Undersøkelse av rensegrader, driftsforhold og kostnader ved nitrogenfjerning og fangst med lukket ammoniakkstripping ved VEAS

Abstract

Sammendrag Historiske driftsdata ved det lukkede strippeanlegget ved Vestfjorden Avløpselskap (VEAS) ble analysert, bearbeidet og fremstilt for å finne ut om når strippeanlegget har godt bra og hvilken driftsfaktorer som har vært viktigst. Historiske driftsdata ble samtidig brukt til å beregne trykktap i strippeanleggets ulike prosessenheter, spesielt overføringsrørene for sirkulasjonsluft. I tillegg ble det foretatt beregning av driftskostnadene ved fjerning og fangst av nitrogen ved lukket ammoniakkstripping. Kostnadene ble sammenlignet med driftskostnadene ved biologisk nitrogenfjerning.

Driftsdata fra laboratorium (133 stikkprøver) fra perioden 2009 til 2011 viste at strippeanlegget hadde gjennomsnittlig renseeffekt på 86.4 %. PH i resirkulert ammoniumnitratløsning var den faktoren som hadde størst innvirkning renseffekten til strippekolonnen ved VEAS. Strippeanlegget har fått til ganske gode resultater med hensyn på nitrogenfjerning. Ved å optimalisere den automatiske styringen av pH (syretilsetningen) i resirkulert ammoniumnitrat kan strippeanlegget fjerne og fange enda mer nitrogen.

Trykktapet i overføringsrørene ble beregnet til 33 % av det samlede trykktapet i prosessenhetene til strippeanlegget. Ombygging fra ”8-tall”-løsning til O-ring vil redusere trykktapet i overføringsrørene, men en ombygging er økonomisk uaktuelt så lenge strømkostnadene utgjør 8 % av driftskostnadene til strippeanlegget. Beregninger av driftskostnader ved nitrogenfjerning for 2011 viste fjerning av 1 kg nitrogen kostet 7,82 kr ved lukket stripping mot 12,81 kr ved biologisk rensetrinn. Salpetersyrekostnadene utgjorde 90 % av driftskostnadene ved nitrogenfjerning ved lukket ammoniakkstripping, mens energikostnadene utgjorde kun 8 %.

Abstract Historical operating data from the closed loop ammonia stripping plant at Vestfjorden Avløpselskap (VEAS) were analysed, processes and presented in order to clarify when the stripping plant has achieved good results and the operational factors that have been most important to that. Historical operating data were also used to calculate the pressure loss in the different process units of the stripping plant, particularly the air circulation pipes. In addition, operating costs of nitrogen removal and capture at closed loop ammonia stripping were estimated. These costs were compared with operating costs of biological nitrogen removal.

Operating data from the laboratory (133 samples) from the period from 2009 to 2011 showed that the stripping plant had an average efficiency of 86.4 %. PH in recycled ammonium nitrate solution was the factor that had the greatest impact on the efficiency of the stripping plant at VEAS. The stripping plant has achieved very good results with respect to nitrogen removal. An optimization of the automated control of pH (nitric acid addition) in the recycled ammonium nitrate would lead the stripping plant to remove and capture even more nitrogen.

The pressure drop in the pipes was calculated to 33 % of the total pressure loss in all processing units. A conversion from the "8-number-design" to an “O-ring” will reduce the pressure loss in the pipes, but a conversion is economically irrelevant as long as energy costs account for only 8 % of operating costs of nitrogen removal by the stripping plant at VEAS. Estimates of operating costs of nitrogen removal for 2011 showed that the removal of 1 kg nitrogen cost NOK 7.82 at the closed loop stripping and NOK 12.81 at biological treatment stage. Nitric acid costs accounted for 90% of operating costs of nitrogen removal by closed loop ammonia stripping.