utdanning : Drifttekniker i Tyskland : Sivilingenjør i Tyskland : Teknisk licensiat i Sverige : Teknisk doktor i Sverige Yrkeserfaring : Ulike oppdrag som ingenjør : Prosjektingenjør (VA SYD) : Prosessingenjør (VA SYD) : Utredningsingenjør (VA SYD) 02/2018: Senior rådgiver VA prosess COWI 2

3 Direkte membran filtrering 3

4 Kommunalt avløpsvann Partikler (SS, KOF) Løste stoffer (BOF, N, P) Vann KOF: Partikulær KOF (organisk materiel) kan separeres og anvendes for biogassproduksjon. Jin et al. (2015) 4

5 Direkte Membran Filtrering - konsept Avloppsvatten Rensgaller Feed MF, UF Permeat Retentat Slam 5

6 Direkte Membran Filtrering på avløpsvann Partikler (>100 µm) Partikler (>0.2 µm) Løste stoffer Vann Mikrosilning (100 µm) Mikrofiltrering (0,2 µm) 6 Mikrosilning

7 Direkte membran filtrering Pilotstudie i Sverige 7

8 8

9 Avloppsvatten flödesriktning Koagulering Flockning Sandfång

10 Trumma Filterduk

11 Feed Luftflödesm ätare Microfiltration MF Flödesmätning 0.2 µm Permeat Flödesmätare Blåsmaskin P Tryckmätare Blåsmaskin Luftflödes mätning Ventil Retentat Permeat

12 12

13 Eksperiment kun mekanisk behandling MF Permeat Avlopp Rensgaller Sandfång Retentat Trumsil Microfiltration Filtrat MF Permeat Rens Sand Slam Retentat 13

14 Mekanisk-kjemisk behandling Koagulering PACl: 15 mg/l Polymer: 3-4 mg/l Trumsil Filtrat Microfiltration MF Permeat Slam Retentat Koagulering Flockning Avlopp Rensgaller Sandfång Trumsil Filtrat Microfiltration MF Permeat Slam Retentat Rens Sand Flockning Trumsil Microfiltration Filtrat MF Permeat 14 Slam Retentat

15 Resultat Pilotstudie i Sverige 15

16 BOF 7 (mg L -1 ) SS (mg L -1 ) KOFt (mg L -1 ) TPt (mg L -1 ) J w (L m -2 h -1 ) Mekanisk 17±5 0±0 73±27 2,4±0.6 2,6 Koagulering (PACl) 11±2 0±0 41±11 0,2±0.3 6,2 Flockning(katjonisk polymer) 13±2 0±0 48±6 2,4±1 2,6 Koagulering + anjonisk polymer 16±13 0±0 41±26 <0,03 6,1 Koagulering + katjonisk polymer 13±2 0±0 44±10 <0,03 2,9 EU-krav er oppfylt for renseanlegg opp til PE

17 Direkte membran filtrering Konseptvurdering 17

18 Renseanlegge Antall PE Spesifikk Spes areal el-førbruk PE kwh el m -3 m2 PE-1 Sjölunda (N-krav) ,42 0,107 Källby (N-krav) ,41 0,155 Klagshamn (N-krav) ,45 0,132 Direkte Membra Filtrering ,55 0,046 Södra Sandby ,84 0,228 Veberöd ,77 0,190 18

19 PE 4 kwh m DMF Population Equivalent (PE)

20 20 7. DESEMBER 2017 DRIFTSASSISTANSESEMINAR 2017

21 Konvens jonell ra 1550 m 2 DMF 551 m DESEMBER 2017 DRIFTSASSISTANSESEMINAR 2017

22 Direkte Membran Filtrering i (grove) siffror Konvensjonell ra DMF Spesifikk el forbruk (kwh/m 3 ) snitt 0,75 0,55 (uten biogass) 0 (el-nøytral) Spesifikk areal (m 2 PE -1 ) 0,1 0,2 0,05 Investering-prosess (SEK PE -1 ) Kemikalie (SEK PE -1 year -1 )

23 Konklusjon om Direkte Membran Filtrering Mer karbon kan avskilles og 30 % mer biogass el- og energi produseres DMF konsept indikerer å være netto-energi nøytral/positiv Kommunalt avløpsvann kan renses på mindre overflaten Ikke minst koagulant (och flockulant) er nødvendig før å uppnå høy permeatflux og før å oppfylle utslippskraven med hensyn til fosfor og BOF/KOF. Vedlikeholdsluften bruker mesteparten av strømmen Tekniker er tilgjengelige for fullskala installasjoner 23

24 Konklusjon om Direkte Membran Filtrering for Norske og fremtidige forhold Kap 13 og Kap 14 oppfylles med hensyn til reduksjon av SS: 100 % KOF: >90 % BOF: >90 % Fosfor: >99 % Nitrogen: Nitrogen fjernes ikke. Mikroplast: >99 % (Talvitie m fl., 2017) 24

25 Direkte membran filtrering i Fredrikstad 25

26 DMF-prosjekt på FREVAR KF Prosjekttid: Høst Mikrofiltreringmembran (0,2 µm): 258 m ² Vannføring: ca. 2,3 m 3 /time ca. 275 pe Undersøkelse: SS, KOF, BOF, TOC, TP, (biogass), (mikroplast) etc. Samle dritserfarenheter ift. selve drift av anlegg for operatøren, relaterte driftsproblem mht. vanntemperatur, vannkvalitet, etc. Vurdering mht. renseeffekt, elektrisitet, overflatebehov, fremtide utfodringer t eks. mikroplast, etc. 26

27 Hvilket konsept er tilstrekkelig for deg? BOF 7 (mg L -1 ) SS (mg L -1 ) KOFt (mg L -1 ) TPt (mg L -1 ) J w (L m -2 h -1 ) Mekanisk 17±5 0±0 73±27 2,4±0.6 2,6 Koagulering (PACl) 11±2 0±0 41±11 0,2±0.3 6,2 Flockning (katjonisk polymer) 13±2 0±0 48±6 2,4±1 2,6 Koagulering + anjonisk polymer 16±13 0±0 41±26 <0,03 6,1 Koagulering + katjonisk polymer 13±2 0±0 44±10 <0,03 2,9