Rapport. Håndtering av slam fra rensing av avløp i settefiskanlegg Forprosjektrapport

Transkript

1 - Åpen Rapport Håndtering av slam fra rensing av avløp i settefiskanlegg Forprosjektrapport Forfatter(e) Line Diana Blytt, Trond Knapp Haraldsen, Herman Helness, Bjarne Paulsrud, Yngve Ulgenes SINTEF Byggforsk Infrastruktur

2

3 Innholdsfortegnelse 1 INNLEDNING FORVENTET SLAMPRODUKSJON Eksisterende data, årstidsvariasjoner og ulike produksjonsregimer i anleggene Ulike strategier for smoltproduksjon Forutsetninger for å vurdere slamproduksjon Forutsetninger for produksjonsberegninger Forutsetninger for å beregne tilvekst Behov for innsamling av data, inkludert eventuelle målinger og forsøk AKTUELLE SLAMBEHANDLINGSMETODER, LUKTFJERNINGSPROSESSER OG DISPONERINGSALTERNATIVER Slambehandlingsmetoder, luktfjerning og disponeringsalternativer Generelt Disponeringsalternativer Slambehandling Luktfjerningsprosesser Forventede kostnader, bemanningsbehov og kompleksitet for ulike slambehandlingsmetoder og disponeringsalternativer Kostnader Bemanningsbehov og kompleksitet Oversikt over kvalitetskrav ved ulik disponering av slam fra settefiskanlegg Dagens forskriftskrav (gjødselvareforskriften) Data for slamkvalitet Hvilke kriterier/krav kommer i tillegg for ulike disponeringsalternativer Behov for forskning og utvikling på teknologisiden ULIKE STRATEGIER FOR SLAMHÅNDTERING VED SETTEFISKANLEGG Forbehandling på settefiskanlegget før transport til annet behandlingsanlegg Generelt Ingen oppkonsentrering av slammet før borttransport Fortykking/avvanning av slammet før borttransport Slambehandling på settefiskanlegget for bruk på jordbruksarealer Kalkbehandling Langtidslagring/enkel rankekompostering Reaktorkompostering Videregående slambehandling på settefiskanleggene for energiproduksjon OPPSUMMERING OG ANBEFALINGER FOR VIDERE ARBEID REFERANSER ENDELIG 2 av 37

4 1 INNLEDNING Mange settefiskanlegg har krav om rensing av avløpet før utløp i resipient. Det produseres i den sammenheng store mengder primærslam med lavt og noe varierende tørrstoffinnhold. Dette slammet oppbevares i tanker og går hurtig i forråtnelse med tilhørende luktproblemer. Slambehandling for stabilisering og hygienisering kreves for å kunne bruke produsert slam som representerer en ressurs i form av organisk stoff og næringssalter. Åsen settefisk v/morten Lund ga i en workshop som ble arrangert av akvarena 2. februar 2011, en redegjørelse for de problemene de stod ovenfor med tanke på håndtering av slam fra renseanlegget ved egne settefiskanlegg. Hovedproblemet var lukt fra slam som oppbevares i slamtanker. De hadde forsøkt å løse problemet med forskjellige alternative slambehandlingsmetoder uten å få et tilfredsstillende resultat. En metode de anså som lovende, var direkte kompostering/tørking i en spesialtilpasset reaktor der slam med 5 10 % tørrstoff ble tilført kontinuerlig til reaktoren. Ut fra prosessen kom et pulveraktig produkt med en jordaktig konsistens og lite lukt. Forsøkene med denne metoden pågikk og det var for tidlig å vurdere om denne metoden kan være et alternativ for anleggene til Åsen Settefisk. Pågående forsøk ved Bioforsk Jord og miljø med tilsvarende slam fra et annet landbasert oppdrettsanlegg viser at et slikt tørket og hygienisert produkt kan ha god virkning som N og P-gjødsel. I etterkant av workshopen ble det startet et forprosjekt der målet var å beskrive status og kunnskapsbehov for håndtering av slam fra rensing av avløpsvann i settefiskanlegg. Prosjektets fokus skulle være å finne løsninger for håndtering av slammet på en miljø- og ressursmessig god måte samtidig som kostnader og kompleksitet er lavest mulig for settefiskprodusentene. For å avgrense omfanget i forprosjektet, har hovedfokus vært på slamhåndteringen. Forventet slamproduksjon, tilgjengelighet av data for slamkvalitet og behandlingsmetoder for å oppfylle gjeldende krav er beskrevet i denne rapporten. Forprosjektet har ikke inkludert avfall fra f eks oppsamling av dødfisk eller lignende ved anleggene. Utslippsmengder, renseutstyr og slambehandlingsmetoder fra settefiskanlegg er også studert tidligere, bl.a. av Ulgenes og Eikebrokk (1993). Studien omfattet bl.a. kartlegging av utslippsmengder, renseeffekter og kostnader for behandling av avløpsvann fra settefiskanlegg med ulike typer renseutstyr. Undersøkelsene inkluderte siler av samme type som benyttes ved settefiskanlegg i dag. Studien omfattet også en vurdering av metoder for behandling og disponering av slam, men konkluderte ikke med valg av metode. Det er i dag fremdeles ikke noe enhetlig opplegg for behandling og disponering av slam som produseres ved rensing av avløp ved settefiskanlegg. I forprosjektet har man derfor vurdert alternative strategier for behandling og disponering av slik slam. I denne versjonen av rapporten er disse beskrevet som grunnlag for diskusjon med oppdragsgiver og referansegruppen med deltagere fra oppdrettsnæringen og teknologileverandører. ENDELIG 3 av 37

5 2 FORVENTET SLAMPRODUKSJON 2.1 Eksisterende data, årstidsvariasjoner og ulike produksjonsregimer i anleggene Slam fra avløpsrensing i settefiskanlegg stammer fra fiskens ekskrementer og fôrspill som følger med avløpsvannet ut fra anlegget. Mengden slamtørrstoff som produseres ved settefiskproduksjon er direkte relatert til mengden fisk som produseres og hvor mye fôr som anvendes i produksjonen. Estimering av slamproduksjon gjennom året krever derfor at man vurderer nøye hvilken produksjon man har i anlegget. Antall og størrelse av fisk produsert, leveringstidspunkter, forfaktor osv er viktig for å estimere slamproduksjon. Vurderinger av dette har vi derfor viet en del plass i dette kapittelet Ulike strategier for smoltproduksjon I norske smoltproduksjon er det etter hvert utviklet mange ulike varianter av produksjonsregimer. Vi kan her nevne noen varianter som er aktuelle: - Ulike strategier for oppdeling av fiskematerialet Selv om all rogn klekkes som en pulje ved et settefiskanlegg, kan fisken fra denne klekkingen deles opp i en gruppe høstsmolt ( 0-åringer også kalt 0+ ) og en gruppe vårsmolt ( 1-åringer også kalt 1+ ) - Ulike tidspunkter for klekking av rogn og oppdeling av rogngrupper Klekketidspunkt for rogn kan styres ved hjelp av temperatur, og på den måten spre produksjon og leveringstidspunkt over året - Valg av ulike temperaturprofiler gjennom året Temperatur er den enkeltfaktoren som har størst innvirkning på tilvekst. Varmesummen gjennom en produksjonssyklus bestemmer hvor stor fisken skal bli ved leveranse, og temperaturnivået bestemmer i hovedsak hvor lang tid det tar for hver fiskepulje å nå leveringsklar størrelse. Alle de ulike variantene har som fellestrekk at man forsøker å tilpasse produksjonen for å kunne sette ut smolt i sjøen over størst mulig del av året og dermed også spre produksjon av slakteklar fisk mest mulig over året. Denne spredningen av smoltproduksjon over året gir likevel ikke en jevn fordeling av fiskeproduksjon. Vi har her fortsatt to hovedperioder for utsett av smolt: april mai for 1-årig smolt og september-oktober for høstsmolten ( 0-åringer ). Ressursutnyttelse og produksjonsknapphet kan forklare mestedelen av denne oppdelingen i smoltproduksjonen: 1) Med økende etterspørsel etter smolt og til dels mye sentralisering av produksjonen, er det i dag viktig å utnytte vannressursene i settefiskanleggene best mulig for å oppnå en maksimal produksjon. En fundamental endring fra tidligere tider er at det nå produseres mye smolt der smoltifiseringstidspunktet styres med kunstig lys. Høstsmolt faller inn under denne kategorien, og høstsmolt ser ut til å utgjøre en økende del av produksjonen av smolt i Norge. Bruk av lysstyring muliggjør dessuten at levering av smolt i prinsippet kan forekomme gjennom hele året (årstidsuavhengig). Begrensningen ENDELIG 4 av 37

6 ligger imidlertid i at det normalt er vanskelig å sette ut smolt i sjøen de kaldeste delene av året (desember februar). Styrt smoltifisering kan gi fordeler med tanke på å utnytte tilgjengelige vannressurser, og den tekniske kapasiteten i settefiskanleggene d.v.s. karvolum og maskinelt utstyr på en bedre måte enn før. 2) Fleksibilitet i utsettingstidspunktene for smolt gir gode muligheter for å jevne ut biomassebelastning i merdanleggene i sjøen og samtidig oppnå jevnere slakting over året. For de integrerte selskapene er dette blitt mer vanlig. Hovedtyngden av utsettet foregår imidlertid fortsatt i april/mai for 1-åring og september/oktober for høstsmolt. Når vi skal betegne noe som normalen i dagens situasjon, er det at smoltutsett fra et tenkt smoltanlegg foregår i to hovedperioder innenfor de angitte tidsrommene. Vi har derfor brukt dette som basis under sammenligning av strategier som grunnlag for biomasseproduksjon og potensiell slamproduksjon fra settefiskanlegg. Nesten alle settefiskanlegg i Norge produserer fisk i gjennomstrømmingsanlegg. Bruken av resirkuleringsanlegg i smoltproduksjon er økende, men dette utgjør fortsatt bare i størrelsesorden 5 % av anleggene. I hovedsak er det oksygenering og luftesystemer for CO 2 -fjerning som bidrar til redusert vannforbruk i et vanlig settefiskanlegg i Norge Forutsetninger for å vurdere slamproduksjon Vi har i disse beregningene definert det vi kan kalle et basisanlegg for smoltproduksjon. Basisanlegget er ikke nødvendigvis et gjennomsnittsanlegg for Norge i dag, men produksjonen gjenspeiler et typisk norsk smoltanlegg. Punktene nedenfor angir forutsetningene som ligger til grunn for smoltproduksjonen i et slikt basisanlegg Forutsetninger for produksjonsberegninger - Anlegget produserer til sammen 1 million smolt pr. år. Denne smoltmengden er en sum av vårsmolt (1+), høstsmolt (0+) og eventuelt andre varianter. Med gitte begrensninger kan man da multiplisere verdiene fra dette basisanlegget opp til den mengden smoltproduksjon man skal vurdere. - Det anvendes varmepumpe som har kapasitet nok til å produsere vann for startfôring i januar og holde temperatur på minst 12 o C for denne gruppen av fisk frem til råvannstemperaturen er på dette nivået. Anlegget bruker ikke oppvarmet vann på annet en fisk i startfôring og første del av påvekstfasen (til ca 10 gram). Denne oppvarmingskapasiteten muliggjør produksjon av 0-åring og en relativt stor 1årig smolt. - Temperaturprofilen i råvannet er som angitt i Figur 2.2. ENDELIG 5 av 37

7 gram - Fisk som skal bli til høstsmolt 0+), sorteres fra og settes på lysstyring (kort dag) i begynnelsen av juni, og denne leveres som høstsmolt i september. - Vårsmolten (1+) har opphav i den delen av fiskematerialet som ikke ble satt på lysstyring om sommeren, og den smoltifiserer vanligvis ved naturlig dagslys. Vårsmolten er leveringsklar i løpet av april. - Fordelingen mellom høstsmolt og vårsmolt i basisanlegget er som følger: o 40 % av det totale antallet smolt leveres som høstsmolt. o 60 % av det totale antallet smolt leveres som vårsmolt jan feb mar apr mai jun jul aug sep okt nov des Figur 2.1 Gjennomsnittsvekter (gram) for smolt utsatt i ulike måneder av året i årene Snittvektene er registrert for hvert månedsskifte etter utsett i sjø. Et sentralt punkt når man skal angi hva som er en basisproduksjon, er hva som kan kalles normal smoltstørrelse. Figur 2.1 gir en oversikt over gjennomsnittsvekter for smolt i månedsskiftet etter utsett i sjø for alle årets 12 måneder i årene Dette er relativt gamle tall, men vi antar at situasjonen er omtrent den samme for smoltvekter i dag. Hvis vi ser på perioden april-juni, er snittstørrelsene i området fra 110 gram i april og ned til ca 70 gram i juni. Dette indikerer at den største smolten er leveringsklar først, mens smoltvekten avtar utover i perioden fordi den minste smolten er utsettingsklar sist. Denne variasjonen i størrelse for april-juni kan også skyldes at smolt sør i Norge, som gjerne er litt større enn den i nord, settes ut i sjøen i april mens smolt i nord settes ut så sent som juni. For august er snittstørrelsen i området 80 gram, mens den for september er ca 70 gram. Utsettet i august kan være fisk som er klekt sent året før og settes ut som smolt på ettersommeren (juli-august). I de øvrige periodene av året, og spesielt månedene desember t.o.m. mars, er det noe variasjon fra år til år m.h.t. snittvekter. For året 2004 ble det satt ut nokså stor fisk om vinteren, og vi antar at utsetting av stor ENDELIG 6 av 37

8 smolt er en trend som utvikles framover. Myndighetenes signaler om at det gis åpning for å produsere settefisk helt opp til 1 kg, gjør at produksjon av stor settefisk kan få større omfang fremover. Mye av denne produksjonen forventes å foregå i sjøvann enten på land eller i lukkede anlegg i sjø. Rensing av avløp fra denne produksjonen vil gi et slam som inneholder mye salt. Eventuell økt slamproduksjon som følge av produksjon av settefisk opp til 1 kg er ikke tatt med i dette prosjektet. Hovedtyngden av fisken som ble satt i sjøen i vintermånedene i perioden (fig 2.1) var sannsynligvis smolt som ble tidlig smoltifisert på settefiskanleggene og oppbevart en periode i sjøvann i kar før den ble satt i sjøen. Rensing av avløp fra denne produksjonen medfører også et slam som inneholder mye salt. Som nevnt ovenfor, er ikke denne typen slam tatt med her. Hvis vi forutsetter utsett av smolt fra basisanlegget i april og september d.v.s. innenfor de vanligste tidsrommene for h.h.v. 1-årig og 0-årig smolt vil vi legge til grunn at normal smoltstørrelse er: - ca 110 gram for 1 årig smolt (vårsmolt) - ca 70 gram for 0-årig smolt (høstsmolt) For vårutsettet er denne snittvekten litt i overkant, men vi antar at hovedtyngden av smolt settes i sjøen i månedsskiftet april/mai og at den angitte snittvekten derfor bør reflektere snittverdien for april, mer enn den for mai i Figur 2.1. For høstutsettet er 70 gram omtrentlig det snittet man har i september, og det forventes at mestedelen av høstsmolten settes i sjøen i denne måneden Forutsetninger for å beregne tilvekst - Ved beregninger av tilvekst har vi kun regnet med gjennomsnittstørrelser. Vi ser bort fra at det er vanlig at man tidlig i produksjonssyklusen sorterer ut en god del undermåls fisk som destrueres. Det er i beregningene tatt med at noe fisk fjernes i det man deler opp materialet for å starte lysstyring av høstsmolt (ca månedsskiftet mai-juni). - Fisken går i ferskvann helt til den er ferdig smoltifisert og klar for overføring til sjø. Dette betyr i denne sammenheng at omtrent alt slam som produseres inneholder kun ferskvann dvs. lavt saltinnhold. - For å beregne tilvekst og biomasse, brukes vekstfaktor. Denne er definert av formelen: VF 1000 døgngradsum 3 W 1 3 W 0 der: VF = vekstfaktor døgngradsum = gjennomsnittstemperatur * antall dager ENDELIG 7 av 37

9 oc W 1 W 0 = sluttvekt (gram) for perioden = startvekt (gram) for perioden - For de ulike produksjonsperiodene velges følgende vekstfaktorer: o 0 1 gram: vekstfaktor = 1 o 1 10 gram: vekstfaktor = 1-1,3 o gram: vekstfaktor = 1,3-1,8 - Produksjonen er beregnet med intervaller på 7 dager - Dødelighet er satt til 1,5 % pr. måned og regnes av gjenværende antall fisk til enhver tid Temperaturregime Temperatur er den viktigste moderatoren for tilvekst. Beregningene her er gjort med bakgrunn i temperaturprofilen gitt i Figur jan 02-mar 01-mai 30-jun 29-aug 28-okt 27-des Figur 2.2 Temperaturkurve for råvann i beregninger av produksjon. Startfôring skjer ved 12 o C og man holder denne temperaturen fra begynnelsen av startfôringen og frem til råvannet til anlegget har samme temperatur dvs. bruk av varmepumpe. Maksimal temperatur om sommeren settes til ca 14 o C. Startfôring begynner vanligvis i januar. Siden vi her ikke har lagt til grunn at smolten skal være spesielt stor ved leveranse, har vi lagt begynnende fôring til slutten av januar. Dette vil også være det mest vanlige, siden både rognleveranse og kapasitet for oppvarming i de fleste anleggene er innrettet mot dette. ENDELIG 8 av 37

10 Spesifikk slamproduksjon Spesifikk slamproduksjon relateres gjerne til mengde fôr om brukes i produksjonen. Når vi her har beregnet biomasse gjennom hele produksjonssyklusen, vil mengde fôr som brukes til dette, beregnes direkte via en fôrfaktor (kg fôr pr kg tilvekst). Vi kan anta at fôrfaktoren i smoltproduksjon ligger i området 0,8 1,1 for gjennomstrømmingsanlegg. Fôrfaktoren varierer noe gjennom syklusen, med lavere fôrfaktor i starten enn på slutten mot levering. Når vanntemperaturen går ned om høsten og gjennom vinterhalvåret er det gjerne vanlig at fôrfaktoren går noe opp i forhold til resten av året. For å fange opp at forfaktoren varierer noe både i forhold til fiskestørrelse og gjennom året, har vi satt en gjennomsnittlig forfaktor på 1,0. Denne fôrfaktoren impliserer noe fôrspill i produksjonen. Det er ikke mange publikasjoner som beskriver slamproduksjon ved rensing av avløp fra smoltanlegg for laksefisk, og de referansene som finnes, er basert på arbeid år tilbake i tid. Tabell 1 gir en kort oversikt over relevante arbeider. Tabell 2.1. Data for spesifikk slamproduksjon fra ulike kilder. Referanse art Slam TS Spesifikk slamproduksjon (Bergheim, Sanni et al. 1993) Laks 5 10 % 1 1,5 L/kg fôr (Bergheim, Cripps et al. 1998) Laks 10 % 0,7 L/kg fôr (Ulgenes 1997) Laks 9,7 % 1,5 L/kg fôr (Lund 2011) Laks % 2 L/kg fôr (Ulgenes and Lundin 2003) Ferskvannsørret/Røye 2,9 3,6 9 9,6 L/kg fôr Vi ser av tabellen ovenfor at målt slamproduksjon i forsøk med laks har ligget i området 0,7 2 L/kg fôr. I forsøkene som ble gjennomført med ferskvannsørret og røye, ble det imidlertid målt vesentlig lavere tørrstoff i slammet (2,9 3,6 %) samt at spesifikk slamproduksjon også var høyere (9 9,6 L/kg fôr). En av årsakene til at slammet i disse forsøkene var så mye tynnere, kan ha vært at det her ble benyttet en annen fôrtype enn i forsøkene med laks. Sistnevnte forsøk var heller ikke satt opp med tanke på å undersøke hvor tykt slam som kan produseres i en virvelseparator, slik at selve prøvetakingsprosedyren kan også ha innvirket på resultatet. Hvis man regner om slamproduksjonen i sistnevnte forsøk til 10 % TS i slammet, ville den spesifikke slamproduksjonen bli 1,12 1,23 L slam pr kg fôr, altså i tråd med de øvrige resultatene. Med bakgrunn i tidligere utførte prosjekter samt det som ble presentert av Morten Lund i workshop 2. februar 2011 ved SINTEF Fiskeri og Havbruk, kan vi hevde at produksjon av slam med 10 % TS vil ligge i området 1,5 2 kg råslam pr kg fôr som brukes i produksjonen (ref tabell 2.1). ENDELIG 9 av 37

11 Som nøkkeltall for å beregne slamproduksjonen, har vi derfor valgt: Lavt estimat: 1,5 L slam pr kg fôr Høyt estimat: 2,0 L slam pr kg fôr Vi har her valgt å definere tørrstoffinnholdet i slammet til 10 % fordi dette da stemmer relativt bra med det tørrstoffet man kan oppnå i praksis. Når vi beregner produksjon av biomasse, forbruk av fôr samt høyt og lavt estimat av slamproduksjon, fremkommer verdier som gitt i tabell 2.2. I en rapport fra NOFIMA som omhandler slamproduksjon i resirkuleringsanlegg (delcampo et al., 2010), ble slamproduksjonen estimert med bakgrunn i fôrforbruket på samme måte som vi har gjort her for gjennomstrømmingsanlegg. Dette kan vi gjøre siden mengden slamproduksjon fra heterotrof vekst i et biofilter normalt er svært liten sammenlignet med mengde ekskrementer fra fisk samt spillfôr som genereres direkte i produksjonsenhetene. I et resirkuleringsanlegg må disse partiklene fjernes raskt via siling eller tilsvarende partikkelrensing på avløpet fra karene. I nevnte rapport angis en slamproduksjon i størrelsesorden 22 tonn TS for å produsere 1 million smolt på 100 gram (del Campo et al., 2010). Det var her lagt inn en renseeffekt på 87,5 % for partikulært stoff (TSS), noe vi mener er en relativt høy total renseeffekt dersom man produserer slam med ca 10 % TS i renseprosessen. Tabell 2.2 beskriver mengde produsert slam med 10 % TS 1 million smolt pr år der slamproduksjonen er angitt pr måned gjennom året samt total. Som tallene viser, er slamproduksjonen størst i månedene august og september, mens den er lavest i vintermånedene (desember mars). Størrelsen av settefiskanlegg er økende og i takt med en økende lakseproduksjon. Som normale anleggsstørrelse kan man i framtiden forvente at settefiskanlegg produser i størrelsesorden 2,5 10 millioner smolt pr år. Med bakgrunn i tallene i tabell 2.2 kan vi estimere årlig slamproduksjonen (10 % TS) pr anlegg til: - For 2,5 millioner smolt pr år: tonn - For 5 millioner smolt pr år: tonn - For 10 millioner smolt pr år: tonn Det ble i 2010 produsert totalt 269 millioner sjøklar settefisk av laks og ørret. Den potensielle slamproduksjonen fra denne mengden fisk produsert med bakgrunn i forutsetningene satt opp ovenfor ville vært i området: tonn slam med 10 % TS ENDELIG 10 av 37

12 Tabell 2.1 Beregnet produksjon av biomasse, fôrforbruk ved produksjon av 1 million smolt pr år og fordeling av 0-åring og 1 åring som angitt i tekst. I tillegg estimater av slamproduksjon med 10 % TS i slammet. Lavt estimat baseres på spesifikk slamproduksjon på 1,5 kg slam pr kg fôr, mens høyt estimat på samme måte baseres på 2,0 kg slam pr kg fôr. Biomasse Fôrforbruk Slamproduksjon produsert Lavt estimat Høyt estimat tonn tonn tonn tonn Januar 3,6 3,6 5,5 7,3 Februar 4,2 4,2 6,3 8,5 Mars 6,3 6,3 9,4 12,6 April 7,1 7,1 10,6 14,2 Mai 7,3 7,3 11,0 14,6 Juni 6,2 6,2 9,3 12,3 Juli 8,4 8,4 12,6 16,8 August 17,2 17,2 25,8 34,4 September 16,9 16,9 25,3 33,8 Oktober 8,3 8,3 12,4 16,5 November 6,2 6,2 9,4 12,5 Desember 3,7 3,7 5,6 7,5 Sum pr år 95,5 95,5 143,2 191,0 2.2 Behov for innsamling av data, inkludert eventuelle målinger og forsøk Det er lite tilgjengelige analyseresultater for fiskeslam, og i denne rapporten er det nyttet analyseresultater som var tilgjengelige ved Bioforsk Jord og miljø fra tidligere prosjekter. Når det gjelder andre typer organiske avfallsmaterialer som avløpsslam og ulike typer komposter finnes det et stort materiale, og behandlingsanleggene har også internkontrollsystemer med omfattende prøvetaking. Som et skritt videre er det viktig at en får analysert fiskeslammet til alle settefiskanlegg som har krav til oppsamling av slam. Gjennom slike undersøkelser kan en danne seg et bilde av variasjonen mellom anlegg når det gjelder innhold av næringsstoffer og tungmetaller, og på grunnlag av slike data kan en sikkert fastslå om analysene og vurderingene i denne rapporten er dekkende for den faktiske situasjonen. Slammengder for et anlegg som produserer 1 million smolt med 40 % levert på høsten og 60 % levert på våren er estimert i denne rapporten og angitt som tonn slam med 10 % TS. Dette er vurdert å være tilstrekkelig for vurderingene av disponeringsstrategier. Mer detaljerte data på produserte slammengder og tørrstoffkonsentrasjon som oppnås, må bl.a. ses i sammenheng med renseprosessen på avløpet. Ulikt fôrforbruk (uttrykt som fôrfaktor) samt variasjoner i fôrkvalitet og sammensetning kan også gi ulike resultater. Dette er forhold man må vurdere nøyere i sammenheng med konkrete prosjekter og kan eventuelt samles inn ved vurderinger av løsninger for spesifikke settefiskanlegg. ENDELIG 11 av 37

13 3 AKTUELLE SLAMBEHANDLINGSMETODER, LUKTFJERNINGSPROSESSER OG DISPONERINGSALTERNATIVER 3.1 Slambehandlingsmetoder, luktfjerning og disponeringsalternativer Generelt Valg av slambehandlingsmetoder og disponeringsalternativer må ta utgangspunkt i gjeldende regelverk (lover og forskrifter) hvorav de mest sentrale er gjødselvareforskriften og avfallsforskriften (se kap 3.3). I tillegg kommer følgende faktorer som må vektlegges: Miljøhensyn (lukt, vannforurensing) Spesielle krav fra kundene (sluttbrukere av slammet) Kostnader (investeringer og drift/vedlikehold) Slamproduksjon (anleggsstørrelse, evt. fellesanlegg) Slamkvalitet Hovedhensikten med all slambehandling blir derfor, som et minimum, å tilfredsstille myndighetskrav og dessuten ta hensyn til de øvrige faktorer som nevnt overfor. Før man velger en slambehandlingsløsning må man imidlertid alltid ha gjort en vurdering av hvilke disponeringsalternativer som er mest aktuelle, og så ta utgangspunkt i dette når man vurderer de øvrige faktorer Disponeringsalternativer Det er i prinsippet 3 hovedalternativer for sluttdisponering av slam i Norge: 1. Bruk av slam på jordarealer 2. Forbrenning av slam med deponering av asken 3. Deponering av slam i egne deponier eller på avfallsdeponier Alternativ 1 er det foretrukne alternativet fra myndighetenes og bransjens side, og i praksis har det etablert seg 3 underalternativer her: a) Bruk av slam på jordbruksarealer (vesentlig kornarealer) b) Bruk av slam på grøntarealer (areal som ikke brukes til matproduksjon) c) Bruk av slam som ingrediens i jordblandinger (maks 30 volumprosent slam i ferdig jordblanding) Alternativ 2 krever konsesjon fra Fylkesmannen, og i dag er det bare Bergen kommune som har søkt og fått konsesjon til brenning av slam i regionenes søppelforbrenningsanlegg. Kommunen har så langt ikke brukt konsesjonen sin, da forbrenningen innebærer vesentlig høyere kostnader enn ved bruk av Alternativ 1. ENDELIG 12 av 37

14 Alternativ 3 er ikke lenger noe reelt alternativ etter at avfallsforskriften fra sommeren 2009 forbyr deponering av alt biologisk nedbrytbart avfall, inkl. avløpsslam. Det kan søkes om midlertidig unntak fra denne regelen for slam som har et tungmetallinnhold som er høyere enn kvalitetskravene i gjødselvareforskriften for bruk av slam på jordarealer Slambehandling Slambehandlingsmetodene deles gjerne inn i 3 hovedgrupper: Metoder for reduksjon av vanninnholdet (fortykking, avvanning, tørking) Metoder for stabilisering Metoder for hygienisering Reduksjon av vanninnholdet (oppkonsentrering av slam) gjøres primært for å begrense kostnadene ved etterfølgende behandling/transport, men også for å begrense forurensingsfaren ved disponering av slammet. Stabilisering av slam er en fellesbetegnelse på de prosesser som har til hovedhensikt å redusere lukt- og andre miljøproblemer som ellers vil oppstå ved håndtering av råslam. Dette kan skje ved kontrollert nedbryting av organisk materiale i slammet (aerob eller anaerob stabilisering/biogassanlegg) eller midlertidig ved tilsetting av kjemikalier (for eksempel kalk) som for en viss tid hindrer nedbryting i å komme i gang. Ved hygienisering av slam er hovedhensikten å redusere faren for overføring av sykdomssmitte til mennesker, dyr og planter ved lagring og bruk av slam på jordarealer. Figur 3.1 viser de slambehandlingsløsninger som er i fullskala bruk i Norge. Det er her tatt utgangspunkt i at alt råslam fortykkes/er fortykket før det stabiliseres/hygieniseres og avvannes. ENDELIG 13 av 37

15 Fortykket råslam (fortykket) Aerob, termofil forbeh. Pasteurisering Termisk hydrolyse Våtkom postering Mesofil, anaerob stab. Mesofil, anaerob stab. Termofil anaerob stab. Mesofil, anaerob stab. Mesofil, anaerob stab. Avvanning Termisk tørking Kalkbehandling Kompostering Langtidslagring/enkel rankekompostering Stabilisert og hygienisert slam Figur 3.1 Slambehandlingsmetoder som kan gi et stabilisert og hygieniert slam. Hygieniseringstrinnet for hver metode er uthevet, (Nybruket, et al., 2003). Det fremgår av Figur 3.1 at noen behandlingsmetoder gir både en stabilisering og hygienisering av slammet. Dette gjelder våtkompostering, termofil anaerob stabilisering (biogassanlegg), kalkbehandling (tilsetting av brent kalk til avvannet slam), kompostering (reaktor eller ranke) og langtidslagring/enkel rankekompostering. Noen av disse metodene (kalkbehandling, kompostering og langtidslagring) gir også en ytterligere reduksjon av vanninnholdet etter avvanning. Biogassanlegg (anaerob stabilisering) som drives mesofilt (37-40 C), må alltid ha et separat hygieniseringstrinn, og i Figur 3.1 er dette vist i 4 ulike løsninger Luktfjerningsprosesser De ulike slambehandlingsmetodene innebærer forskjellig potensial for luktutvikling under behandling og lagring og forskjellige muligheter for å begrense luktulemper ved tekniske tiltak. Generelt vil behandlingsprosesser og lagring som foregår i lukkede reaktorer /tanker/bassenger gi gode muligheter for å sette inn luktreduserende tiltak på ventilasjonsluften fra de lukkede rommene. I Tabell 3.1 er det gjort en sammenstilling av luktmessige forhold for de ulike slambehandlingsmetodene. ENDELIG 14 av 37

16 Tabell 3.1 Luktpotensial og muligheter for luktreduserende tiltak. Slambehandlingsmetode Potensial for luktutvikling Under behandling Ved lagring etter behandling Våtkompostering Meget stort Middels stort (avhengig av temperatur i slammet) Kompostering i reaktor Kompostering i ranker Muligheter for luktreduserende tiltak Gode. Luktreduksjonsanlegg er standard Stort Middels-stort Gode under behandling, men dårlige ved ettermodning Stort Middels-stort Dårlige både ved behandling og ettermodning Langtidslagring Middels-stort Middels-stort Dårlige Kalkbehandling Meget-stort Stort Gode under behandling og ved lagring i lukket siloer. Middels ved lagring i åpne containere Biogassanlegg (mesofil drift, C) Biogassanlegg (termofil drift, 55 C) Lite-middels Lite-middels Gode ved lagring i lukkede basseng/tanker Stort Stort-middels (avhengig av temperatur i slammet) Gode ved lagring i lukkede basseng/tanker Pasteurisering Stort Se biogassanlegg Se biogassanlegg Aerob, termofil forbehandling Se våtkompostering Se våtkompostering Se våtkompostering Termisk hydrolyse Stort Se biogassanlegg Se biogassanlegg Termisk tørking Stort Lite-middels (avhengig av temperatur i slammet) Gode ved lagring i lukkede siloer Nedenfor er det gitt en kort omtale av ulike luktreduksjonsmetoder som man har lang erfaring med fra avløpsrenseanlegg/slambehandlingsanlegg. Disse metodene forutsetter at man kan samle opp den luktbelastede luften i rør/kanaler ved hjelp av ventilasjonstekniske tiltak, og føre luften frem til luktreduksjonsanlegget. Flere av metodene kan med fordel kombineres for å oppnå den mest kost-effektive løsningen for de aktuelle luktstoffene. Biologiske filtere (kompostfiltre) Biofiltere kan behandle mange forskjellige typer luktkomponenter. De er normalt enkle i bruk og krever et lite forbruk av kjemikalier. De er imidlertid ofte plasskrevende og kan være sensitive for høye konsentrasjoner av hydrogensulfid og ammoniakk samt store variasjoner i ph. Man må også av og til skifte filtermateriale, hyppigheten avhenger av flere forhold, bl.a. type filtermateriale som benyttes, klimatiske forhold og luktbelastning i forhold til filterets størrelse. ENDELIG 15 av 37

17 Biologiske scrubbere Prinsippet her er at forurenset luft trekkes motstrøms inn i et biofilter (ofte plastelementer) som overrisles med vann, og der det vokser bakteriekulturer som bryter ned luktstoffer. Bioscrubbere kan behandle store mengder luktforurenset luft. De kan være godt egnet for fjerning av hydrogensulfid, men det kan være vanskelig å kontrollere og opprettholde en stabil prosess. Kjemiske scrubbere I oppbygging ligner disse på bioscrubberen, men her benyttes kjemikalier for å fjerne luktstoffer. Kjemiske scrubbere kan enten være basiske for fjerning av hydrogensulfid, sure for fjerning av ammoniakk eller oksidative for å oksidere luktkomponenter. Kjemiske scrubbere krever bruk av større mengder, ofte aggressive, kjemikalier (syre, lut, klor). Vedlikehold og drift krever en god oppfølging. Kullfiltere Kullfiltere kan brukes for mange typer luktkomponenter. De er enkle i bruk, men forbruket av filtermateriale er stort ved behandling av større og konsentrerte utslipp. Dette vil innebære hyppig skifte av filtermateriale og høye kostnader, og det er vanskelig å vite når filteret må skiftes. UV-fotooksidasjon/ozon UV-lys har energi nok til å splitte opp proteinkjedene i luktforurensende luft og samtidig danner UV lyset ozon som oksiderer de oppsplittede organiske emnene i luften til stoffer som ikke lukter. Teknikken har lenge vært benyttet innen næringsmiddelindustrien, fiskeindustrien, avløpsanlegg, der man vil fjerne lukter. Da ozon ble introdusert som luktreduksjonsmiddel på avløpssektoren, ble den av enkelte leverandører markedsført under navn som aktiv oksygen og ionisert luft, for å unngå det negativt betonte ordet ozon. I dag er situasjonen annerledes, og seriøse leverandører vektlegger informasjon til driftspersonell. Ved riktig bruk anses bruk av ozon som en helsemessig betryggende luktreduksjonsmetode. Stripping/vasking Denne metoden baseres på at forurenset luft suges av og tilføres sugesiden på en blåsemaskin for så å bli blåst via diffusorer inn i vann, eller et annet væskemedium, med en aktiv biologisk kultur. Termisk oksidasjon (forbrenning) Det å lede forurenset luft til et forbrenningskammer gir effektiv luktfjerning. Dette forutsetter at det finnes et olje- eller gassfyrt anlegg ved det aktuelle anlegget som produserer varmeenergi kontinuerlig. Ved forbrenningen vil luktstoffene omformes til andre stoffer (for eksempel svoveldioksid og nitrogendioksid). Dersom luktgassene inneholder mye hydrogensulfid og ammoniakk, bør en sjekke dette mot utslippskravene for anleggets røykgass. ENDELIG 16 av 37

18 3.2 Forventede kostnader, bemanningsbehov og kompleksitet for ulike slambehandlingsmetoder og disponeringsalternativer Kostnader Både investeringskostnader og drifts- og vedlikeholdskostnader for de ulike slambehandlingsmetodene vil variere med anleggsstørrelsen samt med en rekke stedsspesifikke forhold. Det er derfor ikke mulig å operere med generelle slambehandlingskostnader som kan brukes til planlegging og valg av metode(r) i hvert enkelt tilfelle. Dersom man skal få frem kostnadsdata av noen verdi for et spesifikt prosjekt, må det gjennomføres et skisseprosjekt/forprosjekt i hvert enkelt tilfelle hvor det blant annet tas hensyn til aktuelle disponeringsalternativer, slammengder, tørrstoffmengder, separat-/fellesanlegg osv. Ved sammenligning av slambehandlingskostnader er det vanlig å beregne årskostnader (summen av kapitalkostnader og drifts-/vedlikeholdskostnader), og angi disse som kr/tonn TS behandlet slam. Basert på erfaringer med kostnader for slambehandlingsanlegg ved avløpsrenseanlegg kan det gis noen generelle retningslinjer for hvilke slambehandlingsmetoder som vil være aktuelle rent kostnadsmessig for ulike anleggsstørrelser (tonn TS behandlet pr. år). Tabell 3.2 gir en indikasjon på dette. Tabell 3.2 Grov indikasjon på valg av slambehandlingsmetoder ut fra økonomiske kriterier og basert på årlig tørrstoffmengde til behandling. Tørrstoffmengde til behandling (tonn TS/år) Mindre enn ca 250 Ca 250 ca 500 Mest aktuelle slambehandlingsmetoder ut fra økonomiske kriterier Langtidslagring/enkel rankekompostering Kalkbehandling, våtkompostering, rankekompostering Over ca 500 Anaerob stabilisering (biogassanlegg) + hygieniseringstrinn, reaktorkompostering, kalkbehandling Med de relative små slammengder som produseres ved aktuelle størrelser av settefiskanlegg (14-19 tonn TS per 1 million smolt produsert), vil det rent økonomisk alltid være hensiktsmessig å vurdere transport av slammet til et fellesanlegg for slam fra flere settefiskanlegg eller også til behandlingsanlegg for organisk avfall (for eksempel kildesortert kjøkkenavfall), husdyrgjødsel eller avløpsslam. Ved sambehandling med avløpsslam må det avklares hvilke slamtyper som inngår, da kjemisk felt slam kan gi et ferdig produkt hvor fosforet er lite tilgjengelig. Gjødselvareforskriften har også noen flere restriksjoner på bruk av et slamprodukt hvor det inngår avløpsslam. De slambehandlingsmetodene som økonomisk sett er best tilpasset små slammengder (langtidslagring/enkel rankekompostering, rankekompostering og kalkbehandling) forutsetter at slammet avvannes til minimum ca 20 % TS-innhold før videre behandling (Figur 3.1). Ved transport av slam fra et settefiskanlegg til et felles behandlingsanlegg, vil det også være kostnadsbesparende å avvanne (oppkonsentrere) slammet før bortkjøring. Dette omtales videre i kap ENDELIG 17 av 37

19 3.2.2 Bemanningsbehov og kompleksitet Generelt sett øker bemanningsbehovet og kompleksiteten ved slambehandlingen med anleggsstørrelsen, dersom det bare legges økonomiske kriterier til grunn for valg av slambehandlingsmetode. Dette innebærer at de enkleste metodene som langtidslagring og enkel rankekompostering, krever liten bemanning, og det er ukomplisert å drive anleggene. Gjødselvareforskriften krever imidlertid at alle slambehandlingsanlegg, også de enkleste, har utarbeidet et internkontrollopplegg som anleggseier skal følge i den rutinemessige driften. Det er nylig, i regi av Norsk Vann, utarbeidet en veiledning for drift av anlegg for langtidslagring og enkel rankekompostering av slam (Paulsrud, 2010). For alle de øvrige slambehandlingsmetodene vil det være nødvendig med en bemanning hvor det som et minimum, settes av noen timer hver arbeidsdag til å følge opp anlegget og gjøre de nødvendige driftsanalyser for å sikre at kravene i gjødselvareforskriften overholdes. Disse metodene krever også at det er en bemanning som har spesialopplæring for den aktuelle behandlingsmetoden, og at den driftsansvarlige for slambehandlingen har kunnskap om og forståelse for etablering og drift av internkontrollsystemet. 3.3 Oversikt over kvalitetskrav ved ulik disponering av slam fra settefiskanlegg Fiskeslam har mange av de samme egenskapene som husdyrgjødsel fra landdyr, og kan således betraktes som husdyrgjødsel av fisk. Fiskeslam omfattes av forskrift om gjødselvarer mv. av organisk opphav (jfr. pkt 5 i vedlegg 4 i gjødselvareforskriften) (Landbruks- og Matdepartementet, 2003). Ut fra Mattilsynets bestilling av vurdering av utredning om smitterisiko fra Vitenskapskomiteen for mattrygghet (VKM) er det klargjort at denne typen slam ikke omfattes av forskrift 27. oktober 2007 nr om animalske biprodukter som ikke er beregnet for konsum (biproduktsforordningen). Vurderingen fra VKM (Lunestad & Rimstad 2011) konkluderer med at det er svært lite sannsynlig at smittestoff (virus, bakterier og parasitter) som forekommer i slam fra klekkeri og settefiskanlegg, representerer en fare for mennesker når dette blir brukt som gjødsel eller jordforbedringsmiddel. Vurderingen omfatter bare slam som ikke inneholder død fisk. Med innhold av død fisk må slammet behandles i henhold til biproduktforordningen for kategori 2 materiale Dagens forskriftskrav (gjødselvareforskriften) Forskrift om gjødselvarer mv. av organisk oppgav (gjødselvareforskriften) regulerer bruk av alle typer organiske gjødsel- og jordforbedringsmidler (Landbruks- og Matdepartementet 2003). Forskriften har spesielle regler for husdyrgjødsel, og særlige bruksbegrensninger for avløpsslam og avfall fra potetindustrien. Gjødselprodukter som omsettes eller tas i bruk av andre enn produsent pliktes å være registrert hos Mattilsynet (MATS). Ut fra erfaringene til Lunestad & Rimstad (2011), er det få registrerte gjødselprodukter basert på fiskeslam. Når det gjelder husdyrgjødsel, er det i forskriften angitt krav til spredeareal i forhold til utskilt mengde fosfor i gjødsla (gjødseldyrenhet, GDE). Størrelsen på besetningen er således oppad begrenset til tilgjengelig spredeareal. Det er ikke angitt GDE for verken smoltproduksjon (landbasert) eller sjøbasert oppdrett, og ENDELIG 18 av 37

20 således er det pr. i dag ikke uttrykt et krav til spredeareal for landbasert fiskeoppdrett. Det er sannsynlig at det blir foretatt en justering av GDE i forbindelse med den pågående revisjonen av forskriften. Organisk avfallsmaterialer deles inn i fire kvalitetsklasser ut fra konsentrasjoner av tungmetaller på tørrstoffbasis (Tabell 3.3). Ut fra konsentrasjonene av tungmetaller blir det ulike bruksbegrensninger avhengig av om produktene nyttes i jordbruk eller til grøntarealer (Tabell 3.4). Tabell 3.3 Kvalitetsklasser ut fra konsentrasjoner av tungmetaller (mg/kg tørrstoff). Kvalitetsklasser 0 I II III Maksimalt tillatt innhold av tungmetaller (mg/kg tørrstoff) Kadmium (Cd) 0,4 0,8 2 5 Bly (Pb) Kvikksølv (Hg) 0,2 0,6 3 5 Nikkel (Ni) Sink (Zn) Kobber (Cu) Krom (Cr) Tabell 3.4 Bruksbegrensninger for organisk avfall ut fra kvalitetsklasse. Arealtype Kvalitetsklasse Mengdebegrensning Jordbruk, hager og parker 0 Etter plantenes behov I 4 tonn TS per dekar og 10. år II 2 tonn TS per dekar og 10. år Grøntarealer 0 Etter plantenes behov I-III 5 cm lag innblandet Kvalitetsklasse 0 kan nyttes på jordbruksareal, private hager, parker, grøntarealer og lignende. Tilført mengde må ikke overstige plantenes behov for næringsstoffer. Kvalitetsklasse I kan nyttes på jordbruksareal, private hager og parker med inntil 4 tonn tørrstoff per dekar over 10 år. Kan nyttes på grøntarealer og lignende der det ikke skal dyrkes mat eller fôrvekster. Produktet skal legges ut i lag på maksimalt 5 cm tykkelse og blandes inn i jorda på bruksstedet. Kvalitetsklasse II kan nyttes på jordbruksareal, private hager og parker med inntil 2 tonn tørrstoff per dekar over 10 år. Kan nyttes på grøntarealer og lignende der det ikke skal dyrkes mat eller fôrvekster. Produktet skal legges ut i lag på maksimalt 5 cm tykkelse og blandes inn i jorda på bruksstedet. ENDELIG 19 av 37