Energi och resurshushållningsanläggning (ERA) - En förstudie

Sverige har idag en väletablerad och stabil teknik för avloppsvattenrening med god reningsgrad. Samtidigt är återvinningen av näringsämnen låg och processen relativt energikrävande. Konceptet Energi- & Resurshushållnings Anläggning (ERA) som initierades av projektparterna Kalmar kommun och ENVIDAN syftade till att skapa en diskussion kring nya designmål för avloppsvattenrening med visionen att nå en kretsloppsanpassad och energieffektiv hantering av svenskt avloppsvatten för ett uthålligt samhälle. Med hjälp av ett konkret exempel undersöks en intressant möjlighet är att driva en aktivslamanläggning med maximalt slamutbyte och därmed assimilera så mycket som möjligt av vattnets kväve och fosfor i slammet. Fördelen med detta skulle vara att man skulle undvika luftningsenergi för oxidation av ammonium, och utvinna biogas vid rötning av den större slammängden. Samtidigt krävs en extra kolkälla med låg halt av kväve som behöver tillsättas för att ge tillräcklig mängd slam och assimilation. Denna externa kolkälla kan behövas i stora mängder för att skapa de rätta förutsättningar för assimileringen av närsalterna. Dessutom frigörs en stor del av närsalterna vid slamrötning och rejektvattenbehandlingen blir därmed en viktig komponent i upplägget. Avvägningen blir då om en direkt rötning av eventuell extern substrat är att fördra. Under en workshop som arrangerades av Kalmar kommun framkom det en del invändningar mot konceptet bland annat av kända forskare inom vattenreningsteknik som har jobbat med liknade idéer under 70-talet. Samtidigt var man överens om att förutsättningar idag skiljer sig i många avseenden från tidigare studier, och att samhällets fokus på energi- och resurshushållning är mycket mer utpräglat idag. Även hantering av olika avfallstyper som resurs istället för en belastning är mycket mer accepterad idag och nya koncept som leder till ett mer hållbart samhälle är efterfrågade. Man bestämde sig därför att undersöka möjligheten hur diskussionen kring nya designmål kan föras vidare. I detta samband har en förstudie initierats för att undersöka potentialen för ERA-konceptet, att undersöka invändningarna och som förberedelse för mer djupgående försök att ta idén vidare med en fullskaleimplementering som slutmål. I ett pilotprojekt på FoU-anläggningen Hammarby Sjöstadsverk har man därför testat en högbelastad aktivslamanläggning där huvuddelen av kväve och fosfor skulle tas upp i slammet genom biologisk assimilation. Rapporten beskriver ERA-konceptet samt innehållet och resultat av förstudien på försöks- och demonstrationsanläggningen Hammarby Sjöstadsverk. Rapporten ger också en diskussion kring svårigheter och utmaningar med ERA-konceptet. På slutet ges även ett utkast till en eventuell fortsättning av projektet.A working group consisting of VA-professionals (the Kalmar-initiative) proposes a new strategy for municipal wastewater treatment that focuses on an increased microbial conversion of organic and inorganic pollutants into valuable resources, i.e. recycling of nutrients, and an increased utilization and production of energy. In order to reach these goals the proposed ERA-design is based on following concept: Design of the incoming wastewater to a high COD/N ratio. Selections of the fastest bacteria in the activated sludge (100% biological nitrogen reduction without the use of the slow-growing bacteria for nitrification / denitrification, but the use of a rapid and stable heterotrophic biological assimilation. 100% biological phosphorous reduction without the use of the chemicals.) Increased sludge production with high energy content. Central treatment of supernatant (e.g. with anammox and/or regeneration of N and P) This pre-study aimed to investigate whether a conventional wastewater treatment plant can be operated with high organic load, short sludge age and nutrient removal by 100% biological assimilation. The results show that the treatment of wastewater using the ERA concept was acceptable. Nitrogen removal in the experiment was better than in traditional WWTP with the same wastewater. Also phosphorus removal and reduction of organic material was good with a reduction of around 80% and 90%, respectively. The project also showed that the carbon/ nitrogen ratio has great impact on sludge characteristics