Direkte membranfiltrering - en konsept for fremtidig avløpsrensing i Norge? 1
Bagrunn av Tobias Hey Utdanning 1999-2001: Drifttekniker i Tyskland 2002-2006: Sivilingenjør i Tyskland 2008-2013: Teknisk licensiat i Sverige 2013-2016: Teknisk doktor i Sverige Yrkeserfaring 2006-2007: Ulike oppdrag som ingenjør 2008-2010: Prosjektingenjør (VA SYD) 2011-2016: Prosessingenjør (VA SYD) 2017-2018: Utredningsingenjør (VA SYD) 02/2018: Senior rådgiver VA prosess COWI 2
Direkte membran filtrering 3
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
Direkte Membran Filtrering - konsept Avloppsvatten Rensgaller Feed MF, UF Permeat Retentat Slam 5
Direkte Membran Filtrering på avløpsvann Partikler (>100 µm) Partikler (>0.2 µm) Løste stoffer Vann Mikrosilning (100 µm) Mikrofiltrering (0,2 µm) 6 Mikrosilning
Direkte membran filtrering Pilotstudie i Sverige 7
8
Avloppsvatten flödesriktning Koagulering Flockning Sandfång
Trumma Filterduk
Feed Luftflödesm ätare Microfiltration MF Flödesmätning 0.2 µm Permeat Flödesmätare Blåsmaskin P Tryckmätare Blåsmaskin Luftflödes mätning Ventil Retentat Permeat
12
Eksperiment kun mekanisk behandling MF Permeat Avlopp Rensgaller Sandfång Retentat Trumsil Microfiltration Filtrat MF Permeat Rens Sand Slam Retentat 13
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
Resultat Pilotstudie i Sverige 15
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 10 000 PE
Direkte membran filtrering Konseptvurdering 17
Renseanlegge Antall PE Spesifikk Spes areal el-førbruk PE kwh el m -3 m2 PE-1 Sjölunda (N-krav) 370 000 0,42 0,107 Källby (N-krav) 100 000 0,41 0,155 Klagshamn (N-krav) 60 000 0,45 0,132 Direkte Membra Filtrering 10 000 0,55 0,046 Södra Sandby 7 900 0,84 0,228 Veberöd 4 800 0,77 0,190 18
6 1500-10 000 PE 4 kwh m -3 2 0.75 19 0 DMF 0 2000 4000 6000 8000 10000 Population Equivalent (PE)
20 7. DESEMBER 2017 DRIFTSASSISTANSESEMINAR 2017
Konvens jonell ra 1550 m 2 DMF 551 m 2 21 7. DESEMBER 2017 DRIFTSASSISTANSESEMINAR 2017
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 ) 3300 1130 Kemikalie (SEK PE -1 year -1 ) 48 49 22
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
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
Direkte membran filtrering i Fredrikstad 25
DMF-prosjekt på FREVAR KF Prosjekttid: Høst 2018 2020 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
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