Käppalaverkets lösning för ökad belastning & skärpta reningskrav Andreas Thunberg, Käppalaförbundet

Workshop VA-kluster Mälardalen 2011

14 December 2011, Stockholm

Käppalaverket Ägs av Käppalaförbundet bestående av 11 kommuner Beläget under mark AS med UCT- layout Biologisk N- & P- avskiljning

Nominell kap. 700 000 p e Nuvarande kap. ~ 550 000 p e Nuvarande villkor Total-N: 10 mg/l Total-P: 0,3 mg/l BOD7: 8 mg/l

Framtiden för Käppala

Ökad belastning p g a befolkningstillväxt & ev. nya kommuner

> 850 000 p e vid 2030 ?

Ev. skärpta reningskrav (HELCOM, BSAP och vattendirektivet)

Total- P < 0,2 mg/l ?

Total- N 5 mg/l ?

BOD7 4 mg/l ?

(Driftproblem redan innan nominell kapacitet)

Slamflykt

Bräddning

Ny processutformning

2009: Uppstart av projekt för ny processutformning 4 scenarios undersökta

Läkemedelsavskiljning inkluderas

Buffring vid högflöden ej möjligt

Expansion i sidled ej möjlig, ny processteknik premieras

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4

Total-N (mg/l) 10 10 5 5

Total-P (mg/l) 0,3 0,3 <0,2 <0,2

BOD7 (mg/l) 8 8 4 4

Belastning (p e) 700 000 900 000 700 000 900 000

Ny processutformning

Biologisk/kemisk rening Sedimentering Högflöden

MBR Lameller Sedimentering m. ballast

MBBR MBR Lamellflotation

Vakuumteknik Fler eftersedimenteringar Direktfällning

Bio-P Sedimentering m. ballast Allt flöde genom biosteg

Förfällning Fler sandfilter

Simultanfällning

Efterfällning

ATS

Krauss

Överordnad styrning av SCADA

IFAS

Intermittent luftning

SSH

Ozon & aktivt kol (läkemedel)

Existerande volymer är tillräckliga

Slamseparation är huvudfråga

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4

Anläggnings- kostnad (Mkr)

10 – 187 94 – 322 152 – 1 075 162 – 1 452

Drift/UH (Mkr/år)

0 – 69 9 – 69 1 - 121 8 - 153

Årskostnad (Mkr/år)

3 – 88 19 – 88 12 – 192 23 – 298

Ny processutformning

Stora skillnader mellan föreslagna tekniker

Förklaras av olika nivåer av driftsäkerhet

Biologisk/kemisk rening Sedimentering Högflöden

MBR Lameller Sedimentering m. ballast

MBBR MBR Lamellflotation

Vakuumteknik Fler eftersedimenteringar Direktfällning

bio-P Sedimentering m. ballast Allt flöde genom biosteg

Förfällning Fler sandfilter

Simultanfällning

Efterfällning

ATS

Krauss

Överordnad styrning av SCADA

IFAS

Intermittent luftning

SSH

Ozon & aktivt kol (läkemedel)

MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor

Vakuumteknik – avgasning av bioslam

Kombination av fällning till P- avskiljning

Effektiv lamellsedimentering m. ballast till

bräddvattenrening

Ny processutformning

Enkel princip, större organisk kapacitet genom att öka halten MLSS

Genom att förbättra slammets sedimenteringsegenskaper kan slamytbelastningen ökas, därmed också koncentrationen av MLSS i biosteget

Motverkar slamflykt vid höga flöden Består av ett ”vakuumtorn”

Vakuumtekniken

Grundar sig i Henry’s lag Genom att sänka trycket över vattnet bryts flockar sönder samtidigt som gaser frigörs När atomsfärstryck återställs

bildas nya flockar i omättat vatten Allt vatten från biosteget behandlas

innan det leds till eftersedimentering Låg energiförbrukning tack vare

hävertverkan

Vakuumtekniken

Andrahandsval är MBBR + Kraftig ökning av organisk kapacitet + Volymeffektiv, 2 biobassänger frigörs + Slamflykt motverkas vid högflöden + Kräver inget returslam + Beprövad teknik

- Hög energiförbrukning - Stora omställningar av befintlig anläggning

(luftning, omrörning m.m.)

- Extern kolkälla - Efterfällning för finpartikulär SS

MBBR

Fosforavskiljning

<0,2 mg Total-P kan bli svårt att upprätthålla som årsmedelvärde

Mycket låg Total-P inverkar kraftigt på valet av process för kväveavskiljning

• Extern kolkälla – etanol, metanol t.ex. • Kombinationer av för- simultan- och efterfällning kan bli

nödvändiga • bio-P tas ur drift

0

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

80 000

90 000

100 000

54

0 0

00

56

0 0

00

58

0 0

00

60

0 0

00

62

0 0

00

64

0 0

00

66

0 0

00

68

0 0

00

70

0 0

00

72

0 0

00

74

0 0

00

76

0 0

00

78

0 0

00

80

0 0

00

82

0 0

00

84

0 0

00

86

0 0

00

88

0 0

00

90

0 0

00

kkr/

år

Antal anslutna (p e)

Vakuumteknik

MBBR

Fullskaleförsök vakuumteknik

Bräddvattenrening

Fullskaleförsök MBBR

Omställning zoner

Pilot kolkälla Ny rötkammarvolym

Utbyggnad slamavvattning

Vakuumteknik & ökad luftningskapacitet

MBBR i 4 linjer

Förstärkt MBBR, bärarmaterial och luftning

Förstärkt luftning

Betydligt lägre drift- & UH- kostnader med vakuumtekniken

Tillkommande kostnader – nuvarande krav

Lägre kapitalkostnader med vakuumtekniken Lägre totala kostnader med vakuumtekniken

0

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

80 000

90 000

100 000

54

0 0

00

56

0 0

00

58

0 0

00

60

0 0

00

62

0 0

00

64

0 0

00

66

0 0

00

68

0 0

00

70

0 0

00

72

0 0

00

74

0 0

00

76

0 0

00

78

0 0

00

80

0 0

00

82

0 0

00

84

0 0

00

86

0 0

00

88

0 0

00

90

0 0

00

kkr/

år

Antal anslutna (p e)

Vakuumteknik

MBBR

Bräddvattenrening

Fullskaleförsök Vakuumteknik

Fullskaleförsök MBBR

Bio-P tas ur drift (anox)

Ny rötkammarvolym Utbyggnad slamavvattning

Vakuumteknik samtliga linjer,

MBBR i 5 linjer

Förstärkt MBBR, bärarmaterial och luftning

Förstärkt luftning

Tillkommande kostnader – skärpta krav

Nya krav kan ge en ökning av de årliga kostnaderna med ca

20- 60 % beroende på val av teknik

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

54

0 0

00

56

0 0

00

58

0 0

00

60

0 0

00

62

0 0

00

64

0 0

00

66

0 0

00

68

0 0

00

70

0 0

00

72

0 0

00

74

0 0

00

76

0 0

00

78

0 0

00

80

0 0

00

82

0 0

00

84

0 0

00

86

0 0

00

88

0 0

00

90

0 0

00

(kr×

pe-1

) fra

mti

d/(

kr×p

e-1) n

u

Belastning (p e)

Vakuumteknik

MBBR

Kostnad per p e – nya krav

Totala årskostnader per p e sjunker tack vare redan gjorda investeringar → En fördel med stora reningsverk

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

54

0 0

00

56

0 0

00

58

0 0

00

60

0 0

00

62

0 0

00

64

0 0

00

66

0 0

00

68

0 0

00

70

0 0

00

72

0 0

00

74

0 0

00

76

0 0

00

78

0 0

00

80

0 0

00

82

0 0

00

84

0 0

00

86

0 0

00

88

0 0

00

90

0 0

00

kr/k

g O

CP

Antal anslutna (p e)

Vakuumteknik

MBBR

Marginalkostnad-VakuumteknikMarginakostnad-MBBR

Marginalkostnad för tillkommande rening p g a skärpta reningskrav

Relativ reningskostnad sjunker → En fördel med stora reningsverk

Reningskostnad - kr/kg OCP

Marginalkostnaden för nya reningskrav kan bli dubbelt så stor som den genomsnittliga reningskostnaden

Sammanfattning Kraftig ökning av organisk kapacitet möjlig i befintliga volymer

Låga halter för Total-P inverkar på valet av process för N-avskiljning

Skärpta reningskrav inverkar mer på driftkostnaden än kapitalkostnaden

Totala tillkommande kostnader per p e sjunker oavsett reningskrav

Marginalkostnaden för skärpta reningskrav kan bli dubbelt så hög som genomsnittlig reningskostnad

Tack för er uppmärksamhet, frågor ?