Evaluering av desentralisert energigjenvinning av slam fra oppdrettsanlegg

Abstract

Fiskeoppdrett er en bransje i vekst som følge av en global etterspørsel etter fett og proteiner. Laks dominerer den norske oppdrettsnæringen, og salget av laks har doblet seg fra 2012 til 2016. Laksen produseres i landbaserte settefiskanlegg før den overføres til merder i sjøen. Ved settefiskanlegg produseres slam. Slam består av fekalier og uspist fôr og inneholder næringsstoffer som fosfor og nitrogen. Disse næringsstoffene kan benyttes som gjødsel og de kan føre til eutrofiering om slammet slippes ut i vannmiljø. Målsetningen til denne oppgaven er å evaluere potensialet til lokal forbrenning av fiskeslam som en egnet avhendingsmetode. Potensialet blir vurdert på brennverdi, masse og energistrømmer, energigjenvinning, teknologiske løsninger og gjenbruk av aske. Forbrenning blir så sammenlignet med nøkkelparametere fra gjødsel- og biogassproduksjon. Som en del av oppgaven ble øvre brennverdien til fiskeslam bestemt til 18.5 MJ/kg ved hjelp av bombekalorimeter. Brennverdien ble brukt for å utarbeide et forslag til en forbrenningsprosess som demonstrer at fiskeslam har potensiale som biobrensel for lokal varmeproduksjon. Videre er det også kartlagt teknologi som uten store inngrep burde kunne benyttes til forbrenning av fiskeslam. Avhending av restproduktet fra forbrenningen, asken, ser ut til å være det største problemet knyttet til forbrenning av fiskeslam. Askemengde er estimert til å utgjøre 20 % av tørrstoffet til det forbrente slammet, og den kan trolig ikke brukes ubehandlet som gjødsel på grunn av tungmetallinnhold. Videre analyser på asken fra forbrenning av fiskeslam er foreslått for å bestemme fosforinnhold og tungmetallinnhold i ulike askefraksjoner. Dette vil kunne vise om fosforinnholdet i asken kan gjenvinnes ved separering av flygeasken. Lokal forbrenning av fiskeslam med energigjenvinning vurderes som en behandlingsmetode som er verdt å undersøke nærmere. Energigjenvinningen bør kunne redusere oppdrettsanleggets energiforbruk for oppvarming. Volumet på produktstrømmer fra forbrenning små, som begrenser kostnadene ved etterfølgende lagring og transport. Forbrenning med energigjenvinning kan derfor være aktuelt dersom det ikke finnes andre lokale disponeringsmuligheter.

Salmon is the predominant species in Norwegian fish farming, and salmon sales have doubled from 2012 to 2016. Salmon are hatched and grown in land-based farms, before they are transferred to seacages. Sludge is produced in the land-based hatcheries and farms. The sludge consists of fecal matter and uneaten fish food, and contains nutrients like nitrogen and phosphorus. The sludge can therefore be utilized as a fertilizer, and will lead to eutrophication if released to water bodies. The purpose of this report is to evaluate local incineration as a treatment method for fish sludge. The process is evaluated by considering the net calorific value of the sludge, the volume and application of the biproducts, the potential for heat generation, and available technology. Production of fertilizer and biogas are the prevailing methods of disposal for fish sludge, and the incineration process is therefore compared to these, weighting key parameters. The calorific value of fish sludge from “Senter for fiskeforsøk” was determined. An analysis using a calorimeter showed a calorific value of 18,5MJ/kg. This value is used to develop a proposed incineration and heat recovery process. The process demonstrates the potential for fish sludge to be used as biofuel in decentralized incineration with heat recovery. Available technology for use in the process is described in the report. The disposal of ash from the incineration process is problematic. Ash is estimated to constitute 20% of the mass of the incinerated sludge, and unprocessed ash will likely not be eligible for agricultural use, due to high concentrations of heavy metals. Further studies of the ash is recommended to establish the phosphorus and heavy metal concentration in the different fractions of ash. Such studies could determine if the phosphorus is recoverable by separating bottom ash from fly ash. Local incineration of fish sludge seems to warrant further study. Recovery of heat from the incineration should reduce the fish farms energy consumption for the purpose of heating. The reduction of solid mass resulting from the incineration will ease the storage and transportation. Incineration might therefore be attractive, especially if other possibilities of disposal does not exist.