Drivhusgasbalance på Ejby Mølle renseanlæg

Drivhusgasbalance på Ejby Mølle Renseanlæg

Præsentation 13/06-2012

Tine Boye Andersen

Det Tekniske Fakultet Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi

Introduktion

Drivhusgasbalance på Ejby Mølle Renseanlæg- Komparativ LCA af scenarier

• Oversigt:ProblemstillingMål og målsætningScenarierAfgrænsning og antagelser Input og modelleringFortolkningKonklusion

Dias 2/26

Klima-forandringer

Stigende mængde

spildevand

Rensning af spildevand

Udledning af drivhusgasser

Øget drivhuseffekt

Problemstilling

Stigende forbrug

Øgede krav til

vandsektoren og

virksomheder

?

-Hvor sker udledningen?-Kan det estimeres? -Hvor meget betyder det i forhold til energifremstillingen?-Hvad er effekten af energioptimering eller ændringer i processen?-Hvilke effektkategorier påvirkes udover global opvarmning?

Dias 3/26

Mål

Vurdere miljøeffekten af ændringer på et renseanlæg, med fokus på de biologiske processers bidrag af CO2, N2O og CH4

Målsætning

Anvende komparativ LCA

Ejby Mølle Renseanlæg som reference, og 3 alternative scenarier med forskellig fokus

Lave litteraturgennemgang af tidligere LCA studier samt målinger/bestemmelser af biologiske drivhusgasudledningen fra renseanlæg

Mål og målsætning

Dias 4/26

0: Reference: Ejby Mølle Renseanlæg

Scenarier

1: Scenarie, bundbeluftning

2: Scenarie, Anammox

3: Scenarie, vindenergi

Dias 5/26

Der ses kun på brugsfasen af anlægget

Funktionel enhed: 1 m3 spildevand i indløbet

Afgrænsning

Dias 6/26

Elektricitet der bliver produceret på anlægget fra biogas, anvendes på anlægget

Der er intet forbrug af naturgas eller olie

Varmeforbrug og produktion medtages ikke

Der anvendes data fra 2009

Det rene vand der anvendes, medtages ikke

Polymer tilsættes i slambehandlingen

FeCl tilsættes i forbehandlingen

Antagelser

Dias 7/26

Luftemission

Sand-

og

fedtfang

CH4

CH4

CO2

CH4

CO2

Energi

fremstilling

Kemikalie

fremstilling

Forklaring

CH4

Aktivt

slamanlæg

N2O

CO2

CH4Efterklaring

tanke

N2O

Iltnings

anlæg

N2OSlam-

behandling

CH4

CO2

Foto: (Vandcenter Syd, nd) Data kilder: (Andersen, 2008) (Czepiel et al., 1993) (Bhunia et al., 2010) (Doorn & Irving, 2006) (Zheng et al., 1994)

Biologiske filtre

Mellemklarings tanke

Dias 8/26

Kuldioxid

Kuldioxid, iltede forhold:

C18H19O9N + 0,74NH3 + 8,8 O2 1,74 C5H7O2N + 9,3 CO2 + 4,52 H2O

Udregnet ud fra indgående N = 653 ton/år

forhold N:CO2 = 5,34

Biologisk produceret kuldioxid = 3489,49 ton/år

Luftemission

Data kilder: (Henze et al., 2000)Dias 9/26

Metan

Metan, iltfrie forhold:

22 % af indgående COD

Udregnet ud fra indgående COD = 12259 ton/år

Biologisk produceret metan = 2696,99 ton/år

Luftemission

Data kilder: (El-Fadel & Massoud, 2001)Dias 10/26

Kuldioxid og metan

Luftemission

1 kg COD

0,28 kg CO2/kg COD ind

0,22 kg CH4/kg COD ind

0,52 kg COD i slam og udløb/kg COD ind

Dias 11/26

Lattergas

Lattergas, iltede og iltfrie forhold:

0,006 % af indgående N

Udregnet ud fra indgående N = 653 ton/år

Biologisk produceret N2O = 19,59 kg/år

Luftemission

Nitrifikation

Denitrifikation

Data kilder: (Bhunia et al., 2010) (Czepiel et al., 1995)Dias 12/26

Inputs til SimaPro 0

3 % af produceret CH4

Dias 13/26

Inputs til SimaPro 1

Dias 14/26

Inputs til SimaPro 2

Dias 15/26

Inputs til SimaPro 3

Dias 16/26

Modellering

Dias 17/26

Fortolkning

0.00E+00

1.00E-05

2.00E-05

3.00E-05

4.00E-05

5.00E-05

6.00E-05

7.00E-05

8.00E-05

9.00E-05

Scenarie 0 Reference Scenarie 1 Bundbeluftning Scenarie 2 Anammox Scenarie 3 Vind

PE

Global opvarmning 100år

Anammox

Slambehandling Elektricitet

Slambehandling Polymer

Pumpning

Biologi N2O

Biologi CH4

Biologi CO2

Biologi + beluftning Elektricitet

Forbehandling

Dias 18/26

Fortolkning

0.00E+00

5.00E-05

1.00E-04

1.50E-04

2.00E-04

2.50E-04

3.00E-04

Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3

PE

Akvatisk eutrofiering (P)

Anammox

Slambehandling Elektricitet

Slambehandling Polymer

Pumpning

Biologi FeCl

Biologi + beluftning Elektricitet

Forbehandling

Dias 19/26

Fortolkning

0.00E+00

5.00E-06

1.00E-05

1.50E-05

2.00E-05

2.50E-05

3.00E-05

3.50E-05

Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3

PE

Forsuring

Anammox

Slambehandling Elektricitet

Slambehandling Polymer

Pumpning

Biologi FeCl

Biologi + beluftning Elektricitet

Forbehandling

Dias 20/26

Fortolkning

0.00E+00

1.00E-05

2.00E-05

3.00E-05

4.00E-05

5.00E-05

6.00E-05

7.00E-05

8.00E-05

Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3

PE

Fotokemisk ozondannelse (human)

Anammox

Slambehandling Elektricitet

Slambehandling Polymer

Pumpning

Biologi FeCl

Biologi CH4

Biologi + beluftning Elektricitet

Forbehandling

Dias 21/26

Fortolkning

0.00E+00

5.00E-06

1.00E-05

1.50E-05

2.00E-05

2.50E-05

3.00E-05

3.50E-05

4.00E-05

Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3

PE

Ressourcer (alle)

Anammox

Slambehandling Elektricitet

Slambehandling Polymer

Pumpning

Biologi FeCl

Biologi + beluftning Elektricitet

Forbehandling

Dias 22/26

Usikkerheds- og sensitivitets analyser

0.00E+00

1.00E-05

2.00E-05

3.00E-05

4.00E-05

5.00E-05

6.00E-05

7.00E-05

8.00E-05

9.00E-05

Global opvarmning 100 år Fotokemisk ozondannelse (veg)

Fotokemisk ozondannelse (human)

PE

Biologisk N2O

Biologisk CH4

Biologisk CO2

Fossil drivhusgasudledning

Dias 23/26

Usikkerhedsanalyser

Kilde Emission CO2-eq/m3 spildevand

Vandcenter Syd, 2010 25

Carbon dioxide, fossil fra Ecoinvent med input af elforbrug fra Vandcenter Syd 279,6

Carbon dioxide estimeret fra støkiometriske forhold 198

Luftemission fra biologiske processer Udledning total [mg/m3] Kilde

N2O 4,2 Toyoda et al., 2011

1,11 Bestemt i dette projekt

CH4 14,1 Toyoda et al., 2011

4120 Bestemt i dette projekt

Dias 24/26

Sensitivitets analyser

Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3

N2O min [g/m3] 0,0011 0,0011 0,0009 0,0011

N2O max [g/m3] 0,0148 0,0148 0,0126 0,0148

PE

Dias 25/26

Mindre elforbrug ved at skifte til bundbeluftning

Mindre kemikalie- og elforbrug, samt mindre drivhusgasudledning, ved at anvende Anammox anlæg

Højere ressourceforbrug for opsættelse af vindmølle, men lavere effekt for andre effektkategorier ved at anvende vindenergi

CH4 og N2O udledningen har stor betydning for global opvarmning og fotokemisk ozondannelse, og disse bør medtages, når der ses på miljøeffekten fra et renseanlæg

Konklusion

Dias 26/26