| dc.description.abstract | Rejektvannsstrømmer fra avvanning av slam på renseanlegg og avvanning av utråtnet biologisk materiale fra biogassanlegg inneholder ofte store mengder plantenæringsstoffer. I Norge sendes hovedsakelig disse rejektvannstrømmene tilbake til hoved innløpet på renseanlegg, og plantenæringsstoffene ender opp i utfelt slam, slippes ut til atmosfæren eller ledes ut til resipient. I tillegg kan det høye innholdet av plantenæringsstoffer i rejektvannsstrømmene medføre store belastninger på renseprosessene i renseanlegg. I de seinere årene har det vært økt fokus på gjenvinning av ressurser, og interessen har økt for å finne muligheter for å behandle rejektvannsstrømmene separat å gjenvinne næringsstoffene for bruk på dyrkede arealer eller i industriell sammenheng.
Hensikten med denne oppgaven har vært å se nærmere på aktuelle metoder for å resirkulere hovednæringsstoffene nitrogen, fosfor og kalium. Ammoniakkstripping er en av metodene som benyttes for uthenting av næringsstoffet nitrogen fra rejektvann. På Ellinge avløpsrenseanlegg i Esløv i Sverige, benyttet de seg av denne prosessen i årene 1992 til 2006 da det ble nedlagt. Informasjon om oppbygning og drift av anlegget, samt renseresultater og avsetning av ammoniumsulfatproduktet har blitt samlet inn fra personer som har vært sentrale i driften av anlegget. Dessuten har det vært av interesse å finne ut hvorfor anlegget ble lagt ned. På Vestfjorden avløpsselskap (VEAS) utenfor Oslo finnes et liknende ammoniakkstrippeanlegg som leverer tilfredsstillende resultater. Dette anlegget har blitt brukt som referanseanlegg i vurderingen av prosessen på Esløv.
Noen av de viktigste konklusjonene som har blitt trukket etter å ha utført litteraturstudie rundt temaet uthenting av næringsstoffer fra rejektvann etter anaerob utråtning, og vurdering av ammoniakkstrippeanlegget i Esløv er:
Ammoniakkstripping er en effektiv metode for gjenvinning av nitrogen fra rejektvann. Ammoniakkstrippeanlegget på Esløv hadde en gjennomsnittlig nitrogenfjerningsgrad med utgangspunkt i mottatte data fra de første driftsårene, på rundt 80 %. Av dette ble omkring 60 % akkumulert i ammoniumsulfat løsning (gjødselprodukt) mens de resterende 20 % fulgte slammet fra lutfellingstrinn. Rejektvannstrømmen til strippeanlegget representerte omkring 15- 20 % av nitrogenbelastningen til renseanlegget.
På Esløv førte alkalisering av rejektvannet i lutfellingstrinnet før strippetårn til 74 % reduksjon av fosfor og 61- 94 % reduksjon av metaller i utløpsvannet. Suspendert stoff ble redusert med 76 %.
På Esløv ble det ble tilsatt omkring 4,5 liter 50 %-ig lut per m3 rejekt for økning av pH til 10,5
På Esløv ble det ble tilsatt omkring 0,5 liter 95 %-ig svovelsyre per m3 rejekt i scrubbertrinnet.
Rejektvannet har en meget høy alkalinitet (45 milliekvivalenter ) på grunn av høyt innhold av CO2.
På Esløv lå elektrisitetsforbruket i snitt rundt 6 kWh/m3 rejektvann. Anslagsvis 10 % av dette gikk til drift av blåsemaskin i lutfellingsbasseng, altså 0,6 kWh/m3. Omkring 60 % av elektrisitets- energien gikk til drift av vifter i strippetårn, altså 3,6 kWh/m3 rejekt.Avsetningen av ammoniumsulfat som gjødselprodukt med et ammonium innhold på 10- 12 % var god. Bøndene i området viste interesse for produktet og de betalte rundt 24 SEK/100 kg produkt.
Total kostnad for avskilling av nitrogen i ammoniakkstrippeanlegget lå mellom 22- 25 SEK/kg
Det første av to seriekoblede strippetårn viste unormalt lav renseeffekt på 36,3 %. Innholdet av suspendert stoff inn til strippetårnene var mellom 77 og 404 mg/l. Mye tyder derfor på at spesielt strippetårn 1 har slammet ned og dermed mistet renseeffekt muligens på grunn av lavere luftsirkulasjon.
VEAS- prosessen har all kjemikalietilsats før avvanning for å sikre god avvanning, og sikrer lavt tørrstoffinnhold i rejektvannet på grunn av filtrering ved bruk av kammerfilterpresser. På Esløv opplevde man problemer med nedslamming av strippetårn.
VEAS bruker kalk for heving av pH istedenfor lut siden kalk er vesentlig billigere.
VEAS har ingen problemer med kolsiumkarbonatutfelling i strippetårnet, men gjennomfører rutinemessig syrevask.
Prosessen med lufting av rejektet i utjevningstank hadde motstridende prosesser. Man luftet for å redusere innholdet av CO2, men samtidig økes sannsynligheten for noe uønsket nitrifikasjon og dermed tap av ammonium og ammoniakk til nitrat. I tallmateriale fra 2005 ser man at uønsket nitrifikasjon har forekommet i utjevningsbassenget og også i selve strippetårnene, noe som har redusert avdrivingsgraden noe. Abstract
Reject water streams from dewatering of sludge in sewage treatment plants and dewatering of anaerobically treated organic matter from biogas plants often contain great amounts of plant nutrients. In Norway these streams are often sent back to the inlet of the sewage treatment plants, and the plant nutrients end up in the separated sludge, is disposed of to the atmosphere or is led with the effluent to the recipients. The large amount of plant nutrients in these reject water streams can lead to increased load on the treatment processes in the treatment plants. The later years there has been an increased focus on recycling of resources, and there has been an increased interest of finding ways to treat the reject water streams in separate processes for extracting the plant nutrients for use on agricultural areas or in industrial processes.
The main purpose of this study has been to closer investigate possible methods for recycling the main plant nutrients nitrogen, phosphorous and potassium. Air stripping of ammonia is one of the methods that are used to extract nitrogen from reject water. At Ellinge sewage treatment plant in Esløv, Sweden, this process was in operation from 1992 until 2006 when the process was ended. For the purpose of this work information on how the process was built up, how it was run as well as treatment results has been collected and presented. In addition a study of why the process was shut down has been executed. For comparison a similar existing plant outside Oslo has been used (VEAS), since this plant is delivering satisfying results. Some of the main conclusions that have been drawn from this work are:
Air stripping of ammonia is an effective way of recovering nitrogen from reject water.
The ammonia stripping plant in Esløv reduced the incoming nitrogen by 80 %. 60 % of this was accumulated in the ammoniumsulphate solution (fertilizer product), and the remaining 20 % ended in separated sludge. The reject water stream to the stripping plant represented about 15 – 20 % of the nitrogen load to the treatment plant.
In Esløv the alkalinisation of reject water before the stripping towers led to a reduction of phosphorous of 74 % and a reduction of metals in the effluent of 61 – 94 %. Suspended solids were reduced by 76 %.
In Esløv an average of 4,5 liters 50 % lye per m3 reject water was added to increase pH to 10,5
In Esløv an average of 0,5 liters 95 % sulfuric acid per m3 reject water was added in the scrubber.
The reject water had a high degree of alkalinity (45 meq) because of high levels of CO2.
In Esløv the electricity consumption was in average 6 kWh/m3 reject water. About 10 % of this went to the blower in the sedimentation stage and 60 % went to the fans in the stripping towers.
The ammoniumsulphate product was easy to sell to farmers for use on agricultural land. They paid around 24 SEK/100 kg finished product.
Total cost of separation of nitrogen in the strippingplant was between 22 - 25 SEK/kg The first of the two serially connected stripping towers showed an unusually low degree of nitrogen separation. The levels of suspended solids in reject water into the towers were high and therefore the first tower did likely get clogged with sludge.
The VEAS- process adds all chemicals before the dewatering stage followed by dewatering in a chamber filter press. This way they eliminate sludge being led to the stripping towers.
VEAS uses lime instead of lye to increase pH. Lime is much cheaper compared to lye.
The process in Esløv of aerating the reject water to drive out CO2 for adjusting alkalinity may have worked against its purpose since unwanted nitrification occurred in the process. | no_NO |
