Recycle nutrients to the agriculture and reduce the ammonium and phosphate load on the wastewater treatment plant : A litterature study and theoretical case study of struvite and ammonia production in wastewater treatment plants through recycle of newberyite

Världens befolkning beräknas öka och i takt med den, världens matproduktion. Jordbruket kräver gödselmedel med för växter essentiella näringsämnen så som fosfor och kväve för att bibehålla sin produktionskapacitet. Samtidigt ökar transporten av näringsämnen från åkermark, via mat till städernas avloppsreningsverk vilket både urlakar åkermarken och bidrar till en ökad användning av mineralgödsel. En hållbar försörjning av fosfor och kväve i framtiden bygger på att dessa viktiga näringsämnen kan recirkuleras för att minska brytningen av jungfrulig fosfor och tillverkning av kvävegödsel från fossil naturgas. I vissa avloppsreningsverk har ett magnesiumammoniumfosfat vid namn struvit börjat fällas avsiktligt ur ammonium och fosfatrikt rejektvatten från avvattning av rötslam. Struvit kan tack vare dess innehåll av både kväve och fosfor användas som ett gödselmedel. Tekniken skapar därför både ett gödselmedel med återcirkulerat kväve och fosfor samtreducerarproblem med oönskad struvit fällning som annars kan ske spontant och då skapaigensättning av rör och pumpar i avloppsreningsverkets process. Fällningen av struvit reducerar ca 95 % av fosfatinnehållet i rejektvattnet men endast ca 12 % av ammoniuminnehållet. Forskning visar på att om struvitkristallerna värms kan ammoniumet i molekylen avges som vattenlöst ammoniak som sedan kan ersätta fossilbaserad ammoniak i kvävegödseltillverkning. Resterna av struvitmolekylen, ett magnesiumfosfat vid namn newberyite, kan sedan recirkuleras till rejektvattnet och åter binda till ammonium för att på nytt bilda struvit. Metoden kan därför reduceraammoniumhalten i rejektvattnet ytterligare och den interna kvävebelastningen på avloppsreningsverket minskarsamtidigt som ytterligare en produkt till gödselindustrin, ammoniak, produceras. I rapporten sammanställs den rådande forskningen inom området och det teoretiska ramverket appliceras teoretiskt på ett avloppsreningsverk med existerande struvitfällning. Resultatet diskuteras och metodens kritiska faktorer sammanställs. Metoden visas var fördelaktig ur en miljömässig synvinkel då den reducerar användningen av fossilbaserad ammoniak i gödseltillverkningen och minskar miljöpåverkan frånavloppsreningsverket via reducerad intern kvävebelastning. Då naturgasen beräknas sina inom en snar framtid kan metoden vara ett alternativ för att säkerställa en hållbar försörjning av kvävehaltiggödseltill jordbruket även i framtiden. Ekonomiskt visar den teoretiska fallstudien på lönsamhet under gynnsamma förutsättningar. De mest avgörande faktorerna påvisas vara avsättningen för den biogasproduktion som ökar vid tekniken samt hög betalningsvilja för en ammoniak baserad på återcirkulerade kvävekällor och förnybar energi