Problem och lösningar vid processoptimering av ... - BOFFE.COM
Problem och lösningar vid processoptimering av ... - BOFFE.COM
Problem och lösningar vid processoptimering av ... - BOFFE.COM
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
VA-Forsk rapport Nr 2005-10<br />
<strong>Problem</strong> <strong>och</strong> <strong>lösningar</strong><br />
<strong>vid</strong> <strong>processoptimering</strong> <strong>av</strong><br />
rötkammardriften <strong>vid</strong><br />
<strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
Katarina Starberg<br />
Bernt Karlsson<br />
Jan-Erik Larsson<br />
Peter Moraeus<br />
Anna Lindberg<br />
VA-Forsk
VA-Forsk<br />
VA-Forsk är kommunernas eget FoU-program om kommunal VA-teknik. Programmet finansieras i sin<br />
helhet <strong>av</strong> kommunerna, vilket är unikt på så sätt att statliga medel tidigare alltid använts för denna typ<br />
<strong>av</strong> verksamhet. FoU-<strong>av</strong>giften är för närvarande 1,05 kronor per kommuninnevånare <strong>och</strong> år. Avgiften är<br />
obligatorisk. Nästan alla kommuner är med i programmet, vilket innebär att budgeten årligen omfattar<br />
drygt åtta miljoner kronor.<br />
VA-Forsk initierades gemensamt <strong>av</strong> Svenska Kommunförbundet <strong>och</strong> Svenskt Vatten. Verksamheten<br />
påbörjades år 1990. Programmet lägger tonvikten på tillämpad forskning <strong>och</strong> utveckling inom det<br />
kommunala VA-området. Projekt bedrivs inom hela det VA-tekniska fältet under huvudrubrikerna:<br />
Dricksvatten<br />
Ledningsnät<br />
Avloppsvattenrening<br />
Ekonomi <strong>och</strong> organisation<br />
Utbildning <strong>och</strong> information<br />
VA-Forsk styrs <strong>av</strong> en kommitté, som utses <strong>av</strong> styrelsen för Svenskt Vatten AB. För närvarande har<br />
kommittén följande sammansättning:<br />
Anders Lago, ordförande<br />
Olof Bergstedt<br />
Roger Bergström<br />
Daniel Hellström<br />
Stefan Marklund<br />
Mikael Medelberg<br />
Anders Moritz<br />
Peter Stahre<br />
Jan Söderström<br />
Göran Tägtström<br />
Agneta Åkerberg<br />
Steinar Nybruket, adjungerad<br />
Thomas Hellström, sekreterare<br />
Södertälje<br />
Göteborgs VA-verk<br />
Svenskt Vatten AB<br />
Stockholm Vatten AB<br />
Luleå<br />
Roslagsvatten AB<br />
Linköping<br />
VA-verket Malmö<br />
Sv Kommunförbundet<br />
Borlänge<br />
Falkenberg<br />
NORVAR, Norge<br />
Svenskt Vatten AB<br />
Författarna är ensamma ansvariga för rapportens innehåll, varför detta ej kan<br />
åberopas såsom representerande Svenskt Vattens ståndpunkt.<br />
VA-Forsk<br />
Svenskt Vatten AB<br />
Box 47607<br />
117 94 Stockholm<br />
Tfn 08-506 002 00<br />
Fax 08-506 002 10<br />
svensktvatten@svensktvatten.se<br />
www.svensktvatten.se<br />
Svenskt Vatten AB är servicebolag till föreningen Svenskt Vatten.
VA-Forsk Bibliografiska uppgifter för nr 2005-10<br />
Rapportens titel:<br />
Title of the report:<br />
<strong>Problem</strong> <strong>och</strong> <strong>lösningar</strong> <strong>vid</strong> <strong>processoptimering</strong> <strong>av</strong> rötkammardriften <strong>vid</strong> <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
<strong>Problem</strong>s and solutions during process optimisation of the sludge treatment<br />
at wastewater treatment plants<br />
Rapportens beteckning<br />
Nr i VA-Forsk-serien: 2005-10<br />
Författare:<br />
Katarina Starberg, Bernt Karlsson, Jan-Erik Larsson <strong>och</strong> Peter Moraeus,<br />
SWECO VIAK AB; Anna Lindberg, ITT Flygt AB<br />
VA-Forsk-projektnr: 23-121<br />
Projektets namn:<br />
Projektets finansiering:<br />
<strong>Problem</strong> <strong>och</strong> <strong>lösningar</strong> <strong>vid</strong> <strong>processoptimering</strong> <strong>av</strong> rötkammardriften <strong>vid</strong> <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
VA-Forsk, SWECO VIAK AB, ITT Flygt AB<br />
Rapportens omfattning<br />
Sidantal: 47<br />
Format:<br />
A4<br />
Sökord:<br />
Keywords:<br />
Sammandrag:<br />
Abstract:<br />
Målgrupper:<br />
Omslagsbild:<br />
Rapporten beställs från:<br />
Avloppsslam, slambehandling, <strong>processoptimering</strong>, energioptimering<br />
Sewage sludge, sludge treatment, process optimisation, energy optimisation<br />
Sammanställning <strong>av</strong> olika möjligheter <strong>och</strong> begränsningar <strong>vid</strong> slamhanteringen<br />
<strong>vid</strong> <strong>av</strong>loppsreningsverk. Genomgång <strong>av</strong> slambehandlingsstegen förtjockning,<br />
rötning <strong>och</strong> slut<strong>av</strong>vattning <strong>och</strong> tillhörande slamhantering (pumpning, omblandning,<br />
uppvärmning <strong>och</strong> värmeåtervinning). Erfarenheter, fallgropar <strong>och</strong><br />
tänkbara förbättringsåtgärder diskuteras.<br />
Review of possible solutions and limitations in sludge treatment at wastewater<br />
treatment plants, including major sludge treatment stages such as<br />
thickening, anaerobic digestion and final dewatering and associated handling<br />
processes (pumping, stirring, heating, heat recovery). Experiences, pitfalls<br />
and possibilities for upgrading are discussed.<br />
Drift- <strong>och</strong> processansvariga <strong>vid</strong> <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
Rötkammare, Uppsala, foto Katarina Starberg; Pump, Boden, foto Jan-Erik<br />
Larsson; Centrifuger, Uppsala, foto Katarina Starberg; Värmeväxlare, Käppala,<br />
foto Bernt J V Karlsson<br />
Finns att hämta hem som pdf-fil från Svenskt Vattens hemsida<br />
www.svensktvatten.se<br />
Utgivningsår: 2005<br />
Utgivare:<br />
Svenskt Vatten AB<br />
© Svenskt Vatten AB<br />
Grafisk formgivning: Victoria Björk, Svenskt Vatten
Förord<br />
Detta arbete har initierats <strong>av</strong> Svenskt Vattens <strong>av</strong>loppskommitté VAK <strong>och</strong> SWECO<br />
VIAK AB. Projektet har samfinansierats <strong>av</strong> VA-Forsk, SWECO VIAK AB <strong>och</strong><br />
ITT Flygt.<br />
Avloppskommitténs representanter i studien har varit Bengt Göran Hellström,<br />
Stockholm Vatten <strong>och</strong> Leif Eriksson, Örebro Avloppsreningsverk.<br />
Projektet har genomförts <strong>av</strong> Katarina Starberg (projektledare), Jan-Erik Larsson,<br />
Bernt Karlsson <strong>och</strong> Peter Moraeus från SWECO VIAK samt Anna Lindberg från<br />
ITT Flygt.<br />
Vi vill speciellt rikta ett varmt tack till all medverkande <strong>vid</strong> de VA-anläggningar<br />
runt om i landet som deltagit i studien genom att ta emot oss <strong>vid</strong> sina anläggningar,<br />
svara på våra många frågor <strong>och</strong> bidra med driftdata <strong>och</strong> värdefulla<br />
synpunkter:<br />
Brynolf Wickström, Svedjans ARV, Boden<br />
Wilford Strandsäter, Simsholmens ARV, Jönköping<br />
Ola Person <strong>och</strong> Halina Rybczynski, Tegelvikens ARV, Kalmar<br />
Torsten Palmgren, Käppal<strong>av</strong>erket, Lidingö<br />
Roland Johansson, Sandholmens ARV, Piteå<br />
Ulf Sundberg, Sala ARV, Sala<br />
Mats Ejderby, Henriksdals ARV, Stockholm<br />
Gunilla Edmark <strong>och</strong> Stefan Grannas, Fillanverket, Sundsvall<br />
Marcus Månsson, Näckströms ARV, Tranås<br />
Annette Börjesson, Ar<strong>vid</strong>storps ARV, Trollhättan<br />
Hans Holmström <strong>och</strong> Anna Marmbrant, Kungsängsverket, Uppsala<br />
Leif Eriksson, Skebäcksverket, Örebro<br />
Stockholm, 2005-02-18<br />
Katarina Starberg<br />
3
Innehåll<br />
Förord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />
Sammanfattning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
1 Bakgrund <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />
2 Inledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />
2.1 Avgränsningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />
2.2 Tillvägagångssätt/metodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />
2.3 Rapportens upplägg <strong>och</strong> innehåll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />
3 Förtjockning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
3.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
3.2 Olika typer <strong>av</strong> förtjockarutrustning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
3.3 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />
4 Rötning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
4.1 Olika typer <strong>av</strong> rötningsprocesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
4.1.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
4.1.2 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
4.2 Olika typer <strong>av</strong> omblandnings-system i rötkammare . . . . . . . . . 19<br />
4.2.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />
4.2.2 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
4.3 Olika typer <strong>av</strong> uppvärmningssystem i rötkammare . . . . . . . . . 21<br />
4.3.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />
4.3.2 Olika typer <strong>av</strong> utrustning för uppvärmning <strong>av</strong> slam . . . . . . . . . . . . 22<br />
4.3.3 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23<br />
4.4 Isolering <strong>av</strong> rötkammaren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24<br />
4.5 Olika typer <strong>av</strong> värmeåtervinningssystem <strong>vid</strong> rötning . . . . . . . . 25<br />
4.5.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />
4.5.2 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27<br />
5 Pumpning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />
5.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />
5.2 Beskrivning <strong>av</strong> olika typer <strong>av</strong> pumpar för slam . . . . . . . . . . . . . 31<br />
5.3 Erfarenheter <strong>och</strong> driftfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />
6 Slamlagring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34<br />
6.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34<br />
6.2 Omrörning i slamlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34<br />
6.3 Säkerhetsaspekter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35<br />
7 Slut<strong>av</strong>vattning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35<br />
7.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35<br />
7.2 Olika typer <strong>av</strong> <strong>av</strong>vattningsutrustning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<br />
5
7.2.1 Bandfilterpressar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<br />
7.2.2 Centrifuger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<br />
7.2.3 Kammarfilterpressar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37<br />
7.3 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />
8 Nyckeltal <strong>och</strong> data från slambehandling . . . . . . . . . . . . . . 38<br />
8.1 Värmeförbrukning <strong>och</strong> värmeåtervinning . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />
8.2 Elförbrukning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<br />
8.3 Rötning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42<br />
8.4 Polymerförbrukning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<br />
9 Sammanfattande slutsatser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44<br />
Referenser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46<br />
Bilaga A Exempel på uppföljningsmall för driften <strong>vid</strong><br />
<strong>av</strong>loppsreningsverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />
6
Sammanfattning<br />
Under senare år har intresset för slambehandlingen <strong>vid</strong> svenska <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
ökat markant. Drivkrafterna för utvecklingen är flera. Dels har förutsättningarna<br />
för extern användning <strong>av</strong> biogas ökat kraftigt, vilket motiverat energibesparande<br />
åtgärder <strong>och</strong> optimering <strong>av</strong> rötningsprocessen. Dels har miljölagstiftningen<br />
skärpts. Både kommande hygieniseringskr<strong>av</strong> för slam <strong>och</strong> deponeringsförbudet<br />
för organiskt <strong>av</strong>fall får stora konsekvenser för <strong>av</strong>loppsreningsverken <strong>och</strong> har<br />
aktualiserat processer som termofil rötning <strong>och</strong> pastörisering samt metoder för<br />
att minska slammängderna. Vidare har en allmänt förhöjd miljö- <strong>och</strong> kostnadsmedvetenhet<br />
lett till ökade ansträngningar att minimera kostnader <strong>och</strong> resursförbrukning.<br />
Förbättringsåtgärder som genomförts <strong>vid</strong> olika anläggningar har i en del fall<br />
lett till oönskade följdverkningar <strong>och</strong> driftsvårigheter eftersom erfarenheterna<br />
<strong>av</strong> ”nya” processer <strong>och</strong> metoder ofta varit begränsad. Syftet med denna studie är<br />
därför att lyfta fram olika möjligheter <strong>och</strong> begränsningar i slambehandlingen<br />
<strong>och</strong> att sammanställa <strong>och</strong> sprida olika erfarenheter som gjorts <strong>vid</strong> de svenska <strong>av</strong>loppsreningsverken<br />
under senare år. Målsättningen är att i förlängningen bidra<br />
till förbättrade <strong>och</strong> mer kostnadseffektiva tekniska <strong>lösningar</strong>.<br />
Studien omfattar en genomlysning <strong>av</strong> olika slambehandlingssteg (huvudsakligen<br />
förtjockning, rötning <strong>och</strong> slut<strong>av</strong>vattning) samt tillhörande hantering<br />
(pumpning, omblandning, uppvärmning <strong>och</strong> värmeåtervinning). Erfarenheter<br />
<strong>och</strong> fallgropar <strong>vid</strong> de olika stegen diskuteras <strong>och</strong> tänkbara förbättringsåtgärder<br />
samt övergripande slutsatser <strong>och</strong> rekommendationer anges.<br />
Arbetet har genomförts med hjälp <strong>av</strong> 12 referensanläggningar som kopplats<br />
till studien. Drift- <strong>och</strong> processdata samt erfarenheter från dessa anläggningar har<br />
samlats in för att illustrera <strong>och</strong> exemplifiera olika aspekter <strong>av</strong> slambehandlingen.<br />
Olika nyckeltal (såsom energiförbrukning per ton torrsubstans i de olika stegen)<br />
har beräknats.<br />
Sammanfattningsvis visar studien bland annat att energiförbrukningen <strong>vid</strong><br />
slambehandlingen <strong>vid</strong> olika anläggningar varierar kraftigt, att många anläggningar<br />
inte optimalt utformade <strong>och</strong> att det finns stora möjligheter till energibesparingar,<br />
såväl el som värme. Störst besparingspotential förefaller finnas <strong>vid</strong><br />
de små <strong>och</strong> medelstora <strong>av</strong>loppsreningsverken.<br />
7
Summary<br />
The interest in sludge treatment at Swedish wastewater treatment plants has<br />
increased noticeably in recent years. There are several driving forces for this<br />
development. First of all, the possibilities for external utilisation of biogas h<strong>av</strong>e<br />
increased, which has motivated energy s<strong>av</strong>ing measures and optimisation of the<br />
digestion process. Also, the environmental legislation has become more stringent.<br />
The upcoming requirement for hygienisation of sludge and the ban on landfill<br />
of organic waste both greatly impact the external demands on wastewater treatment<br />
plants and h<strong>av</strong>e brought to the fore processes such as thermophilic digestion<br />
and pasteurisation along with methods to reduce the sludge amounts. Further,<br />
a generally augmented level of environmental and cost awareness has led to increased<br />
efforts to minimise costs and use of resources.<br />
Upgrading measures that – for the reasons above – h<strong>av</strong>e been implemented at<br />
different plants h<strong>av</strong>e in some cases led to unwanted consequences and operational<br />
difficulties since the experience from “new” processes and methods often has been<br />
limited. The purpose of this study is to point out different possibilities and limitations<br />
in sludge treatment and to compile and share the different experiences<br />
made at the Swedish WWTPs in recent years. The intention is to, in a long-term<br />
perspective, contribute to improved and more cost-effective technical solutions.<br />
The study is a review and analysis of different sludge treatment stages (thickening,<br />
anaerobic digestion and final dewatering) and the associated handling<br />
processes (pumping, stirring, heating, heat recovery). Experiences and pitfalls at<br />
the different stages are discussed and possible enhancement measures are specified.<br />
Conclusions and recommendations are made.<br />
The review was carried out in cooperation with 12 reference plants associated<br />
with the study. Operational and process data from these plants were collected to<br />
illustrate and exemplify different aspects of the sludge treatment. Certain key<br />
figures (such as energy consumption per tonne of dry solids) were estimated for<br />
the different stages.<br />
The study shows that the energy consumption for sludge treatment varies<br />
greatly among different wastewater treatment plants, that many plants are not<br />
optimally designed and that there are great possibilities for energy s<strong>av</strong>ings, both<br />
of electricity and of heat. The greatest potential for energy s<strong>av</strong>ings appear to<br />
exist at the small and medium sized plants.<br />
8
1 Bakgrund <strong>och</strong> syfte<br />
Kostnaden för slambehandlingen <strong>vid</strong> svenska <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
är i det närmaste lika stor som<br />
kostnaden för <strong>av</strong>loppsvattenbehandlingen. Med kostnaden<br />
menas här den totala kostnaden inkluderat<br />
kapital-, personal, underhåll- samt driftkostnader. En<br />
inte helt ovanlig fördelning mellan de olika delar som<br />
bidrar till den totala kostnaden för slambehandlingen<br />
visas nedan (exempel från en <strong>av</strong> referensanläggningarna<br />
i studien).<br />
Underhåll<br />
4 %<br />
Kemikalier<br />
9 %<br />
Värme, el,<br />
vatten<br />
21 %<br />
Kapital<br />
5 %<br />
Övrigt<br />
5 %<br />
Slutomhändertagande<br />
29 %<br />
Personal<br />
27 %<br />
Figur 1-1. Fördelning <strong>av</strong> kostnader för slambehandling<br />
(exempel från en <strong>av</strong> studiens referensanläggningar).<br />
Fördelningen mellan kostnaderna visar tydligt att<br />
kostnaderna för slutomhändertagande <strong>av</strong> slammet,<br />
personal samt värme <strong>och</strong> el dominerar. Studien har<br />
därför huvudsakligen fokuserats på energioptimering<br />
<strong>och</strong> förbättrad rötningsprocess i syfte att minska<br />
slammängden för slutomhändertagande.<br />
Värmeförbrukningen sker huvudsakligen i rötningssteget,<br />
som är den största enskilda förbrukaren<br />
<strong>av</strong> värmeenergi för hela <strong>av</strong>loppsreningsverket. Detta<br />
steg är ofta eftersatt. Ineffektiva uppvärmningssystem<br />
<strong>och</strong> – med dagens mått mätt – illa utformade<br />
process<strong>lösningar</strong> är tyvärr inte ovanliga. En stor andel<br />
<strong>av</strong> de befintliga svenska rötkamrarna uppfördes<br />
under en period då biogas inte utnyttjades som energikälla<br />
utanför reningsverken <strong>och</strong> rötningssystemen är<br />
därför ofta inte optimalt utformade ur energisynpunkt.<br />
Om- <strong>och</strong> tillbyggnationer har naturligtvis<br />
9<br />
skett under årens lopp, men behovet <strong>av</strong> energibesparande<br />
<strong>och</strong> processoptimerande åtgärder är fortfarande<br />
stort.<br />
I dagsläget är förutsättningarna för produktion<br />
<strong>och</strong> extern försäljning <strong>av</strong> biogas markant förändrade<br />
<strong>och</strong> det finns nu på många platser en stor efterfrågan<br />
<strong>av</strong> gas <strong>och</strong>/eller värmeenergi. Maximering <strong>av</strong> mängden<br />
biogas som kan försäljas externt kräver att det<br />
interna uppvärmningsbehovet <strong>vid</strong> anläggningen minimeras,<br />
<strong>och</strong> många VA-verksamheter har därför infört<br />
olika förbättringsåtgärder i detta syfte. Även det<br />
senaste decenniets allmänna ekonomiska åtstramning<br />
i kommunerna har bidragit till att motivera en<br />
översyn <strong>av</strong> befintliga system.<br />
Slammängden för slutomhändertagande påverkas<br />
framförallt <strong>av</strong> <strong>av</strong>vattningen i kombination med utformningen<br />
<strong>av</strong> rötningsprocessen <strong>och</strong> förutsättningarna<br />
för denna (t.ex. TS-halt på ingående slam).<br />
I slambehandlingen finns en stor besparingspotential.<br />
Som exempel kan nämnas att förtjockning<br />
<strong>av</strong> slammet före rötning från 2 till 6 % TS-halt reducerar<br />
värmebehovet för uppvärmning <strong>av</strong> rötningen<br />
med ca 800 kWh/ton TS (<strong>vid</strong> mesofil rötning).<br />
Utöver rent ekonomiska skäl finns det även andra<br />
drivkrafter för det ökade intresse för slambehandlingen<br />
som kunnat märkas under senare år. Bland<br />
annat är det en skärpt miljölagstiftning som ligger<br />
till grund för utvecklingen, <strong>och</strong> då framför allt kommande<br />
hygieniseringskr<strong>av</strong> på slam samt deponeringsförbudet<br />
för organiskt <strong>av</strong>fall. Hygieniseringsaspekten<br />
har bland annat medfört att intresset för termofil<br />
rötning <strong>och</strong> pastörisering har ökat kraftigt. Deponeringsförbudet<br />
har ökat ansträngningarna att minska<br />
slammängderna.<br />
Många VA-verksamheter som infört ”nya” processer<br />
<strong>och</strong> förbättringsåtgärder har dock <strong>vid</strong> sidan<br />
<strong>av</strong> de positiva effekter som uppnåtts även erfarit olika<br />
negativa följdverkningar i form <strong>av</strong> driftstörningar.<br />
För att anknyta till förtjockningsexemplet ovan kan<br />
det exempelvis röra sig om svårigheter att pumpa<br />
förtjockat slam över en viss TS-halt.<br />
Syftet med denna studie har varit att sammanställa<br />
<strong>och</strong> sprida olika erfarenheter som gjorts kring<br />
slambehandlingen <strong>vid</strong> de svenska <strong>av</strong>loppsreningsverken<br />
under senare år <strong>och</strong> lyfta fram olika möjligheter<br />
<strong>och</strong> begränsningar. Målsättningen är att i<br />
förlängningen bidra till förbättrade <strong>och</strong> mer kostnadseffektiva<br />
tekniska <strong>lösningar</strong>.
2 Inledning<br />
2.1 Avgränsningar<br />
Sammanställningen omfattar följande huvudsakliga<br />
delar i slambehandlingen:<br />
förtjockning<br />
pumpning<br />
rötning, inklusive omblandning, uppvärmning<br />
<strong>och</strong> värmeåtervinning<br />
slut<strong>av</strong>vattning<br />
Varje referensanläggning besöktes <strong>och</strong> tillsammans<br />
med drift- eller processansvarig samt i vissa fall annan<br />
personal företogs en genomgång <strong>av</strong> befintliga<br />
processer. Drift- <strong>och</strong> processdata från varje anläggning<br />
samlades in såväl muntligt som via enkätmaterial,<br />
<strong>och</strong> drifterfarenheter inhämtades <strong>och</strong> diskuterades.<br />
Enkätmaterialet redovisas i bilaga A.<br />
I många fall saknades vissa uppgifter (t.ex. uppgifter<br />
<strong>av</strong>seende energiförbrukning, motoreffekter,<br />
etc.) <strong>och</strong> i flera fall genomförde anläggningsansvarig<br />
egna mätningar <strong>och</strong> kompletterade uppgifterna.<br />
Det skall understrykas att respektive anläggning<br />
inte redovisas separat. I efterföljande framställning<br />
används insamlad information huvudsakligen för att<br />
exemplifiera olika problemställningar. Uppgifterna<br />
(mätdata) från respektive anläggning har dock bearbetats<br />
i syfte att kunna göra relevanta jämförelser<br />
<strong>och</strong> få en sammantagen lägesbeskrivning.<br />
Tabell 2-1. Referensanläggningar som deltagit i studien.<br />
2.2 Tillvägagångssätt/metodik<br />
Kommun<br />
Anläggning<br />
(<strong>av</strong>loppsreningsverk)<br />
Storlek<br />
pe<br />
(dim)<br />
Belastning<br />
pe<br />
(aktuell)<br />
Arbetet har genomförts med hjälp <strong>av</strong> 12 stycken<br />
referensanläggningar (svenska <strong>av</strong>loppsreningsverk)<br />
som kopplats till studien. Anläggningarna valdes ut<br />
på basis <strong>av</strong> följande kriterier:<br />
driftdata skulle finnas tillgängliga (i så stor utsträckning<br />
som möjligt)<br />
medverkande <strong>vid</strong> anläggningen skulle ställa sig<br />
positiva till att delta i studien<br />
Dessutom skulle anläggningarna representera stor<br />
spridning med <strong>av</strong>seende på:<br />
storlek<br />
geografiskt läge<br />
olika slambehandlingsmetoder<br />
Ett 20–25-tal VA-anläggningar tillfrågades om medverkan.<br />
Baserat på kriterierna ovan valdes slutligen<br />
följande referensanläggningar ut för att delta i studien<br />
(tabell 2-1).<br />
Slambehandlingsprocesserna <strong>vid</strong> respektive verk redovisas<br />
i tabell 2-2. Ambitionen har varit att täcka in<br />
så många olika alternativa tekniker för slambehandlingen<br />
som möjligt utifrån rådande förutsättningar.<br />
Målsättningen har varit att få en så god spridning<br />
som möjligt <strong>och</strong> identifiera vanliga <strong>och</strong> gemensamma<br />
driftproblem. Den enda tekniken som inte kunnat<br />
inkluderas har varit flotation för förtjockning.<br />
10<br />
Boden Svedjan 33 000 24 000<br />
Stockholm Henriksdal 900 000 770 000<br />
Jönköping Simsholmen 95 000 72 000<br />
Kalmar Tegelviken 100 000 85 000<br />
Lidingö Käppal<strong>av</strong>erket<br />
700 000 450 000<br />
Piteå Sandholmen 35 000 30 000<br />
Sala Sala 15 600 12 000<br />
Sundsvall Fillanverket 30 000 24 000<br />
Tranås Näckström 48 000 15 000<br />
Trollhättan Ar<strong>vid</strong>storp 65 000 48 000<br />
Uppsala Kungsängsverket<br />
200 000 181 000<br />
Örebro Skebäcksverket<br />
220 000 135 000<br />
2.3 Rapportens upplägg<br />
<strong>och</strong> innehåll<br />
I efterföljande kapitel beskrivs de olika slambehandlingsstegen.<br />
Varje kapitel inleds med en beskrivning <strong>av</strong> slambehandlingssteget<br />
<strong>och</strong> dess syfte, samt i vissa fall
Tabell 2-2. Slambehandlingsprocesser- <strong>och</strong> system <strong>vid</strong> referensanläggningarna.<br />
Boden<br />
Jönköping<br />
Kalmar<br />
Lidingö<br />
Piteå<br />
Sala<br />
Stockholm<br />
Sundsvall<br />
Tranås<br />
Trollhättan<br />
Uppsala<br />
Örebro<br />
Slammottagning<br />
Inget externt slam tas emot<br />
Externt slam från andra ARV<br />
Brunnsslam/septiskt slam<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Förtjockning, primärslam<br />
Gr<strong>av</strong>imetrisk<br />
Silduk/Silbandsduk<br />
Siltrumma<br />
Centrifug<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Flotation<br />
Förtjockning, överskottsslam<br />
Gr<strong>av</strong>imetrisk<br />
Silduk/Silbandsduk<br />
Siltrumma<br />
Centrifug<br />
Flotation<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Uppvärmning<br />
VVX på cirkulationsslinga till RK<br />
VVX på ingående slamflöde<br />
Värmeöverföringsytor i rötkammaren<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Rötningstemperatur<br />
Termofil<br />
Mesofil<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Sam/separat rötning<br />
Separat rötning ö-slam/p-slam<br />
Samrötning ö-slam/p-slam<br />
Samrötning externt <strong>av</strong>fall<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Omrörning rötkammare<br />
Gasomrörning<br />
Mekanisk omrörning<br />
Cirkulationspumpning<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Värmeåtervinning<br />
Ingen<br />
Slam/vatten/slam VVX<br />
Slam/slam VVX<br />
Värmepump<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
Avvattning<br />
Kammarfilterpress<br />
Centrifug<br />
Silbandspress<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
11
grundläggande vetenskapliga samband som ligger<br />
till grund för tekniken.<br />
Därefter följer en kort beskrivning <strong>av</strong> i Sverige<br />
vanligt förekommande metoder <strong>och</strong> utrustning för<br />
slambehandlingen. Denna genomgång görs i orienterande<br />
syfte <strong>och</strong> är inte <strong>av</strong>sedd att vara fullständig.<br />
Den innebär inte heller någon rekommendation för<br />
en viss maskinkomponent eller metod. För grundläggande<br />
metodbeskrivning hänvisas till tidigare<br />
publicerade arbeten, VAV P51 (1984) <strong>och</strong> Svenska<br />
kommunförbundets kompendium om <strong>av</strong>loppsteknik<br />
(1989).<br />
Vidare beskrivs olika problemställningar <strong>och</strong> tänkbara<br />
förbättringsåtgärder för att optimera processer<br />
<strong>och</strong> energiförbrukning i slambehandlingen. För varje<br />
åtgärd beskrivs såväl positiva som negativa konsekvenser,<br />
dvs. de fördel(ar) som åtgärden medför<br />
men även de tekniska följdproblem <strong>och</strong> driftstörningar<br />
som kan uppträda. Dessutom redovisas de<br />
viktigaste kriterierna för att en viss åtgärd skall vara<br />
aktuell.<br />
De problem som kan uppträda i driften har hämtats<br />
i stor utsträckning från de deltagande referensanläggningarna,<br />
men även kompletterats med projektgenomförarnas<br />
egna erfarenheter från en mängd<br />
olika projekt <strong>och</strong> uppdrag.<br />
I ett <strong>av</strong>slutande kapitel har slutligen olika nyckeltal<br />
för driften beräknats baserat på driftdata från de<br />
olika referensanläggningarna.<br />
3 Förtjockning<br />
3.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
Med förtjockning <strong>av</strong> slam <strong>av</strong>ses en separation <strong>av</strong> fritt<br />
vatten med syfte att uppnå en förhöjd TS-halt för<br />
effektivare stabilisering <strong>av</strong> slammet. En högre TShalt<br />
innebär en mindre mängd att behandla genom<br />
stabilisering <strong>och</strong> därmed mindre reaktorvolym eller<br />
längre uppehållstid i befintlig reaktorvolym <strong>och</strong> dessutom<br />
mindre volymer att värma upp.<br />
Förtjockning <strong>av</strong> slam före rötning åstadkommer<br />
följande:<br />
12<br />
minskar uppvärmningskostnaderna <strong>vid</strong> den efterföljande<br />
rötningen (huvudsaklig anledning)<br />
ökar uppehållstiden i rötkammare vilket kan ge<br />
ökad nedbrytning <strong>och</strong> gasproduktion<br />
mindre rötningsvolymer krävs vilket ger ett minskat<br />
investeringsbehov <strong>vid</strong> nyanläggning<br />
minskar slamflödena vilket minskar elenergiförbrukningen<br />
<strong>vid</strong> pumpning <strong>av</strong> slammet (ökade<br />
tryckfall på grund <strong>av</strong> slammets högre viskositet<br />
kan dock motverka denna effekt).<br />
ger ett tjockare slam <strong>och</strong> mindre mängd in till<br />
<strong>av</strong>vattningen, vilket ger lägre energiförbrukning<br />
<strong>och</strong> bättre resultat <strong>vid</strong> slut<strong>av</strong>vattningen<br />
Flera <strong>av</strong> dessa effekter samverkar <strong>och</strong> resulterar i<br />
minskade slammängder <strong>och</strong> i förlängningen minskade<br />
kostnader för transport <strong>och</strong> omhändertagande<br />
<strong>av</strong> slammet. Här kan stora vinster göras eftersom<br />
dessa kostnader ofta utgör en <strong>av</strong> de stora utgiftsposterna<br />
i verksamheten.<br />
Förtjockning är i det här sammanhanget naturligtvis<br />
fördelaktigt för hela slammängden. Primärslam<br />
är relativt lättsedimenterat <strong>och</strong> en förtjockning<br />
sker redan i försedimenteringen (till minst ca 3–4 %<br />
TS), varifrån slammet pumpas direkt in till rötkammaren.<br />
Överskottsslammet är betydligt mer svårsedimenterat<br />
<strong>och</strong> TS-halterna är generellt mycket<br />
låga på utgående överskottsslam från biosteget (ca<br />
0,5–1 % TS). I många fall leds överskottsslammet<br />
tillbaka till primärslamfickorna, varifrån det resulterande<br />
blandslammet pumpas <strong>vid</strong>are till rötkammare.<br />
Överskottsslammet kan även förtjockas i vanliga<br />
gr<strong>av</strong>itationsförtjockare eller med någon maskinell<br />
metod. Alternativt kan flotation användas som <strong>av</strong>skiljningsmetod<br />
för ett svårsedimenterat överskottsslam.<br />
Av ekonomiska skäl (höga driftkostnader) är<br />
denna metod dock ovanlig i Sverige.<br />
Skall slammet förtjockas ytterligare krävs någon<br />
form <strong>av</strong> maskinell utrustning såsom centrifuger,<br />
trumförtjockare eller liknande. Det är framför allt<br />
denna typ <strong>av</strong> förtjockning som kan ställa till en del<br />
följdproblem i driften.<br />
Vilket resultat som uppnås beror starkt <strong>av</strong> slammets<br />
karaktär (typ <strong>av</strong> slam, kemisk sammansättning,<br />
vilken fällningskemikalie som använts, etc.). De<br />
lokala variationerna kan vara stora <strong>och</strong> det som<br />
fungerar bra <strong>vid</strong> en anläggning kan ge dåliga resultat<br />
<strong>vid</strong> en annan.<br />
Förtjockning före rötning är speciellt intressant i<br />
det fall det finns <strong>av</strong>sättningsmöjligheter för biogasen
internt eller externt. Energipriset måste då vara tillräckligt<br />
högt för att åtgärden skall ha betydelse i<br />
sammanhanget. Förtjockning kan dock även vara<br />
motiverat enbart genom den processmässiga fördel<br />
som kan uppnås genom att ökad nedbrytning ger<br />
förbättrad <strong>av</strong>vattning <strong>och</strong> därmed minskade slammängder.<br />
Storleksordningen för en investering <strong>av</strong> förtjockningsutrustning<br />
framgår <strong>av</strong> tabell 3-1, nedan.<br />
Nedanstående kostnader blir höga för fallet centrifug<br />
eftersom de <strong>av</strong>ser förtjockning <strong>av</strong> hela slammängden.<br />
Centrifugering kan dock vara lönsamt för<br />
separat förtjockning <strong>av</strong> överskottsslam.<br />
Figur 3-1 visar erforderlig värmeenergiförbrukning<br />
<strong>vid</strong> olika ingående TS-halter till rötkammaren.<br />
I det fall TS-halten höjs från 2 till 6 % reduceras<br />
uppvärmningsbehovet med ca 800 kWh/ton TS. Om<br />
man antar att biogas används för uppvärmningen<br />
<strong>och</strong> denna kan försäljas till ett pris <strong>av</strong> 20 öre/kWh<br />
blir kostnadsbesparingen 700 000 kr/år för en medelstor<br />
anläggning. Med en <strong>av</strong>skrivningstid på ca 15 år<br />
blir kapitaltjänstkostnaden ca 50 000 kr/år för trumeller<br />
bandförtjockare (maskin + installation). Driftkostnaderna<br />
exklusive polymer uppgår till ca 60 000<br />
kr/år. Med en antagen polymerförbrukning <strong>av</strong> ca<br />
2–3 kg/ton TS uppgår polymerkostnaden till ca<br />
250 000–300 000 kr/år. Under dessa förutsättningar<br />
erhålls en nettobesparing på ca 300 000 kr/år genom<br />
förtjockningssteget.<br />
Förtjockning <strong>vid</strong> termofil<br />
respektive mesofil rötning<br />
Effekterna <strong>av</strong> förtjockning i form <strong>av</strong> energibesparing<br />
är positiva <strong>vid</strong> mesofil rötning, men än större<br />
<strong>vid</strong> termofil rötning, vilket illustreras <strong>av</strong> figur 3-2<br />
på nästa sida. Speciellt <strong>vid</strong> eventuell övergång från<br />
mesofil till termofil rötning bör torrsubstanshaltens<br />
inverkan därför studeras noga.<br />
Tabell 3-1. Ungefärliga investeringskostnader för några olika typer <strong>av</strong> förtjockningsutrustning för <strong>av</strong>vattning <strong>av</strong><br />
blandslam.<br />
Typ <strong>av</strong> för<strong>av</strong>vattnare/<br />
förtjockare<br />
Investeringskostnad, T SEK<br />
(maskin- <strong>och</strong> installationskostnad)*<br />
Mindre anläggning<br />
(ca 30 000 pe)<br />
Mellanstor anläggning<br />
(ca 200 000 pe)<br />
Större anläggning<br />
(ca 700 000 pe)<br />
Bandförtjockare 530 580 1 330<br />
Trumförtjockare 250 500 1 200<br />
Centrifug 750 1 250 2 050<br />
* maskinkostnaderna är baserade på uppgifter från maskinleverantörer<br />
2500<br />
2000<br />
kWh/ton TS<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
TS-halt (%)<br />
Figur 3-1. Erforderlig värmeenergiförbrukning <strong>vid</strong> mesofil rötning som funktion <strong>av</strong> TS-halten i inkommande<br />
slamflöde till rötkammaren. Det har antagits att slammet värms upp 20 °C.<br />
13
5000<br />
4500<br />
4000<br />
3500<br />
kWh/ton TS<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
Termofil rötning<br />
Mesofil rötning<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
TS-halt (%)<br />
Figur 3-2. Erforderlig värmeenergiförbrukning <strong>vid</strong> mesofil (∆T = 20) respektive termofil (∆T = 40) rötning som<br />
funktion <strong>av</strong> TS-halt i inkommande slamflöde till rötkammaren.<br />
3.2 Olika typer <strong>av</strong><br />
förtjockarutrustning<br />
Nedan beskrivna förtjockarutrustningar kräver i de<br />
flesta fall tillsats <strong>av</strong> polymer för ett bra resultat.<br />
Skivförtjockare<br />
En skivförtjockare förtjockar slam genom en kombination<br />
<strong>av</strong> statisk <strong>och</strong> mekanisk förtjockning. Förtjockningen<br />
åstadkoms med hjälp <strong>av</strong> en svagt lutande<br />
<strong>och</strong> sakta roterande cirkulär filterskiva försedd med<br />
silduk (figur 3-3). Silduken utgörs <strong>av</strong> ett mikrofilter<br />
med en konstant mask<strong>vid</strong>d på knappt 0,5 mm.<br />
Filterskivan är installerad i en sluten rostfri tank.<br />
Det flockade slammet tillförs förtjockaren på filterskivan<br />
<strong>och</strong> sedimenterar på filterduken, rejektvattnet<br />
går igenom filterduken <strong>och</strong> samlas upp i den nedre<br />
delen <strong>av</strong> förtjockaren. En skrapa ser till att det förtjockade<br />
slammet förs ut ur förtjockaren. Skrapan<br />
hjälper också till att hålla filterduken ren från fibrer.<br />
Det lutande arrangemanget ser till att endast förtjockat<br />
slam med hög TS-halt kan tas ut från förtjockaren.<br />
Kapacitetsområdet för skivförtjockaren ligger<br />
inom låga flödesområden upp till ca 8 m 3 /h.<br />
Bandförtjockare<br />
En bandförtjockare förtjockar slam till största delen<br />
med hjälp <strong>av</strong> gr<strong>av</strong>itationen. Slammet tillförs på ett<br />
sakta roterande silband (ca 15 m/min) som ser till att<br />
vattnet som frigjorts i det flockade slammet dräneras<br />
(figur 3-4 nästa sida). Dräneringen underlättas <strong>av</strong><br />
så kallade plogar som vänder slammet under transporten<br />
på silbandet. Den mekaniska påverkan på<br />
slammet är minimal (jämfört med annan förtjockarutrustning)<br />
under transporten över bandet.<br />
Kapacitetsområdet för bandförtjockare ligger<br />
mellan 10 <strong>och</strong> 150 m 3 /h.<br />
Figur 3-3. Skivförtjockare.<br />
Roterande trumförtjockare<br />
En roterande trumförtjockare separerar slam <strong>och</strong><br />
vatten genom en kombination <strong>av</strong> statisk <strong>och</strong> mekanisk<br />
14
Figur 3-4. Bandförtjockare.<br />
förtjockning. Slammet tillförs på insidan <strong>av</strong> trumman<br />
som är försedd men en silduk. Det förtjockade<br />
slammet behålls på insidan <strong>av</strong> trumman <strong>och</strong> vattnet<br />
passerar genom silduk <strong>och</strong> trumma (figur 3-5).<br />
Kapacitetsområdet ligger mellan ca 7 <strong>och</strong> 120<br />
m 3 /h.<br />
Figur 3-5. Roterande trumförtjockare.<br />
Centrifuger<br />
En centrifug förtjockar slam enbart med hjälp <strong>av</strong><br />
mekanisk energi. De centrala delarna i en centrifug<br />
utgörs <strong>av</strong> en roterande trumma med en oberoende<br />
roterande skruvtransportör invändigt (figur 3-6).<br />
Slammet matas in till blandningskammaren i ”kärnan”<br />
i skruvens första del där polymer tillsätts så<br />
att slammet flockas. Slammet slungas ut genom hål<br />
i blandningskammaren ut mot trummans ytterväggar<br />
<strong>av</strong> rotationen så att <strong>av</strong>vattning sker.<br />
Det <strong>av</strong>vattnade slammet transporteras ut genom<br />
maskinen <strong>av</strong> skruvtransportören. Rejektvattnet pressas<br />
ut genom rejektrör <strong>av</strong> det höga tryck som skapas.<br />
Trumman <strong>och</strong> skruven roterar oberoende <strong>av</strong> varandra<br />
med upp till ca 3 600 varv/min beroende på maskin<br />
<strong>och</strong> slamtyp.<br />
Förtjockning kan ske både medströms <strong>och</strong> motströms.<br />
Medströms förtjockning möjliggör mycket<br />
låga differensvarv. Differensvarvet är skillnaden<br />
mellan trummans <strong>och</strong> skruvtransportörens varvtal<br />
<strong>och</strong> låga differensvarv ger möjlighet till längre uppehållstid<br />
i centrifugen vilket ger torrare slam samt<br />
betydligt mindre slitage.<br />
Ofta används polymerer <strong>vid</strong> centrifugeringen,<br />
men för ett överskottslam med ett slamvolymindex<br />
< 120 krävs oftast ingen polymertillsats.<br />
Figur 3-6. Schematisk beskrivning <strong>av</strong> centrifug.<br />
15
Skruvförtjockare<br />
En skruvförtjockare förtjockar slam genom en kombination<br />
<strong>av</strong> statisk <strong>och</strong> mekanisk förtjockning. I en<br />
skruvförtjockare roterar en snedställd skruv mot en<br />
cylindrisk hålskiva med hålstorlek ca 0,2 mm (figur<br />
3-7).<br />
Figur 3-7. Schematisk bild <strong>av</strong> skruvförtjockare.<br />
Rejektvattnet transporteras genom hålskivan <strong>och</strong> det<br />
förtjockade slammet transporteras uppåt med hjälp<br />
<strong>av</strong> skruven. Hålskivan rengörs från fibrer dels med<br />
hjälp <strong>av</strong> borstar monterade på skruven dels genom<br />
intermittent spolning.<br />
3.3 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar<br />
Pumpning <strong>av</strong> förtjockat slam<br />
Vid förtjockning <strong>av</strong> överskottsslam med centrifuger<br />
kan ofta ca 6–7 % TS nås utan polymerer (om slammets<br />
SVI < ca 120). Dock piskas en hel del luft in i<br />
slammet <strong>vid</strong> centrifugering vilket ger det en speciellt<br />
tjock, ”mousseliknande”, konsistens. Vid förtjockning<br />
med hjälp <strong>av</strong> trumsil, silbandsduk eller annan<br />
liknande utrustning bidrar polymertillsatsen till<br />
samma typ <strong>av</strong> tjocka konsistens. O<strong>av</strong>sett förtjockningsmetod<br />
blir konsekvensen att laminär strömning<br />
erhålls i ledningarna. Denna strömningsbild<br />
ger ingen ”självrensande” effekt varför fett<strong>av</strong>lagringar<br />
längs väggarna ofta syns (gäller huvudsakligen primärslam).<br />
Vid flera <strong>av</strong> de undersökta anläggningarna har<br />
man erfarit att det varit nödvändigt att begränsa TShalten<br />
till ca 5 %, främst på grund <strong>av</strong> de höga tryckfall<br />
som uppstår <strong>vid</strong> pumpning <strong>av</strong> slam med högre<br />
TS-halt. Driftsvårigheterna har i vissa fall även<br />
16<br />
orsakats <strong>av</strong> eller förvärrats genom felaktiga val <strong>av</strong><br />
pump.<br />
Vid pumpning <strong>av</strong> förtjockat slam skall därför<br />
följande beaktas:<br />
Ordentligt statiskt tryck på sugsidan samt korta<br />
<strong>och</strong> <strong>vid</strong>a sugledningar förhindrar begränsningar<br />
i pumpbarhet.<br />
Tryckfall både på sug- <strong>och</strong> trycksidan kan beräknas<br />
med hjälp <strong>av</strong> kända empiriska samband för<br />
slam (Frost 1981). I praktiken har det dock visat<br />
sig att olika formler sällan stämmer fullt ut, varför<br />
lång erfarenhet <strong>och</strong>/eller provpumpning krävs<br />
för att göra en korrekt bedömning.<br />
Välj pump anpassad för beräknat tryckfall <strong>och</strong><br />
flöde eller försäkra att den pump som redan är<br />
installerad klarar <strong>av</strong> den nya driftpunkten som<br />
erhålls efter förtjockning.<br />
Undvik att transportera förtjockat slam långa<br />
sträckor – placera förtjockningsutrustningen så<br />
nära rötkammaren som möjligt.<br />
Igensättningar <strong>av</strong> för<strong>av</strong>vattnare<br />
Igensättningar <strong>av</strong> sildukar är vanligt förekommande.<br />
Sildukarnas skick bör naturligtvis undersökas samt<br />
att rätt täthet (mask<strong>vid</strong>d) används.<br />
En referensanläggning som använder för<strong>av</strong>vattnare<br />
(trumsil) på blandslam rapporterar igensättningar<br />
<strong>av</strong> dukarna på grund <strong>av</strong> fettrikt primärslam, vilket<br />
leder till alltför låga TS-halter in till rötkamrarna.<br />
Hetvattenspolning <strong>av</strong> dukarna med färskvatten har<br />
provats <strong>och</strong> har fungerat väl. Renat <strong>av</strong>loppsvatten<br />
kan också användas om detta är <strong>av</strong> bra kvalitet, dvs.<br />
innehåller få partiklar, eller filtreras. Energikostnaden<br />
för uppvärmningen <strong>av</strong> spolvattnet blir dock (i bägge<br />
fallen) ofta orimligt hög.<br />
En annan anläggning har provat att recirkulera<br />
rejektvatten från silanläggningen för att rengöra<br />
dukarna, detta ledde dock till igensättningar, speciellt<br />
i det fall man använde järnsulfat som fällningskemikalie.<br />
Ett annat problem som ofta förekommit är igensättningar<br />
<strong>av</strong> ledningarna mellan rötkammaren respektive<br />
förtjockaren. Åtgärden mot detta blir att<br />
kontinuerligt spola ledningarna med varmvatten<br />
(t.ex. en gång per vecka). En teknik som <strong>vid</strong> en <strong>av</strong><br />
referensanläggningarna visade sig fungera relativt bra<br />
var att cirkulera varmt rötslam för att lösa upp igensättningarna.
Inmatning till rötkammaren<br />
Förtjockning leder till kraftigt minskade slamflöden.<br />
I det fall befintliga pump- <strong>och</strong> uppvärmningssystem<br />
bibehålls kan detta leda till att kontinuerlig inmatning<br />
till rötkammaren inte kan upprätthållas. Normalt<br />
sett skapar detta inga eller marginella problem i<br />
rötningsprocessen, men får naturligtvis konsekvenser<br />
för processtyrningens utformning.<br />
4 Rötning<br />
vilket dock till stor del kan kompenseras <strong>av</strong> en effektiv<br />
värmeåtervinning.<br />
Ett exempel på olika processval för rötning <strong>av</strong><br />
slam är så kallad enstegs- respektive tvåstegsrötning.<br />
Dessa alternativ finns för de reningsverk som har<br />
två rötkammare. Enstegsrötning innebär att rötkamrarna<br />
drivs parallellt (i ett steg) <strong>och</strong> tvåstegsrötning<br />
innebär att de drivs i serie. En optimerad<br />
rötningsprocess leder till:<br />
God nedbrytning i rötkammaren, som leder till<br />
º Väl stabiliserat slam<br />
º Minskade slammängder<br />
º Ökad biogasproduktion<br />
Mer lätt<strong>av</strong>vattnat slam, som leder till<br />
º Mindre slammängder<br />
º Minskad polymerförbrukning<br />
Rötning <strong>av</strong> slammet görs i syfte att minska slamvolymen<br />
<strong>och</strong> stabilisera slammet. Rötning innebär att<br />
det lättnedbrytbara innehållet i slammet omvandlas<br />
<strong>av</strong> bakterier till stabila slutprodukter. I <strong>och</strong> med<br />
detta sker också en s.k. stabilisering <strong>av</strong> slammet, dvs.<br />
efter rötning kommer slammet inte att undergå <strong>vid</strong>are<br />
nedbrytning som ger upphov till bland annat<br />
dålig lukt.<br />
Rötning sker med hjälp <strong>av</strong> anaeroba bakterier<br />
för vilka syre kan verka toxiskt. Av denna anledning<br />
– <strong>och</strong> för möjligheten att utvinna slutprodukten<br />
biogas – sker rötningen i slutna ”rötkammare”.<br />
4.1 Olika typer <strong>av</strong> rötningsprocesser<br />
4.1.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
För att uppnå rimliga nedbrytningstider kräver de<br />
anaeroba bakterierna förhöjd temperatur. Vanligtvis<br />
sker därför rötningsprocesserna <strong>vid</strong> 35–37 °C (mesofil<br />
rötning) eller 50–55 °C (termofil rötning) vilket<br />
är två temperaturområden där dessa bakteriekulturer<br />
har visat sig ha sitt respektive optimum. Vid det högre<br />
temperaturintervallet, termofil rötning, sker processen<br />
snabbare <strong>och</strong> erforderlig uppehållstid för samma<br />
nedbrytningsgrad är lägre än för mesofil rötning.<br />
En annan positiv effekt <strong>av</strong> termofil rötning är sänkt<br />
viskositet vilket ger bättre förutsättningar för god<br />
omrörning. Den negativa effekten <strong>vid</strong> termofil rötning<br />
är framförallt det större uppvärmningsbehovet,<br />
17<br />
4.1.2 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar<br />
Skumning<br />
Skumning i rötkammaren kan i värsta fall leda till<br />
att slam tränger in i gassystemet som då måste rengöras<br />
(ett omfattande arbete!). Ett tjockt skumtäcke<br />
tar även upp plats i rötkammaren <strong>och</strong> kan leda till<br />
onödigt korta uppehållstider. Dessutom är kraftig<br />
skumning ofta en indikation på processtörning <strong>och</strong><br />
ett vanligt följdproblem är svår<strong>av</strong>vattnat slam. Vanliga<br />
orsaker till skumning kan vara:<br />
Filamentbakterier (se ovan)<br />
Överbelastad rötningsprocess<br />
Dålig omblandning<br />
Vid nyanläggning kan rötkammare dimensioneras<br />
för att ge plats för ett eventuellt skumtäcke. Genom<br />
att minska slammängderna via förtjockning kan i<br />
vissa fall samma effekt uppnås.<br />
En överbelastad rötningsprocess leder till ökad<br />
syrabildning som ”konsumerar” alkalinitet <strong>och</strong> slutligen<br />
sänkt pH. För att åtgärda detta symtom bör<br />
tillsats <strong>av</strong> natriumbikarbonat ske. För anläggningar<br />
som upprepat erfar denna typ <strong>av</strong> processtörning rekommenderas<br />
att alltid ha natriumbikarbonat tillgängligt.<br />
Stora temperaturdifferenser i rötkammaren kan<br />
vara ett resultat <strong>av</strong> dålig omblandning. De kan även<br />
orsakas <strong>av</strong> felaktig eller dålig styrning <strong>av</strong> uppvärmningen<br />
<strong>av</strong> rötslammet. I bägge fallen erhålls negativa<br />
konsekvenser för rötningsprocessen <strong>och</strong> ökad risk för<br />
skumning.
Rötkammare bör förses med siktglas. Detta enkla<br />
hjälpmedel kan vara ett effektivt verktyg för att konstatera<br />
hur processen beter sig <strong>och</strong> framför allt problem<br />
med skumning <strong>och</strong> svämtäcken.<br />
Filamentbakterier/slamsvällning/skumning<br />
Trådbakterier (i Sverige vanligtvis Microthrix parvicella)<br />
är vanligt förekommande, framför allt <strong>vid</strong> reningsverk<br />
med långa uppehållstider (hög slamålder).<br />
Många arbeten har gjorts angående filamentbakterier<br />
(Martins et al. 2004) <strong>och</strong> någon komplett framställning<br />
görs inte här. Vissa erfarenheter är gemensamma<br />
i branschen:<br />
Inblandning <strong>av</strong> gammalt <strong>och</strong> eller/externt slam.<br />
Flera referensanläggningar rapporterar att problemen<br />
med trådbakterier <strong>och</strong> slamsvällning uppkommit<br />
i samband med att man började ta emot<br />
gammalt slam, till exempel brunnsslam eller slam<br />
från annat reningsverk som lagrats under lång tid.<br />
(I förebyggande syfte bör riskerna med att ta emot<br />
”gammalt” slam övervägas noga innan så sker).<br />
Reningsverk med kvävereduktion. De flesta kvävereningsverk<br />
har i någon utsträckning problem<br />
med förekomst <strong>av</strong> trådbakterier <strong>och</strong> slamsvällning,<br />
i vissa fall huvudsakligen i rötkammaren.<br />
Uppträder ofta på hösten. Många reningsverk har<br />
erfarit att de största problemen uppkommer under<br />
höstperioden. En trolig anledning till detta är att<br />
vattentemperaturen ökat under sommaren <strong>och</strong> när<br />
dessa flöden når reningsverken under hösten ökar<br />
trådbakteriernas tillväxt då de trivs bäst i varma<br />
temperaturer.<br />
Någon enkel – eller ens komplicerad – tillförlitlig<br />
metod att komma tillrätta med problemen finns inte<br />
tillgänglig idag. Tänkbara åtgärder, som provats <strong>vid</strong><br />
de olika referensanläggningarna är följande (trådbakterier<br />
kan naturligtvis orsaka slamflykt från biosteget;<br />
här redovisas dock huvudsakligen åtgärder<br />
ur ett rötningsperspektiv):<br />
Kemikaliedosering. De aktiva bakterierna i såväl<br />
biosteget som rötningsprocessen har rund form<br />
<strong>och</strong> minimalt yt-volymsförhållande. Trådbakterier<br />
är långa <strong>och</strong> smala <strong>och</strong> därför ofta känsligare<br />
för störningar. Genom tillsats <strong>av</strong> till exempel<br />
natriumhypoklorit kan man tillfälligtvis åtgärda<br />
symptomen. Detta förfarande har dock karaktären<br />
<strong>av</strong> akutåtgärd i krislägen <strong>och</strong> en driftstrategi<br />
bör upprättas för långsiktig hantering <strong>av</strong> problemet.<br />
18<br />
Olika driftsätt i rötningssteget. Stora problem<br />
kan uppkomma när överskottsslammet (inklusive<br />
trådbakterier) blandas med primärslammet (som<br />
innehåller stora mängder för bakterierna lättillgängligt<br />
organiskt material). En explosionsartad<br />
tillväxt <strong>av</strong> trådbakterierna kan då i värsta fall ske.<br />
I det fall minst två rötkammare med tillräcklig<br />
volym finns tillgängliga kan överskottsslam <strong>och</strong><br />
primärslam rötas parallellt i separata linjer för att<br />
undvika problem; detta kan dock orsaka problem<br />
med tillräckligt långa uppehållstider för slammet<br />
eftersom slammängderna normalt är olika stora.<br />
Ett annat sätt som provats <strong>vid</strong> en <strong>av</strong> referensanläggningarna<br />
kan vara 2-stegsrötning, där långtgående<br />
utrötning <strong>av</strong> primärslammet först sker i<br />
steg 1. I steg 2 blandas därefter överskottsslammet<br />
in. Överskottsslammet ger ett mycket litet bidrag<br />
till biogasproduktionen varför uppehållstiden endast<br />
behöver vara tillräcklig för stabilisering.<br />
Termofil rötning. Vid de referensanläggningar<br />
som gått över till termofila rötningstemperaturer<br />
rapporteras att man erhållit en stabilare process,<br />
med mindre skumbildning. Det är dock oklart om<br />
denna skumbildning tidigare berott på filamentbakterier<br />
eller haft andra orsaker. Alla förändringar<br />
sker dock snabbare <strong>vid</strong> högre temperaturer, varför<br />
respons på driftstörningar måste ske direkt.<br />
Ultraljudsbehandling <strong>av</strong> överskottsslammet före<br />
rötning förekommer <strong>vid</strong> fyra anläggningar i<br />
Sverige (Östhammar, Kävlinge, Oskarshamn,<br />
Borås (under installation). Då ultraljud appliceras<br />
på slammet bildas små k<strong>av</strong>itationsbubblor som<br />
mekaniskt sönderdelar trådbakterierna i syfte att<br />
förhindra slamsvällning. Vid Käppal<strong>av</strong>erket har<br />
man pågående försök med ett liknande system,<br />
där k<strong>av</strong>itationsbubblorna bildas genom en k<strong>av</strong>iterande<br />
pump. Effekten har dock hittills inte förhindrat<br />
slamsvällning <strong>vid</strong> verket trots att sönderdelning<br />
<strong>av</strong> trådbakterierna verifierats.<br />
Ytterligare <strong>av</strong>ancerade metoder för att komma<br />
tillrätta med filamentbakterierna är ozonbehandling,<br />
värmebehandling <strong>och</strong> mekanisk bearbetning<br />
(finmalning). Gemensamt för dessa metoder är att<br />
man på olika sätt förstör trådbakteriernas cellväggar.<br />
Beroende på metodval <strong>och</strong> utformning<br />
kan även en del <strong>av</strong> de aktiva rötningsbakterierna<br />
komma att förstöras, vilket kan medföra en positiv<br />
effekt på mängden tillgängligt organiskt material<br />
<strong>vid</strong> rötningen (det vill säga ökad nedbrytning<br />
<strong>och</strong> gasproduktion). Denna effekt gäller inte för
ozonbehandlingen, som syftar till att minska produktionen<br />
<strong>av</strong> överskottsslam. Än så länge finns<br />
bara dessa metoder i lab- eller pilot/demoskala <strong>och</strong><br />
utvecklingsarbete kvarstår innan några definitiva<br />
slutsatser kan dras <strong>av</strong>seende kostnadseffektivitet.<br />
Ojämn belastning in till rötkammare<br />
I vissa fall kan belastningen till rötkammaren vara<br />
ojämn till exempel genom att tillfälliga eller intermittenta<br />
industriella <strong>av</strong>loppsvatten tas emot. Tänkbara<br />
åtgärder som provats är:<br />
Termofil rötning med rapporterat gott resultat i<br />
form <strong>av</strong> stabilare process (Kalmar).<br />
Att köra två rötkammare i serie <strong>och</strong> cirkulera tillbaka<br />
slammet från RK2 till RK 1 (Örebro).<br />
cirkulationspumpning <strong>av</strong> rötslammet med torrt<br />
uppställda centrifugalpumpar<br />
I nedanstående figur visas fyra alternativa omblandningssystem<br />
för rötkammare.<br />
Mekanisk omrörning har under de senare decennierna<br />
ersatt den tidigare gasomrörningen/slamcirkulationspumpningen<br />
<strong>och</strong> är numera den vanligaste<br />
metoden. Uppskattningsvis över 80 % <strong>av</strong> all<br />
omrörning i Sverige sker idag med propelleromrörare.<br />
4.2 Olika typer <strong>av</strong> omblandningssystem<br />
i rötkammare<br />
4.2.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
Omblandning <strong>av</strong> slammet i rötkamrarna är nödvändig<br />
för att erhålla en homogen miljö så att koncentrationsskillnader<br />
minimeras <strong>och</strong> för att bakterierna<br />
skall komma i god kontakt med substratet<br />
(slammet). God omblandning i rötkammaren är<br />
väsentligt för att:<br />
hålla slammet i suspension<br />
tillse en kort blandningstid för inkommande<br />
substrat<br />
sörja för god omblandning i hela rötkammarvolymen<br />
(tillse en stor andel aktiv volym <strong>och</strong> liten<br />
andel inaktiv volym)<br />
erhålla en jämn <strong>och</strong> optimal rötningsprocess med<br />
god nedbrytning <strong>och</strong> hög biogasproduktion<br />
Omblandningens inverkan på rötningsprocessen är<br />
stor <strong>och</strong> problem som uppkommer <strong>vid</strong> dålig omblandning<br />
är stora temperaturdifferenser i olika delar<br />
<strong>av</strong> rötkammaren, ”surjäsning” (överbelastning i delar<br />
<strong>av</strong> rötkammaren) <strong>och</strong> skumning (som en sekundär<br />
effekt <strong>av</strong> överbelastning i <strong>och</strong> temperaturskillnader<br />
i delar <strong>av</strong> rötkammaren).<br />
Omrörning i rötkammare sker huvudsakligen med:<br />
mekanisk topp-monterad omrörare (propeller)<br />
gasomrörning, dvs. biogas som komprimeras <strong>och</strong><br />
leds in i rötkammaren<br />
Figur 4-1. Schematisk bild <strong>av</strong> olika omblandningssystem<br />
för rötkammare.<br />
19
Fördelen med propelleromrörare är att de kräver betydligt<br />
lägre elenergiförbrukning än gasomrörning.<br />
Normal effektförbrukning för en propeller är ca 1<br />
W/m 3 rötkammarvolym. Om denna effektförbrukning<br />
är tillräcklig för god omrörning är dock inte<br />
helt verifierat (se nedan under Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar).<br />
Generellt är erfarenheterna <strong>av</strong> gasomrörning goda.<br />
Underhållsbehovet är lågt genom att utformningen<br />
innebär att rörliga mekaniska delar i rötkammaren<br />
saknas.<br />
Utöver omrörning med propeller <strong>och</strong> gas förekommer<br />
också som enda system för omblandning<br />
rundpumpning utan strålmunstycken, se ”strålomblandning”<br />
ovan. Denna typ <strong>av</strong> omblandning är inte<br />
att rekommendera då den har visat sig leda till överbelastning<br />
i delar <strong>av</strong> rötkammaren med skumning<br />
<strong>och</strong> låg nedbrytningsgrad som följd. Detta åtgärdas<br />
vanligen genom att åtgärda symtomet med kontinuerlig<br />
tillsats <strong>av</strong> bikarbonat för pH-justering.<br />
Trots att omblandning med hjälp <strong>av</strong> dragrör inte<br />
är vanligt förekommande i Sverige förtjänar systemet<br />
att uppmärksammas här. Systemet används flitigt<br />
ibland annat Tyskland <strong>och</strong> alltid i äggformade rötkammare.<br />
Erfarenheterna från detta system är framförallt<br />
minimal sedimentation <strong>och</strong> ett bra system för<br />
att hantera skumning genom att reversera omröraren<br />
i toppen på dragröret så att strålen riktas uppåt <strong>och</strong><br />
kan användas för att ”piska ner” skummet. Den minimala<br />
sedimentationen som erfarits beror på de höga<br />
hastigheter som uppnås <strong>och</strong> träffar botten <strong>vid</strong> normal<br />
drift <strong>av</strong> omröraren.<br />
4.2.2 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar<br />
Dålig omrörning<br />
Ett vanligt problem är att omblandningen är dålig<br />
vilket bland annat leder till dåliga utrötningsgrader<br />
<strong>och</strong> till att svämtäcken formas på slamytan. Gasbubblor<br />
kan då inte fritt passera uppåt utan fastnar<br />
i slammet, vilket leder till försämrad gasproduktion.<br />
Dessutom kan följdproblem uppträda i slam<strong>av</strong>vattningen<br />
genom att slammet blir mer svår<strong>av</strong>vattnat. På<br />
en <strong>av</strong> referensanläggningarna genomfördes temperaturmätningar<br />
på olika ställen i rötkammaren vilka<br />
bekräftade en misstänkt dålig omblandning.<br />
Många svenska rötkammare som ursprungligen<br />
utformades för gasomrörning byggdes senare om<br />
till mekanisk omrörning. Diametern på dessa röt-<br />
20<br />
kammare är ofta förhållandevis stor i förhållande<br />
till höjden, vilket innebär att den mekaniska omrörningen<br />
inte alltid ger önskvärd omblandning. Dessutom<br />
är de vanligt förekommande koniska bottnarna<br />
inte optimala för mekanisk omrörning.<br />
I. Mekanisk omrörning<br />
Mekaniska problem<br />
Slam innehåller många gånger oönskat material<br />
(trasor, snören, etc.) som <strong>vid</strong> omrörningen kan <strong>av</strong>sättas<br />
på propellerbladen, vilket skapar obalans,<br />
axelbrott (relativt vanligt) eller att propellerbladen<br />
tyngs ned. En <strong>av</strong> referensanläggningarna hade erfarit<br />
ett längre driftstopp på grund <strong>av</strong> axelbrott.<br />
Effektiva rensgaller är viktiga för att undvika problem<br />
med alltför mycket <strong>av</strong>sättningar men har inte<br />
visat sig vara tillräckligt för att undvika trasor i rötkammare.<br />
I många fall kan en skärande pump eller<br />
macerator på cirkulationsledningen vara en lösning.<br />
Fibermaterialet bibehålls då – vilket är fördelaktigt<br />
<strong>vid</strong> <strong>av</strong>vattningen – men finfördelas, vilket medför<br />
att tendensen till klusterbildning minskar.<br />
Propellerbladen bör även regelbundet reverseras<br />
för att lösgöra material från bladen.<br />
Det är inte ovanligt att omrörare dimensioneras<br />
alltför snålt, dvs. med för små motoreffekter, för att<br />
uppnå önskat omrörningsresultat.<br />
Svämtäcke<br />
På ett antal anläggningar med mekaniska omrörare<br />
så har man periodvis problem med svämtäcken i rötkamrarna.<br />
I några fall har det berott på att den övre<br />
propellern placerats för djupt under vätskeytan <strong>och</strong><br />
därför har inte svämtäcket ”dragits” ner i rötkammarvolymen.<br />
På en <strong>av</strong> anläggningarna har man löst problemet<br />
genom att i förebyggande syfte sänka vätskenivån i<br />
rötkammaren snabbt en gång per vecka. På detta<br />
sätt erhålls en kraftig rörelse i vätskeytan som blandar<br />
in de delar i bulkvolymen som bidrar till svämtäckesbildning.<br />
II. Gasomrörning<br />
Hög elförbrukning<br />
Elförbrukningen <strong>vid</strong> gasomrörning är hög, ofta ca<br />
5–15 ggr så hög som <strong>vid</strong> mekanisk omrörning.<br />
Driften bör optimeras ur denna aspekt. I de två<br />
referensanläggningar som har gasomrörning körs<br />
denna ca 1/2–1 h/d, vilket förefaller något kort<br />
drifttid. Det är ej heller verifierat att denna drifttid
medför en tillräckligt god omblandning för ett bra<br />
rötningsresultat – <strong>och</strong> en <strong>av</strong> anläggningarna har<br />
också mycket låg nedbrytningsgrad i rötkammaren.<br />
Om man antar en effekt <strong>av</strong> 80 kW för gasomrörning<br />
erhålls <strong>vid</strong> en drifttid <strong>av</strong> 2–4 h/dygn en energiförbrukning<br />
<strong>av</strong> 160–320 kWh/d. Motsvarande propelleromrörare<br />
förbrukar ca 1,5 kW vilket ger 36<br />
kWh/d.<br />
Elförbrukningen för omrörning utgör dock ofta<br />
en förhållandevis liten andel <strong>av</strong> den totala elförbrukningen,<br />
se kapitel 8.2, figur 8-4.<br />
Investeringskostnaden för gasomrörning är också<br />
betydligt högre än för motsvarande topp-monterad<br />
propelleromrörare.<br />
En kombination <strong>av</strong> gasomrörning <strong>och</strong> mekanisk<br />
omrörning är inte vanligt men skulle sannolikt<br />
kunna vara fördelaktigt, i synnerhet <strong>vid</strong> rötningsprocesser<br />
där TS-halten överstiger 5 %. I normal<br />
drift körs då den mekaniska omrörningen, gasomrörningen<br />
körs endast intermittent (förslagsvis ca<br />
30 min/dygn) för att bryta upp svämtäcken <strong>och</strong> frigöra<br />
gasbubblor i slammet. Därmed kan elenergiförbrukningen<br />
minimeras samtidigt som driften<br />
optimeras <strong>och</strong> gasproduktionen maximeras. Detta<br />
alternativ är speciellt intressant i det fall man <strong>av</strong>ser<br />
bygga om en äldre anläggning med gasomrörning<br />
till mekanisk omrörning.<br />
Elkostnaden för gasomrörning enligt beskrivning<br />
ovan medför en extra driftskostnad i storleksordningen<br />
100 000–150 000 kr/år för en medelstor anläggning<br />
(200 000 pe). Vinsterna skulle dock kunna<br />
överväga. Enbart en produktionsökning <strong>av</strong> biogas<br />
med omkring 5–10 % <strong>vid</strong> samma tänkta anläggning<br />
skulle kunna motsvara hela kostnaden (beroende på<br />
försäljningspris för biogasen). Därtill finns ytterligare<br />
potential i form <strong>av</strong> jämn drift <strong>och</strong> minskade slammängder<br />
genom såväl ökad nedbrytning som förbättrad<br />
<strong>av</strong>vattning.<br />
Igensättningar<br />
Ibland sker igensättningar i gasrören; detta <strong>av</strong>hjälps<br />
genom att blåsa rören med vatten <strong>och</strong> biogas.<br />
Korrosion<br />
Biogas är korrosiv <strong>och</strong> korrosion på framför allt kompressorerna<br />
är vanligt. Rätt materialval i nyckelkomponenter<br />
är viktigt. Brons har använts i många<br />
applikationer men man bör se upp med sv<strong>av</strong>elväte<br />
<strong>och</strong> belägga materialet med kompositmaterial om<br />
man inte har tidigare erfarenhet <strong>av</strong> materialet <strong>vid</strong><br />
21<br />
anläggningen. Detta gäller för övrigt alla material<br />
utom rostfritt stål SS2343 eller ädlare. Tyvärr går det<br />
i många applikationer inte att erhålla en viss komponent<br />
i SS2343 eller så blir kostnaden orimligt hög.<br />
Tillsats <strong>av</strong> järnklorid är ett vanligt sätt att minska<br />
sv<strong>av</strong>elvätehalten i slammet – <strong>och</strong> därmed korrosionsrisken.<br />
Sv<strong>av</strong>elinnehållet fälls ut som järnsulfid <strong>och</strong><br />
blir på så sätt kvar i slamfasen.<br />
Skumning<br />
Om man har problem med filamentbakterier så kan<br />
det innebära att man <strong>vid</strong> gasomrörning får en kraftigare<br />
skumning jämfört med mekanisk omrörare.<br />
III. Enbart rundpumpning<br />
Vid en <strong>av</strong> de två referensanläggningarna som använder<br />
enbart rundpumpning omsätts rötkammarinnehållet<br />
ca 5 gånger per dygn (det vill säga 5 gånger<br />
rötkammarvolymen pumpas runt varje dygn). Motsvarande<br />
omsättning som erhålls med en toppmonterad<br />
propelleromrörare är ofta 10 gånger per timme.<br />
Omblandningseffekten <strong>av</strong> enbart rundpumpning är<br />
således mycket dålig.<br />
Energikostnaden för rundpumpning (el) är mycket<br />
hög <strong>och</strong> utgör en mycket stor andel <strong>av</strong> elförbrukningen<br />
<strong>vid</strong> dessa två anläggningar (se kapitel 8.2),<br />
samtidigt som nedbrytningsgraden i rötningsprocessen<br />
riskerar bli låg.<br />
4.3 Olika typer <strong>av</strong> uppvärmningssystem<br />
i rötkammare<br />
4.3.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
Uppvärmning <strong>av</strong> rötslammet är ofrånkomligt; det<br />
krävs för att uppnå lämpliga förhållanden för de anaeroba<br />
bakterierna. Processen drivs vanligen <strong>vid</strong> 35–<br />
37 °C (mesofil rötning) eller <strong>vid</strong> 50–55 °C (termofil<br />
rötning) vilket är temperaturintervall där de anaeroba<br />
bakterierna trivs bra <strong>och</strong> nedbrytningsprocessen går<br />
<strong>av</strong>sevärt snabbare än <strong>vid</strong> omgivningstemperatur.<br />
Uppvärmning skall ske dels <strong>av</strong> inkommande slam (råslam)<br />
från vattentemperatur till rötningstemperatur<br />
dels för kompensation <strong>av</strong> värmeförlusterna genom<br />
rötkammarens ytor.<br />
Förbättringsåtgärderna på detta område handlar<br />
därför i stor utsträckning om att utforma systemen
på ett optimalt sätt, dvs. minimera värmebehovet<br />
<strong>och</strong> värmeförlusterna.<br />
Åtgärder på området är primärt motiverade endast<br />
i de fall det finns <strong>av</strong>sättning för besparad biogas eller<br />
energi.<br />
Eftersom värmebehovet för uppvärmning <strong>av</strong> rötkammaren<br />
oftast domineras <strong>av</strong> behovet <strong>av</strong> uppvärmning<br />
<strong>av</strong> råslammet kan stora besparingar uppnås<br />
genom förtjockning <strong>av</strong> slammet före rötning (se<br />
tidigare kapitel 3).<br />
Uppvärmning <strong>av</strong> slam till rötningstemperatur kan<br />
ske genom någon <strong>av</strong> följande metoder:<br />
cirkulation <strong>av</strong> rötkammarinnehållet via en extern<br />
värmeväxlare<br />
uppvärmning <strong>av</strong> slammet med hjälp <strong>av</strong> värmeväxlare<br />
på tillförselledning till rötkammaren (i<br />
kombination med uppvärmning på cirkulationsslingan,<br />
ovan)<br />
injicering <strong>av</strong> ånga<br />
varmvattencirkulation i rör eller mantlar inne i<br />
rötkammaren<br />
eldrivna doppvärmare inne i rötkammaren<br />
De tre sistnämnda metoderna är ovanliga <strong>och</strong> förekommer<br />
mycket sällan, i synnerhet i Sverige. Idag<br />
används vanligen den förstnämnda metoden, dvs.<br />
värme tillsätts på cirkulationledningen <strong>och</strong> i vissa<br />
fall kan även uppvärmning på inkommande slam<br />
till rötkammaren förekomma.<br />
Figur 4-2 nedan illustrerar de två metoderna med<br />
externa värmeväxlare.<br />
Värmebehovet för uppvärmning <strong>av</strong> inkommande<br />
slam beräknas enligt följande ekvation:<br />
E in = Q in · ρ · c p · ∆T , där<br />
E in = tillförd värme (kWh/d)<br />
Q in = inkommande slamflöde<br />
ρ = slammets densitet = 1 000 kg/m 3<br />
c p = Specifik värmekapacitet (kWh/kg, °C)<br />
∆T = temperaturskillnaden mellan råslammets temperatur<br />
<strong>och</strong> önskad rötkammartemperatur<br />
4.3.2 Olika typer <strong>av</strong> utrustning<br />
för uppvärmning <strong>av</strong> slam<br />
Bland externa värmeväxlare dominerar tubvärmeväxlare<br />
(rör i rör) i Sverige (figur 4-3). Några spiralvärmeväxlare<br />
finns också i drift. Genom en tubvärmeväxlare<br />
pumpas slammet i det inre röret, vilket<br />
omges <strong>av</strong> varmvatten – som normalt pumpas i motsatt<br />
riktning – i det yttre röret.<br />
I en spiralvärmeväxlare pumpas slammet genom<br />
kanaler i ett fullständigt motströms flöde. Det varma<br />
mediet kommer in i centrum <strong>och</strong> strömmar ut<br />
mot periferin. Det kalla mediet kommer in i periferin<br />
<strong>och</strong> strömmar in mot centrum (se figur 4-4).<br />
Alternativ för värmetillsats<br />
Biogas<br />
10-12 o C 23-25 o C 37 o C<br />
37 o C<br />
35 o C<br />
(B)<br />
(A)<br />
35-37 o C<br />
Figur 4-2. Principskiss för uppvärmning <strong>av</strong> rötkammare med externa värmeväxlare. I praktiken sker uppvärmning<br />
huvudsakligen på cirkulationsslingan, dvs. enligt alt (A).<br />
22
Figur 4-3. Tubvärmeväxlare för uppvärmning <strong>av</strong> rötslam.<br />
I så stor utsträckning som möjligt bör man därför<br />
eftersträva att uppvärmning sker på rötslammet, ej<br />
råslammet. I praktiken bör råslammet alltid tillföras<br />
efter värmeväxlaren på cirkulationsslingan för att<br />
minimera igensättningsproblem. Detta förutsätter<br />
dock att man har en god inblandning <strong>av</strong> råslammet<br />
i rötslammet, exempelvis i ledningen efter växlaren.<br />
Det finns flera fördelar med uppvärmning på cirkulationsledningen.<br />
Utrustningen är placerad utanför<br />
rötkammaren <strong>och</strong> därmed lättillgänglig. Rötkammartemperaturen<br />
är lätt att kontrollera. En<br />
extern värmeväxlare medger en representativ mätpunkt<br />
för temperaturen i cirkulationsledningen.<br />
Värmetillförseln kan styras både <strong>av</strong> temperaturen<br />
för <strong>och</strong>/eller efter värmeväxlaren. Om temperaturgivaren<br />
sitter efter värmeväxlaren tillförs rötkammaren<br />
ett slam med i stort sett samma temperatur<br />
oberoende <strong>av</strong> värmeförluster <strong>och</strong> eventuellt periodvis<br />
tillförsel <strong>av</strong> kallt slam.<br />
Figur 4-4. Spiralvärmeväxlare, principskiss.<br />
4.3.3 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar<br />
Allmän systemutformning<br />
Tillsats <strong>av</strong> värme till råslam ger generellt upphov till<br />
mer problem än tillsats <strong>av</strong> värme till rötslam. Råslam<br />
har högre viskositet än rötslam <strong>och</strong> ger därför normalt<br />
laminära flöden genom en värmeväxlare vilket<br />
leder till sämre värmeöverföring än <strong>vid</strong> turbulenta<br />
flöden. Detta – i kombination med slammets höga<br />
fettinnehåll – resulterar ofta i <strong>av</strong>sättningar <strong>av</strong> salter<br />
<strong>och</strong> fett på värmeväxlingsytorna, med sämre verkningsgrad<br />
som följd. Vid uppvärmning <strong>av</strong> rötat slam<br />
på en cirkulationsslinga till rötkammaren uppstår<br />
inte dessa problem eftersom detta slam har andra<br />
egenskaper (jämnare kvalitet, tunnare <strong>och</strong> mindre<br />
visköst, se kap 4.3). Dessutom kan flödena hållas<br />
högre <strong>vid</strong> cirkulationspumpning så att turbulens<br />
uppnås.<br />
23<br />
Val <strong>och</strong> dimensionering <strong>av</strong> värmeväxlare<br />
Vid uppvärmning bör de värme<strong>av</strong>givande ytorna<br />
inte överskrida temperaturer på 60–70 °C. Över<br />
omkring 70 °C koagulerar framförallt proteiner i<br />
slammet <strong>och</strong> man erhåller så kallad fastbränning<br />
med dålig verkningsgrad som följd. Det är <strong>av</strong> denna<br />
anledning viktigt att värmeväxlaren dimensioneras<br />
så att en betydande reservkapacitet finns för att medger<br />
kompensation för dessa beläggningar.<br />
Den typ <strong>av</strong> värmeväxlare som normalt bör användas<br />
är företrädesvis någon form <strong>av</strong> tubvärmeväxlare.<br />
Tubvärmeväxlare är oftast den mest energieffektiva<br />
utformningen <strong>av</strong> slamvärmeväxlare. Med<br />
180 graders rörböjar minimeras tryckfallet i förhållande<br />
till överförd energi. Man bör även eftersträva<br />
maximal temperaturdifferens mellan den varma <strong>och</strong><br />
kalla sidan för att erhålla största möjliga överförd<br />
energi i förhållande till pumpad slammängd. Det är<br />
viktigt att slamflödeshastigheterna i värmeväxlaren<br />
inte blir för låga, då detta leder till <strong>av</strong>sättningar. Diametern<br />
på slamledningen genom en tubvärmeväxlare<br />
väljs i förhållande till slamflödet som skall pumpas<br />
genom värmeväxlaren. En bra tumregel är att hastigheten<br />
skall vara ca 2,2–2,5 m/s. Vid denna hastighet<br />
erhålls fullständig turbulent strömning. Detta<br />
ger i de flesta fall en rördimension på 80–150 mm.<br />
Nackdelen med konventionella tubvärmeväxlare<br />
är att de är relativt utrymmeskrävande.<br />
Spiralvärmeväxlare som används för uppvärmning<br />
<strong>av</strong> rötslam är utformade så att inga stödpinnar finns
på slamsidans spiral. Normalt brukar ”spalt<strong>vid</strong>den”<br />
vara ca 25 mm vilket gör att turbulenta flödeshastigheter<br />
i de flesta fall kan upprätthållas. Fördelen<br />
med denna typ <strong>av</strong> växlare är att de är kompakta <strong>och</strong><br />
därmed kräver litet utrymme.<br />
Nackdelarna är att man normalt får igensättningsproblem<br />
<strong>och</strong> därför behöver man öppna denna<br />
växlare flera gånger per år för rengöring. Dessutom<br />
brukar även tryckfallet genom denna typ <strong>av</strong> växlare<br />
vara högre än för tubvärmeväxlare. Jämfört med tubvärmeväxlaren<br />
ger spiralvärmeväxlaren erfarenhetsmässigt<br />
högre tryckfall, större igensättningsproblem<br />
<strong>och</strong> en högre kostnad räknat som överförd effekt per<br />
investering, vilket gör att denna typ <strong>av</strong> värmeväxlare<br />
generellt inte kan rekommenderas för uppvärmning<br />
<strong>av</strong> recirkulerande rötslam.<br />
Igensättningar<br />
Fibröst material (”trasor”) har en tendens att bilda<br />
kluster i rötkammaren som kan medföra igensättningar<br />
i cirkulationsvärmeväxlare, ledningar <strong>och</strong><br />
pumpar, etc. För att minska mängden trasor in till<br />
rötkammaren kan en rad olika tekniker användas,<br />
som fina rensgaller <strong>och</strong> silar. Det material som rensas<br />
bort får dock enligt miljölagstiftningen inte deponeras<br />
utan måste förbrännas. I många fall ställer förbränningsanläggningarna<br />
höga kr<strong>av</strong> på rensmaterialet,<br />
det skall vara tvättat, pressat <strong>och</strong> i vissa fall även<br />
emballerat. Kostnaderna för renshanteringen kan<br />
därmed bli <strong>av</strong>sevärda <strong>och</strong> snabbt överstiga kostnaderna<br />
för att åtgärda de problem som igensättningar<br />
skapar. Det gäller här att uppnå en balans.<br />
4.4 Isolering <strong>av</strong> rötkammaren<br />
En god isolering <strong>av</strong> rötkammaren är nödvändig för<br />
att erhålla en rimlig uppvärmningskostnad <strong>och</strong> jämn<br />
drifttemperatur. Värmeförlusterna är en funktion <strong>av</strong><br />
det så kallade U-värdet, rötkammarens storlek samt<br />
temperaturen på respektive sida om ytan. U-värdet<br />
(tidigare benämnt ”k”-värdet) är värmegenomgångskonstanten<br />
för en yta <strong>och</strong> varierar för olika material.<br />
Enligt VAV (1981) bör rötkammare för svenska förhållanden<br />
isoleras så att U-värdet som ett medelvärde<br />
för hela rötkammaren ligger under 0,5 W/(m 2 , °C).<br />
Som ett jämförelsevärde kan nämnas att ett isoleringslager<br />
på 15 cm mineralull ger ett U-värde på<br />
24<br />
0,3 W/(m 2 , °C). Nedanstående beräkningsformler<br />
kan användas för att kontrollera fördelningen <strong>av</strong><br />
aktuell värmeförbrukning i en rötkammaranläggning.<br />
Värmebehov för kompensation <strong>av</strong> värmeförlusterna<br />
genom rötkammarens ytor beräknas med följande<br />
ekvation:<br />
E k = 24h/d · A · U · (T k – T 0 )<br />
E k = tillförd värme (Wh/d)<br />
A = rötkammarytan<br />
U = värmegenomgångskonstanten (W/m 2 , °C)<br />
T k = rötkammartemperatur<br />
T 0 = omgivningstemperatur<br />
OBS! Ekvationen tar ej hänsyn till effekter <strong>av</strong> kraftig<br />
vind som kyler rötkammaren ytterligare.<br />
Dåligt isolerade rötkammare leder till hög värmeförbrukning<br />
på grund <strong>av</strong> de stora värmeförlusterna<br />
till omgivningen. Den här typen <strong>av</strong> problem är framför<br />
allt vanlig <strong>vid</strong> mindre, äldre anläggningar som<br />
byggdes utan någon ambition att utnyttja biogasen.<br />
Tilläggsisolering på befintlig rötkammare är ofta<br />
en relativt omfattande <strong>och</strong> kostsam åtgärd, som ändå<br />
kan vara motiverad genom de energibesparingar som<br />
erhålls. Vid termofil rötning kan effekten i form <strong>av</strong><br />
kostnadsbesparingar bli <strong>av</strong>sevärd, men även <strong>vid</strong> mesofila<br />
temperaturer kan tilläggsisolering vara befogad.<br />
Rötkammare bör alltid vara isolerade för att minska<br />
värmeförlusterna.<br />
Vid uppförande eller ombyggnation <strong>av</strong> en rötkammare<br />
måste man uppnå en balans mellan värmeförlusterna<br />
<strong>och</strong> den ökade investeringskostnaden för<br />
isoleringen. Vanligtvis bestämmer man först hur<br />
stora värmeförluster som är acceptabla <strong>och</strong> vilket<br />
U-värde detta motsvarar. Därefter utformas rötkammaren<br />
med erforderlig isolering för att uppnå<br />
det önskade U-värdet.<br />
Nedanstående exempel illustrerar vad olika U-<br />
värden innebär.<br />
Antag en rötkammare bestående <strong>av</strong> en cylinder<br />
med diameter 14 meter <strong>och</strong> höjd 14 meter, volym ca<br />
2 000 m 3 . U-värdet för den oisolerade rötkammarens<br />
yta antas till 4 W/(m 2 , °C) (motsvarar oisolerad betong).<br />
Ytterdygnsmedeltemperaturen sätts till +6 °C.<br />
Slamtemperaturen för mesofil rötning sätts till<br />
+38 °C <strong>och</strong> för termofil rötning gäller +55 °C.<br />
Med förutsättningar enligt ovan erhålls då följande<br />
värmeförluster:
Vid U-värde 4:<br />
Mesofil Värmeförlust per dygn ca 2 800 kWh<br />
Termofil Värmeförlust per dygn ca 4 300 kWh<br />
Vid isolerad RK, U-värde 0,5:<br />
Mesofil Värmeförlust per dygn ca 350 kWh<br />
Termofil Värmeförlust per dygn ca 540 kWh<br />
Vid isolerad RK, U-värde 0,3:<br />
Mesofil Värmeförlust per dygn ca 210 kWh<br />
Termofil Värmeförlust per dygn ca 320 kWh<br />
I ovanstående exempel blir investeringskostnaderna<br />
för att minska värmeförlusterna genom tilläggsisolering<br />
till ett U-värde <strong>av</strong> ca 0,3 omkring 650 000 kr<br />
om man räknar med att ca 3 meter <strong>av</strong> rötkammaren<br />
grävs ner i mark <strong>och</strong> övriga delar isoleras med 150<br />
mm isolering som kläs in med fasadplåt.<br />
Kapitaltjänstkostnaden (beräknad med <strong>av</strong>skrivningstid<br />
30 år) blir då ca 43 000 kr/år. Om man<br />
utgår från att det besparade värmet kan försäljas för<br />
ca 20 öre/kWh innebär detta <strong>vid</strong> mesofil rötning<br />
en nettobesparing <strong>av</strong>:<br />
(2824-353) · 365 · 0,20 – 43 000 = 137 000 kr/år.<br />
I fallet termofil rötning blir motsvarande kostnadsbesparing<br />
ca 230 000 kr/år.<br />
4.5 Olika typer <strong>av</strong> värmeåtervinningssystem<br />
<strong>vid</strong> rötning<br />
4.5.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
En viss andel <strong>av</strong> den tillsatta energin kan återvinnas<br />
via utgående rötslam <strong>och</strong> användas för förvärmning<br />
<strong>av</strong> inkommande råslam. Principen illustreras i figur<br />
4-5 nedan.<br />
Figur 4-6 på nästa sida illustrerar de huvudsakliga<br />
två alternativa metoderna för värmeåtervinning.<br />
Alternativ 1 sker med någon typ <strong>av</strong> konventionella<br />
Biogas<br />
Råslam<br />
37 o C<br />
37 o C<br />
35 o C<br />
37 o C<br />
25 o C<br />
22-24 o C<br />
10-12 o C<br />
Figur 4-5. Principen för återvinning <strong>av</strong> värme ur utgående rötslam genom värmeväxling mot inkommande råslam.<br />
Figuren illustrerar återvinning med direktverkande slam-slamvärmeväxlare inklusive ungefärliga temperaturangivelser.<br />
25
Biogas<br />
35-37 o C<br />
Alt 1<br />
Värmeväxlare<br />
35-37 o C 23-25 o C<br />
<br />
Alt 2<br />
Värmepump<br />
35-37 o C<br />
10-14 o C<br />
Figur 4-6. Principen för värmeåtervinning, här <strong>vid</strong> mesofil rötning med representativa temperaturangivelser. Alt<br />
1 representerar konventionell teknik, Alt 2 innebär värmepump.<br />
tubvärmeväxlare eller med direktväxlande slamslamvärmeväxlare.<br />
Alternativ 2 innebär ett värmepumpssystem.<br />
Värmeåtervinning med konventionella<br />
värmeväxlare<br />
För värmeåtervinning ur slam med konventionella<br />
värmeväxlare används samma typer <strong>av</strong> värmeväxlare<br />
som för uppvärmning, med samma för- <strong>och</strong> nackdelar,<br />
se 4.3. Liksom i fallet uppvärmning är här<br />
tubvärmeväxlare <strong>av</strong> typen ”slam-vatten-slam” vanligast.<br />
Värmeåtervinning med slamslamvärmeväxlare<br />
Värmeåtervinning kan också ske med direkt värmeöverföring<br />
mellan utgående <strong>och</strong> inkommande rötslam<br />
till rötkammaren, dvs. utan något mellanliggande<br />
vattenmedium som i konventionella växlare.<br />
Denna teknik skall dock undvikas om TS-halten<br />
överstiger 5 % på inkommade råslam på grund <strong>av</strong><br />
risk för stora tryckfall.<br />
26<br />
Värmepump<br />
Värmepump är en relativt ny teknik som möter stort<br />
intresse <strong>och</strong> som kan vara ett alternativ för många<br />
anläggningar. Med värmepump kan så gott som hela<br />
den tillsatta värmemängden återvinnas via utgående<br />
rötslam, som kyls ned till ca 10–14 °C, se figur 4-6,<br />
ovan.<br />
Figur 4-7 på nästa sida visar en typisk värmepumpsinkoppling<br />
innehållande en varm sida, ”kondensorsidan”<br />
<strong>och</strong> en kall sida ”förångningssidan”.<br />
Dessa består i princip <strong>av</strong> 2 st tubpannevärmeväxlare<br />
med mellanliggande cirkulationskrets, kompressorer<br />
samt expansionsventil. Cirkulationskretsen är försedd<br />
med någon form <strong>av</strong> köldmedium. Inkopplingen<br />
sker på cirkulationsslingan till rötkammaren. Utgående<br />
rötslam kyls genom att det lämnar sitt värme<br />
till värmepumpen. Till värmepumpen tillsätts elenergi<br />
som tillsammans med den upptagna värmen<br />
från utgående rötslam ger den önskade temperaturdifferensen<br />
för att värma upp rötslammet.<br />
En positiv bieffekt <strong>av</strong> den långtgående kylningen<br />
<strong>av</strong> slammet är att såväl lukt som metan<strong>av</strong>gång från<br />
slammet minskar.
värmepump<br />
kylt rötslam<br />
Rötkammare<br />
kondensation<br />
förångning<br />
inre cirkulationskrets<br />
med köldmedium<br />
Figur 4-7. Principen för standardutförande <strong>av</strong> värmepumpsinkoppling.<br />
Värmepumpens värmefaktor definieras som den<br />
värmeenergimängd som kan erhållas jämfört med<br />
den mängd elenergi som måste tillsättas:<br />
Värmefaktor VP = Värmeenergi erhållen<br />
Elenergi tillsatt<br />
För att värmepumpsystemet skall vara effektivt krävs<br />
att det utformas för att erhålla en hög värmefaktor.<br />
Speciellt bör framledningstemperaturen vara låg.<br />
4.5.2 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar<br />
Dålig värmeåtervinning<br />
Flera <strong>av</strong> de undersökta referensanläggningarna uppvisar<br />
dåliga verkningsgrader i värmeåtervinningen.<br />
Vid vissa anläggningar saknas värmeåtervinning<br />
helt.<br />
Förbättrad värmeåtervinning kan huvudsakligen<br />
åstadkommas på två olika sätt:<br />
åtgärder på värmeväxlare<br />
kylning <strong>av</strong> rötslammet med värmepump<br />
Den primära förutsättningen för att genomföra olika<br />
åtgärder är att det finns <strong>av</strong>sättning för biogas eller<br />
värme.<br />
Återvinning kan maximalt ske med ca 50 % <strong>av</strong><br />
tillsatt värmeenergi (med tubvärmeväxlare) <strong>och</strong> ett<br />
acceptabelt resultat bör ligga mellan ca 40–50 %.<br />
De dåliga verkningsgrader (30–35 %) som flera <strong>av</strong><br />
27<br />
referensanläggningarna uppvisar beror i så gott som<br />
samtliga fall på utformningen <strong>av</strong> utrustningen (se<br />
kap 4.3.3):<br />
värmeväxling sker på råslammet (<strong>och</strong> inte på rötslammet)<br />
fel typ <strong>av</strong> växlare, eller<br />
feldimensionering, dvs.<br />
º värmväxlarytorna är för små<br />
º slammet har för låg hastighet genom växlaren<br />
Utöver att åtgärda ovanstående kan graden <strong>av</strong> värmeåtervinning<br />
ökas via installation <strong>av</strong> värmepump (VP).<br />
Utgående rötslam kan därigenom kylas ytterligare<br />
<strong>och</strong> så gott som all värme tas tillbaka. För detta<br />
åtgår elenergi. Idag finns värmepump installerad<br />
<strong>vid</strong> Käppal<strong>av</strong>erket på Lidingö, i Trollhättan <strong>och</strong> i<br />
Norrköping (under konstruktion).<br />
En värmepump är dimensionerad för ett visst<br />
arbetsområde, som begränsas <strong>av</strong> kylmediet (normalt<br />
ca –4 till +10 °C). För att erhålla en god värmefaktor<br />
(dvs. låg elförbrukning) bör differensen mellan<br />
värmepumpens varma <strong>och</strong> kalla sida vara liten, dvs.<br />
den varma framledningstemperaturen bör vara så låg<br />
som möjligt.<br />
Värmefaktorns inverkan på elkostnaderna illustreras<br />
i figur 4-8 på nästa sida. En försämring <strong>av</strong> värmefaktorn<br />
från 4 till 3 motsvarar en ökad driftkostnad<br />
(el) med ca 150 000 kr/år.<br />
Tabell 4-1 på nästa sida redovisar olika investeringskostnader<br />
för värmepumpar i olika storleksklasser<br />
<strong>vid</strong> en antagen värmefaktor = 4.
Driftkostnad (kkr) .<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
VF = 3<br />
VF = 4<br />
VF = 5<br />
0<br />
0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75<br />
Elpris (kr/kWh)<br />
Figur 4-8. Elkostnad som funktion <strong>av</strong> värmefaktorn (VF) för en värmepump 400 kW.<br />
Tabell 4-1. Ungefärlig investeringskostnad <strong>och</strong> elförbrukning<br />
för värmepumpar.<br />
VP,storlek,<br />
kW värme<br />
Elförbrukning<br />
(<strong>vid</strong> värmefaktor<br />
4),<br />
kW el<br />
Investerings<br />
kostnad,<br />
M SEK<br />
Kapitaltjänstkostnad,<br />
SEK/år*<br />
200 50 1,0 100<br />
400 100 1,8 170<br />
800 200 2,5 240<br />
* ränta 5 %, <strong>av</strong>skrivning 15 år<br />
För att en värmepumpsinstallation skall vara lönsam<br />
måste värdet <strong>av</strong> den återvunna energin motsvara<br />
summan <strong>av</strong> drift- <strong>och</strong> kapitaltjänstkostnaderna. På<br />
liknande sätt som i fallet förtjockning (kap 3) beror<br />
lönsamheten för en värmepump kraftigt <strong>av</strong> försäljningspriset<br />
på biogas, men varierar även med elpriset<br />
samt naturligtvis investeringens storlek. Figur 4-9<br />
nedan ger en indikation på när det kan vara lönsamt<br />
att installera värmepump.<br />
Potentialen för besparing påverkas kraftigt <strong>av</strong> försäljningspriset<br />
på biogas. Vid värmepumpsinstallation<br />
Kostnad (kkr) .<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
-200<br />
Elpris:<br />
0,6 kr/kWh<br />
0,5 kr/kWh<br />
0,4 kr/kWh<br />
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35<br />
-400<br />
-600<br />
Biogaspris (kr/kWh)<br />
Figur 4-9. Ungefärlig årskostnad för värmepump som funktion <strong>av</strong> biogasintäkt <strong>och</strong> elpris. I årskostnaden ingår<br />
kapitaltjänstkostnad <strong>och</strong> elförbrukning. Siffrorna gäller medelstor VA-anläggning (ca 3000–4000 ton TS/år, rötat<br />
slam) med värmepump 400 kW <strong>och</strong> värmefaktor 4.<br />
28
krävs el för värmeåtervinningen <strong>och</strong> därmed påverkas<br />
resultatet även <strong>av</strong> elpriset. Figur 4-9 illustrerar<br />
vilken ungefärlig biogasintäkt som krävs <strong>vid</strong> olika<br />
elpriser för att värmepump skall vara aktuellt <strong>vid</strong> en<br />
medelstor anläggning.<br />
Vid ett elpris <strong>av</strong> 40 öre/kWh kan en värmepumpsinstallation<br />
löna sig för biogasintäkter som överstiger<br />
ca 15 öre/kWh. Om biogasintäkten ökar till<br />
20 öre/kWh erhålls en nettobesparing på ca 200 000<br />
kr/år.<br />
Om elpriset å andra sidan ökar till 60 öre/kWh<br />
måste biogasintäkterna öka till ca 20 öre/kWh för<br />
att ett nollresultat skall erhållas.<br />
Vid mesofil rötning kan man erhålla en värmefaktor<br />
som ligger mellan 4–5. Framledningstemperaturen<br />
till värmepumpen är ca 41–45 °C. I normalfallet<br />
kan man då använda sig <strong>av</strong> de befintliga<br />
värmeväxlare som man idag har för uppvärmningen<br />
under förutsättning att man har tillgång till tubvärmeväxlare.<br />
Vad som krävs ytterligare är en ny<br />
tubvärmeväxlare för kylning <strong>av</strong> rötslam.<br />
Termofil rötning i<br />
kombination med värmepump<br />
Värmepumpsinstallation i kombination med termofil<br />
rötning är mer känsligt än <strong>vid</strong> mesofila temperaturer<br />
<strong>och</strong> kräver speciell omsorg <strong>vid</strong> utförandet. Vid<br />
termofil rötning kommer framledningstemperaturen<br />
till VP-systemet vara relativt hög, vilket innebär att<br />
man närmar sig gränsen för VP-systemets arbetsområde.<br />
Om arbetsområdets gränser överskrids leder<br />
detta till en låg värmefaktor, som i sin tur ger ökade<br />
kostnader för elenergi. Det är därför speciellt viktigt<br />
<strong>vid</strong> termofila system att dimensioneringen <strong>av</strong> värmepumpssystemet<br />
utformas omsorgsfullt.<br />
I praktiken kan man sannolikt komma att behöva<br />
förvärma inkommande råslam <strong>och</strong> till ca 40–45 °C<br />
för att minska framledningstemperaturen <strong>och</strong> bibehålla<br />
en god värmefaktor. För att undvika de<br />
problem med <strong>av</strong>sättningar som tidigare nämnts recirkuleras<br />
inkommande råslam över en tubvärmeväxlare<br />
för att erhålla en maximal hastighet i tuberna.<br />
Tubvärmeväxlaren kan ändå komma att behöva<br />
rengöras. (En möjlighet skulle här kunna vara att för<br />
detta ändamål använda termofilt rötslam som man<br />
pumpar med en hög hastighet genom värmeväxlaren.<br />
Det varma slammet samt den höga hastigheten medför<br />
sannolikt att värmeväxlaren håller sig ren).<br />
29<br />
5 Pumpning<br />
Pumpning <strong>av</strong> <strong>av</strong>loppsslam skiljer sig <strong>av</strong>sevärt från<br />
pumpning <strong>av</strong> vatten. Redan vi någon enstaka procents<br />
TS-halt <strong>av</strong>viker <strong>av</strong>loppsslammets strömningsegenskaper<br />
från vattens. Dessutom innehåller slammet<br />
fett, trasor, sand <strong>och</strong> annat partikulärt material<br />
som leder till <strong>av</strong>lagringar <strong>och</strong> slitage i rör <strong>och</strong> pumpsystem.<br />
Graden <strong>av</strong> sådant innehåll beror på rensgaller<br />
<strong>och</strong> sandfång.<br />
5.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
Vid slampumpning finns det potential att minimera<br />
drift- <strong>och</strong> underhållskostnader. Detta kan framför<br />
allt göras genom:<br />
Rätt val <strong>av</strong> pump<br />
Rätt placering <strong>av</strong> pumpen<br />
Rätt utformat ledningssystem<br />
Minskade slamflöden (se kap 3 om förtjockning)<br />
Slampumpning har speciellt aktualiserats på senare<br />
tid genom de ansträngningar som görs för att förtjocka<br />
slammet <strong>och</strong> därmed höja slammets viskositet.<br />
Ur energiförbrukningssynpunkt har pumptypen<br />
sällan någon större inverkan. Däremot kan ett felaktigt<br />
val <strong>av</strong> pump orsaka <strong>av</strong>sevärda underhållskostnader<br />
<strong>och</strong> kostnader som uppstår genom driftstörningar.<br />
Vid dimensionering <strong>och</strong> val <strong>av</strong> pumpsystem är<br />
det viktigt att se över hela systemet, från mediets<br />
startpunkt via rör, pumpar <strong>och</strong> annan utrustning på<br />
ledningssystemet till leveranspunkten. Vid en uppsplittring<br />
<strong>av</strong> systemet är det lätt hänt att någon <strong>av</strong><br />
delprocesserna blir feldimensionerad, vilket kan få<br />
negativa konsekvenser för övriga delar i systemet.<br />
Ett enkelt system bör dimensioneras utan onödigt<br />
komplicerade <strong>och</strong> oöverskådliga <strong>lösningar</strong>.<br />
Vid slampumpning är det viktigt att vara uppmärksam<br />
på vilken typ <strong>av</strong> slam man har <strong>och</strong> hur det<br />
uppför sig <strong>vid</strong> pumpning. Med <strong>av</strong>seende på slammets
flödesegenskaper är det viktigt att karakterisera slammet<br />
med <strong>av</strong>seende på följande:<br />
typ <strong>av</strong> slam (primärslam, överskottsslam, blandslam,<br />
rötat slam)<br />
grad <strong>av</strong> förtjockning (TS-halt)<br />
innehåll <strong>av</strong> polymerer<br />
grovlek på rensgaller för inkommande vatten<br />
grad <strong>av</strong> sand<strong>av</strong>skiljning på inkommande vatten<br />
Slammets flödesegenskaper kan beskrivas med hjälp<br />
<strong>av</strong> två storheter: flytspänning <strong>och</strong> viskositet. Viskositeten<br />
är ett mått på slammets konsistens eller tröghet.<br />
Flytspänningen betecknar den skjuvspänning<br />
(≈ kraft) som behövs för att slammet överhuvudtaget<br />
skall börja röra sig. Dessa två storheter bestämmer<br />
systemförlusterna <strong>och</strong> pumpens prestanda <strong>vid</strong> slampumpning.<br />
Ett slam med hög viskositet ger större<br />
systemförluster än ett slam med låg viskositet. Ett<br />
slam med hög flytspänning kräver större pumpeffekt<br />
<strong>vid</strong> start än ett slam med låg flytspänning. Flytspänningen<br />
<strong>och</strong> viskositeten för de ovan nämnda<br />
slamtyperna är stigande i följande ordning (uppifrån<br />
<strong>och</strong> ner):<br />
.<br />
Överskottsslam (0,5–1 % ts)<br />
Blandslam (1–2 % ts)<br />
Rötat slam (2–3 % ts)<br />
Log(tryckfall)<br />
∆ P ∝ η V n L<br />
η L = laminär viskositet<br />
Tjockt slam<br />
Tunt slam<br />
Vatten<br />
Log(hastighet)<br />
n ≈ 0,25<br />
n ≈ 0,6<br />
n ≈1,0<br />
Figur 5-2. Ungefärliga laminära strömningskurvor för<br />
vatten, tunt slam <strong>och</strong> tjockt slam (Frost 1983).<br />
För en given rördiameter <strong>och</strong> över ett definierat<br />
flödesområde kan kurvorna beskrivas med hjälp <strong>av</strong><br />
följande proportionella uttryck:<br />
Primärslam (2–3 % ts)<br />
Förtjockat primärslam (4–5 % ts)<br />
Förtjockat blandslam (4–5 % ts)<br />
Förtjockat överskottsslam (4–6 % ts)<br />
Förtjockat primärslam m polymer (4–8 % ts)<br />
Förtjockat blandslam m polymer (4–8 % ts)<br />
Förtjockat överskottsslam m polymer (4–8 % ts)<br />
Figur 5-1. Viskositetsskillnader mellan olika typer <strong>av</strong><br />
slam (ökande i pilens riktning).<br />
Att slam är mer visköst (trögflytande) än vatten resulterar<br />
i praktiken i att flödet i slamledningar oftast<br />
blir laminärt. Turbulent flöde uppträder för de flesta<br />
tunna slam inte förrän <strong>vid</strong> hastigheter på över 2 m/s.<br />
De laminära flödesegenskaperna skiljer sig dessutom<br />
mellan vatten <strong>och</strong> slam. Detta illustreras i figur 5-2,<br />
en logaritmisk plot <strong>av</strong> tryckfallet mot medelhastigheten<br />
för laminärt flöde <strong>av</strong> vatten, ”tunt” slam <strong>och</strong><br />
”tjockt” slam.<br />
30<br />
∆Ρ ∝ η L V n<br />
där ∆Ρ = tryckfallet orsakat <strong>av</strong> friktionsförluster<br />
(N/m 2 )<br />
V = linjära hastigheten (i medel, m/s)<br />
η L laminära viskositeten (Ns n /m 2 )<br />
n = ”power-law index” (dimensionslöst)<br />
För vatten är ”power-law index” 1 medan n är mindre<br />
än 1 för slam <strong>och</strong> minskar med ökad TS-halt.<br />
Värdet på den laminära viskositeten är omkring<br />
0,0012 Ns/m 2 för vatten, men <strong>av</strong>sevärt högre för<br />
slam <strong>och</strong> ökande med TS-halten. Detta betyder att<br />
en ytterligare skillnad mellan slam <strong>och</strong> vatten är att<br />
två parametrar behövs för att beskriva slams laminära<br />
flödesbeteende medan endast en behövs för vatten.<br />
En uppskattning <strong>av</strong> värden på dessa parametrar <strong>och</strong><br />
en detaljerad beskrivning <strong>av</strong> beräkningsgången för<br />
uppskattning <strong>av</strong> friktionsförlusterna <strong>vid</strong> slampumpning<br />
har presenterats <strong>av</strong> Frost (1983). Den flytspänning<br />
eller kraft som behöver anbringas för att
överhuvudtaget få slammet att börja röra sig kan man<br />
se som ett slags ”statiskt motstånd”. Detta motstånd<br />
är enkelt att överkomma för tunnare slam men för<br />
tjockare slam kan motståndet bestämma storleken<br />
på pumpmotorn.<br />
5.2 Beskrivning <strong>av</strong> olika<br />
typer <strong>av</strong> pumpar för slam<br />
De vanligaste pumptyperna för transport <strong>av</strong> slam<br />
på <strong>av</strong>loppsreningsverk är centrifugalpumpar, excenterskruvpumpar,<br />
lobrotorpumpar, högtryckskolvpumpar<br />
samt till viss del skiv- eller ”discflow”<br />
pumpar.<br />
Centrifugalpumpar<br />
Centrifugalpumpar är vanligt förekommande pumpar<br />
för slampumpning. Användandet <strong>av</strong> centrifugalpumpar<br />
kräver dock en viss noggrannhet i valet <strong>av</strong><br />
pumpstorlek. Vid ett bestämt varvtal arbetar centrifugalpumpen<br />
mycket bra om uppfordringshöjden<br />
håller sig inom ett ganska snävt intervall. Emellertid<br />
innebär den naturligt varierande karaktären på slam<br />
att uppfordringshöjden kan variera ganska <strong>av</strong>sevärt<br />
p.g.a. att friktionsförlusterna ändras med karaktären<br />
(se ovan). Viktigt blir därför att noga gå igenom<br />
ytterligheterna i driftfall <strong>och</strong> välja en pump som<br />
ger acceptabla flöden även om TS-halten varierar.<br />
Frekvensstyrning <strong>av</strong> pumparna kan vara ett annat<br />
sätt att hantera stora variationer i slamkaraktären<br />
<strong>och</strong> därmed uppfordningshöjden.<br />
Centrfiugalpumparna måste också ha en design<br />
som hjälper trasor <strong>och</strong> fibrer att passera <strong>och</strong> inte<br />
leder till igensättning. Centrifugalpumpar speciellt<br />
utformade med <strong>av</strong>seende på detta har s.k. halvöppna<br />
pumphjul <strong>och</strong>/eller skruvinmatning. Centrifugalpumpar<br />
med kanalhjul <strong>och</strong> virvelhjul är dock också<br />
vanligt förekommande men förlorar mark till de<br />
tidigare nämnda typerna.<br />
Traditionellt har centrifugalpumpar använts för<br />
returslampumpning, överskottsslamuttag <strong>och</strong> primärslamuttag.<br />
Goda erfarenheter för slam ända upp till<br />
6–7 % TS -halt finns dock för skruvcentrifugalpumpar<br />
<strong>och</strong> halvöppna pumphjul. Vid höga TShalter<br />
är problemet med centrifugalpumpar framförallt<br />
att få in mediet i pumpen.<br />
Vid pumpning <strong>av</strong> slam uppför sig centrifugalpumpen<br />
mer som en mindre pump än den gör <strong>vid</strong><br />
pumpning <strong>av</strong> vatten. Hydraulic Institute (2001) har<br />
tagit fram beräkningsmodeller för nerdimensionering<br />
(”de-rating”) <strong>av</strong> centrifugalpumpar. Ju tjockare slammet<br />
är desto större är effekten. Uppfordringshöjden<br />
<strong>och</strong> verkningsgraden kan minska med upp till 25 %<br />
där minskningen ökar med ökat flöde, se figur 5-3<br />
nedan.<br />
Slampumpning med centrifugalpumpar innebär<br />
en nedre kapacitetsgräns på omkring 10 m 3 /h.<br />
Figur 5-3. Reduktion i uppfodringshöjd <strong>och</strong> effektivitet <strong>vid</strong> pumpning <strong>av</strong> rötat slam med centrifugalpump<br />
(fyrkanalhjul) <strong>vid</strong> 960 rpm (Whitlock & Sellgren 2003).<br />
31
Uppfordringshöjder på mellan 10 <strong>och</strong> 40 m vattenpelare<br />
kan uppnås (det senare för högre flöden).<br />
Skivpumpar<br />
En variant på centrifugalpumpen som kommit till<br />
användning de senaste åren för slampumpning är<br />
skivpumpen. Den bygger på klassisk centrifugalpumpsteori<br />
om funktionen <strong>av</strong> roterande friktionsytor<br />
i ett slutet hölje. Tryck genereras enbart <strong>av</strong> de<br />
roterande skivorna <strong>och</strong> antalet skivor samt det inbördes<br />
<strong>av</strong>ståndet <strong>av</strong>gör pumpens arbetsområde. I<br />
slamapplikationer används vanligen två till tre skivor.<br />
Goda erfarenheter finns i slamapplikationer bland<br />
annat med primärslam <strong>vid</strong> TS-halter på upp till 6 %<br />
TS-halt.<br />
Slampumpning med skivpumpar innebär en nedre<br />
kapacitetsgräns, ungefär som för centrifugalpumpar,<br />
på 10 m 3 /h. Uppfordringshöjder på upp till omkring<br />
60 m vattenpelare kan uppnås med två till tre skivor.<br />
Excenterskruvpumpar<br />
Excenterskruvpumpar har använts framgångsrikt i<br />
nästan alla slamapplikationer. Pumpen består <strong>av</strong><br />
en enkelgängad rotor som roterar med en minimal<br />
spalt i en dubbelgängad gummistator (figur 5-4<br />
nedan). På detta sätt uppstår ett hålrum mellan<br />
rotor <strong>och</strong> stator som gradvis förflyttas från sugsida<br />
till trycksida eftersom rotorn löper runt. Pumpen är<br />
självmatande <strong>vid</strong> uppfordringshöjder på upp till ca<br />
8 m vattenpelare men bör inte köras torr eftersom<br />
gummistatorn då bränner sönder.<br />
Pumparna finns tillgängliga i alla önskvärda kapaciteter<br />
<strong>och</strong> för uppfordringshöjder på upp till flera<br />
100 m vattenpelare. För primärslam <strong>och</strong> blandslam<br />
med stor andel trasor <strong>och</strong> fibrer används lämpligen<br />
en macerator uppströms för att minska slitage på<br />
stator <strong>och</strong> rotor. Pumparna kräver vanligen stort<br />
underhåll på grund <strong>av</strong> hårt slitage på rotor <strong>och</strong> stator,<br />
framförallt för slam med stor andel sand (framförallt<br />
primärslam).<br />
En stor fördel med excenterskruvpumparna, som<br />
bidragit till deras stora tillämpning inom slampumpning,<br />
är enkelheten att kontrollera slamflödet<br />
med hjälp <strong>av</strong> varvtalet på motorn. Pumpkurvan för<br />
en excenterskruvpump är brant <strong>och</strong> rätlinjig jämfört<br />
med centrifugalpumpar <strong>och</strong> förändringar systemförlusterna,<br />
på grund <strong>av</strong> ändringar i slamkaraktären,<br />
kan lätt kompenseras med en varvtalsändring som<br />
är direkt proportionell mot önskad förändring i uppfordringshöjd.<br />
Lobrotorpumpar<br />
Lobrotorpumpen är en alternativ förträngningspump<br />
till excenterskruvpumpen i slamapplikationer.<br />
I lobrotorpumpar roterar två ”lober” synkront <strong>och</strong><br />
förflyttar slammet genom pumphuset.<br />
Fördelen framför excenterskruvpumpen är att<br />
underhållsarbetet underlättas i <strong>och</strong> med ett enklare<br />
utbyte <strong>av</strong> rotorerna.<br />
Kolvpumpar<br />
Kolvpumpar är ett alternativ till excenterskruvpumpen<br />
som används <strong>vid</strong> mycket höga uppfordringshöjder<br />
t.ex. transport <strong>av</strong> <strong>av</strong>vattnat slam långa sträckor. Dessa<br />
pumpar är väsentligt dyrare i investering än excenterskruvpumpar<br />
men kan ändå vara ett kostnadseffektivt<br />
alternativ i de ovan nämnda applikationerna om<br />
man beaktar drift- <strong>och</strong> underhållskostnader.<br />
Figur 5-4. Excenterskruvpump, principskiss.<br />
32
5.3 Erfarenheter <strong>och</strong> driftfall<br />
Typ <strong>av</strong> pump<br />
Vid många anläggningar har man erfarit problem att<br />
pumpa förtjockat slam. Pumpning <strong>av</strong> ett förtjockat<br />
slam ställer speciella kr<strong>av</strong> på utformning <strong>av</strong> utrustningen.<br />
Normalt krävs excenterskruvpumpar (eneller<br />
flerstegs) alternativt centrifugalpumpar med<br />
halvöppna pumphjul.<br />
Lobrotorpumpar har provats <strong>vid</strong> ett flertal tillfällen<br />
<strong>vid</strong> pumpning <strong>av</strong> förtjockat slam <strong>och</strong> man<br />
erfor då problem med alltför höga tryckfall. Vid höga<br />
mottryck läckte slam in i växellådan. Dessa pumpar<br />
är generellt ej <strong>av</strong>sedda för höga tryck.<br />
Slitaget <strong>vid</strong> slampumpning är högt <strong>och</strong> beror framförallt<br />
på innehållet <strong>av</strong> sand i kombination med syre<br />
(leder till s.k. korrosionserosion) för centrifugalpumpar<br />
med gjutjärnshjul. För excenterskruvpumpar<br />
beror det höga slitaget både på sand <strong>och</strong> på trasor.<br />
Vid dimensionering <strong>av</strong> excenterskruvpumpar bör<br />
man därför alltid välja relativt låga varvtal:<br />
max ca 200 rpm för förtjockat slam <strong>och</strong><br />
max ca 80 rpm för <strong>av</strong>vattnat slam<br />
Genom detta ökas livslängden på rotor respektive<br />
stator. För att ytterligare förlänga livslängden kan en<br />
macerator installeras före pumpen för sönderdelning<br />
<strong>av</strong> trasor <strong>och</strong> andra slitande större delar.<br />
För att cirkulationspumpa rötslam för uppvärmning<br />
<strong>av</strong> rötkammare genom värmeväxlare används<br />
lämpligen centrifugalpumpar. Pumparna bör vara<br />
försedda med sk halvöppna pumphjul (se ovan).<br />
Många anläggningar som använder torrt monterade<br />
dränkbara pumpar som cirkulationspumpar till<br />
rötkammaren har erfarit att det krävs extern kylning<br />
<strong>av</strong> pumparna på grund <strong>av</strong> rötslammets höga temperatur.<br />
Igensättningar <strong>och</strong> höga tryckfall<br />
Igensättningar <strong>och</strong> höga tryckfall är vanliga <strong>vid</strong><br />
framförallt pumpning <strong>av</strong> primärslam, speciellt <strong>vid</strong><br />
långa pumpledningar. Det är viktigt att minska<br />
pumpledningarnas längd så långt som möjligt. Man<br />
bör även se till att dimensionen på sugledningen<br />
före pumpen är tillräckligt stor <strong>och</strong> då speciellt <strong>vid</strong><br />
pumpning <strong>av</strong> primärslam. Erfarenhetsmässigt bör<br />
sådan sugledning aldrig vara mindre än Ø 150 mm.<br />
33<br />
Igensättningar <strong>av</strong> ledningar är även vanliga <strong>vid</strong> pumpning<br />
<strong>av</strong> förtjockat slam.<br />
Vid mycket låga linjära hastigheter (< 1 m/s) uppnås<br />
ingen ”självrensning <strong>av</strong> rören” som <strong>vid</strong> högre<br />
flödeshastigheter i slamledningar. Vid framförallt<br />
primärslampumpning bör sådana ledningar spolas<br />
en gång per vecka med varmvatten för att lösa upp<br />
fett som ansamlas på rörväggarna.<br />
Slam innehåller ibland innesluten gas. Detta gäller<br />
framförallt rötslam (innehåller biogas som producerats<br />
under rötningsprocessen) <strong>och</strong> centrifugerat<br />
slam (innehåller luft som piskats in under centrifugeringen).<br />
Slammets innehåll <strong>av</strong> gas påverkar både<br />
systemet <strong>och</strong> pumpen.<br />
I systemet bildas lätt gasfickor som kan blockera<br />
pumpningen när ledningssystemet är långt <strong>och</strong> innehåller<br />
många böjar samtidigt som slammet pumpas<br />
intermittent. Slammets innehåll <strong>av</strong> gas innebär att när<br />
trycket sänks nedströms i inloppsledningen ökar gasvolymen<br />
(allmänna tillståndslagen: pV/T = konstant).<br />
Detta kan leda till att pumpen matas stötvis med<br />
slam mellan bildade gasvolymer <strong>och</strong> ökad risk för<br />
k<strong>av</strong>itationsskador.<br />
I pumpen finns risk för torrkörning genom att<br />
vätskepelaren på pumpens sugsida bryts på grund <strong>av</strong><br />
gasvolymerna i slammet. Gasen kan också ansamlas i<br />
”fickor” i pumphuset <strong>och</strong> minska pumpens prestanda.<br />
Normalt kan problemet med gasinnehåll i slam<br />
undvikas om pumpen placeras en bit under vätskenivån<br />
(i t.ex. slamtanken varifrån slammet pumpas).<br />
På så sätt kan tryckfallet i sugledningen kompenseras<br />
<strong>av</strong> det statiska trycket. Placering <strong>av</strong> pumpar bör generellt<br />
ske med vätsketryck på sugsidan. På en <strong>av</strong><br />
referensanläggningarna där det <strong>av</strong> olika skäl varit<br />
nödvändigt att placera pumpen över vätskenivå har<br />
detta medfört att pumpen torrkörs. Centrifugalpumpar<br />
kräver alltid tryck på sugsidan så<strong>vid</strong>a de inte<br />
är försedda med vakuumstart.<br />
Ansamling <strong>av</strong> sand <strong>och</strong> grus i botten på slamtankar<br />
kan leda till problem med igensättningar <strong>vid</strong><br />
utpumpning/utmatning. I Kalmar erfor man att mer<br />
sand sedimenterade efter övergång till termofil rötning<br />
(ökad temperatur g<strong>av</strong> lägre viskositet <strong>och</strong> därmed<br />
bättre separation).<br />
Hög energiförbrukning<br />
Vid vissa anläggningar kan onödigt höga slamflöden<br />
förekomma, t.ex. cirkulationsflödet på rötkammare.<br />
Detta kan framför allt gälla äldre anläggningar som<br />
med den tidens praxis utformats för låga TS-halter
<strong>och</strong> höga slamflöden. Här kan det finnas möjligheter<br />
till besparingar genom att minska flödena genom förtjockning<br />
<strong>och</strong>/eller genom att byta pumputrustning.<br />
6 Slamlagring<br />
6.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
Lagring <strong>av</strong> slam är nödvändigt på de flesta reningsverk<br />
för att jämna ut variationer i slamproduktionen<br />
samt för att tillåta slam att lagras upp under perioder<br />
när efterföljande slambehandling inte är i drift (nattetid,<br />
helger, planerad underhållstid etc.). Slamlagring<br />
är speciellt viktigt för att kunna upprätthålla konstanta<br />
flöden (eller reglera flödena) till framförallt utrustning<br />
för mekanisk förtjockning <strong>och</strong> <strong>av</strong>vattning.<br />
Korttidslagring kan oftast uppnås genom i sedimenteringstankar<br />
i vattenbehandlingen <strong>och</strong> i gr<strong>av</strong>itationsförtjockare.<br />
Långtidslagring (ett flertal timmar<br />
eller ett par dagar) åstadkoms hellre i separata slamlager.<br />
Viktigt att tänka på <strong>vid</strong> design <strong>av</strong> slamlager är:<br />
slamkvaliteten kan försämras <strong>och</strong> slammet blir<br />
svår<strong>av</strong>vattnat <strong>vid</strong> lagring i mer än två till tre<br />
dagar,<br />
luftning kan behövas för att förhindra generering<br />
<strong>av</strong> obehaglig lukt,<br />
omrörning behövs alltid för att förhindra sedimentering<br />
<strong>och</strong>/eller uppnå jämn slamkvalitet.<br />
suspension <strong>av</strong> fasta delar: 1) förebygga sedimentering<br />
eller 2) neddragning <strong>av</strong> flytande trasor <strong>och</strong><br />
dylikt<br />
inblandning <strong>av</strong> tillkommande strömmar <strong>och</strong>/eller<br />
kemikalier<br />
vätskecirkulation för att underlätta värme- <strong>och</strong><br />
materieöverföring (alltid ett syfte i rötkammare)<br />
För dessa syften behövs en kombination <strong>av</strong> bulkflöde<br />
(en rörelse i hela volymen) <strong>och</strong> småskalig turbulens<br />
(turbulenta rörelser i liten skala), se figur 6-1 <strong>och</strong><br />
6-2 nedan. Bilderna visar dränkbara pumpar men<br />
principerna även toppmonterade omrörare kan användas.<br />
Småskalig turbulens uppnås oftast med hjälp<br />
<strong>av</strong> de flesta omrörningssystem. Svårigheten ligger i<br />
att uppnå ett tillräckligt stort bulkflöde för att uppnå<br />
syftet med omrörningen. Storleken på bulkflödet<br />
bestäms <strong>av</strong>:<br />
typen <strong>av</strong> omrörare<br />
uppnådd dragkraft<br />
positioneringen<br />
Figur 6-1. Bulkflöde i slamlager.<br />
Av de ovan nämnda aspekterna att tänka på <strong>vid</strong><br />
design <strong>av</strong> slamlager har omrörningen visat sig vara<br />
vanligast förekommande varför det i nedanstående<br />
stycke beskrivs lite kring designen.<br />
6.2 Omrörning i slamlager<br />
För dimensionering <strong>av</strong> ett omrörningssystem är det<br />
först <strong>och</strong> främst viktigt att definiera vilket syfte<br />
omrörningen har. Syftet i slamlager är oftast ett <strong>av</strong><br />
följande:<br />
Figur 6-2. Småskalig turbulens i slamlager.<br />
34
För val <strong>av</strong> en optimal <strong>och</strong> kostnadseffektiv omrörare<br />
bör omröraren ge en tillräckligt stor dragkraft för<br />
omrörningssyftet, konsumera lite elenergi <strong>och</strong> positioneras<br />
optimalt. Leverantörer <strong>av</strong> omrörningsutrustning<br />
kan vanligtvis ge vägledning med <strong>av</strong>seende på<br />
vilken dragkraft som behövs för omrörningssyftet<br />
<strong>och</strong> därmed vilken storlek på omrörare <strong>och</strong> installerad<br />
effekt som behövs. Toppmonterade omrörare är<br />
generellt mindre energikrävande än dränkbara.<br />
För positionering <strong>av</strong> omrörare gäller generella<br />
principer för alla typer <strong>av</strong> omrörare. Dessa principer<br />
går ut på att en omrörare ger upphov till en stråle<br />
som sprider sig till omgivande vätska på sin väg. Ju<br />
längre strålen kan utvecklas utan att störas desto<br />
högre blir det totala flödet <strong>och</strong> därmed bulkflödet<br />
som utvecklas i tanken.<br />
För att uppnå maximala bulkflöden gäller att ta<br />
hänsyn till två huvudsakliga principer:<br />
tillåt strålen att utvecklas över så lång sträcka som<br />
möjligt i tanken,<br />
se till att strålen böjer <strong>av</strong> så mjukt som möjligen<br />
mot tankens väggar (dvs. träffar väggen med så<br />
stor vinkel som möjligt.<br />
Detta kommer att leda till maximal storlek på bulkflödet<br />
<strong>och</strong> en effektiv omrörning med <strong>av</strong>seende på<br />
investering <strong>och</strong> driftskostnad.<br />
6.3 Säkerhetsaspekter<br />
Vid lagring <strong>av</strong> rötat slam finns det risk för metanbildning<br />
<strong>och</strong> därmed föreligger explosionsrisk. Metangas<br />
i en blandning <strong>av</strong> ca 5–15 % är explosiv. Under<br />
senare år har flera explosioner inträffat på grund <strong>av</strong><br />
ansamlad metan.<br />
Det är därför viktigt att se över säkerhetsaspekterna<br />
i de olika anläggningsdelarna <strong>och</strong> göra erforderliga<br />
riskbedömningar. Klassningsplaner skall enligt<br />
gällande direktiv upprättas för rötningsanläggningar<br />
(SRVFS 2004; SEK 2000). Generellt skall lagertankar<br />
för <strong>av</strong>vattnat slam vara Ex-klassade.<br />
35<br />
7 Slut<strong>av</strong>vattning<br />
Slut<strong>av</strong>vattningen <strong>av</strong> slammet är den del i slambehandlingen<br />
där den största volymreduktionen<br />
åstadkoms. Resultatet här bestäms dock till stor del<br />
<strong>av</strong> den föregående behandlingen. Till exempel påverkas<br />
<strong>av</strong>vattningsresultatet starkt <strong>av</strong> nedbrytningsgraden<br />
<strong>vid</strong> rötningen samt slammets temperatur.<br />
7.1 Beskrivning <strong>och</strong> syfte<br />
Avvattning sker för att minska slammängderna som<br />
transporteras bort från <strong>av</strong>loppsreningsverket.<br />
Den vanligast förekommande <strong>av</strong>vattningsutrustningen<br />
i Sverige idag är centrifuger, men även silbandspressar<br />
är relativt vanliga. Kammarfilterpressar<br />
har i princip utgått helt <strong>och</strong> finns endast på en handfull<br />
platser i landet. Fördelarna med kammarfilterpressar<br />
är de höga TS-halter som kan uppnås (ofta<br />
>40 % TS) <strong>och</strong> en mycket god rejektvattenkvalitet<br />
med låga halter suspenderat material men har varit<br />
krävande ur drift- <strong>och</strong> underhållsaspekt <strong>och</strong> därför<br />
ansetts olämpliga. Dock bör nämnas att kammarfilterpressarna<br />
har utvecklats <strong>och</strong> idag finns pressar<br />
som är helt automatiska, inklusive renspolning <strong>av</strong><br />
plattorna. (En relativt ny metod har även utvecklats<br />
där man applicerar ett undertryck på pressarna <strong>och</strong><br />
därigenom erhåller ett slam med mycket hög torrsubstanshalt,<br />
en testanläggning finns i Norge). Genom<br />
de potentiella vinster som kan erhållas i kombination<br />
med den pågående tekniska utvecklingen verkar<br />
det inte omöjligt att tekniken på sikt kan komma<br />
att återintroduceras i modern tappning i Sverige.<br />
Centrifuger är ofta effektiva, men också förknippade<br />
med relativt höga driftkostnader. I dagsläget<br />
utgör de ofta normen för stora anläggningar<br />
<strong>vid</strong> nyinstallation.<br />
Så gott som samtliga anläggningar har idag anledning<br />
att skapa en så effektiv slut<strong>av</strong>vattning som<br />
möjligt. Såväl lagstiftning som kostnader för slamomhändertagande<br />
ger anledning att minska slammängderna<br />
så mycket som möjligt.
Slamkvaliteten är <strong>av</strong> stor vikt för resultatet <strong>och</strong><br />
provkörningar måste ske före val <strong>av</strong> utrustning, där<br />
uppnådd TS-halt, halt suspenderat material i rejektvattnet,<br />
samt el- <strong>och</strong> polymerförbrukning konstateras.<br />
Kopplingen mellan slut<strong>av</strong>vattningen <strong>och</strong> övriga<br />
processer är mycket tydlig <strong>och</strong> <strong>av</strong>vattningsresultatet<br />
kan ofta fungera som en indikator på hur verkets<br />
övriga processer fungerar. Processtörningar eller<br />
dåligt utformade processer visar sig ofta direkt i ett<br />
mer svår<strong>av</strong>vattnat slam. Isolerade åtgärder på <strong>av</strong>vattningen<br />
kan därför visa sig verkningslösa ifall<br />
övriga processer <strong>vid</strong> verket samtidigt fungerar dåligt<br />
<strong>och</strong> det är därför väsentligt att anlägga ett helhetsperspektiv.<br />
7.2 Olika typer <strong>av</strong><br />
<strong>av</strong>vattningsutrustning<br />
7.2.1 Bandfilterpressar<br />
Bandfilterpressar (även kallade silbandspressar) förekommer<br />
i ett antal olika utföranden <strong>och</strong> fabrikat<br />
(se ex. figur 7-1). En karakteristisk egenskap är att<br />
slammet påförs ett silband som rör sig långsamt där<br />
slammet först får dränera. Efter detta pressas slammet<br />
mellan två silband med ett gradvis ökat tryck.<br />
En bandfilterpress kapacitet beror på bredden <strong>och</strong><br />
den effektiva längden på bandet. Driftvariabler är:<br />
bandhastighet silbandstyp<br />
presstryck<br />
TS-belastning<br />
silbandets mask<strong>vid</strong>d polymerdosering<br />
Silbandets hastighet bestämmer uppehållstiden in<br />
bandfilterpressen. En hög bandhastighet betyder en<br />
kort uppehållstid <strong>och</strong> mer vatten i det <strong>av</strong>vattnade<br />
slammet. Trycket påverkar både TS-halten i det <strong>av</strong>vattnade<br />
slammet <strong>och</strong> SS-halten i rejektvattnet. Ju<br />
högre tryck desto högre TS-halt i det <strong>av</strong>vattnade<br />
slammet <strong>och</strong> högre SS-halt i rejektvattnet erhålls.<br />
Vad gäller övriga driftvariabler så ger en lägre TSbelastning<br />
en längre uppehållstid <strong>och</strong> därmed högre<br />
TS-halt i det <strong>av</strong>vattnade slammet medan polymerdoseringen<br />
huvudsakligen påverkar SS-halten i rejektvattnet.<br />
7.2.2 Centrifuger<br />
Centrifugtypen som normalt används för <strong>av</strong>vattning<br />
<strong>av</strong> slam är en så kallad dekantercentrifug. Denna<br />
typ <strong>av</strong> centrifug finns i olika utföranden <strong>och</strong> olika<br />
fabrikat . Dekantercentrifugen består <strong>av</strong> en cylindrisk<br />
trumma med en konisk ända (se figur 7-2 nästa sida).<br />
I denna trumma roterar en skruvtransportör med<br />
hög hastighet i samma riktning men med en något<br />
lägre eller högre hastighet än trumman.<br />
Figur 7-1. Bandfilterpress.<br />
36
Figur 7-2. Dekantercentrifug för <strong>av</strong>vattning <strong>av</strong> slam.<br />
Slammet som skall <strong>av</strong>vattnas tillförs mitten <strong>av</strong> maskinen<br />
via ett invändigt rör. Slammet transporteras<br />
omedelbart efter det tillförs ut till periferin <strong>av</strong><br />
trumman. Eftersom torrsubstansen i slammet är<br />
något tyngre än vatten, samlas den längs väggarna<br />
på trumman medan vattnet samlas nära centrum.<br />
Det <strong>av</strong>vattnade slammet transporteras med hjälp <strong>av</strong><br />
skruvtransportören till den smalare koniska delen <strong>av</strong><br />
trumman där det slungas ut genom hål i trumman<br />
<strong>av</strong> centrifugalkraften.<br />
En centrifugs kapacitet bestäms <strong>av</strong> trummans<br />
längd <strong>och</strong> diameter (ju större dimensioner desto<br />
större kapacitet).<br />
Driftvariablerna för centrifugering är:<br />
trummans rotationshastighet<br />
differensvarvtalet mellan trumma <strong>och</strong> skruvtransportör<br />
vätskedjupet i trumman<br />
TS-belastning<br />
polymerdosering<br />
Av driftvariablerna är TS-belastningen den mest betydande.<br />
Genom att minska TS-belastningen blir<br />
uppehållstiden längre <strong>och</strong> TS-halten i det <strong>av</strong>vattnade<br />
slammet högre.<br />
7.2.3 Kammarfilterpressar<br />
Kammarfilterpressar förekommer endast <strong>vid</strong> ett par<br />
anläggningar i Sverige <strong>och</strong> är då handlar det om<br />
äldre utrustning.<br />
Slammet matas in i en kammare mellan två filterplattor<br />
försedda med filterduk. Polymer tillsätts före<br />
inmatning. Tryck appliceras var<strong>vid</strong> vatten pressas<br />
ut genom filterdukarna <strong>och</strong> samlas upp som rejektvatten<br />
(figur 7-3). De pressade slamkakorna tas bort<br />
genom att filterpressen öppnas. I moderna filterpressar<br />
sker behandlingen helt automatiskt.<br />
Figur 7-3. Kammarfilterpress.<br />
37
7.3 Erfarenheter <strong>och</strong> fallgropar<br />
Höga drift- <strong>och</strong> underhållskostnader<br />
Centrifuger är behäftade med högt slitage <strong>och</strong> därigenom<br />
höga underhållskostnader. Även polymeråtgången<br />
kan vara hög (normalt 4–6 kg/ton TS).<br />
En <strong>av</strong> referensanläggningarna rapporterar försämrad<br />
TS-halt efter installation <strong>av</strong> centrifuger jämfört med<br />
tidigare silbandspressar, dock hade slamkvaliteten<br />
förändrats varför jämförelsen är osäker. En annan<br />
anläggning erfor att extremt höga TS-halter ledde<br />
till mycket högt slitage på centrifugerna. Slammet<br />
förändras under <strong>av</strong>vattningen <strong>och</strong> blir mer granulärt<br />
vilket kan medföra ökat slitage.<br />
Utmatning <strong>av</strong> torrt slam<br />
Flera anläggningar rapporterar svårigheter <strong>vid</strong> utmatning<br />
<strong>av</strong> slammet med skruvutlastning från torrslamsilo.<br />
En anläggning erfar att max 25 % TS kan matas<br />
ut, vilket stämmer väl med andras erfarenheter. För<br />
att undvika detta bör torrslamsilos alltid utformas<br />
med minst dubbla skruvar. Vid högre TS-halter bör<br />
silos ej ha konisk utformning utan platt botten <strong>och</strong><br />
förses med skruvar som täcker hela botten (ofta ca<br />
5–6 st).<br />
Generellt är det viktigt att konstruktionerna är<br />
robusta <strong>och</strong> att dimensionerna ej är för klena. Varje<br />
utmatningsskruv bör normalt ha en minsta motoreffekt<br />
<strong>av</strong> 12–15 kW.<br />
Säkraste sättet att mata ut slam med TS-halter ><br />
25 % är med hjälp <strong>av</strong> glidram i botten på silos.<br />
Svår<strong>av</strong>vattnat slam<br />
Många anläggningar rapporterar erfarenheter <strong>av</strong><br />
svår<strong>av</strong>vattnat slam. Processtörningar <strong>vid</strong> rötningen<br />
resulterar ofta i försämrad <strong>av</strong>vattning. Speciellt vanligt<br />
är förekomst <strong>av</strong> filamentbakterier som ger en<br />
dålig rötningsprocess med svämtäcken <strong>och</strong> inneslutna<br />
gasblåsor i slammet, vilket gör det svår<strong>av</strong>vattnat.<br />
Avvattningen kan även bli lidande på grund <strong>av</strong><br />
inhomogent rötat slam, som i sin tur orsakas <strong>av</strong> dålig<br />
omblandning i rötkammaren.<br />
En <strong>av</strong> referensanläggningarna rapporterar inhomogen<br />
TS-halt i slammet som matas till centrifugerna<br />
på grund <strong>av</strong> ojämn förtjockning. Här kan<br />
det finnas skäl att se över processtyrningen. Det är<br />
även viktigt att ha god omblandning i lagertankar<br />
för rötslam som skall <strong>av</strong>vattnas.<br />
Låg fiberhalt i slammet kan göra det mer svår<strong>av</strong>vattnat.<br />
Detta kan exempelvis uppträda då karaktären<br />
på inkommande <strong>av</strong>loppsvatten ändras; till<br />
exempel ett anslutet pappersbruk kopplas bort. Förändringar<br />
kan även uppstå genom att finare rensgaller<br />
installeras som effektivare separerar fibröst<br />
material såsom papper, bomull etc.<br />
Låg temperatur på slammet kan ge något lägre<br />
torrhalt erfar två <strong>av</strong> referensanläggningarna. Vissa<br />
mätningar som gjorts har indikerat att extrem rötslamkylning<br />
(med värmepump) kan ge omkring<br />
1–1,5 % försämrad TS-halt <strong>vid</strong> slut<strong>av</strong>vattningen.<br />
Detta beror dock på slamkvaliteten <strong>och</strong> varierar<br />
sannolikt från fall till fall.<br />
38<br />
8 Nyckeltal <strong>och</strong> data<br />
från slambehandling<br />
Slamhanteringen måste ses i ett helhetsperspektiv<br />
där lokala förutsättningar vägs in. Vad som kan<br />
tyckas vara höga slambehandlingskostnader <strong>vid</strong> anläggningen<br />
behöver inte nödvändigtvis vara något<br />
negativt om denna resulterar i minskade slammängder<br />
<strong>och</strong> därmed minskade kostnader för transport <strong>och</strong><br />
omhändertagande <strong>av</strong> slammet. Det omvända kan<br />
också vara möjligt: behandlingen kostar mer än den<br />
smakar, dvs. de förväntade fördelarna uteblir.<br />
En analys <strong>av</strong> helheten är alltså helt nödvändig.<br />
Likväl kan det vara intressant att jämföra vissa nyckeltal<br />
för olika anläggningar, trots att de inte ger en fullständig<br />
bild <strong>av</strong> kostnadssituationen. I detta kapitel<br />
redovisas uppgifter från de deltagande referensanläggningarna<br />
i form <strong>av</strong> nyckeltal (värden som normaliserats<br />
med <strong>av</strong>seende på anläggningens storlek,<br />
dvs. slammängd) som beräknats för att någorlunda<br />
rättvist kunna jämföra anläggningarna.<br />
Anläggningarna har i samråd med VAKs representanter<br />
”anonymiserats” eftersom syftet inte är att<br />
analysera någon enskild anläggning utan få en övergripande<br />
bild <strong>av</strong> slambehandlingen <strong>vid</strong> <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
generellt sett. Kvaliteten <strong>och</strong> mätosäkerheten
på uppgifterna varierar kraftigt för de olika anläggningarna<br />
(där uppskattade värden använts anges<br />
detta).<br />
Nyckeltalen skall därför tolkas med försiktighet<br />
<strong>och</strong> några slutliga slutsatser för en enskild anläggning<br />
kan inte göras enbart baserat på dessa.<br />
Informationen måste kompletteras med andra<br />
faktorer <strong>och</strong> lokala förhållanden som har stor<br />
betydelse för slamhanteringen.<br />
Nyckeltalen redovisas i diagramform <strong>och</strong> diskuteras<br />
nedan.<br />
I Bilaga A redovisas ett praktiskt exempel på hur<br />
man kan följa upp driften <strong>av</strong> slambehandlingen.<br />
Exemplet är hämtat från Örebro ARV, där man i<br />
många år arbetat med att utveckla ett uppföljningssystem<br />
för driften <strong>och</strong> speciellt energiförbrukningen<br />
<strong>vid</strong> verket. I bilagan redovisas den mall som man<br />
använder sig <strong>av</strong> för månatlig sammanställning <strong>av</strong><br />
mätvärden. Utifrån denna skapar man sedan olika<br />
diagram för att åskådliggöra <strong>och</strong> tydliggöra variationer.<br />
8.1 Värmeförbrukning<br />
<strong>och</strong> värmeåtervinning<br />
Värmeförbrukningen <strong>vid</strong> slambehandlingen härrör<br />
huvudsakligen från rötningsprocessen. Som tidigare<br />
nämnts tillförs värme för att hålla förhöjd temperatur<br />
i rötkammare.<br />
Värmeförbrukningen för uppvärmning <strong>av</strong> rötningsprocessen<br />
varierar för de studerade anläggningarna<br />
mellan 400 <strong>och</strong> 800 kWh/ton TS (in till rötning).<br />
Den stora variationen beror på skillnaden i<br />
torrsubstanshalten i inkommande slamflöde, vilket<br />
illustreras i figur 8-1 nedan.<br />
Sambandet kan ses tydligast mellan anläggning<br />
G, H, I <strong>och</strong> J <strong>och</strong> K, där låg TS-halt ger ökad energiförbrukning<br />
<strong>och</strong> vice versa. Att sambanden inte<br />
stämmer fullt ut, t.ex. ses inte korrelationen <strong>vid</strong><br />
anläggning D <strong>och</strong> E, beror på olikheter i värmeförluster<br />
<strong>vid</strong> respektive anläggning samt osäkerheter<br />
i mätvärdena.<br />
Värmeförbrukningen är som väntat högre <strong>vid</strong> de<br />
termofila anläggningarna, vilket kan ses i figur 8-1.<br />
Att få till stånd en god värmeekonomi i anläggningen<br />
är därför än mer angeläget <strong>vid</strong> termofila<br />
temperaturer. Vid anläggning A är TS-halten endast<br />
3000<br />
2500<br />
Energi<br />
TS<br />
(*) Uppgift saknas<br />
7<br />
6<br />
Energi (kWh/ton TS)<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
TS (%)<br />
500<br />
1<br />
0<br />
(*)<br />
B C F G H I J K A D E<br />
Mesofila anläggningar TS (%)<br />
Termofila anläggningar<br />
0<br />
Figur 8-1. Värmeförbrukning (före eventuell återvinning) <strong>vid</strong> uppvärmning <strong>av</strong> rötningssteget samt TS-halt i<br />
inkommande slamflöde till rötkammare.<br />
39
2 % <strong>och</strong> värmeförbrukningen blir då mer än dubbelt<br />
så hög som för anläggning D där TS-halten är ca<br />
5 %. Vid anläggning A har man haft problem med<br />
förtjockningssteget före rötning vilket alltså direkt<br />
visar sig i energiförbrukningen.<br />
Graden <strong>av</strong> värmeåtervinning <strong>vid</strong> de studerade anläggningarna<br />
varierar mellan 26 <strong>och</strong> 49 %, vilket<br />
illustreras i figur 8-2 nedan. De flesta <strong>av</strong> de studerade<br />
anläggningarna är långt ifrån de 50 % som<br />
anses uppnåbart.<br />
Anläggningarnas storlek spelar relativt stor roll i<br />
sammanhanget.<br />
Anläggningarna A, E, G, H har högst bruttovärmeförbrukning.<br />
Värmeförbrukningen varierar<br />
här mellan ca 900–1500 kWh/ton TS samt ett<br />
extremt högt värde <strong>av</strong> 2500 kWh/ton TS (som beror<br />
på pågående problem i förtjockningssteget). Tre <strong>av</strong><br />
anläggningarna är relativt små (< 30 000 pe).<br />
Som framgår <strong>av</strong> figuren är det 3 st anläggningar<br />
som inte har någon värmeåtervinning alls. Två <strong>av</strong><br />
dessa är mindre anläggningar (< 30 000 pe) <strong>och</strong> en<br />
förklaring till <strong>av</strong>saknaden <strong>av</strong> värmeåtervinning är<br />
sannolikt att möjligheterna till <strong>av</strong>sättning för biogasen<br />
är små där dessa verk är belägna.<br />
Större anläggningar har ofta haft större möjligheter<br />
till investeringar för energieffektiviseringar <strong>och</strong><br />
även större möjligheter till <strong>av</strong>sättning <strong>av</strong> biogasen.<br />
8.2 Elförbrukning<br />
Den totala elförbrukningen för slambehandling på<br />
de studerade anläggningarna varierar mellan 100<br />
<strong>och</strong> 340 kWh/ton TS in till slambehandlingen.<br />
Fördelningen mellan förtjockning, rötning <strong>och</strong> slut<strong>av</strong>vattning<br />
visas i figur 8-3 på nästa sida.<br />
Som figur 8-4 på nästa sida visar är variationerna<br />
i elförbrukning stora mellan de olika anläggningarna.<br />
Som i fallet värmeförbrukning är även här<br />
tendensen att de mindre anläggningarna har högst<br />
elförbrukning.<br />
De mindre referensanläggningarna (< 30 000 pe)<br />
förbrukar omkring 300 kWh/ton TS. Stora anläggningar<br />
(> 200 000 pe) förbrukar ca 150–200 kWh/<br />
ton TS. För mellanstora verk finns i denna studie<br />
inte tillräckligt med tillförlitliga data för att kunna<br />
bedöma förbrukningen.<br />
Anläggning H med mycket låg elförbrukning i<br />
slut<strong>av</strong>vattningssteget använder silbandspressar. Vid<br />
de flesta <strong>av</strong> de övriga anläggningarna används centrifugering<br />
som <strong>av</strong>vattningsteknik. Ändå dominerar<br />
inte <strong>av</strong>vattningsdelen elförbrukningen som man<br />
skulle kunna förvänta sig. (Anläggning E uppvisar<br />
mycket låg elförbrukning <strong>vid</strong> centrifugering men<br />
använder å andra sidan stora mängder polymer (se<br />
3000<br />
2500<br />
Netto<br />
Uppvärmning<br />
Återvunnet<br />
(*) = Uppgift saknas<br />
2000<br />
kWh/ton TS in<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
(*)<br />
B C F G H I J K A D E<br />
Figur 8-2. Värmeförbrukning <strong>och</strong> värmeåtervinning (kWh/ton TS in till slambehandlingen).<br />
40
Elförbrukning (kWh/ton TS in) .<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
Avvattning<br />
Rötning<br />
Förtjockning<br />
0<br />
A B C D E F G H I J K<br />
Figur 8-3. Total elförbrukning för slambehandlingen fördelat mellan förtjockning, rötning <strong>och</strong> <strong>av</strong>vattning (kWh/ton<br />
TS in till slambehandlingen).<br />
300<br />
Elförbrukning (kWh/ton TS) .<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
Slamlager<br />
Utpumpning<br />
Inpumpning<br />
Rundpumpning<br />
Omrörning<br />
0<br />
A B C D E F G H I J K<br />
Figur 8-4. Elförbrukning för rötningssteget fördelat mellan omrörning, rundpumpning in- <strong>och</strong> utpumpning samt<br />
omrörning i slamlager (kWh/ton TS in till slambehandlingen).<br />
figur 8-8)). Den dominerande andelen är i stället<br />
själva rötningssteget. Anläggning F <strong>och</strong> G har mycket<br />
hög elförbrukning här, vilket förklaras nedan.<br />
I figur 8-4 ovan redovisas fördelningen <strong>av</strong> elförbrukning<br />
i rötningssteget.<br />
Figuren visar att rundpumpningen är den helt<br />
dominerande energiförbrukaren <strong>vid</strong> de flesta anläggningar<br />
i denna studie (7 <strong>av</strong> 11) <strong>och</strong> att omrörningen<br />
– något förvånande – ger ett relativt litet bidrag till<br />
den totala elförbrukningen. Anläggning F har enbart<br />
rundpumpning för omblandning i rötkammaren <strong>och</strong><br />
anläggning G har mycket högt cirkulationsflöde i<br />
rötkammaren (äldre praxis <strong>vid</strong> dimensionering).<br />
Resultaten indikerar att den fokus som ofta läggs<br />
på installerad eleffekt <strong>vid</strong> upphandling <strong>av</strong> nya omrörningssystem<br />
till rötkammare bör kompletteras<br />
med ökad uppmärksamhet på rundpumpningen.<br />
Överhuvudtaget kan det löna sig att lägga stor omsorg<br />
på omrörnings- <strong>och</strong> uppvärmningssystemet i<br />
rötkammaren.<br />
41
Anläggning C uppvisar mycket låg eleffekt för omrörning.<br />
Denna anläggning har gasomrörning, vilket<br />
generellt ger högre elförbrukning än propelleromrörare.<br />
Dock är utrötningsgraden låg (se figur 8-5)<br />
<strong>och</strong> det verkar sannolikt att omrörningen är otillräcklig.<br />
Även anläggning D har låg eleffekt för omrörning<br />
men rundpumpar mer <strong>och</strong> uppnår därmed<br />
bättre nedbrytningsgrad.<br />
8.3 Rötning<br />
För rötningssteget kan vissa nyckeltal tas fram utöver<br />
värme- <strong>och</strong> elförbrukning. Dessa gäller framförallt<br />
nedbrytningen. För de studerade anläggningarna<br />
varierar den beräknade nedbrytningsgraden mellan<br />
39 <strong>och</strong> 63 %. Ingen direkt koppling mellan nedbrytningsgrad<br />
<strong>och</strong> uppehållstid kan ses.<br />
För anläggning D med endast 11 dagars uppehållstid<br />
förklaras den höga nedbrytningsgraden <strong>av</strong><br />
den termofila driften. I övrigt går det dock inte att<br />
utläsa någon skillnad mellan termofila <strong>och</strong> mesofila<br />
anläggningar med <strong>av</strong>seende på nedbrytningsgrad.<br />
Vad gäller nedbrytningsgraden <strong>och</strong> gasproduktion<br />
är det erfarenhetsmässigt svårt att få materialbalansen<br />
över en rötningsprocess att gå ihop. Gasproduktionen<br />
visar antingen högre eller lägre nedbrytningsgrad<br />
än vad som kan beräknas utifrån nedbruten mängd<br />
TS eller VS (organiskt innehåll i TS). Detta kan<br />
även illustreras i denna studie genom att redovisa<br />
gasproduktionen di<strong>vid</strong>erat med den beräknade<br />
mängden VS som brutits ned.<br />
I figur 8-6 på nästa sida framgår att gasutbytet beräknat<br />
utifrån angivna data varierar mellan 0,6 <strong>och</strong><br />
2,0 Nm 3 /kg VS nedbr <strong>vid</strong> referensanläggningarna. De<br />
extremt låga <strong>och</strong> höga värdena i detta spann faller<br />
utanför ramarna för vad som är teoretiskt möjligt att<br />
uppnå. Denna siffra ligger generellt mellan 0,8 <strong>och</strong><br />
1,1 Nm 3 /kg VS nedbr . Värden utanför dessa ramar är<br />
ovanliga, men mindre variationer kan förekomma<br />
t.ex. <strong>vid</strong> rötningsanläggningar som tar emot stora<br />
mängder fettrikt material.<br />
Bland anläggningarna i denna studie förekommer<br />
också de högre värdena där man samrötar med organiskt<br />
<strong>av</strong>fall (t.ex. fett från fett<strong>av</strong>skiljare) <strong>och</strong> sannolikt<br />
har man också ett relativt högt utbyte här, dock<br />
inte så högt som mätdata indikerar. Såväl de extremt<br />
höga som de extremt låga värdena på gasutbytet<br />
beror sannolikt på brister i provtagningsrutinerna<br />
<strong>och</strong>/eller dåligt kalibrerad gasmätare.<br />
Det är viktigt att vara mycket noggrann med<br />
framförallt provtagning på ingående <strong>och</strong> utgående<br />
slam till <strong>och</strong> från rötkammaren så att dessa prover<br />
blir representativa <strong>och</strong> därmed rättvisande. Provtagning<br />
bör framför allt göras som ett samlingsprov<br />
<strong>och</strong> inte stickprov (stickprov är dock tyvärr den<br />
metod som vanligtvis används <strong>vid</strong> många anläggningar).<br />
Uppehållstid (dygn), Nedbrytningsgrad (%) .<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Uppehållstid (d)<br />
Utrötningsgrad (%)<br />
A B C D E F G H I J K<br />
Figur 8-5. Uppehållstid <strong>och</strong> utrötningsgrad för de olika anläggningarna.<br />
42
2,5<br />
(*) Uppgift saknas<br />
2<br />
Nm 3 /kg VS nedbrutet .<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
(*)<br />
A B C D E F G H I J K<br />
Figur 8-6. Gasutbytet <strong>vid</strong> referensanläggningarna.<br />
8.4 Polymerförbrukning<br />
Polymerförbrukning utgör en ofta inte försumbar del<br />
<strong>av</strong> driftkostnaderna för slambehandlingen. I denna<br />
studie visar det sig, liksom tidigare känt, att polymerförbrukningen<br />
både för förtjockning <strong>och</strong> <strong>av</strong>vattning<br />
varierar kraftigt.<br />
Figur 8-7 nedan visar polymerförbrukning <strong>och</strong> uppnådd<br />
TS-halt i förtjockningssteget <strong>vid</strong> referensanläggningarna.<br />
Jämförelse mellan anläggning D <strong>och</strong><br />
F illustrerar de variationer som uppträder. I båda<br />
anläggningarna nås ca 5 % TS-halt på det förtjockade<br />
slammet men med en faktor 3 i skillnad i<br />
polymerförbrukning (anläggning F använder endast<br />
gr<strong>av</strong>itationsförtjockare medan anläggning D använder<br />
en kombination <strong>av</strong> siltrumma <strong>och</strong> gr<strong>av</strong>itationsförtjockare).<br />
Jämförelse <strong>av</strong> polymerförbrukning <strong>vid</strong> slut<strong>av</strong>vattningen<br />
mellan de studerade anläggningarna leder<br />
8<br />
8<br />
TS-halt (%) .<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Polymerförbrukning<br />
TS-halt<br />
(*) Uppgift saknas<br />
(**) Använder ej polymer<br />
(***) Förtjockar ej<br />
(**) (**) (*)<br />
(**) (**) (***)<br />
A B C D E F G H I J K<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Polymerförbrukning (kg/ton ts) .<br />
Figur 8-7. Polymerförbrukning <strong>och</strong> uppnådd TS-halt <strong>vid</strong> förtjockning.<br />
43
till samma slutsats som för förtjockningen, nämligen<br />
att variationen är stor <strong>och</strong> att polymertillsatsen i står<br />
i direkt relation till <strong>av</strong>vattningsresultatet (se figur<br />
8-8 nedan).<br />
Flera <strong>av</strong> anläggningarna når TS-halter på omkring<br />
30 % vilket får anses som mycket bra.<br />
Inget samband har heller kunnat ses mellan nedbrytningsgrad<br />
<strong>och</strong> TS-halt efter <strong>av</strong>vattning.<br />
9 Sammanfattande<br />
slutsatser<br />
Sammanfattningsvis kan följande konstateras när det<br />
gäller slambehandling <strong>vid</strong> svenska <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
i dagsläget:<br />
Det finns stora möjligheter till energibesparingar<br />
i slambehandlingen <strong>vid</strong> svenska <strong>av</strong>loppsreningsverk,<br />
såväl el som värme. Störst besparingspotential<br />
förefaller finnas <strong>vid</strong> de små <strong>och</strong> medelstora<br />
<strong>av</strong>loppsreningsverken.<br />
Förutsättningarna för att nyttja biogasen har<br />
ändrats markant det senaste decenniet <strong>och</strong> biogas<br />
är nu på många ställen ett eftertraktat bränsle.<br />
Detta innebär att drivkrafterna för att genomföra<br />
energibesparande åtgärder kraftigt har ökat.<br />
Stora variationer finns vad gäller energiförbrukningen<br />
<strong>vid</strong> slambehandlingen <strong>och</strong> många anläggningar<br />
är inte optimalt utformade. Små anläggningar<br />
har generellt sett högre specifik energiförbrukning<br />
<strong>av</strong> såväl värme som el.<br />
Elförbrukningen <strong>vid</strong> de studerade anläggningarna<br />
uppgår till:<br />
º Stora anläggningar (> 200 000 pe)<br />
150–200 kWh/ton TS<br />
º Små anläggningar (< 30 000 pe)<br />
300 kWh/ton TS<br />
Rötningssteget utgör i de flesta fall den dominerande<br />
elförbrukaren <strong>vid</strong> slambehandlingen. Vid rötningen<br />
är det elförbrukningen för rundpumpning som dominerar.<br />
Värmeekonomin <strong>vid</strong> många anläggningar är inte<br />
optimal <strong>och</strong> under förutsättning att <strong>av</strong>sättning<br />
finns för biogasen kan förbättringsåtgärder löna<br />
sig mycket väl. De främsta orsakerna till dålig<br />
värmeekonomi är:<br />
º Dålig värmeåtervinning i rötningssteget (ofta<br />
0–30 %). 40–50 % värmeåtervinning bör<br />
kunna uppnås med befintlig teknik. Värmepumpsinstallation<br />
medger att så gott som all<br />
värme återvinns <strong>och</strong> kan vara ett alternativ<br />
för många anläggningar.<br />
º Dåligt isolerade rötkammare, vilket kan åtgärdas<br />
med tilläggsisolering.<br />
º Låg biogasproduktion p.g.a. störningar i rötningsprocessen<br />
(se nedan).<br />
35<br />
30<br />
Polymer<br />
TS<br />
(*) Uppgift saknas<br />
12<br />
10<br />
TS (%) i <strong>av</strong>vattnat slam .<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
Polymer (kg/ton TS) .<br />
(*)<br />
0<br />
A B C D E F G H I J K<br />
Figur 8-8. Polymerförbrukning <strong>vid</strong> slut<strong>av</strong>vattning.<br />
0<br />
44
Förekomst <strong>av</strong> filamentbakterier är ett stort problem<br />
<strong>vid</strong> många anläggningar som ger upphov<br />
till både problem i driften <strong>och</strong> stora följdproblem<br />
med dålig <strong>av</strong>vattning <strong>och</strong> höga kostnader för omhändertagande<br />
<strong>av</strong> slammet. <strong>Problem</strong>et är speciellt<br />
framträdande <strong>vid</strong> kvävereningsverk (långa uppehållstider)<br />
<strong>och</strong> kan därmed förmodas öka då fler<br />
verk i Sverige nu kan komma att omfattas <strong>av</strong> ökande<br />
kvävereduktionskr<strong>av</strong>. Ett flertal sätt att hantera<br />
problemet finns idag men någon tillförlitlig<br />
metod finns ännu inte att tillgå vare sig i Sverige<br />
eller internationellt. Enskilda VA-anläggningar<br />
kan inte förväntas lösa detta (även om många<br />
hanterar problemet på ett utmärkt sätt). Det som<br />
i första hand krävs här är mer forskning <strong>och</strong> utvecklingsarbete<br />
i nära samarbete med branschen.<br />
Kopplingen mellan slut<strong>av</strong>vattningen <strong>och</strong> övriga<br />
processer är mycket tydlig <strong>och</strong> <strong>av</strong>vattningsresultatet<br />
kan ofta fungera som en indikator på hur<br />
verkets övriga processer fungerar. Processtörningar<br />
eller dåligt utformade processer visar sig ofta<br />
direkt i ett mer svår<strong>av</strong>vattnat slam. Isolerade åtgärder<br />
på <strong>av</strong>vattningen kan därför visa sig verkningslösa<br />
ifall övriga processer <strong>vid</strong> verket samtidigt<br />
fungerar dåligt <strong>och</strong> det är därför väsentligt att<br />
anlägga ett helhetsperspektiv.<br />
Kvaliteten på den maskinella utrustningen i<br />
branschen är i allmänhet alltför låg. Speciellt är<br />
många maskinkomponenter – <strong>och</strong> ledningar –<br />
alltför klent dimensionerade. Fokuseringen på låga<br />
investeringskostnader resulterar många gånger i<br />
höga drift- <strong>och</strong> underhållskostnader <strong>och</strong> låg livslängd<br />
på utrustningen. Totalt sett blir kostnaderna<br />
på sikt ofta högre än om man initialt valt en dyrare<br />
utrustning <strong>av</strong> högre kvalitet. Att få till stånd<br />
kostnadseffektiva system kräver en attitydförändring<br />
i branschen. Med fördel kan man här snegla<br />
på industrisektorer med höga kr<strong>av</strong> på leveranssäkerhet<br />
för sina produkter <strong>och</strong> därmed på tillgängligheten<br />
för maskinkomponenterna. Inom<br />
industrin finns även väl utvecklade standarder som<br />
kan användas <strong>vid</strong> upphandling <strong>av</strong> utrustning.<br />
Kunskaps- <strong>och</strong> ambitionsnivån varierar kraftigt<br />
<strong>vid</strong> olika anläggningar. Ett utökat kunskaps- <strong>och</strong><br />
erfarenhetsutbyte förefaller nödvändigt för att öka<br />
medvetenheten kring slam- <strong>och</strong> energifrågor,<br />
förslagsvis via riktade utbildningsseminarier <strong>och</strong><br />
workshops. I sådana sammanhang kan olika ”goda<br />
exempel” lyftas fram från de anläggningar som<br />
ägnat mycket tid åt denna typ <strong>av</strong> frågor <strong>och</strong> genomfört<br />
olika förbättringsåtgärder.<br />
45
Referenser<br />
Frost R. (1983). How to design sewage sludge pumping systems. Technical Report<br />
TR 185. Water Research Centre.<br />
Hydraulic Institute (2001). Effects of Liquid Viscosity on Rotodynamic (Centrifugal<br />
and Vertical) Pump Performance. Draft: Working Document.<br />
Martins AM, Pagilla K, Heijnen JJ & van Loosdrecht MC (2004). Filamentous<br />
bulking sludge – a critical review. Wat. Res. 38, s. 793-817.<br />
SEK (Svenska elektriska kommissionen) (2000). Klassning <strong>av</strong> explosionsfarliga<br />
områden. SEK Handbok 426. Utgåva 2.<br />
SRVFS (Statens räddningsverks författningssamling) (2004). Statens räddningsverks<br />
föreskrifter om explosionsfarlig miljö <strong>vid</strong> hantering <strong>av</strong> gaser <strong>och</strong> vätskor.<br />
SRVFS 2004:7.<br />
Svenska kommunförbundet. (1989). Avloppsteknik. Kompendium. Häfte nr 5:<br />
slambehandling.<br />
VAV (Svenska vatten <strong>och</strong> <strong>av</strong>loppsverksföreningen) (1981). Rötning <strong>av</strong> kommunalt<br />
slam. VAV P42.<br />
VAV (Svenska vatten <strong>och</strong> <strong>av</strong>loppsverksföreningen) (1984). Slamhantering <strong>vid</strong><br />
kommunala <strong>av</strong>loppsreningsverk. VAV P51.<br />
Whitlock & Sellgren (2003). Pumping of simulated paste-like sludge with a modified<br />
pump. Bilaga 3 i VA-Forsk rapport nr 2003-29.<br />
46
Bilaga A: Exempel på uppföljningsmall<br />
för driften <strong>vid</strong> <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
ÖREBRO ARV<br />
KONTROLL RÖTKAMMARDRIFT<br />
Sammanställning <strong>av</strong> mät -<strong>och</strong> analysdata<br />
Månad År<br />
Maj 2004<br />
Ingående faser m 3 /dygn % TS kgTS/dygn % VS kgVS/dygn<br />
Slam från förtjockarmaskin 211,0 7,3 15 403 74,0 11 398<br />
Slam från ext.lager 1 21,0 14,0 2 940 45,0 1 323<br />
Slam från ext.lager 2 0,0 0 0,0 0<br />
Slam från ext.lager 3 31,5 2,0 630 70,0 441<br />
Summa ingående faser 263,5 7,2 18 973 47,3 13 162<br />
Utgående faser m 3 /dygn % TS kgTS/dygn % VS kgVS/dygn<br />
Rötslam från rötkammare 263,5 3,6 9 486 57,0 5 407<br />
Gas 7 703 m 3 /dygn 6,0 kWh/m3 0,31 kr/kWh 14 328 kr/dygn<br />
46 218 kWh/dygn<br />
Nedbruten VS 7 755 kgVS/dygn<br />
Gasproduktion 1,0 m 3 /kg nedbr. VS<br />
Nedbrytningsgrad 58,9<br />
Uppehållstid 22,8 dygn<br />
Belastning 3,2 kgTS/m 3 ,d Tot RK-volym 6000 m 3<br />
Belastning 2,2 kgVS/m 3 ,d Tot RK-volym 6000 m 3<br />
Temp ing. slam efter VVX 14,9 o C<br />
Medeltemp. rötslam cirk. 37,0 o C<br />
Temp. Ute 13,9 o C<br />
Energiförb. uppvärmning RK<br />
uppmätt<br />
5 900,0 kWh/dygn verkn.grad 0,9 0,3 kr/kWh 2 032 kr/dygn<br />
Energiförb. uppvärmning RK 7 768 kWh/dygn<br />
teoretisk vinter<br />
Energiförb. uppvärmning RK 7 228 kWh/dygn<br />
teoretisk sommar<br />
Energiförb. omrörare 180 kWh/dygn 0,5 kr/kWh 90 kr/dygn<br />
Energiförb. cirk.pump 240 kWh/dygn 0,5 kr/kWh 120 kr/dygn<br />
Energiförb. Totalt 6 320 kWh/dygn<br />
Energifaktor prod/förbr<br />
energi<br />
7,3<br />
Intäkter 14 328 kr/dygn<br />
Kostnader 2 242 kr/dygn<br />
Överskott 12 085 kr/dygn<br />
Kostnadsfaktor intäkter/<br />
kostnader<br />
6,4<br />
47
<strong>Problem</strong> <strong>och</strong> <strong>lösningar</strong> <strong>vid</strong> <strong>processoptimering</strong> <strong>av</strong> rötkammardriften <strong>vid</strong> <strong>av</strong>loppsreningsverk<br />
Box 47607 117 94 Stockholm<br />
Tfn 08 506 002 00<br />
Fax 08 506 002 10<br />
E-post svensktvatten@svensktvatten.se<br />
www.svensktvatten.se