Fosforin talteenoton haasteet

Transkriptio

1 RAKI Jälkifosfori hanke: jälkisaostusprosessin tarjoamat mahdollisuudet fosforin talteenotolle jätevedestä Mari Heinonen Tuotantopäällikkö Helsingin seudun ympäristöpalvelut kuntayhtymä (HSY) Jenni Nieminen prosessisuunnittelija FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Page 1 Fosforin talteenoton haasteet Johdanto jälkifosforihankkeeseen

2 Fosfori Fosforimäärä tulevassa jätevedessä on noin 2,5 g/pe Puhdistamot poistavat fosforia biologisesti ja kemiallisesti saostamalla Nykyteknologian avulla fosfori voidaan poistaa vesifaasista lähes 100 % Vesifaasista poistettu fosfori päätyy lietteeseen joko biomassaan sitoutuneena tai kemiallisena lietteenä (alumiini- tai rautasidos) Markkinoilla olevat fosforin talteenoton tekniikat ovat seuranneet fosforia lietevirran suuntaan. 3 Fosforin talteenoton mahdollisuudet yhdyskuntajätevedenpuhdistamoilla Markkinoilla olevat menetelmät edellyttävät useimmilla laitoksilla Pohjoismaissa mittavia prosessimuutoksia (biologinen fosforin poisto, mädätys, rejektin erilliskäsittely tai lietteen poltto) Osa tekniikoista ovat kustannustehokkaita vain suurille puhdistamoille (rejektin käsittely) tai edellyttävät keskitettyjä ratkaisuja ( poltto) Tuotetun kierrätysfosforikilon kustannusrakenne muodostuu raskaaksi ja se ei vastaa markkinahintaa Pitäisikö ajatella jotain ihan muuta, jotain uutta ja jotain missä fosforin talteenotto ei ole sidottuna lietteeseen tai lieteveteen? 4

3 Jälkifosfori-hankeen esisuunnittelu Page 5 Jälkifosfori-hankkeen esisuunnitteluosio Työssä toteutettiin esiselvitys, jossa tarkasteltiin Fosforin talteenoton tekniikoita yleisesti Jälkisaostuksen prosessivaiheita Lopputuotteen laatua Jälkisaostuksen vaikutuksia Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla Kustannuksia Loppuraportissa esitettiin lisäksi Fosforin ainetase Viikinmäen puhdistamolla nykytilanteessa sekä jälkisaostusprosessin tilanteessa Jälkisaostusprosessin prosessikaavio sekä ainetase Esisuunnitteluosion rinnalla HSY toteutti tutkimushankkeen Jyväskylän Yliopiston kemiantekniikan osaston kanssa Pro Gradussa tutkittiin sakan kemiallista käsittelyä Page 6

4 Fosforin talteenoton tekniikoita Struviittisaostus Korkean fosfaattipitoisuuden virtaamasta saostetaan struviittia Soveltuu biologista fosforinpoistoa käyttäville puhdistamoille Tällä hetkellä suosituin, useita sovelluksia käytössä Fosforin hinnaksi arvioitu noin 12 /kg Ptot Happokäsittely Fosfori saatetaan liukoiseen muotoon lietteestä tai tuhkasta, minkä jälkeen fosfori otetaan talteen valitulla menetelmällä. Pilot-laitoksia testausvaiheessa Fosforin hinnaksi arvioitu noin 14 /kg Ptot Termokemiallinen käsittely Lietteenpolton tuhkaa käsitellään korkeassa lämpötilassa raskasmetallien määrän vähentämiseksi. Fosforin hinnaksi arvioitu ASH DEC-prosessissa noin 2,2 /kg Ptot Page 7 Jälkisaostusprosessi ja fosforin talteenottovaihe Jäännössakka Jätevedenpuhdistusprosessi ilman fosforin poistoa Fosforin jälkisaostaminen Biologisesti käsitelty jätevesi Saostuskemikaalin lisääminen ja flokkaus Saostuskemikaalijae Fosforisakan erottaminen Fosforisakka Sakan erottaminen kiekkosuodatti mella. Lähtevä jätevesi Liuottaminen Liuos Jakeiden erottaminen Jakeiden erottaminen, kemikaalin kierrättäminen Liukoinen fosforijae Fosforin liuottaminen happokäsittelyllä Fosforin talteenotto ph:n säätö, lopputuotteen saostaminen ja erotus Lopputuote Page 8

5 Vaikutukset jätevedenpuhdistusprosessissa Esiselkeyttimen BOD-reduktio pienenee, jolloin ilmastukseen menevän jäteveden hiili:typpi-suhde paranee Fosforin poistoteho pysyy nykyisellä tasolla Häiriötilanteisiin varaudutaan rinnakkaisin ja sarjassa olevin jälkisaostusvaiheen prosessiyksiköin Fosfori saostetaan vasta biologisen puhdistusprosessin jälkeen Biologisten suodattimien mikrobeille jää nykyistä enemmän fosforia käytettäväkseen Puhdistamolietteen määrä (kg/d) pienenee kemiallisen lietteen osuuden vähentyessä Kompostoimalla jälkikäsitellyn lietteen ravinnesuhde paranee Mädättämössä syntyvän rikkivedyn sitomiseksi prosessiin tulisi annostella pieni määrä rautakemikaalia Työturvallisuuden kannalta tulee ottaa huomioon uudet kemikaalit, erityisesti väkevät hapot ja emäkset Page 9 Fosforivirrat Page 10

6 Esiselvitysvaiheen kustannuslaskenta Kustannukset Rakennuskustannusten merkittävin osuus syntyy sakan erotukseen tarvittavista laitteistosta (kiekkosuodatin) Suurimmat käyttökustannukset aiheutuvat fosforin liuottamiseen ja ph:n säätöön tarvittavista kemikaaleista Säästöjä saadaan Saostuskemikaalin määrän vähentymisestä kierrätyksen myötä Lietteen kokonaismäärän pienenemisestä Lopputuotteen myynti Fosforin hinnaksi esiselvitysvaiheessa arvioitiin noin 11 /kg Ptot Tarvetta mm. kemikaalien käytön optimoinnille Page 11 Mitä tämän jälkeen? 12

7 HSY:n RAKI-hankeperhe jatkaa kehitystyötä RAKI Kiekkosuodatus Toteutettiin 2014 Fokuksena erittäin tehokas fosforin poisto vesifaasista Sivutuotteena syntyy kemiallinen fosforisakka RAKI Jälkifosfori Toteutettiin 2-11/2015 Jatkotutkimus kiekkosuodatushankkeelle Keskityttiin fosforin jälkisaostuksen tutkimukseen RAKI rejektityppi Käynnistyi 2/2015 ja jatkuu 2016 loppuun Rejektin typpiravinne keskiössä RAKI RAVITA Uusi hankekokonaisuus ( ) RAKI Jälkifosfori RAKI Rejektityppi RAKI RAVITA RAKI Kiekkosuodatus Protoiluvaihe Rahoituspäätös saatu 1/ RAVITA New Perspective Revolutionary Idea Innovation for Nutrient Harvesting 14

8 RAVITA: Ei edellytä Bio-P tai liettteen mädätystä tai polttoa Soveltuu monen tyyppisille puhdistamoille Neutraali puhdistamon koolle Maksimoi fosforin talteenoton ja yhdistää siihen typen talteenoton (rejektistä) Fosfori ei ole integroitunut lietteeseen Mahdollistaa ravinteiden laamittaisen kierrätyksen Mahdollistaa saostuskemikaalin kierrätyksen RAVITA Innovaatio 15 Kiitos! Mari Heinonen Tuotantopäällikkö Helsingin seudun ympäristöpalvelut kuntayhtymä (HSY) Jenni Nieminen prosessisuunnittelija FCG Suunnittelu ja tekniikka Oy Page 16