Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Fosforåtervinning ur slam: En jämförelse av tre olika processer
2001 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

Detta är ett examensarbete som gjorts inom inriktningen miljöskyddsteknik på civilingenjörsutbildningen i kemiteknik, KTH, i samarbete med VAI VA-Projekt AB. Examensarbetet syftar till att jämföra tre olika metoder för att utvinna fosforinnehållet i avloppsslam, med tyngdpunkt på energiinsats, teknik och kostnader.

Avloppsrening ger stora mängder slam som rest. Detta slam måste behandlas och avyttras, vilket ställer till problem. År 2005 kommer deponi av organiskt avfall och därmed slam, att förbjudas. Fosfor är en begränsad men livsnödvändig resurs som finns i slammet. Behovet av slambehandlingslösningar som både minskar slamvolymer och ger nyttiga produkter som fosfor, fällningskemikalier, biobränsle och biogas är därför mycket stort. I arbetet undersöks tre olika slambehandlingsprocesser: termisk hydrolys med efterföljande utvinning av fosfor, t.ex. Cambi-processen, sur hydrolys med efterföljande utvinning av fosfor genom kemisk fällning, t.ex. KREPRO-processen och torkning/förbränning av slam med fosforutvinning genom jonbyte, t.ex. BioCon-processen.

Med hjälp av processcheman, uppställning av mass- och energibalanser studeras energiåtgång, kostnader och miljöaspekter. Processerna studeras för tre olika storlekar på avloppsreningsverk, 20 000, 100 000 och 650 000 pe. El-, värme-, kemikalie-, personal-, och kapitalkostnader beräknas för respektive process för tre olika anläggningsstorlekar och en känslighetsanalys görs för att utvärdera resultatet ekonomiskt.

KREPRO-processen har både de högsta drifts- och totalkostnaderna och den största delen av kostnaderna utgörs av kemikalier. Den stora svavelsyramängd som hanteras i processen kan skapa problem med både arbetsmiljö, teknik och transporter. Fördelar med KREPRO-processen är att den är mer dokumenterad än de andra två processerna och att fosforåtervinningsgraden är hög. Cambi-processen är mest etablerad och är billigast både i drift och totalt. Dock saknas ett välutvecklat fosforåtervinningssteg.

På grund av brister i respektive process har nu företagen bakom KREPRO- och Cambi-processerna slagit sig ihop om en ny kombinerad process som är tänkt att byggas i Malmöregionen. Processen beskrivs i denna rapport, men utvärderas dock inte närmare. BioCon-processen bygger på slamförbränning och fosforåtervinning ur askan genom jonbyte. Denna process är den mest fördelaktiga av de tre studerade processerna med avseende på ekonomi och energiinsats per kg utvunnen fosfor. BioCon-processen kräver dock slamförbränningspannor, vilket förutsätter samverkan mellan avloppsreningsverk och kraftvärmeverk och att förbränning av slam studeras närmare.

Alla tre processerna kräver stora slamflöden för att vara tekniskt och ekonomiskt möjliga. En anläggning av storleken 20 000 pe är för liten för att vara lönsam. Är syftet att utvinna biogas bör Cambiprocessen väljas, medan BioCon-processen är att föredra om billig fosforåtervinning önskas. På grund av att de studerade slambehandlingsprocesserna dels är patenterade, dels är relativt nya har tillräckliga data för en säker jämförelse inte kunnat erhållas. Vidare studier inom området krävs då metoderna är mer etablerade. I arbetet har inte heller värdet av ökad biogasproduktion, återvunna fällningskemikalier och volymreduktion studerats. Dessa områden är viktiga att studera vid ett val av slambehandlingsprocess och är ett annat område som bör undersökas noggrannare.

Abstract [en]

This thesis is a part of the Chemical Engineering Master of Science programme. The thesis is writtenwithin the field of environmental engineering in cooperation with VAI VA-Projekt AB. The aim of thethesis is to compare three different processes for recovery of phosphorus from sewage sludge, withspecial emphasis on energy consumption, technology and economy.

Sewage treatment yields great amounts of sludge as waste. This sludge needs to be treated and disposedof, a fact that may cause problem. In 2005, landfilling will be prohibited as a way of disposal forall organic waste, including sewage sludge. Phosphorus is a limited but essential resource, which canbe recovered from sewage sludge. Hence, there is a great need for sludge treatment solutions which atthe same time may reduce the volume of the sludge and recover important products such as phosphorus,precipitation chemicals, biofuel and biogas. In this thesis, three different sludge treatment processesare investigated: thermal hydrolysis with subsequent recovery of phosphorus, the Cambiprocess, acidic hydrolysis followed by precipitation, the KREPRO process, and drying/combustion ofsludge with phosphorus recovery through ion exchange, the BioCon process.

Energy consumption, costs and environmental aspects are investigated by means of process charts,mass and energy balances. The processes are studied for three different sizes of wastewater treatmentplants, 20 000, 100 000 and 650 000 pe (person equivalents). Costs for electricity, heat, personnel, andinvestments are calculated for each of the processes for three different plant sizes. A sensibility studyis performed to economically evaluate the results.

The KREPRO process has the highest operational and total costs and the greater part of the costs ismade up of consumption of chemicals. The large amount of sulfuric acid in the process may causeproblems with work environment, technology and transports. However, the KREPRO process has theadvantage of being more documented than the other two processes. Another advantage is a highdegree of phosphorus recovery. The Cambi process is well-established and the overall most economicprocess. However, a functional phosphorus recovery stage is yet to be developed. Because of theshortcomings of each of the two above-mentioned processes, the companies behind the KREPRO andCambi processes have joined together in the development of a new, combined process planned for theMalmö region. The new process is described in this thesis but will not be further evaluated here.

The BioCon process consists of sludge combustion and phosphorus recovery from ashes through ionexchange. This process is the most advantageous of the three, when it comes to economy and energyconsumption per kg phosphorus recovered. The BioCon process demands sludge combustionchambers. Therefore, important conditions for the process are cooperation between sewage treatmentplants and power plants and further studies on sludge combustion.

To be technically and economically feasible, all of the three processes demand large sludge flows. Aprocess plant the size of 20 000 pe is too small. The Cambi process should be chosen for the purposeof recovering biogas, while the BioCon process is preferable when it comes to economically advantageousphosphorus recovery.

The sludge treatment processes studied in this thesis are patented and relatively new. Thus, a sufficientamount of data to perform a fair comparison has not been available. Further studies on the subject willbe needed when the processes are more established. The thesis does not include economical calculationsof increased biogas production, recovered precipitation chemicals or volume reduction. These areimportant areas to investigate before choosing a suitable sludge treatment process and should bestudied further.

Place, publisher, year, edition, pages
2001. , 70 p.
Series
, TRITA-KET-IM, ISSN 1402-7615 ; 2001:6
National Category
Social Sciences Interdisciplinary
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-32460OAI: oai:DiVA.org:kth-32460DiVA: diva2:410726
Subject / course
Industrial Ecology
Educational program
Degree of Master - Environmental Engineering and Sustainable Infrastructure
Uppsok
Technology
Note

www.ima.kth.se NR 20140804

Available from: 2016-03-15 Created: 2011-04-14 Last updated: 2016-03-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Social Sciences Interdisciplinary

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 13 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link