Reduktion og genvinding af fosfor fra rejektvand på Aaby renseanlæg - pilotforsøg Peter Balslev og Poul Degn Pedersen: Norconsult Danmark A/S, Voldbjergvej 12A, 8240 Risskov, peter.balslev@norconsult.com Louis Landgren, Jakob Kaltoft og Karina V. Jensen: Aarhus Vand, Søren Frichsvej 41, 8260 Aabyhøj, lla@aarhusvand.dk
Resume. Der er udført pilotforsøg på Aaby renseanlæg i Aarhus med udfældning af fosfor i udrådnet slam og rejektvand herfra. Udfældning af struvit i udrådnet slam før afvanding kræver et stort forbrug af lud til pH-regulering og er vurderet for omkostningskrævende. Udfældning af struvit i rejektvand blev udført i pilotskala i en reaktor med et volumen på 100 liter. Udfældningsprocessen styres vha. tilsætning af luft, lud og magnesiumsalte. Udfældningsproduktet er et gråhvidt granulat/krystaller med en partikelstørrelse på 1- 3 mm. Rensegraden i processen er 75-95% ved en hydraulisk opholdstid på 10 – 60 minutter. Den kortest opholdstid resulterer i mindre effektiv udskilning af partikler, og der blev fundet et forhøjet indhold af små partikler i udløbet. Som fældningskemikalie er der anvendt magnesiumklorid og havvand. Det udfældede struvit har en lav koncentration af tungmetaller sammenlignet med afvandet slam fra samme renseanlæg. En massebalance på fosfor viser at rejektvandet, der ledes tilbage til anlæggets tilløb udgør ca. 40% af det indkommende fosfor. 95% af dette forventes at kunne fjernes i en struvitudfældning. En vurdering af driftsomkostninger ved processen anslår udgiften til magnesiumklorid til 420.000 kr./år for et anlæg med en belastning 70.000 PE svarende til Aaby renseanlæg. Struvitfældning reducerer kvælstofbelastningen fra rejektvandet med ca. 10%. Det er muligt at øge dette til 80.90% ved at bruge en varmeproces, hvor ammoniak strippes fra det udfældede struvit og ved at tilbageføre det varmebehandlede struvit og benytte dette som fældningsmiddel. Denne proces blev alene testet i laboratoriet.
Baggrund Aaby Renseanlæg er et aktiv slamanlæg, opført i 1991-1993 med en kapacitet på ca. 93.000 PE. Anlægget har biologisk P-fjernelse og en rådnetank for udrådning af bioslam. Rådnetanken er etableret i 1996 og ombygget til termofil udrådning. Anlægget er optimeret med styring af N- og P- fjernelse vha. online-styring i perioden 2007-2011.
staller fra rådnetanken hhv fra væggen ca. 4 cm lange krystaller og groft ”sand” fra bunden af tanken (i alt ca. 60 tons!).
Figur 1: Krystaller fra Rådnetank på Åby Renseanlæg.
Teori Struvit, der består af magnesium, ammonium og fosfat, udfælder ved neutral pH efter nedenstående reaktion. Mg2+ + NH4+ + HPO42-- + OH- + 5H2O <=> MgNH4PO4 · 6H2O (s) Kinetikken for udfældningen, krystaldannelsen og granuleringen er meget kompleks. Udfældningen afhænger af trykforhold, temperatur, pH og tilstedeværelsen af udfældningskim. Formålet med pilotforsøgene var at finde relevante procesparametre for praktisk brug i processen. Målet med processen er at opnå en høj grad af fosfor-reduktion for derved at undgå udfældninger i nedstrøms udstyr efter afvandingen, og at sænke den interne belastning med fosfor.
Fosforfældning på rejektvand, pilotforsøg Pilotanlægget til rejektvand er baseret på en reaktor med fluidiseret krystallisering og granulering. Reaktoren er udført i pvc og pumper, ventiler og målere er forbundet til SRO-anlægget på Aaby Renseanlæg. Reaktoren har et volumen på 100 liter og blev under testen belastet med et flow på 100 – 800 l/h. Rejektvandsmængden på Aaby renseanlæg udgør 25 m3/h og anlægget har dermed en skala på 1:10 eller 1:25 afhængigt af, om der benyttes en buffertank for rejektvand.
Efter disse ændringer er der observeret et antal af problemer: • Problemer med recirkulation af slam gennem varmevekslere • Tilstopning af rør og pumper for rejektvand • Forringelse af biogaskvalitet pga. dårlig omrøring og ustabil temperatur.
Pilotanlægget er designet til at have følgende funktioner indbygget: • Reaktoren skal have opadgående flow, der kan fluidisere udfældede partikler og en konisk bund, hvor partikler kan udtages. • Sedimentation og udløb i toppen i reaktoren. • Den opadgående bevægelse og omrøring i reaktoren etableres ved beluftning i et indre rør.
Tilstopningerne i systemet førte i løbet af foråret 2011 til at driften af rådnetanken blev afbrudt, således at tanken kunne blive tømt, inspiceret og rengjort. Billederne viser struvitkry-
Natriumhydroxid og CO2-stripning benyttes til pH-styring. I forsøget er den hydrauliske opholdstid 10- 60 minutter. Den producerede struvit udtages i bunden af reaktoren via en
52
Spildevandsteknisk Tidsskrift nr. 5 - 2011